隐伏和出露地表断层近断层地表运动特征的研究进展

本文介绍了在强震地震学研究方面国内外目前所关注的重要问题：隐伏断层和出露地表断层在地震发生时近断层地表运动特征存在着明显的差异。根据近几十年全球发生的中强地震的地表运动参数的统计分析所得的结果表明,由隐伏断层所造成的近断层地表运动强度（速度、加速度）大于出露地表断层所产生的地表运动强度,虽然发生在出露地表断层的地震往往可造成较大的近断层地表位移,但是当地震矩震级（MW）达到 7.5 级以上的时候,近断层地表加速度和速度在近源区却出现了饱和现象。对该问题的深入研究有着十分重要的科学意义和工程应用价值。本文着重介绍了当前国际上对该问题的研究现状,并且建议在此基础上利用三维有限差分断层动力学模型,模拟断层的动态破裂过程以及近断层地表运动的特征。     

芦山7.0级地震:特殊的弯曲断层地震

<正>震后资料均显示芦山地震是一次发生在隐伏断层上的地震。虽然余震的水平位置刚好沿龙门山前山断裂分布,但根据震源机制和投影关系,地震有可能发生在前山断裂以东的大邑隐伏断裂,或者大邑断裂下方的断层上。由于发震区的构造背景的复杂性,以及地震的隐伏特征,震后人们对芦山地震发震构造的认识存在许多不确定性。多个地震波形拟合结果显示,芦山地震破裂面上大约以震源为中间点,位错分布存在明显的分区性:震源以北存在左旋分量,以南有右旋分量,震源附近则呈现完全逆断特征。这种位错分     

1999年四川绵竹5．0级地震序列揭示的孕震结构

通过对1999年11月30日发生在龙门断裂带中段的绵竹Ms5.0地震序列震源位置的精确确定，主要地震震源机制解测定及序列的时间进程特征分析后，本文给出了该地震序列的震源断层分布，深度剖面，应力释放状况以及活动特征，进而揭示了该序列发生的孕震结构。结果表明，该序列的活动表现出下列特征：（1）无明显的前震，所积累的应变能以突然的，近乎脉冲的方式释放，序列进程中无明显的起伏，大小地震的统计关系不太符合经典的G－R估计。（2）序列震中均未分布在地表出露的龙门山山前主断裂上，而是出现在山前隐伏断裂附近，震中分布的取向与断裂走向不大一致，微观震中与宏观震中的相距较远；震源深度分布在5－16km范围。（3）震源断层面取向NE，在NNE向的主压应力作用下，震源断层面表现出兼有逆断分量的走滑型错动，由此，我们认为大规模断裂带附近的地下隐伏断裂存在着更为值得重视的孕育地震活动的危险性。     

利用井间地震层析成像方法探测隐伏断层

针对目前隐伏断层探测中存在的技术难题,提出了在地面反射地震勘探初步确定的断点附近,用井间地震层析成像方法探测隐伏断层及其上断点的埋深。首先介绍井间地震技术的应用现状和井间地震层析成像的基本原理,并结合实例讨论了井间初至走时层析成像的野外数据采集和室内资料处理方法。芦花台隐伏断层的井间地震层析成像结果表明,采用弯曲射线追踪方法反演得到的跨芦花台隐伏断层的井间纵波速度结构图像与钻孔联合剖面揭示的断层特征相吻合。      

龙门山断层地震周期及其动力学过程模拟研究

在断层面上引入速率-状态相依摩擦本构关系、考虑铲形逆冲断层几何结构特征、断层下盘和上盘中下地壳及上地幔为黏弹性介质、上盘上地壳为弹塑性介质,本文用二维有限元动力学模型模拟了龙门山断层上大震准周期复发行为、分析了断层上地震孕育位置、地震周期不同阶段的应力/应变场演化特征.不同于近垂直走滑断层上的地震周期行为,大陆铲形逆冲断层上的构造应力的积累和释放过程更复杂、有其独特性.我们得到如下认识：（1）铲形逆冲断层上的地震复发是准周期行为.（2）龙门山断层最大库仑应力位于断层17~20 km深处,应力长期积累和同震释放都在此深度最大,说明地震会在此处孕育、发动.（3）在断层破裂的深部和浅部,同震滑动大小和构造应力释放大小并非同步,而是差异悬殊.（4）地震仅部分释放区域积累的应变能,断层上盘上地壳顶部和底部的褶皱、破裂等永久变形形式也是释放应变能的重要形式.（5）应变能密度增量的演化图像分为：震间、同震、震后期,清晰反应了龙门山断层附近的地震动力学过程.（6）地震发生除释放能量外,同时也对近断层的中地壳和断层底部有很大的应变能加载;这些加载,在震后期可能通过震后滑移、余震或中下地壳乃至上地幔的驰豫形变用几十年时间释放.以上对大陆内铲形逆冲断层上变形特征的了解,有助于我们在其地震周期行为中评估地震危险性.     

浅层人工地震精确探测隐伏断层方法研究

选取长治市某区区域性地震安全评价项目中宋家庄断裂和安城断裂等隐伏断层精确探测成果,从数据采集、资料处理和解释三方面,对浅层人工地震观测进行研究。在获得高精度成像地震剖面的基础上,结合区内地质资料,对新近系与第四系厚度,断层的位置、性质、产状以及上断点埋深等关键参数进行推断解释。结果表明,浅层人工地震能够精确探测目标区隐伏断层,并为其活动性鉴定提供可靠的基础资料,是区域性地震安全评价工作中目标区主要隐伏断层勘查的重要手段。     

天津地区隐伏断裂地震危险性定量评价

以天津市活断裂探测资料为基础,通过对天津断裂的地质构造、第四纪活动性,深部构造、构造应力场与形变场及地震活动性等的研究,综合判定了天津北、天津南断裂的活动性与构造特征;利用地震地质、历史与现今地震活动性资料,建立了按500a归算的震级-频度关系模型,拟合了天津地区的最大震级上限Mmu与at/b的关系,用于对区内各断层小区中-弱隐伏活动断层潜在地震最大震级的评估。采用泊松概率模型,估算出天津南断裂未来50～200a发生地震的最大震级、发生概率及复发周期等定量参数     

浅部软弱层对走滑破裂引起的地面运动影响的物理模型

报告了利用泡沫橡胶模拟浅部软弱层对走滑破裂引起的强地面运动影响的结果。走滑地震引起强地面运动的计算机模拟,有时与对断层浅部滑动特性的某些任意假设有关（如：断层面上部２ｋｍ处的滑动固定为０）。断层滑动反演研究表明,走滑断层浅部的高频辐射通常低于断层深部。在多数情况下,（１）断层区上部几公里的断层可能较弱,不能维持地震高动能释放期间所需求的高水平的剪应力;（２）断层滑动可能具有不同的本构关系,例如,滑     

基于加密地震观测讨论红河断裂带北段维西-乔后断层的地震活动性特征

文中基于滇西北地区临时加密台站和区域固定台站地震观测资料,利用波形相关方法对2018年2月25日—2019年7月31日记录的连续波形进行高分辨率地震检测和高精度地震定位,据此分析红河断裂带北段维西-乔后断层的地震活动性特征.研究表明,目前维西-乔后断层除了一些特殊的断层部位(交会区、阶区等)外,地震活动微弱,但在其西侧可能存在一条隐伏的陡倾角右旋走滑断层,沿该断层小地震活动活跃.地震频度、能量释放率、b值等统计参数及其随时间的变化表明,维西-乔后断层及其附近地区的地震活动相对稳定,区域应力增强不明显;空间上大部分区域的b值较高,低b值区主要分布在一些特殊的断层部位(如断层交会区、阶区等),但尺度一般较小.ETAS模型统计结果表明,40％以上的地震活动受外部因素触发,包括深层流体扰动和远程强地震触发等.由此我们认为,维西-乔后断层主断层目前的地震活动性较弱,但其西侧的隐伏分支断层小地震活动丛集且有增强趋势,需要综合分析主断层及其西侧隐伏分支断层的活动性,以评估其地震危险性.     

正断型隐伏生长断层上断点埋深的研究——以银川隐伏断层钻孔联合剖面为例

断层上断点埋深是隐伏活动断层地震危险性评价中的一个重要参数。在隐伏断层活动性研究中，钻孔探测是重要的探测手段之一（徐锡伟，2002），但由于标志地层发育的局限和钻探分辨能力的局限，识别的断层上断点埋深往往会大于实际埋深。为了减小这种误差，本文以银川隐伏生长断层探测钻孔联合地质剖面资料为基础，提出了一种生长指数法，用以推算隐伏生长断层的上断点埋深。得出的3个钻探场点的断层“理论上断点”埋深分别为：9．09m（新渠稍场点），7．86m（满春场点）和7．25m（板桥场点），小于钻探可识别的上断点埋深。经验证，这应更接近于断层的实际断错情况。     

利用活断层探测资料构建银川探测区地下三维结构模型

在收集与整理前人资料的基础上,“银川市活断层探测与地震危险性评价”项目对银川隐伏断层、芦花台隐伏断层等断层开展了多学科的联合探测。文中对如何以银川市活断层探测成果资料构建银川活断层探测区地下三维构造模型的方法进行了探索,总结出的步骤是:收集活断层地震探测资料并进行数据预处理;在地震解释软件中进行断层及层位的解释,绘制层面构造图并输出断层及层位数据,也可在该软件中进一步完成三维可视化建模;在三维建模软件GOCAD中加载基础数据、层面及断层数据,进行断层面及层面修正构建与展示三维模型。鉴于地震探测资料的不规范会增加地震数据解释工作的难度并影响到解释精度,建议:规范原始探测数据的归档要求,在每条活断层的探测区上增加1条联络测线,在可能的情况下采用石油单位的区域时深转换关系,提高地震剖面的解释精度     

鲜水河断裂带的几何分段与地震地面破裂

鲜水河断裂带是中国西部令人瞩目的板内强震活动带之一，其在最近几百年一系列相继发生的强震中已几乎全程破裂。大尺度几何学研究表明该断裂带大致由十余条几何段组成。几何分段标志包括断层羽列（宽度≥１公里）、断层迹线不连续（≥５公里）、断层终止和断层弯曲（１０°以上）等。本文从历史和现代强震地表破裂和中、强震余震序列的空间分布着手讨论了断层几何分段与地震破裂的关系。文中发现，几何障碍体对地震破裂的成生和终止作用依赖于障碍体的类型、规模和彼此的相对位置。此外，几何终止效应尚与破裂中心的位移有关。总体上看，断层几何段与地表破裂的关系是复杂的，强震破裂可能局限于单一的几何段，也可能造成２条或更多的几何段同时破裂；断层弯曲更多地与破裂成核有关，而断层羽列、迹线中断和断层终止则更多地起破裂终止作用。某些几何标志似乎具有时间上的稳定性，在地震破裂的成核或终止上显示出固定障碍体的作用，从而在一定程度上控制了断层破裂行为。本文的研究结果有助于天然潜在震源区及其最大震级的确定。     

汶川地震震源破裂动力学研究

关于汶川地震的破裂过程的运动学已有许多研究成果,如沈正康小组(2009)、陈运泰小组(2008)、姚振兴小组(2008)和纪晨小组(Jietal,2008)。尽管各个结果有所不同,但基本特征还是一致的。以沈正康小组最近在Nature Geosciences上的结果为例(Shenetal,2009),地震破裂断层存在两个滑动剧烈的地区:映秀、北川,滑动量近10m,在南坝也有5m的滑动量。如果进一步观察,会发现这些滑动剧烈的局部地区与断层的几何非均匀性(弯折、跨跳等)有一致的对应关系。为了从物理上理解这种对应关系,我们利用本课题组近年来发展的能够计算复杂的非平面地震断层自发破裂动力学过程的新方法(Zhang and Chen,2006;Liuand Chen,2008;Zhuetal,2009),系统研究了地震断层的几何非均匀性与等效平面地震断层的剪切破裂强度等动力学参数之间的等效性问题。在此基础上,根据汶川地震发震断层的非平面几何模型(Shenetal,2009;Xuetal,2009),我们模拟计算了该地震的自发破裂动力学过程,结果较好地解释了由震源运动学反演获得的复杂断层滑动过程的主要特征,即断层滑动复杂非均匀分布与断层的几何非均匀性(弯折、跨跳等)之间的对应关系。     

从地质构造探讨地震预测

在地震和地质构造关系上,作者对以下几个问题阐述了自己的看法:（1）地震发生的动力;（2）断层和地震的关系;（3）浅源地震和深源地震;（4）稳定区与活动区;（5）平静期与活动期;（6）垂直地形变与水平地形变.作者认为地壳的水平移动可能是发震的主要动力,因此认为在常发震区经常进行大地测量,观察各地的水平地形变,对中、长期地震预报可能起到有效的作用.     

1997年玛尼地震对青藏川滇地区构造块体系统稳定性影响的三维DDA+FEM方法数值模拟

本文用三维非连续变形与有限元相结合（DDA+FEM）的方法,在青藏川滇地区三维构造块体相互制约的大背景中,通过用GPS资料做位移速率边界约束和震源机制约束,计算得到研究区的初始位移场和应力场与该地区GPS测量结果和震源机制分布结果基本一致.在此基础上进一步数值模拟1997年玛尼7.9级大震的发生过程,研究大震引起研究区各块体边界断层应力状态变化的特征.（1）发震断层两侧发生左旋走滑错动,最大水平位错大约7 m;（2）深部位错面上位错分布与用地震波资料震源反演的结果类似;（3）最大差应力变化等值线图与由星载D\|INSAR技术获取的地表形变场图像相似;（4）地表垂直位移表明地震断层面略向北逆冲.计算模拟得到了玛尼地震发生引起青藏川滇地区构造块体系统各边界断层上库仑破裂应力变化的分布,表明玛尼大震的发生除了使其发震断层的两端库仑破裂应力增大,应力进一步集中外,位于上地壳层上东昆仑断裂中段的2001年昆仑山8.1大震（H=11 km）发震断层段的库仑破裂应力增加约2 MPa,位于中地壳层上喀拉昆仑断裂带中的2008年改则6.9级地震（H=30 km）发震断层段的库仑破裂应力也增加约0.7 MPa,可见这两个已接近破裂强度地段的失稳对发生大震起了一定促进作用.研究结果也表明：作者发展的三维DDA+FEM方法能有效地用于大震活动与各构造块体相互作用关系的研究.     

2003年2月24日新疆巴楚-伽师6.8级地震发震构造

2003年2月24日发生在新疆塔里木盆地的巴楚-伽师6.8级地震可能是1997—1998年伽师强震群的继续,但其震源机制解、破裂过程与1997—1998年的强震群有一定的差别。从地震重新定位的结果看,巴楚-伽师6.8级地震与塔西南坳陷东侧麦盖提斜坡带上发育的一组NWW向隐伏逆断层有关,地震宏观考察①所发现的与构造变形有关的地裂缝也与这一隐伏断层带的位置相吻合,等震线形态与隐伏断层带的走向一致,极震区的形态与断层的破裂方向基本一致。这些均表明这次地震是盆地内一条近EW向北倾逆断层自NW向SE由深至浅破裂的结果     

1995年云南武定6.5级地震震源断层的三维特征

利用1995年武定6.5级地震序列中地震的震源分布、震源机制,从三维空间、时间进程,研究了武定地震的震源断层的空间取向、活动特征．分析结果表明,武定地震的震源断层是隐伏在地下的NWW走向直立的右旋走滑断层,与极震区烈度分布一致．虽然有大规模的NS向汤朗——易门活动断裂纵贯震区,武定6.5级主震的发生与它无关．鉴于强震和浅表地质活断层之间关系的不确定性,需要了解地壳的深部构造．本文提出的方法可以识别地壳深部的震源断层．      

黑龙江亚板块中强地震空间网格化特征分析

节理是当岩体受区域性的应力作用时,岩石中沿破裂面的两侧岩块没有位移或相对位移很小的断裂。俞鸿年、芦华复（1998）给出了共轭剪节理与主应力轴的关系模型。节理和断层是发生在岩石中的断裂,均形成岩石面破裂。大尺度的剪切带（断层）与地震的发生有密切关系,而中等尺度的剪切带（如岩石的节理面等）往往是决定岩石或岩体强度的主要因素（陈顒等,2001）。     

京津冀地区地震重新定位及其与活动断裂的关系

地震重新定位为地震活动和活动构造等研究提供了相对精确的地震参数。本文采用双差地震定位法对京津冀及周边地区2007年12月~2016年3月底的地震进行重新定位,并结合区内的活动断裂资料,探讨重定位后地震的空间分布特征、震源深度分布特征及其与已知活动断裂的关系,并根据重定位后地震空间线性条带的走向揭示隐伏断裂。研究结果表明,重定位后,地震主要集中在唐山、邢台、张渤带西段和文安地区,震中在空间上的分布比由常规地震确定的初始震中更为集中,沿断裂走向更加收敛;震源深度分布更加合理,主要集中在1~20km的中上地壳层;定位结果显示唐山断裂、卢龙断裂为北西倾高角断层,新河断裂为北西向低倾角断层,张北震区、延矾盆地和怀涿盆地断裂、黄庄—高丽营断裂、夏垫断裂等地区的地震活动剖面呈近直立分布;另外,根据重定位后地震的线性分布还刻划出唐山断裂北段的南侧、文安北部两条近NNE方向的隐伏断裂。本文的研究结果对京津冀地区的地震活动、断层构造以及地震孕育发生环境具有重要意义。     

活断层的地质研究及其在工程安全性评价的意义

活断层是导致多种地质灾害，特别是地震、崩塌、滑坡、地表断错的重要根源，对工程设施具有重大的破坏作用。因此，活断层的研究就成为地震危险及工程安全性评价的重要内容。为确保工程安全，加强对工程活断层评价是人类战胜自然灾害的一个重要方面。本文着重讨论了三个问题（一）工程评价中的活断层含义：工程评价中的活断层是指晚更新世（１０万年）以来，特别是全新世（１万年）以来有过位移活动，且在未来工程使用期内仍有可能活动的断层，这类断层往往是沿袭先存断层面发生突然错动或缓慢蠕动使上覆第四纪新沉积物及其它地物标志发生相对位移。（二）活断层的地质研究包括（１）断层出露的位置、规模及其活动时代；（２）断层运动性质及活动方式；（３）断层几何配置；（４）断层滑动速率；（５）断层活动的分段性；（６）断层活动潜在地震能力的判定；（７）在未来一定时期内断层可能位错量的预测等７个方面。（三）活断层在工程安全性评价中的意义：随着我国国民经济建设的发展，大型工程设施将愈来愈多，如超高建筑，大型桥梁、隧道，大中型水库、核电站、高速公路、地下铁道、国际机场、重要广播、电视发射台、重要通讯枢纽，大型化工厂等。为确保工程的安全，活断层对工程的影响和破坏作用是