断块大地构造与地震活动的构造物理研究

断块大地构造理论几乎涉及地震活动的各个方面： 1）地震记录表明不但是强震,大多数6级以上地震也分布在构造块体边界上,构造块体控制了地震分布;  2）地震活动规律体现在块体整体活动中。例如,鄂尔多斯地块周边单个断陷带的地震活跃期与平静期长短不一,无明显规律。但当把鄂尔多斯地块周边作为一个整体,其地震活动在时间上显示了准周期性;  3）地块运动通过周边断层交替活动实现。从断层活动相互作用的时间间隔和错动形式出发可把它分为强震交替活动型（又可分长时间间隔和短时间间隔两类）和强震与弱震或断层蠕动交替活动型。强震交替活动型中时间间隔很短的双震活动较早被发现。强震交替活动型中时间间隔很长的类型虽然不易识别,但是依赖于中国历史地震目录,还是发现鄂尔多斯地块周边山西断陷带与渭河断陷带在历史上的3次交替活动等; 强震与弱震或断层蠕动型的交替活动型很不容易被发现,仅在台网较密,观测条件较好的北京地区观测到。4）利用一些实验结果讨论了交替活动的规律。此外,结合断块大地构造理论对一些地震现象进行了讨论。     

青藏高原昆仑—汶川地震系列与巴颜喀喇断块的最新活动

青藏高原是中国最主要的地震活动区之一。最近十多年来,在青藏高原中部连续发生了1997年西藏玛尼Ms7.5级地震、2001年青海昆仑山Ms8.1级地震、2008年3月新疆于田Ms7.3级地震和5月四川汶川Ms8.0级地震及2010年青海玉树Ms7.1级地震,它们相继发生于青藏断块区巴颜喀喇断块四周边界活动断裂带上,是该断块最新活动的结果。发生于断块南北边界断裂上的3次地震都是走滑断裂错动的结果,发生在断块东南端的汶川地震则是挤压逆冲断裂的产物,而西北端的于田地震则呈现出张性特征,它们共同反映青藏断块区巴颜喀喇条状断块向东南方向滑动的最新活动。自1900年以来,青藏断块区和巴颜喀喇断块的强震活动表现出多期活动和区域性转移的特征,20世纪早期Ms7.0级以上强地震活动的主体地区在青藏断块区北部边界构造带,中期转移到高原南部喜马拉雅板块边界构造带和断块区南部断块,最近十多年来则在巴颜喀喇断块及周缘边界断裂上活动。青藏高原这种块体活动和地震活动与澳大利亚-印度板块对亚洲大陆的推挤作用相关,因而,青藏高原和巴颜喀喇断块的强震活动与澳-印板块边界苏门答腊强震活动相对应。目前苏门答腊地区强震活动仍在继续,因此,近期对巴颜喀喇断块及青藏高原南部地区的强震活动和强震危险性仍需加以注意。     

北京平原构造断块划分及微断块第四纪活动性探讨

在对北京平原地区地质构造特征综合分析的基础上,依据近年来在活动断裂研究中遇到的问题,本文提出对北京平原区进行构造断块划分的方案。将北京平原区划分为7个"断块",即马池口—沙河、小汤山、顺义、平谷、丰台—来广营、大兴—通州及房山断块。据断块内次一级活动断裂和第四纪地层沉降发育情况,进一步可划出活动微断块,把以研究单一活动断裂重点转变为以控制微断块边界的交汇活动断裂组相互作用为中心。从而揭示出第四纪以来微断块边界交汇活动断裂组的特征、活动方式及其规律等,可为首都城市建设规划和减轻地质灾害等提供有价值的参考,为保障城市地质安全提供地质依据。     

深部作用在华北中生代陆内造山过程中的主导性 ——对断块构造力源机制的讨论

本文结合笔者对大兴安岭和燕山中生代陆内造山作用的研究,对张文佑先生提出的“断块构造”的力源机制作进一步的探讨。大兴安岭中生代不同深度的两种作用同时控制着岩浆活动和构造变形,即软流圈底辟体上涌与陆缘剪切走滑的共同作用--可称之为构造-岩浆活动的二元机制,其中前者起主导作用。燕山地区中生代的断陷和隆起,是在岩石圈断裂继承性活动的基础上,在地幔物质上升和参与的背景下发生的,其中深部作用也是主导性的。     

中国活动构造与地震活动

文中研究了中国活动构造与地震活动的关系 ,包括活动断裂、活动褶皱、活动盆地和活动块体与地震活动的关系。全部 8级、绝大部分 7～ 7.9级地震均发生在活动块体边界活动构造带内 ;但对内部有次级活动构造的块体而言 ,少数 7～ 7.9级地震和部分 6～ 6 .9级地震也可能发生在块体内部的活动构造带上。大地震与活动断裂、活动褶皱和活动盆地的关系十分紧密 ,70多次 7级以上地震的同震破裂带及其位移参数与活动构造完全一致 ,7～ 8级地震均发生在活动断裂、活动褶皱和活动盆地带内 ,仅个别地震由于发生在高原和高山区 ,情况不明 ,6～ 6 .9级地震则大约有 5 %～ 15 %发生在活动构造带外或者情况不明。由于中国各断块区应力环境的差别 ,各区活动构造变形和地震发震构造类型也有所不同 ,文中对不同构造区走滑型 ,逆断裂褶皱型和正断裂拉张型活动构造和地震发震构造模型作了讨论。     

川西北倒三角形断块东部区域强震带形成机制与地震活动特征

川西北倒三角形断块东部区域地处青藏高原东部边缘地带,地跨川西北高原及其与四川盆地过渡带的高山峡谷区,属我国著名的南北向地震带的中段,因其特定的大地构造环境和强烈的现代地壳构造运动,导致其在强大的近东西向构造应力场的驱动和平卧"A"字型控震构造体系的控制下,沿两侧边界断裂向东强力楔入,于"构造急剧收口带"之西侧形成了一个近SN向地跨三大构造单元的强震带,强震沿该带有规律的往返迁移和重复发生,且地震活动强弱具有较明显的分形特征。     

川西北倒三角形断块东部区域强震带形成机制与地震活动特征

川西北倒三角形断块东部区域地处青藏高原东部边缘地带,地跨川西北高原及其与四川盆地过渡带的高山峡谷区,属我国著名的南北向地震带的中段,因其特定的大地构造环境和强烈的现代地壳构造运动,导致其在强大的近东西向构造应力场的驱动和平卧“A”字型控震构造体系的控制下,沿两侧边界断裂向东强力楔入,于“构造急剧收口带”之西侧形成了一个近SN向地跨三大构造单元的强震带,强震沿该带有规律的往返迁移和重复发生,且地震活动强弱具有较明显的分形特征。     

巴颜喀喇断块边界断裂强震活动分析

断裂带上的地震活动,尤其是现代强震活动,一直是活动构造研究的重要内容.随着研究的深入,研究的对象也从一条断裂带上的强震活动,发展到多条断裂带所构成的空间内的强震活动和断块的强震活动.汶川地震和玉树地震后,巴颜喀喇断块的活动引起了广泛的关注.本文从巴颜喀喇断块整体运动的角度出发,根据断块周边各条断裂带上1900年以来的历史强震记录(Ms≥7)和现代强震活动,分析了断块的地震活动及其准周期性、震源机制、最大震级以及边界走滑断裂与强震活动的关系,主要的认识有:①1900年以来,地震活动呈现出3个地震系列,即:1923～1937年叠溪—花石峡地震系列、1947～1976年达日—炉霍地震系列和1997年开始的昆仑汶川地震系列;②地震系列之间的时间间隔和每一次地震系列持续时间有较大的差异,达日—炉霍地震系列与前后两次地震系列差别较大,而昆仑—汶川地震系列尚未结束;③经过2次8级和8级以上大地震之后,昆仑汶川地震系列虽然尚未结束,今后还可能发生较大地震,但是巴颜喀喇断块很可能已经历了本地震系列的大释放阶段,在该地震系列时间范围内大释放阶段之后的地震震级将小于大释放阶段的震级;④走滑断裂是控制巴颜喀喇断块运动的主要边界断裂,走滑型强震是地震系列的主体;⑤印度板块向北存在一个强烈的推挤过程,是使这些边界断裂带从孕震到真正发生强震的重要条件.     

黑龙江省氢气释放与地震及断块构造关系的探讨

通过对2009年安达M4.5级地震成功的预报,进一步认识到将H2浓度的异常变化与断层背景研究结合,并配合区域其他异常的检测可以作为地震预报的一种手段。结合不同深度的地球物理资料,讨论了黑龙江省的断块构造、中新生代断裂以及深部软流圈上涌的构造背景。将近年来地震分布、局部收集的土壤气体浓度资料与断层相结合,展示它们的内在联系。同时还引入GPS水平矢量显示中蒙东部构造区块现今向东的伸展蠕散运动的研究成果,用此解释研究区断裂活动的特征,并且指出这有别于中国西部地区地震活动的特征。     

试论西藏地震带及地震烈度的区域划分

西藏活动构造的活动与地震十分强烈和明显。活动构造类型主要有西藏活动构造系、喜马拉雅边界翘起带和冈底斯断块翘起带。地震活动主要受西藏活动构造带控制,其次受喜马拉雅边界翘起带和冈底斯断块翘起带所制约。目前划分的地震带有13条,基本与活动构造带中的断陷带、边界翘起带和断块翘起带的头部一致。地震烈度分布的最基本单元主要为活动构造带中的断陷带,其次是喜马拉雅边界翘起带和冈底斯断块翘起带的头部。区划的结果最高烈度为11度区,最低烈度为6度区。     

中国活动构造研究的进展与展望

在简要介绍中国活动构造基本特征的基础上,分析了21世纪以来中国大陆7级以上大地震活动出现的2个新特点：一是大地震主要沿青藏地块区的巴颜喀拉活动地块边界断裂带丛集发生;二是在活动盆地内部或盆山交界地带发生了多次逆断裂–褶皱型地震。面对新的地震活动特点以及工程建设和社会公众对防灾减灾的新需求,分析了活动构造研究中的一些关键环节或研究薄弱领域,探讨了进一步加强相关研究的发展方向和技术途径。一是要注重活动构造研究自身的理论提升与应用实践,包括活动断裂几何学的精细研究,注重断裂活动习性与破裂分段性相结合的运动学研究,切实加强古地震探槽和断错微地貌的互补性研究,更为重要的是应切实加强活动构造研究与构造地貌、地球物理勘探、地壳形变、地震学等相关学科的交叉融合与应用实践。二是强化区域活动构造研究与大震丛集迁移规律和动力学机制的认识,提升对活动块体及其边界断裂带强震构造活动的整体认识。认真梳理和分析我国各活动地块区发生丛集地震各自的孕震构造环境和发震机制,综合历史地震和古地震详细研究结果,识别可能存在地震丛集活动的活动构造带或地震构造区,为巴颜喀拉活动块体大地震主体活动区结束之后可能的迁移地区将面对的大震灾害风险做好科技支撑。三是关注逆断裂–褶皱型地震构造研究等薄弱环节。除采用传统的活动构造研究技术之外,应结合构造地貌学开展地表地貌变形特征研究,以及开展深部地震构造探测和地震学研究等,以获取其深部结构构造特征,综合分析其深浅构造关系、构建变形模式和讨论发震机制等。重点关注上述关键技术环节和未来发展趋势,为活动构造深入研究和防灾减灾提供参考依据。

     

孕震构造块体与相应地震区划分方法

可靠地划分地震区可奠定地震预测与地震危险性评价的地质基础,具有十分重要的意义。笔者等通过研究分析指出板内孕震构造块体侧向边界可由区域性大断层或由区域性大断层与板块边界界定,底边界为康拉德面或低速高导层;板间孕震构造块体为俯冲板块,可由区域性大断层和(或)板块边界约束;在同一个孕震构造块体和同一轮地震周期的地震具有内在联系。因此,地震区可定义为代表相应孕震构造块体地震活动的区域,其可表征该块体内源自锁固段破裂的地震活动。基于笔者等提出的孕震构造块体和相应地震区边界确定原则,把全球两大地震带(环太平洋地震带和欧亚地震带)划分为62个地震区;每个地震区的分区方案均通过了多锁固段脆性破裂理论的检验,这说明方案可靠。进而,笔者等归纳总结了地震区划分方法。     

开合构造在不同时空尺度下的地学表现

开合构造是研究地球开合运动及其构造特征,分析开合构造体系的形成机制,探索地球成因和演化的一种新假说。不同时空尺度的开合构造在地学上存在不同的表现,需要从不同角度开展研究。以亚欧非邻区巨型开合构造区、地中海大型开合构造区、东大别中型开合构造区为例,研究了开合构造理论在大地构造分区、地震活动以及现代大地测量结果解释等方面的应用。研究表明:(1)依据开合构造观点可将亚欧非邻区巨型开合构造划分为俄罗斯构造集群、非洲构造集群、北亚构造集群、中亚构造集群、南亚构造集群及东亚构造集群;(2)亚欧非邻区的强地震活动与构造集群间的新生代开合构造转换带关系密切;(3)地中海大型开合构造区内的地震剖面及震源机制揭示了地中海—土耳其—伊朗—阿富汗构造转换带现今构造运动主要以合为主;(4)东大别中型开合构造周边的狮子山、黄梅、麻城等台站的地倾斜和地应变、周边GNSS和流动重力观测结果揭示了该区周边存在时间尺度较短、量级较弱的由“合”向“开”的趋势转变,开合运动是近期诸多观测数据趋势出现准同步性变化的共同机理。     

华北克拉通破坏区最新构造运动起始时间讨论

华北克拉通破坏区是历史破坏性地震频发区,震源机制解和地震地表破裂带等反映出历史地震的发震断层为新生走滑断层,很难用地壳的伸展构造系统来合理解释.首先对1679年三河-平谷M8.0级地震的大厂隐伏凹陷西边界夏垫断裂进行高分辨率地震勘探和上盘钻孔地层进行标定,然后在河套断陷盆地带大青山南麓晚更新世湖相地层中识别出2期角度不整合面(UC1和UC2),并进行了系统测年,综合近年来活动断层比例尺填图和城市活动断层探测成果,明确指出,在华北克拉通破坏区,代表新生代早期地壳伸展运动的铲形正断层的活动性在上新世至第四纪早期逐渐减弱,到晚更新世早期基本停止活动;晚更新世中期以来大青山构造运动为华北克拉通破坏区最新一期构造运动,主要表现为区域剪切应变条件下新生走滑断层形成和扩展,并伴随相关地震活动.最新构造运动的主要动力来源于青藏高原物质东向挤出,以及其对鄂尔多斯块体西南缘强烈东向推挤作用.这些新认识对深化华北克拉通破坏区地震发震机理研究,理解板内最新变形动力学,均具有十分重要的科学价值.     

中国活动构造研究的进展与展望

本文试图在世界活动构造研究背景下概括中国活动构造研究的进展，并对最近20年来中国的活动构造研究，包括几何学、滑动速率、古地震和大震重复间隔、分段理论和应用、活动褶皱、深浅构造耦合关系、城市和海域活动构造探测、块体划分和块体运动、地震危险性的未来断裂滑动量评价及中国现代构造活动动力学等进行简要评述，对今后在这些方面的发展进行概略的讨论。     

Space-time distribution patterns of destructive earthquakes in the inner belt of central Japan: Activity intervals and locations of earthquakes

Based on a block structure model of the inner belt of central Japan, an examination was conducted of the space-time distribution patterns of destructiv magnitudes M 6.4 or greater (M =Japan Meteorological Agency Scale). The distribution patterns revealed a periodicity in earthquake activit seismic gaps. Major NW—SE trending left-lateral active faults divide the inner belt of central Japan into four blocks, 20–80 km wide. The occurrenc A.D. with M ≥ 6.4, which have caused significant damage, were documented in the inner belt of central Japan. The epicenters of these earthquakes close to the block boundaries.

Using the relationship between the magnitude of earthquakes which occurred in the Japanese Islands and the active length of faults that generated them, movement is calculated for each historical earthquake. Space—time distributions of earthquakes were obtained from the calculated lengths, the latitud of generation. When an active period begins, a portion or segment of the block boundary creates an earthquake, which in turn appears on the ground surf active period ends when the block boundary generates earthquakes over the entire length of the block boundary without overlapping.

Five seismic gaps with fault lengths of 20 km or longer can be found in the inner belt of central Japan. It is predicted that the gaps will generate ea magnitudes of 7.0. These data are of significance for estimating a regional earthquake risk over central Japan in the design of large earthquake resist

The time sequences of earthquakes on the block boundaries reveal a similar tendency, with alternating active periods with seismic activity and quiet pe activity. The inner belt of central Japan is now in the last stage of an active period. The next active period is predicted to occur around 2500 A.D.     

青海玉树地区活动断裂与地震

青海玉树是巴颜喀拉地块西南边界上的典型历史强震区。最新的活动断裂遥感解译与地表调查结果表明,该区新构造期间主要发育清水河断裂带、玉树断裂带、阿布多断裂带和杂多断裂带4条NW向左旋走滑活动断裂带。其中,构成玉树—鲜水河—小江断裂系尾端构造的玉树活动断裂带是该区活动性最显著的岩石圈断裂。该断裂是由当江断裂、结古—结隆断裂和巴塘断裂3条斜接的主干断层和夹杂其间的多条次级断裂所共同构成的Z型左旋剪切张扭性变形带。它在上新世以来和晚第四纪期间的左旋走滑速率为4.0~5.4mm/a,调节了该区大部分的块体挤出与旋转变形,并构成该区大震活动的主要控震构造。历史强震梳理和古地震研究揭示,玉树主干走滑断裂带自约14530a BP以来至少发生了包括2010年地震在内的共11次大地震,原地重复间隔平均在千年以上,最长达近3000a。1738年玉树西北地震之后,玉树—甘孜断裂带的主干断层表现为平均间隔为50~100a的低频、串联式分段破裂过程,并且大震活动存在从东南向西北迁移的趋势。通过对玉树断裂未来大地震危险性进行综合地质判定认为,该区至少仍存在6段未来百年内大地震危险程度不同的地震空区,潜在的大地震震级为Mw6.6~7.3,其中危险性相对较高的段落主要是当江断裂带的当江—拉则段和结古—结隆断裂带上的结隆—叶卡诺段与桑卡—相古段。