龙门山断裂带映秀-北川断裂的古地震及其复发间隔初步研究(英文)

The activity of the Longmenshan thrust belt has concentrated mainly on its Wenchuan-Maoxian Fault, Yingxiu-Beichuan Fault, and Guanxian-Jiangyou fault since the Quaternary time.     

龙门山断裂带南段应力状态与强震危险性研究

龙门山断裂带可分为南段、中段和北段,2008年汶川M8.0级地震发生在该断裂带中-北段. 龙门山断裂带南段是否存在发生强震的危险性倍受关注. 利用1977—2012年四川区域地震台网资料,获得了龙门山断裂带南段的地震活动性参数b值图像以及汶川地震前、后b值的差值Δb图像. 同时,根据宽频带数字地震波形资料,计算了2007年以来南段及附近区域ML≥3.8级地震的视应力. 结果表明,2008年汶川地震后,龙门山断裂带南段天全—芦山、泸定和宝兴北部等区域应力增强,而靠近汶川余震区南端的大邑地区应力水平降低. 天全至宝兴段应力水平相对较高,具有发生中-强地震的条件. 鲜水河断裂带康定以南段应力水平低,短期内发生强震的可能性较小.     

龙门山断裂带大地震孕震环境的岩石磁学证据

地震断裂带的孕震环境对于研究地震的发生至关重要.本文以汶川地震断裂带科学钻探2号（WFSD-2）钻孔岩心中的假玄武玻璃、碎裂岩及其围岩为研究对象,通过岩石磁学测试,并结合显微结构观察探讨龙门山断裂带大地震的孕震环境.WFSD-2岩心碎裂岩中的假玄武玻璃是龙门山断裂带曾经发生过大地震活动的岩石学证据,假玄武玻璃具有高磁化率特征,而碎裂岩的磁化率值与围岩相似,假玄武玻璃中的新生磁铁矿是其高磁化率值异常的重要原因之一.假玄武玻璃中较少量的新生磁铁矿暗示了假玄武玻璃的生成环境为含氧量较低的高温还原环境.大地震断裂的摩擦热是改变龙门山断裂带中假玄武玻璃岩石磁学特征的主导因素,流体作用较弱.无高磁化率异常的碎裂岩经历的温度小于300℃,推测假玄武玻璃的生成深度较深.WFSD-2岩心中20余层假玄武玻璃脉体证明映秀—北川断裂带是一条长期活跃的断裂带,龙门山断裂带上曾经发生了多次大地震断裂活动,这些大地震可能发生在深度较大、流体作用较弱的还原性孕震环境中.

     

Late Holocene slip rate and average recurrence interval of great earthquakes on the Shangzhi segment of the Yilan‐Yitong Fault Zone,northeastern China: Constraints from paleo‐earthquakes and historical written records

The Yilan‐Yitong Fault Zone (YYFZ) is considered to be the key branch of the Tancheng‐Lujiang Fault Zone (TLFZ) in northeastern China. Although the Mesozoic and early Cenozoic deformation of the YYFZ has been studied intensively over the past century, few estimates of slip rate and recurrence interval of large earthquakes in the late Quaternary, which are the two most important parameters for understanding the potential seismic hazard of this crucial structure, were obtained. Based on integrated interpretations of high resolution satellite images and detailed geologic and geomorphic mapping, linear landforms were identified, including fault scarps and troughs, along the Shangzhi segment of the YYFZ, which exceeds 25 km in length. Synthesized results of trench excavations and differential GPS measurements of terrace surfaces indicate that two events (E1, E2) occurred along the Shangzhi segment during the late Holocene, which resulted in 3.2 ±0.1 m of total vertical co‐seismic displacement with clear features of thrust motion. ¹⁴C dating of samples suggests that event E1 occurred between 440 ±30 years BP and 180 ±30 years BP and that event E2 occurred between 4 090 ±30 years BP and 3 880 ±30 years BP, which indicates that the minimum vertical slip rate of the Shangzhi segment of the YYFZ has been approximately 0.8 ±0.03 mm/year during the late Holocene. Constraints from paleo events and the slip rate suggest that the average recurrence interval of major earthquakes on the YYFZ is 3 800 ±200 years. Historical documents in Korea show that event E1 possibly corresponds to the earthquake that occurred in AD 1810 (the Qing Dynasty in Chinese history) in the Ningguta area, which had surface‐wave magnitude (Ms) of 6.8–7.5. Studies of kinematics show that the right‐lateral strike‐slip with a reverse component has been dominant along the YYFZ during the late Holocene.     

龙门山断裂带中北段大震复发特征与复发间隔估计

汶川MS8.0地震发生在青藏高原东缘著名的龙门山断裂带上,造成了从映秀、北川至南坝长约240km的同震地表破裂带．然而目前关于龙门山断裂带的大震复发特征研究较少．通过地震地质科学考察和断层断错地貌的差分GPS测量,发现第一级河流阶地、河床和河漫滩上的垂直断距大致相当,均代表汶川地震的位错,而第二级河流阶地上的累计位移大致是最新地震垂直位移的2倍．利用断错地貌、地震矩率和滑动速率3种方法,分别估算了龙门山断裂带大地震的复发间隔．结果表明:龙门山断裂带中北段可能发生与汶川大地震相当的地震,大震复发符合特征地震模型;大震复发间隔为3000——6000a．该结果可为龙门山断裂带的大震预测和地震危险性评价等研究提供重要的定量数据．      

The slip rate and strong earthquake recurrence interval on the Qianning-Kangding segment of the Xianshuihe fault zone

IntroductionLocated in the western part of Sichuan Province, China, the Xianshuihe fault zone is a notable strong earthquake zone in the eastern Tibetan Plateau. At its northwestern end, the Xianshuihe fault zone overlaps the Ganzi-Yushu fault in a left-stepping pattern. The fault zone extends southeastwards through Luhuo, Daofu, Kangding, and Moxi and disappears near Shimian, with a total length of 400 km. The fault trends N40(-50°W in the north, and N20(-30°W to the south of Kangdi…     

Paleoearthquake rupture behavior and recurrence of great earthquakes along the Haiyuan fault,northwestern China

Paleoseismological studies have shown that indi-vidual past large-magnitude earthquakes can be recog-nized in the geological record and the timing betweenevents can be measured through Quaternary datingtechniques[1—6]. Thus, through paleoseismological st-udies, it is possible to determine age of each prehis-toric event so that recurrence intervals of large earth-quakes may be evaluated which provides a means toexpand the limited view of earthquakes offered by thehistorical and instrumental re…     

2008年汶川8.0级地震发震断裂的滑动速率、复发周期和构造成因

2008年5.12汶川大地震发生在中国大陆南北地震带中段.由于龙门山断裂带历史上只发生过3次6～61/2级强震,而且其晚第四纪构造活动速率很低,以至于对其潜在地震危险性认识不足.为什么在龙门山地区突发大地震,该地震具有哪些特征？其成因机制是什么？本文在地震地质科学考察的基础上,利用震前的GPS观测结果,试图对上述问题进行一些初步的思考和探讨.结果表明,5.12汶川大地震是龙门山断裂带的映秀—北川断裂突发错动的结果,地表上形成200多公里长的地表破裂带;灌县—江油断裂在地震中也发生了破裂,形成的地表破裂带长达60多公里.震前的GPS观测表明,横跨整个龙门山断裂带的滑动速率不超过～2 mm/yr,单条断裂的活动速率不超过～1 mm/yr,与地震地质研究结果和历史地震记录相一致.利用地震地质考察和地震波反演得到的最大同震位移可以获得相当于5.12汶川大地震的强震复发周期为2000～6000年.龙门山断裂带发育在破裂强度很大的变质杂岩体中,断裂带本身在剖面上呈“犁形”或“铲形”结构,有利于能量积累,形成破坏性巨大的地震.所以,5.12汶川大地震是一次低滑动速率、长复发周期和高破坏强度的巨大地震,是一种值得高度重视和深入研究的新的地震类型.     

地壳流变结构控制作用下的龙门山断裂带地震发生机理

青藏高原东缘低地形变速率的龙门山断裂带上相继发生了2008汶川Mw7.9级地震和2013芦山Mw6.6级地震.地震勘探与震源定位结果揭示了龙门山区域地震空间分布特征：纵向上,龙门山断裂带这两次地震主震均发生在龙门山断裂带上地壳的底部（14~19 km）,绝大部分余震均发生在上地壳范围（5~25 km）,而在其中、下地壳深度范围内鲜见余震发生;横向上,地震（Mw>3）在龙门山断裂带青藏高原一侧密集分布且曾有大震发生,而四川盆地地震稀少（Mw>3）.为探讨龙门山断裂带地震发生机理,并解释以上龙门山区域地震空间分布特征,本文建立了龙门山断裂带西南段跨芦山地震震中区域的四种不同流变结构的龙门山断裂带三维岩石圈模型,以地表GPS观测资料为约束边界条件,数值模拟龙门山断裂带岩石圈在数千年以上长期匀速构造挤压作用下的应力积累特征,探讨了地壳分层流变性质对地壳应力积累的影响,分析了该区域地震空间分布与构造应力积累速率的关系.计算结果表明：该区域在数千年的应力积累过程中,脆性上地壳中应力表现近于恒定值的线性增长趋势,龙门山断裂带上地壳底部出现应力集中积累现象,这一应力集中现象可以解释龙门山断裂带汶川地震与芦山地震主震的发生,及其大部分余震在脆性上地壳中的触发;青藏高原一侧上地壳应力积累速率远远高于四川盆地的应力积累速率,这一应力积累分布现象可以解释龙门山区域青藏高原一侧地震密集而四川盆地地震稀少的地震空间分布特征;通过比较不同流变结构模型中的应力积累状态,认为导致这一应力积累空间分布状态的重要控制因素在于青藏高原中、下地壳较低的黏滞系数与四川盆地中、下地壳较高的黏滞系数的差异.在柔性的中、下地壳内,应力增长近于指数形式,稳定状态之后其应力增长速率近于零,构造应力积累难以达到岩石破裂强度,因而鲜见地震发生.地壳各层位的应力增长率差异与地震成层分布的现象共同揭示了龙门山区域岩石圈分层流变结构：脆性上地壳、韧性中、下地壳（青藏高原一侧较弱,四川盆地一侧较强）、韧性岩石圈上地幔.     

鲜水河断裂带北西段不同破裂源强震震级（M≥67）及复发间隔研究

鲜水河断裂带是四川西部一条晚第四纪强烈左旋走滑活动的构造带，历史上发生多次强震. 它与西北侧的甘孜—玉树断裂带一起，构成青藏高原东部的侧向滑移构造系统中的川滇活动地块的北边界——羌塘地块的东北边界. 鲜水河断裂带北西段可以分成4个段落，每一段落均可作为一个独立的基本破裂单元而发生地震破裂，亦有可能发生不同尺度的多段联合瞧裂. 对鲜水河断裂带北西段不同尺度破裂的震级及复发间隔进行研究. 根据该地区的地质、地球物理、测量及地震等方面的资料，结合我国强震复发的特点，分析了拉分盆地内部的滑动速率分布，以确定各段落的等效长度和倾向宽度，从而建立适合我国大陆走滑断裂的面波震级与断裂发震面积的关系式；进而运用地震矩方法，考虑断层之间的相互作用，结合专家意见建立了该段的矩平衡断裂破裂模型；最后，给出了鲜水河断裂带北西段各破裂源特征化地震的复发间隔、震级大小和不确定性，以及他与中小地震的联合震级分布. 结果表明，鲜水河断裂带北西段较易发生单段破裂，复发间隔在100～150年左右.     

有限元数值模拟龙门山断裂带地震循环的地壳变形演化

现今地壳变形数据显示横跨龙门山断裂带的地壳缩短速率低于3 mm·a^-1,如此小的地壳缩短速率与龙门山断裂带附近的长期地质造山（平均高程约4.5 km）形成强烈对比.我们构建并使用了一个二维平面应变黏弹塑性有限元模型来模拟龙门山断裂带的地震循环位移变化,从而探讨了短期变形与长期变形之间的关系.模型模拟了地震循环的各个阶段（震间加载期、同震瞬间和震后黏性松弛调整期）以及多个地震循环（万年尺度）的地表变形,揭示了变形在地震循环中是如何累积、释放、调整以及最终形成永久变形导致了造山.模拟结果显示,岩石圈流变结构以及断层几何形态均对地震循环的地表位移变化有着显著的影响.经过多个地震循环,青藏高原东缘整体产生水平缩短与增厚抬升,而四川盆地基本保持稳定,区域的水平缩短主要由断层位错及青藏东缘的缩短抬升来调解,造成了青藏东部与川西盆地的差异抬升.研究结果将地震循环时间尺度的短期变形与长期地质造山联系起来,帮助我们理解青藏高原东部的隆升机制.

     

龙门山山前彭州隐伏断裂高分辨率地震反射剖面

彭州断裂是龙门山山前一条重要的隐伏断裂.为了调查彭州断裂的位置、性质及其活动性,5·12汶川MS8.0地震发生后,作者采用可控震源和高精度的地震反射勘探方法,对彭州隐伏断裂进行了高分辨率地震反射成像.本文利用获得的浅层地震剖面资料并结合石油地震反射剖面,给出了彭州断裂的空间展布特征以及断裂两侧的新生代地层厚度.结果表明,彭州断裂为一条走向NE、倾向NW、倾角约为58°～62°的逆断层,该断层向上错断了第四纪沉积层,具有明显的第四纪活动,向下大约在深度8～10 km左右收敛到向西缓倾的滑脱面之上.研究结果为评价断裂的活动性和灾后重建提供了地震学证据.     

郯庐断裂带沈阳段地震精定位研究

作为中国东部的一条巨型走滑型断裂带,郯庐断裂带具有漫长的发育历史,对我国东部矿产资源分布、地质灾害的形成与发生具有重要的控制作用.作为辽宁地区主要区域性活动构造断裂,郯庐断裂沈阳段与周围其他构造体系相互作用,共同控制着该地区强震活动.2013年灯塔MS 5.1地震打破了辽宁地区长达13年的5级地震平静,标志着该区进入新...     

青藏高原东北缘马衔山断裂带构造属性的综合研究

左旋走滑的马衔山断裂带位于青藏高原东北缘陇中盆地内部,呈北西-南东向伸展.宽约8~10 km,长约115 km.马衔山断裂带表面虽然局部已被黄土覆盖,但并不代表它的活动性不强.1125年的兰州M_S7.0地震就发生在马衔山断裂带北缘的西侧.前人对马衔山断裂带的研究基本上多依靠于地表地质和地球化学数据分析进行一般性讨论,而缺少对马衔山断裂带深部构造伸展的清晰认识.本文中,我们主要依靠一条横跨马衔山断裂带的深地震反射剖面数据资料进行地壳尺度的构造解释.在此基础之上,对研究区所获得的重力数据进行相应的处理分析.最后辅助于马衔山断裂带两侧野外地表形变的观察和前人研究所获得的地球化学数据分析,我们的研究认为马衔山断裂带为一不同块体间的边界断裂带.它可能形成于早古生代祁连造山带东缘北部马里亚纳式岛弧和南部日本式岛弧的相互拼贴作用.该边界断裂带在随后的青藏高原东北缘物质逃逸过程中被激活,并且目前仍处于构造活动活跃期.     

龙门山灌县—安县断裂带断层泥低磁化率的矿物、化学响应和蠕滑作用环境

断层带内的流体不仅可以通过水岩反应改变断裂岩的矿物组成和化学成分,从而导致化学性质和物理性质的变化,而且可以影响或控制断裂带的变形行为.断裂带中岩石磁学特征是由特定化学环境下磁性矿物的种类和含量所决定的,因此,从矿物学和地球化学角度探讨断裂岩的磁性变化,对揭示断层的变形行为和环境具有一定的指示作用.本文以汶川科钻WFSD-3P钻孔中龙门山灌县—安县断裂带断裂岩为研究对象,运用高分辨率磁化率测试、XRD矿物成分半定量分析、XRF元素扫描以及不同价态Fe元素含量分析等多种方法开展断层磁学变化和变形环境的研究.磁化率测试结果表明灌县—安县断裂带断层泥的磁化率值普遍低于对应的围岩磁化率平均值.结合前人研究成果表明造成该断层泥低磁化率异常的原因是在间震期的长期流体作用下,铁磁性矿物（例如磁铁矿）转变成顺磁性矿物（铁硫化物、菱铁矿或含铁的黏土矿物）.新生铁硫化物和含铁黏土矿物是在间震期缓慢形成的,而黏土矿物含量的增加弱化了断层强度,促进断层蠕滑,这说明断层泥低磁化率异常可能指示了该断裂在间震期长期缓慢活动,即为蠕滑变形.断层泥中黄铁矿的发育和高Fe²⁺和S元素、低Fe³⁺的特征显示灌县—安县断裂作用环境通常是在低温、还原环境中进行的.这些结果与低磁化率值的相关性暗示断层泥低磁化率异常可能对活动断层的低温还原环境具有指示意义.

     

Physical property anisotropy of foliated fault rocks: Study from the Nobeoka Thrust,Shimanto Belt,southwest Japan

To investigate the physical property anisotropies of foliated fault rocks in subduction zones, the hanging wall phyllites and footwall cataclasites exhumed along the Nobeoka Thrust, a fossilized out‐of‐sequence‐thrust in the Shimanto Belt, Japan, was focused. Discrete physical property (electric resistivity, P‐ and S‐wave velocities, and porosity) measurements were conducted employing geologic coordinates (depth‐parallel direction, strike direction, and maximum dip direction of foliation), using the core samples obtained from the Nobeoka Thrust Drilling Project and compared the data to borehole geophysical logs. A higher sample P‐wave velocity (Vp), lower S‐wave velocity (Vs), higher Vp/Vs, and lower sample porosity and resistivity compared to the logs, are inferred to have been caused by the larger sampling scale of the logs and lower fluid saturation of the borehole. The phyllites and cataclasites exhibited substantial vertical and horizontal anisotropy of Vp (0.4–17.3 % and 2.7–13.8 %, respectively), Vs (0.5–56 % and 7.7–43 %, respectively), and resistivity (0.9–119 % and 2.0–65.9 %, respectively). The physical property anisotropies are primarily affected by the dip angles of foliation. The fault rocks that have gentler dip angles exhibit a higher Vp in the strike and maximum dip direction and a lower Vp in the depth‐parallel direction. In contrast, the fault rocks that have steeply dipping structures show a higher Vp in the strike and depth‐parallel directions with a lower velocity in the maximum dip direction. Resistivity anisotropy show a trend opposite to that of the Vp in relation to the dip angles. Our results show lower Vp anisotropy than those obtained in previous studies, which measured wave speeds perpendicular or parallel to foliation under confining pressure. This study highlights the significance of dip angles on vertical properties in geophysical surveys across foliated fault rocks.     

青藏高原东北缘断层系统的大地震迁移概率及断层滑动速度的分段特征

青藏高原东北缘是青藏高原隆升、生长及变形前缘.区域地震活动频繁,且地震在其主要断层带之间时空迁移.为了研究区域大地震在主要断层带之间的迁移规律与概率,以及主要断层带大地震破裂的时空分布特征,本文建立了青藏高原东北缘地区的三维黏弹塑性有限元模型,模拟了区域断层系统的地震循环,得到了人工合成的万年时间尺度的地震目录.根据模拟的地震目录,并结合古地震数据,计算分析了大地震（M_W ≥ 7）在研究区各个主要断层带之间的迁移概率,探讨了黏度、高程、统计时间长度等因素对大地震在各主要断层带之间的迁移概率和大地震在各主要断层带上的发生概率的影响,并且初步调查了海原断层带和香山天景山断层带的大地震破裂时空分布特征.研究结果显示：继区域最近两次大地震（1920年海原断层带上的M8.5海原大地震和1927年香山天景山断层带上的M8古浪大地震）之后,下一次大地震（M_W ≥ 7）发生在海原断层上的概率最大,约为51%~81%;其次是在香山天景山断层上,概率约为9%~37%.模型结果显示,不同的青藏高原中下地壳上地幔黏度大小,对大地震在各个断层带之间的迁移规律和迁移概率的影响较小;而研究区的高程载荷对地震迁移则有显著的影响：高程载荷易于使得海原断层地震活动减弱及香山天景山断层的地震活动增强.研究结果也显示了青藏高原东北缘地区主要断层带的地震活动与断层滑动速率分布的分段性显著;大地震在断层带上的破裂位置并不固定,呈现不均匀性;并暗示了断层几何形状对地震活动、断层滑动速率分布与大地震破裂位置的控制作用.

     

龙门山推覆构造带中段山前断裂晚第四纪活动的地质与地球物理证据

龙门山逆冲推覆构造带中段山前断裂的存在和最新活动时代一直是个争论的问题.石油地震探测资料和浅层地震剖面揭示该断裂的存在,并断错了第四系;野外调查表明,龙门山中段山前存在明显的线性地貌特征,山前断裂断错晚了更新世晚期的洪积台地;探槽剖面揭示距今约1500 a之前在山前断裂上曾发生过一次地表破裂型事件,而该断裂未来具备发生强震的潜势.断错地貌的差分GPS测量和年代学分析显示山前断裂晚第四纪垂直滑动速率大于0.36 mm/a,其与龙门山中段主干断裂活动强度相当,说明龙门山山前断裂在龙门山逆冲推覆构造带的变形中也承担着重要的作用.该研究不仅能为成都平原的地震危险性评价提供基础资料,也有助于全面理解青藏高原东缘的隆升机制.     

Kinematic features of the seismogenic fault of the Tangshan earthquake and the recurrence period of large earthquakes

ＫｉｎｅｍａｔｉｃｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｔｈｅｓｅｉｓｍｏｇｅｎｉｃｆａｕｌｔｏｆｔｈｅＴａｎｇｓｈａｎｅａｒｔｈｑｕａｋｅａｎｄｔｈｅｒｅｃｕｒｒｅｎｃｅｐｅｒｉｏｄｏｆｌａｒｇｅｅａｒｔｈｑｕａｋｅｓＪＩＥＬＩＵ１）（刘洁）ＨＵＩ－ＺＨＥＮＳＯＮ...     

华北地区震前断层异常活动方式

分析了华北地区跨断层形变资料, 研究了唐山、 大同及张北地震前断层异常活动方式。 结果表明, 震前存在显著的断层异常活动; 断层异常活动方式具有构造控制特征,并与孕震机理有关; 地震孕育过程中有可能出现多次应力集中; 从断层不可逆异常活动地区的分布推测, 唐山地震缓解了延怀地区的地震危险性, 大同地震缓解了紫荆关-狼山断层一线的地震危险性; 张北地震断层异常活动呈松弛变化, 首都圈及邻近地区地震活动将趋于缓解。