基于跨断层测量的鲜水河断裂带现今活动特征及其与强震关系研究

利用鲜水河断裂带30多年的跨断层观测资料,基于断层三维运动模型,采用主成分分析法,综合研究了鲜水河断裂带现今运动学特征及其与周边几次强震的关系．研究结果表明:鲜水河断裂带在观测期内(1982—2015年)以左旋走滑运动为主,各段落的活动速率都不相同,其中炉霍段、道孚段的活动速率大于乾宁段,乾宁段趋于闭锁状态;断层活动参数时间序列曲线具有较明显的线性运动特征,但在个别时段内会出现偏离直线的加速或转折变化．此外,断层三维活动参数的主成分分析结果显示,断层水平走滑量和水平张压量的主成分和综合指标在2001年、2006年、2010年和2012年分别出现趋势性转折和破趋势的异常变化,断层垂直升降量第一主成分在2013年也出现了相对小幅转折变化,这些异常变化可能与2001年昆仑山口西M_S8.1、2008年汶川M_S8.0、2010年玉树M_S7.1和2013年芦山M_S7.0等地震有关,属于这几次大震的前兆、同震或震后效应．      

鲜水河断裂带三维变形特征

为了综合分析讨论鲜水河断裂带的三维运动与变形动态特征和地震危险性,利用川滇地区1999—2007和2013—2017 2期GPS速度场资料,反演计算了鲜水河断裂带的闭锁程度和平行与垂直断层的滑动亏损速率动态分布;利用布设在鲜水河断裂带附近的1980—2017年跨断层短水准资料,通过计算断层年均变化速率分析了断裂带垂直运动特征。GPS反演结果显示:1999—2007期鲜水河断裂SE段处于强闭锁状态,中段闭锁程度逐渐减弱,到NW段基本为蠕滑状态;2013—2017期鲜水河断裂SE段滑动亏损积累速率明显减弱,只有道孚—八美段之间有一小段闭锁较强,NW段依然大部分为蠕滑状态,只有炉霍SE部一段断层地表至10km深度闭锁稍有增强。水准结果显示:鲜水河断裂NW段侏倭、格篓、虚墟和沟普场地年均垂直变化速率较大,断层垂向活动较为活跃;SE段龙灯坝、老乾宁和折多塘场地年均垂直变化速率很小,断层垂向活动处于闭锁状态;汶川地震后断层垂向活动变化并不明显。综合分析认为鲜水河断裂SE段的地震危险性较高,而汶川地震降低了断层滑动亏损和应力应变能积累速率,可能在一定程度上缓解了鲜水河断裂尤其SE段的地震紧迫性。     

南北地震带中南段断层现今活动

分析了南北地震带中南段流动形变资料,研究了断层现今活动的空间分布及特征。结果表明,红河断裂带、楚雄-通海断裂带及鲜水河断裂带活动水平最高,龙门山断裂带活动最弱;断层活动水平近年总体未见加剧或减缓。研究认为: 强震前区域断层活动加剧;断层突然错动引起的位移在地质资料显示的断层位移中占主要成分;近期南北地震带南段仍将保持近20年强震频发的态势,中段近年有发生6级地震的可能; 楚雄-通海断裂带中段及鲜水河断裂带两端,为值得注意的强震危险区。     

汶川8．0级地震前后鲜水河断裂带断层活动特征分析

本文利用鲜水河主断裂带上的跨断层短水准、短基线以及水平蠕变资料,计算了各测点处断层的活动参数,分析了汶川8．0级地震前后断层的活动特征。研究结果认为：远离汶川8．0级地震震源区的鲜水河断裂带在震前3年出现了明显的长期趋势异常,但短期异常不明显,无明显的同震形变;从震后3年对鲜水河带跟踪监测的结果看,鲜水河断裂带受其影响中南段拉张活动有所增强,垂直向仍保持震前的活动形态。     

康定地震前后鲜水河断裂带活动速率研究

鲜水河断裂带处于青藏高原东南缘的四川西部,具备活动剧烈、地震频率高的特性.根据鲜水河断裂带2013-2014年和2014-2015年的流动重力观测资料,基于经典位错理论,本文采用蚁群算法反演了康定地震前后鲜水河断裂带的活动速率,得到的主要结论有:(1)鲜水河断裂带主要以左旋走滑为主,滑动速率由北西段到南东段逐渐减小;(2)康定地震前鲜水河断裂带南东段为正断层,但震后表现为逆断层,原因可能是该地震改变了短期内断层活动形式;(3)地震发生后,该断裂带的滑动速率依然很大,可能表明该地区应变能没有得到全部释放,地震危险性依然存在.     

用主成分分析方法综合分析首都圈跨断层形变资料

基于主成分分析方法,对大同6.1、张北6.2和文安5.1级地震前后首都圈地区的跨断层形变资料进行了综合分析,计算了断层垂直形变速率及其各个主成分和能够反映断层总体活动水平的综合指标W.结果表明,主成分分析方法能够最大限度地保留原始信息,去除相关干扰信息,有助于对前兆资料的分析研究;综合指标W可以较好地反映前兆资料的异常变化,能够代表一个地区前兆观测资料的总体映震水平;首都圈跨断层流动形变资料对大同6.1、张北6.2、文安5.1级地震都有较好的映震能力,从中可以捕捉到中强地震孕育、发展、发生过程中的前兆异常信息.     

鲜水河断裂带强震相互作用的动力学模拟研究

以鲜水河断裂带为研究区,首先依据断裂带的地震活动特征,确定整个断裂带的应变积累速率;然后根据GPS观测资料给出的水平应变率和地质给出的鲜水河断裂带断层分段及其相应各段的滑动分布,确定断裂带分段的应力、应变积累速率和强震复发间隔．在此基础上,采用三维有限元模型定量研究断裂带上1893年以来M6．7级以上地震的相互作用及其对断裂带强震复发的影响．研究结果表明,鲜水河断裂带上强震的发生有利于后续地震的发生．强震之间的相互作用不仅影响了断裂带各分段的强震复发间隔,还影响了整个断裂带上的强震活动特征．     

鲜水河断裂带的近代位错及其与地震活动的关系(英文)

鲜水河断裂带在印度板块与欧亚板块顶撞作用的驱使下,表现了强烈的左旋走滑运动及频繁的强震活动,是我国西南地区重要的强震发动带。本文根据断层长期平均位错速率与地震滑动速率的对比,认为鲜水河断裂带第四纪以来的阶层错开是地震位错重复迭加的结果。在地震时断层水平位错分布研究的基础上,结合地震破裂在断裂带内的分布认为沿鲜水河断裂在乾宁南北两侧存在两个长度不大的地震破裂空区。它们可能以断层蠕动为特征,其存在对乾宁附近应变积累与释放起着不可忽视的制约与调节作用。最后,按Chinncry走滑断层地震水平位错分布的理论模型计算了鲜水河断裂带近250年的地震位错分布,结合弹性回跳理论的基本原理估计了鲜水河断裂带的强震趋势。认为未来强震将迁往乾宁,康定一带。     

芦山M_S7.0地震后鲜水河断裂带南东段活动特征

在大地震沿鲜水河断裂带向ES迁移和鲜水河断裂带SE段较长时间未发生强震的背景下,本文收集了2013年芦山MS7.0地震前后(2010—2014年)鲜水河断裂带SE段3个跨断层短基线测点数据,分析了芦山地震前后该段近场断裂活动。研究结果表明:1)芦山地震前后,鲜水河断裂带在SE段断层的走滑方式存在左旋和右旋相互交替现象。2)芦山地震后该段近场滑动速率小于1mm/a,与震前较长时间的测量结果相比无明显变化,说明SE段已经进入震间锁闭阶段,应变持续积累,芦山地震并未对该区域断裂活动产生明显影响。根据断层运动随时间变化的模型,认为鲜水河断裂带SE段距离该段上次大地震时间长于EW段距离上次大地震的时间是2段滑动速率不同的原因之一。     

断层分布及几何形态对川西及邻区应变分配的影响

川西及邻区分布着中国大陆数条重要的活动断裂带,这些断裂带上的滑动速率与地震活动有很大差异,如鲜水河断裂带的滑动速率在10mm/a以上,该断裂带上大地震频繁发生;而龙门山断裂带的滑动速率很小,虽然该断裂带上地震活动不频繁,但也发生了2008年5月12日汶川Ms8.0级大地震.利用弹黏塑性三维有限元模型,研究川西地区断裂带的几何形态及走向变化对断层滑动速率及区域应变分配影响.结果表明:鲜水河-小江断裂带的滑动速率随着断裂带几何分布及其走向呈现分段特征.结构简单,走向平直的分段滑动速率大;结构复杂,走向变化大的分段滑动速率低,区域应变主要集中在断裂带走向发生急剧变化的分段附近.鲜水河-小江断裂带中段的应变分配受到安宁河-则木河断裂带与大凉山断裂带相互作用的影响.龙门山断裂带的走向与青藏高原的挤出方向近乎垂直,断层活动以逆冲为主,滑动速率较低.     

鲜水河断裂带在虾拉沱附近的现今活动特征

本文利用虾拉沱跨断层测量资料,通过必要的数学处理,分析了鲜水河断裂带在该处的总体活动趋势和年周期变化,研究了断层活动在主破裂带及其两侧的分布情况,提出了一个该处断层活动模型     

山西断裂带断层现今活动特征及与中强震关系浅析

断层的运动方式与滑动速率是断层活动性分析的主要内容,本文利用山西地区的10处 跨断层流动场地和4处定点台站的观测资料,计算了断层垂直升降累积量、断层垂直活动速 率,定量地给出断层现今活动性质与背景活动方式,然后采用主成分分析方法对所有的资料进 行综合分析,给出区域内断层活动的总体活动水平。结果表明：山西断裂带大多数断层活动为 张性正断层活动,南部断层累积活动量较大,中北部相对较小。断层垂直活动速率综合指标反 映出山西断裂带断层总体活动具有较好的趋势性特征,活动规律明显,并且在中强地震前出现 显著异常变化,其与山西地区及周边的5.0级以上地震有较好的对应。断层活动在2013年又 一次出现了破趋势的异常变化,本文认为对此应引起注意并加强跟踪分析。     

二十年来蠕变和短基线观测反映的鲜水河断裂带活动特征

利用鲜水河断裂带1990年1月-2009年12月的蠕变与短基线数据,采用小波变换与断层运动学分析方法,获取构造活动产生的断层形变速率.结合近场断层形变测量与GPS资料,分析了该断裂带的分段活动特征及时空演化.结果显示:(1)不同段落断层活动方式存在差异性.鲜水河断裂带分段活动现象显著,以道孚县为界,以北的炉霍、道孚断层走滑量相对较大且活动方式稳定,显示张性和左行走滑;以南的乾宁、折多塘断层活动微弱,走滑量小,且滑动状态复杂,其中,乾宁断层为压性和左行走滑,折多塘断层为微弱的右行走滑.这种分段活动特征可能与断层几何及巴颜喀拉块体内部次级块体的差异运动有关.(2)不同时期断层走滑方式存在交替性.鲜水河断裂带虽以左行走滑为主,但在汶川地震前一些断层段出现过逆向走滑现象.汶川地震前2年,炉霍、道孚断层左行走滑减弱,乾宁、折多塘断层在2007年出现过逆向走滑,至2009年底,逆向走滑区域保持扩展态势.(3)不同测点间距得到的断层错动速率和变形带空间分布特征不同.不同测量方法的分析结果表明,鲜水河断裂带不同段落和跨距宽度的走滑速率有所不同:测点间距18.7~65.1 m的蠕滑速率为0.01~0.78 mm/a;测点间距72~288 m的短基线测量为0.02~2.46 mm/a,点距十几至几十公里的GPS观测为6~11 mm/a;地质滑动速率5~15 mm/a.随测点间距的增加,平行断层的位移速率按对数函数增长,视剪应变率按幂函数衰减.我们推测,大间距测点的数据中既包含了跨断层的错动,也包含了断层两侧块体的分布变形;现今的断层形变测量与地质调查之间的差异,说明断层错动速率在时间上不是常数.     

1970年以来鲜水河断裂带地震活动特征与2014年康定M_S6.3地震

本文基于1970年以来的地震目录及四川地区4.0级以上地震的震源机制解资料,分析鲜水河断裂带分段(炉霍段、道符段、康定段、石棉段)的地震活动特征及研究区现代构造应力场,结合深部速度结构,探讨鲜水河断裂带上地震活动频度与龙门山断裂带地震活动的关系及康定地段6.3级地震的孕震环境。结果发现:(1)鲜水河断裂带北段和南段地震活动性存在差异,炉霍段和道孚段的地震活动频度1981年前要高于2000年后,康定段和石棉段的地震活动频度2000年以后高于1981年前;(2)分析地壳P波速度结构发现康定震区西侧川滇块体表现出低速异常,东侧表现出高速异常;(3)对构造应力场的分析结果表明龙门山断裂带主要以NW-SE向挤压为主,鲜水河断裂带构造应力场以NWW-SEE向为主。综合鲜水河断裂带应力场特征、深部速度结构、断层间的相互作用等信息推断,康定M6.3地震的发生与该地区应力积累及深部孕震环境相关,同时由于龙门山断裂带地震活动性影响,导致鲜水河断裂带康定段的能量释放。     

全新世以来鲜水河断裂的活动特征

鲜水河断裂带是中国西部重要的走滑强震带。活断层形迹受鲜水河基岩断裂的控制并表现明显的羽列特征。断错水系,断错阶地,断层陡崖,边坡脊及断塞塘等断错地貌现象给人以全新世以来断层强烈位错和强烈地震活动的深刻印象。若干资料表明,鲜水河断裂带南北两段长期滑动速率有着明显的差异。乾宁以北,滑动速率为 15±5毫米/年;乾宁以南,康定断裂为 5.5毫米/年。这种南北两段的速率差异是决定地震活动性差异的根本原因。最后,在滑动速率与同震位错的基础上,讨论了鲜水河断裂带上未来的大震趋势,认为乾宁—道孚间长达40公里的地段是可能发生7级地震的危险区。     

扩展网络反演滤波方法及其在鲜水河断裂带上的初步实验

介绍了扩展网络反演滤波方法的原理、计算处理过程及其发展,和该方法在鲜水河断裂带的初步实验情况.利用鲜水河断裂带的GPS等大地测昔台站的真实点位,经简化的断层几何模型和人为设定的断层滑移对该方法进行了应用实验.实验得到的经反演复原的断层滑移和滑移速率与相应的实际值的残差平方和分别为0.13和0.18.该方法能很好地分解出各台站南断层活动所引起的位移变化,反演复原的断层滑移与给定的断层滑移较符合.随着测量资料时空密度的增加,此方法有望用于鲜水河断裂带实际大地测量资料的研究工作中.     

跨断层辅助测线对非构造因素去除的应用探讨

将跨断层场地的辅助测线应用于跨断层形变资料的数据处理中,引入谱减法对沿鲜水河断裂带的5个跨断层场地进行分析处理,试图将辅助测线与跨断层测线都包含的非构造因素的影响从跨断层数据中去除,从而突出与地震发生相关的断层活动信息。结果表明:利用谱减法处理过的跨断层测线在多数场地都表现出了时频成分上较明显的异常,异常出现时间与周期特点都有较好的一致性。由鲜水河断裂带附近地震活动性可得异常在时间上存在与后续地震活动性增加相关的可能性。     

鲜水河断裂带南东段滑动速率与断层几何关系的数值模拟

本文在分析鲜水河断裂带南东段平面断层几何的基础上,利用二维有限单元数值分析方法探讨了该段各分支断层水平滑动速率以及各断块间的整体抬升速率。数值计算中设该断裂带北西段已知的滑动位移势是由南东段各分支断层分担的,并利用已知南东段的断层滑动速率作检验。结果表明:断裂带北西段水平滑动位移势中的91%是由南东段各分支断层的水平滑动分担的,雅拉河断层、色拉哈断层分担的比例最大,玉龙西断层次之。北西段滑动位移势中的其余9%由南东段垂直差异运动所转换。     

鲜水河断裂带断层活动“协同化”的演化特征

1997年11月8日玛尼7.5级地震前约1年的时间里,鲜水河断裂带北西段5个跨断层蠕变测点的走滑方式均为左行错动,走滑速率相差不大,活动比较规律(暂称为“协同化”),而在其他时段,各测点的旋性和速率差异都比较明显.通过考察鲜水河断裂带的走滑速率在玛尼地震前的细微动态演化过程,结合地震活动性的变化,研究该现象的演化特征.     

鲜水河断裂带北段GPS测量及其运动特征

鲜水河GPS监测网由18个沿鲜水河断裂带分布的点组成．1991年对该网进行了首次观测,1996和2000年进行了两期整网复测．本利用该网199l和2000年的二期GPS观测资料结合川西地区20世纪70年代以来的常规大地测量资料,计算给出了这一强震活动带现今运动图像：由测区的北西虾拉沱测点到南东的乾宁测点水平位移速率逐渐增大,而断层两盘的相对运动不明显．表明利用短边GPS测量可有效监视活动断裂带两侧一定区域的地壳运动．对比有形变测量资料以来川西地区6级以上地震分布的特点,认为可根据鲜水河断裂带断层两盘的相对运动和跨越断层的地壳整体运动的强弱这两种运动图像来研究区域强震的活动特征．