2021年青海玛多MW7.4地震地表破裂带CO2脱气特征

大气圈温室气体CO₂浓度的增加是人为排放和自然过程排放共同作用的结果, 其中活动断裂带、火山地热区等地质源温室气体释放是导致大气温室气体浓度增加的重要自然因素。活动断裂带是地球脱气的重要通道之一, 释放规模巨大的CO₂温室气体, 尤其是在地震时气体释放会有明显的增强。2021年5月22日玛多M_W7.4地震在地表产生了约160km长的破裂带。利用静态暗箱法在破裂带开展了系统的CO₂通量测量, 获得了震后破裂带CO₂脱气特征。结果表明: 1)玛多M_W7.4地震地表破裂带平均CO₂释放通量为22.25g/(m² ·d), 最高CO₂释放通量为103.18g/(m² ·d)。CO₂通量剖面具有对称的特点, 在剖面中心点主破裂处通量值最高, 远离主破裂面, 通量值逐渐递减; 2)沿地震地表破裂带走向CO₂释放通量和同震水平位移具有较好的对应关系, 同震水平位移大的破裂位置, 具有较高的CO₂释放通量; 3)玛多M_W7.4地震地表破裂带震后年CO₂释放量为0.76 Mt, 释放规模相当于中国大陆新生代典型火山-地热区的3.5%。活动断裂带尤其是地震后产生的地表破裂带, 其CO₂释放量对大气圈温室气体的贡献不可忽视, 需要引起重视和深入研究。

     

汶川M_s 8.0地震破裂带CO_2、CH_4、Rn和Hg脱气强度

地震活动断裂带能够向大气释放大量的温室气体、放射性气体和有毒气体(CO_2、CH_4、Rn和Hg),并对大气环境的影响产生复杂的影响。利用静态暗箱法,对汶川M_s8.0地震破裂带CO_2、Rn和Hg脱气强度进行实地测量,并计算了CO_2和Hg脱气对大气的年贡献量。结果表明:(1)破裂带土壤气中CO_2、CH_4、Rn和Hg异常浓度最大值分别可以达到7.98%、2.38%、524.30k Bq/m~3和161.00ng/m~3;破裂带CO_2、Rn和Hg脱气平均通量是34.95g·m~(-2)d~(-1)、36.11m Bq·m~(-2)s~(-1)和26.56ng·m~(-2)h~(-1),最大值分别达到259.23g·m~(-2)d~(-1)、580.35m Bq·m~(-2)s~(-1)和387.67ng·m~(-2)h~(-1);(2)汶川Ms8.0地震破裂带向大气脱气的CO_2年贡献量是0.95Mt,Hg的年贡献量是15.94kg。汶川Ms8.0地震破裂带破裂CO_2、CH_4、Rn和Hg等的脱气强度,不仅与破裂带渗透率有关,还与断裂带浅部存在的气藏、煤层以及磷矿层等气体源有重要的联系。     

逆断层型地震地表破裂带滑动矢量计算方法探讨－－以汶川地震为例

大震地表破裂带滑动矢量及其分布特征,是震后调查需要获得的最重要的资料之一。由于逆断层型地震地表破裂带运动性质(正向逆冲或斜向逆冲)、破裂带走向的变化以及断错标志线、断层运动方向与断层走向间夹角的变化等等,均会导致视位移的产生,使得野外位移测量数据复杂化。滑动矢量作为一个三维空间的量,代表了各破裂点或破裂面在地表或近地表的运动轨迹,较之其各分量,能够更准确更直观地反应出破裂带的性质和运动学特征。文章讨论了滑动矢量的计算方法,重点讨论了利用两条不平行断错标志线计算滑动矢量的方法。利用这些方法,我们对汶川地震映秀－北川地表破裂带北段北川县城附近若干点的滑动矢量进行了计算,对地表破裂带的性质和运动学特征进行了讨论。     

四川汶川5.12大地震同震滑动断层泥的发现及意义

2008年汶川8.0级地震沿龙门山断裂带内的映秀—北川断裂和灌县—安县断裂产生了近300 km的同震地表破裂带。震后地质科学考察发现地表变形以逆冲为主,并伴有右旋走滑。地震地表破裂带大多沿古生代碳质泥岩、页岩和三叠系煤系地层内的滑动面出露地表,这些软弱地层为地震破裂带冲到地表提供了超低摩擦滑动带。我们发现在同震垂直和水平位错达6m左右的地表破裂带,地震的同震滑动发生在厚度约0.5~2cm 的狭窄滑动带内,以发育新鲜的灰色断层泥为特征,这些断层泥是地震断层快速滑动过程中岩石—流体相互作用的结果。     

四川汶川5.12大地震同震滑动断层泥的发现及构造意义

2008年汶川8．0级地震沿龙门山断裂带内的映秀-北川断裂和灌县-安县断裂产生了近300km的同震地表破裂带。震后地质科学考察发现地表变形以逆冲为主,并伴有右旋走滑。地震地表破裂带大多沿古生代碳质泥岩、页岩和三叠系煤系地层内的滑动面出露地表,这些软弱地层为地震破裂带冲到地表提供了超低摩擦滑动带。我们发现在同震垂直和水平位错达6m左右的地袁破裂带,地震的同震滑动发生在厚度约O．5—2cm的狭窄滑动带内,以发育新鲜的灰色断层泥为特征,这些断层泥是地震断层快速滑动过程中岩石-流体相互作用的结果。     

断裂带土壤气测量方法在断层活动性研究中的应用——以嘉峪关断层为例

为了判断甘肃省嘉峪关断层监测点气氡浓度2015年6月以来的高值异常变化是否反映了嘉峪关断层活动的增强,本文基于土壤气跨断层分布规律,应用跨断层测量方法,通过多组分相关性分析及理论建模,综合分析了嘉峪关断层监测点气氡浓度高值异常变化与断层活动的关系。结果显示：监测点断层气中氡浓度快速增加期间,CO₂、CH₄和H₂的浓度没有增加,气氡与CO₂、CH₄浓度的变化不具正相关关系,表明监测点增加的氡气来源深部较浅,不代表断层活动的增强。监测点两侧跨断层测量结果表明,地表环境未改变一侧的氡气浓度符合断层气分布规律,地表环境发生改变一侧的氡气浓度不符合断层气分布规律,并且地表环境的改变时间与监测点气氡浓度异常变化时间同步。因此监测点气氡浓度的高值异常是由地表环境的改变引起的,嘉峪关断层的活动并没有增强。该方法为用断裂带土壤气体测量方法研究断层活动性的可靠性提供了思路。     

WFSD-4S孔流体地球化学特征

本文开展汶川地震断裂带科学钻探现场流体研究,探讨了泥浆添加剂产生的化学反应以及钻孔中岩性变化引起的流体异常特征,并在排除这些影响因素的情况下,讨论地震期间流体的异常。研究表明在WFSD-4S钻进期间发生的两次较大地震前均伴有Rn、Ar、N2和O2等气体异常现象,其中氡的日均值均超出背景值的2.5倍。根据岩心观察得到WFSD-4S钻井地区主断层约在1084 m,而在断层之上931 m处开始出现了大量气体的高值异常,该异常可能是由于地震孕育过程中地下气体的运移通道被打开造成气体向上迁移,使断层气体的响应特征提前发生。     

龙门山断裂带震后地球化学特征

龙门山断裂带震后出现较为明显的地球化学异常, 震后通过现场测氡, 对各主断裂的活动性进行分析与观测。结果显示:前山断裂氡气浓度最大值与背景值比值为3.5～7.1, 其中有地表破裂的地段比值较大, 达7～7.1, 一般地段比值仅为3.5～5.6, 在青川甲烷异常及锰异常, 中央断裂氡气浓度最大值与背景值比值为7.05～8.75, 后山断裂氡气浓度最大值与背景值比值为7.3。这表明此次地震中央断裂活动性最强, 前山断裂与后山断裂活动性次之, 即此次地震的发震断裂为中央断裂, 前、后山断裂受之影响产生联动, 同时沿通济白水河大桥分布的北西向断层裂也有明显的联动效应, 浓度最大值与背景值比值为6.05。     

四川汶川MS 8.0大地震地表破裂带的遥感影像解析

2008年5月12日发生于四川盆地西部龙门山断裂带的汶川MS 8.0级大地震造成巨大的人员伤亡和财产损失,并形成了空间上基本连续分布的地表破裂带（地震断层）。根据地表破裂带的解译标志及影像特征,我们充分利用震后中国科学院航空遥感飞机所获取的高分辨率航空遥感图像以及我国台湾福卫-2卫星遥感图像进行详细解译分析,并结合震后的多次野外科学考察与验证,初步查明了四川汶川MS 8.0级大地震所产生地表破裂带的空间分布特征。遥感解译分析表明汶川大地震产生的地表破裂带总计长约300 km,其几何学特征十分复杂,主要沿先存的NE走向活动断裂带呈不连续展布;变形特征以逆冲挤压为主兼具右旋走滑分量。按同震地表破裂带所在断裂带位置,可将其分为两条： 中央地表破裂带：沿映秀-北川断裂带分布,从西南开始呈北东向延伸至平武县水观乡石坎子北东一带,长约230 km,最大垂直位移量达6.0 m左右,最大右旋水平位移达5.8 m;山前地表破裂带：沿灌县-安县断裂带分布,由都江堰市向峨乡一带开始呈北东向延伸至安县雎水镇一带,长约70 km,以逆冲挤压为主,最大垂直位移量可达2.5 m。此外,遥感图像分析还表明上述地表破裂带与地质灾害分布在空间上具有十分密切的相关性,因此,挤压逆冲-走滑型地震断层的致灾效应研究是未来应该加以重视的研究课题。     

不同类型发震断层的同震地表破裂光学遥感特征研究

多平台、多传感器米级/亚米级光学遥感数据的快速获取能力的提升使震后应急期间及时、全面了解大地震同震地表破裂带的空间分布、单条破裂规模、平面组合特征及准确分析发震断层类型等成为可能。文章以2001年青海昆仑山口西M_S8.1地震、2008年四川汶川M_S8.0地震、2010年青海玉树M_S7.1地震和2014年新疆于田M_S7.3地震为大地震典型震例,选取震后高分二号（GF-2）、WorldView-2和Landsat-7等卫星遥感数据及航空遥感数据为主要光学遥感信息源。分析了遥感技术在地表破裂识别中的适用性基础上,根据同震地表破裂基本单元的几何形态特征和色调特征,建立了不同性质的地震陡坎、跌水、地震凹陷、地震裂缝、地震鼓包（梁）、挤压隆起/挤压脊、拉分盆地、断塞塘、断层槽谷等微型构造地貌和水系、河流阶地、洪积扇（台地）、湖积台地、公路、田埂等地质体/地物的水平断错地貌的遥感识别标识。根据不同地表破裂基本单元的空间分布遥感分析,可完善其平面组合特征及快速、准确推断发震断层的类型。对于走滑型地震,结合里德尔剪切破裂模型,可快速分析主破裂带与次级破裂带、共轭剪切破裂等的空间关系,准确、完整掌握地表破裂可能出现的空间位置。不同类型发震断层的同震地表破裂光学遥感特征研究可为大地震后应急救援期间同震地表破裂的快速识别和分析提供技术支撑,遥感分析结果可为震后发震断层的空间延伸及类型判断、地震烈度图的精准修正等提供重要的辅助信息依据,同时也可针对性地指导震后地表破裂的科学考察。

     

2010年玉树地震(Ms7.1)地表破裂特征、破裂机制与破裂过程

2010年4月14日,青海省玉树地区发生Ms7.1级地震,造成大量人员伤亡和财产损失.地震发生后,我们对地震地表破裂带进行了详细的考察,并对同震位移量进行了精确的测量.根据野外考察和测量的结果,对玉树地震的地表破裂特征、同震位移量及其分布特征进行了分析,并对地震的破裂机制和破裂过程进行了探讨,取得如下认识:(1)玉树地震形成了沿鲜水河断裂带西北段(甘孜-玉树断裂)分布的东、西两条地表破裂带,西段破裂带分布在微观震中附近的隆宝湖拉分盆地中,长约19km;东段破裂带沿扎曲河南岸及巴塘河西岸山坡展布,长度约31km;上述两条破裂带之间存在约15km的地表破裂空区;(2)野外测量获得玉树地震的最大同震位移量为2.3m,位于东段地表破裂带中部郭央烟宋多附近;(3)地表破裂和野外构造地貌特征均反映了发震断层处于走滑伸展环境,断层左旋走滑过程中伴随正断作用;(4)地震波反演结果和地表破裂分布特征表明,玉树地震的破裂过程包括两次子事件,分别在地表形成了隆宝湖破裂带和扎曲河、巴塘河破裂带,隆宝湖及玉树县城西侧的山间谷地是在甘孜-玉树断裂长期活动的破裂带阶区转换拉张过程中形成的两个拉分盆地.     

Geochemistry of soil gas in the seismic fault zone produced by the Wenchuan Ms 8.0 earthquake, southwestern China

The spatio-temporal variations of soil gas in the seismic fault zone produced by the 12 May 2008 Wenchuan Ms 8.0 earthquake were investigated based on the field measurements of soil gas concentrations after the main shock. Concentrations of He, H₂, CO₂, CH₄, O₂, N₂, Rn, and Hg in soil gas were measured in the field at eight short profiles across the seismic rupture zone in June and December 2008 and July 2009. Soil-gas concentrations of more than 800 sampling sites were obtained. The data showed that the magnitudes of the He and H₂ anomalies of three surveys declined significantly with decreasing strength of the aftershocks with time. The maximum concentrations of He and H₂ (40 and 279.4 ppm, respectively) were found in three replicates at the south part of the rupture zone close to the epicenter. The spatio-temporal variations of CO₂, Rn, and Hg concentrations differed obviously between the north and south parts of the fault zone. The maximum He and H₂ concentrations in Jun 2008 occurred near the parts of the rupture zone where vertical displacements were larger. The anomalies of He, H₂, CO₂, Rn, and Hg concentrations could be related to the variation in the regional stress field and the aftershock activity.     

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。     

玉树地震地表破裂与宏观震中

2010年4月14日07时49分40.7秒, 青海省玉树藏族自治州玉树县发生M_S7.1级地震。通过现场调查发现, 玉树地震形成了东西两条地表破裂带——玉树地表破裂带和隆宝滩地表破裂带, 分别沿玉树活动断裂、隆宝滩活动断裂的上盘发育, 两条地表破裂带均呈NW向延伸, 二者之间相距22km。隆宝滩地表破裂带, 总体走向290°, 长21.5km, 呈左旋走滑运动, 左旋走滑位移量约1m。玉树地表破裂带, 总体走向310°, 长度23km, 可进一步分为三段。西段和中段表现为左旋走滑, 东段表现为左旋走滑逆冲运动。最大左旋走滑位移量在郭央烟宋多附近, 达2.4m。根据地震地表破裂的位移量大小和建筑物破坏情况认为, 玉树地震宏观震中在郭央烟宋多附近, 宏观震中坐标为:北纬33°03′11″、东经96°51′26″。      

Rapid Identification and Emergency Investigation of Surface Ruptures and Geohazards Induced by the M_s 7.1 Yushu Earthquake

<正>The rapid identification based on InSAR technology was proved to be effective in our emergency investigation of surface ruptures and geohazards induced by the Yushu earthquake.The earthquake-generating fault of the Yushu earthquake is the Yushu section of the Garze-Yushu faults zone.It strikes NWW-NW,23 km long near the Yushu County seat,dominated by left-lateral strike slip,and appearing as a surface rupture zone.The macroscopic epicenter is positioned at Guo-yang-yan -song-duo of Gyegu Town(33°03'11"N,96°51'26"E),where the co-seismic horizontal offset measured is 1.75 m.Geohazards induced by the Yushu earthquake are mainly rockfalls,landslides,debris flows, and unstable slopes.They are controlled by the earthquake-generating fault and are mostly distributed along it.There are several geohazard chains having been established,such as earthquake,canal damage,soil liquefying,landslide-debris flow,earthquake,soil liquefying,roadbed deformation,etc.In order to prevent seismic hazards,generally,where there is a visible surface rupture induced by the Yushu earthquake,reconstruction should be at least beyond 20 m,on each side,from it.Sufficient attention should also be given to potential geohazards or geohazard chains induced by the earthquake.     

2010年青海玉树地震(Ms7.1)同震地表破裂及其与山脉隆升的关系

野外调查发现,2010年4月14日青海玉树Ms7.1级地震同震地表破裂带长约65km,破裂带走向为310°,破裂面向NE陡倾,地表破裂带由2部分组成,其中西侧部分长约19km,东侧部分长约30km,两者之间存在约15km的无破裂区。地表破裂以右阶雁行状破裂分布为主要特征,呈现左旋走滑性质,伴随有垂直位移。统计结果显示,同震地表破裂垂直位移 (dv)与水平位移 (dh)的比值在0.13~0.53之间,地貌累积dv与累积dh比值为0.27~0.63。同震dv/dh与地貌dv/dh的相似显示玉树南山的形成和玉树地震具有同样的运动学和动力学性质,玉树南山的形成是地质历史上沿玉树断裂多次类似于玉树地震的地震活动的结果,计算出需要1800~2600次地震才能造成玉树南山的隆升。前人研究本段断层地震复发周期为120~200年,计算出断层开始活动时间不晚于20万~40万年以前。     

2010年青海玉树地震(Ms7.1)同震地表破裂及其与山脉隆升的关系

野外调查发现,2010年4月14日青海玉树Ms7.1级地震同震地表破裂带长约65km,破裂带走向为310°,破裂面向NE陡倾,地表破裂带由2部分组成,其中西侧部分长约19km,东侧部分长约30km,两者之间存在约15km的无破裂区。地表破裂以右阶雁行状破裂分布为主要特征,呈现左旋走滑性质,伴随有垂直位移。统计结果显示,同震地表破裂垂直位移 (dv)与水平位移 (dh)的比值在0.13~0.53之间,地貌累积dv与累积dh比值为0.27~0.63。同震dv/dh与地貌dv/dh的相似显示玉树南山的形成和玉树地震具有同样的运动学和动力学性质,玉树南山的形成是地质历史上沿玉树断裂多次类似于玉树地震的地震活动的结果,计算出需要1800~2600次地震才能造成玉树南山的隆升。前人研究本段断层地震复发周期为120~200年,计算出断层开始活动时间不晚于20万~40万年以前。     

Groundwater electrical conductivity and soil radon gas monitoring for earthquake precursory studies in Koyna, India

Hourly monitoring of electrical conductivity (EC) of groundwater along with groundwater levels in the 210 m deep boreholes (specially drilled for pore pressure/earthquake studies) and soil Rn gas at 60 cm below ground level in real time, in the Koyna-Warna region (characterized by basaltic rocks, >1500 m thick, and dotted with several sets of fault systems), western India, provided strong precursory signatures in response to two earthquakes (M 4.7 on 14/11/09, and M 5.1 on 12/12/09) that occurred in the study region. The EC measured in Govare well water showed precursory perturbations about 40 h prior to the M 5.1 earthquake and continued further for about 20 h after the earthquake. In response to the M 4.7 earthquake, there were EC perturbations 8 days after the earthquake. In another well (Koyna) which is located 4 km north of Govare well, no precursory signatures were found for the M 4.7 earthquake, while for M 5.1 earthquake, post-seismic precursors were found 18 days after the earthquake. Increased porosity and reduced pressure head accompanied by mixing of a freshwater component from the top zone due to earthquakes are the suggested mechanisms responsible for the observed anomalies in EC. Another parameter, soil Rn gas showed relatively proportional strength signals corresponding to these two earthquakes. In both the cases, the pre-seismic increase in Rn concentration started about 20 days in advance. The co-seismic drop in Rn levels was less by 30% from its peak value for the M 4.7 earthquake and 50% for the M 5.1 earthquake. The Rn anomalies are attributed to the opening and closing of micro-fractures before and during the earthquake. On line monitoring of these two parameters may be useful to check the entire chemistry change due to earthquake which may help to forecast impending earthquakes.     

聊考断裂活动性综合分析研究

在了解聊考断裂带地质背景、历史地震状况、地质构造状况等资料的基础上,进行区域布格重力异常和鲁西地区航磁异常的研究分析,并将结果与浅层地震调查探测、土壤氡汞气联合测试结果对比分析,得出构造带隐伏断裂的存在并具有活动性。     

玉树断裂带左旋走滑活动标志及其几何学 与运动学特征

玉树断裂带位于甘孜-玉树断裂带北西段,是一条总体呈NWW向展布的左旋走滑活动断裂带.沿断裂带发育错断水系与冲沟、拉分盆地、地震地表破裂与断裂破碎带等一系列反映玉树断裂带左旋走滑活动的典型地质-地貌标志.在室内遥感解译的基础上,结合最新的野外实地调查成果,对沿玉树断裂带上反映其左旋走滑活动的地质-地貌标志进行了总结,并对断裂带的几何学与运动学特征进行了综合分析.结果表明,玉树断裂带总长约150km,总体走向120～130°,自西向东可划分为呈左阶雁列分布的陇蒙达-结隆段、结隆-结古段和结古-查那扣段3段.沿该断裂带发育的串珠状拉分断陷盆地规模的大小反映出玉树断裂带自西向东拉张效应逐渐减弱、挤压效应逐渐增强的特点.玉树2010年7.1级地震的宏观震中处于晚第四纪活动性最为显著的中段,而仪器震中恰好处于该断裂带的不连续部位,进一步证明雁列走滑活动断裂带上的不连续部位通常是强震活动的初始破裂区域.