深地震反射剖面揭示的海原断裂带深部几何形态与地壳形变

由于活动的青藏高原不断的隆升和推挤作用,在西南向东北的推挤作用和周缘块体的阻挡以及东北缘内部块体挤压形变的作用下,形成了多个走向不同的青藏高原东北缘构造体系.新生代构造变形和地震活动强烈,区内分布多条大型深断裂带.海原断裂是青藏高原东北缘发育的弧形活动断裂带中规模最大、活动最为强烈的一条左旋走滑型断裂带,是重要的大地构造区边界,也是控制现今强震活动的活断层.本文利用2009年完成的高分辨率深地震反射剖面的北段资料,对其进行初步构造解释,揭示出海原断裂带的深部几何形态和其两侧地壳上地幔细结构.结果显示海原断裂并不是简单的陡立或者较缓,其几何形态随着深度变化.在海原断裂之下的Moho并未错断的反射特征显示海原断裂并不是直接错断莫霍面的超壳断裂.海原断裂带及两侧岩石圈结构和构造样式的研究为探讨青藏高原东北缘岩石圈变形机制提供地震学依据.     

利用Sentinel-1合成孔径雷达干涉测量技术监测海原断裂现今地壳变形特征

20世纪20年代,青藏高原东北发生了两次8级以上强震,其中1920年12月16日发生的海原M8.5地震距今已经100年。海原断裂带作为青藏高原东北缘最活跃的断裂带之一,至今仍控制着该区域微震及中强地震活动。本文基于ISCE软件和StaMPS平台,以2017年3月至2020年6月覆盖研究区的72景哨兵一号（Sentinel-1）SAR影像为数据源,采用PS-InSAR技术对海原断裂带进行时序形变监测,并以区域内GPS速度场进行校正,获取了其三年多来雷达视线向（Line of sight,LOS）的年平均形变速率。研究结果表明：①海原断裂带南北两盘形变速率差异明显,这与左旋走滑的运动性质相符;②毛毛山断裂、老虎山断裂西段处于闭锁状态,老虎山断裂中东段处于较为活跃状态,观测到蠕滑变形;海原地震破裂带部分断裂浅部处于愈合状态;③老虎山断裂中东段的蠕滑变形是青藏高原东北缘最为显著的区段,推断与1888年和1990年景泰的两次六级地震有关。     

青藏高原东北缘地壳应变与应力特征研究

青藏高原东北缘是青藏高原隆升和变形的前缘,地壳变形剧烈,研究其地壳运动和变形对理解该区的构造活动特征和动力学机制具有重要的意义。本研究收集1991—2016年的GNSS速度场数据,采用多尺度球面小波方法计算应变率张量,分析主应变率、面应变率和最大剪应变率的空间分布特征。面应变率结果显示青藏高原东北缘大部分区域具有轻微的压缩,平均压缩率小于15 nstrain/a,压缩率较高的区域集中在青藏高原东北缘的边缘地区,其中祁连山断裂带和海原断裂带区域的面压缩率大于20 nstrain/a。东昆仑断裂带、祁连山断裂带、海原断裂带和六盘山断裂带具有较高的剪应变率,最大约为40 nstrain/a。研究还收集青藏高原东北缘1904—2021年2.0级以上地震的震源机制解,通过区域阻尼应力反演方法得到该区域的应力场,最大主应力方向显示青藏高原东北缘35°N以南的区域表现为近EW向的挤压,而35°N以北的区域表现为NE向的挤压。根据最大、最小主应力的倾角把研究区划分为正断、逆冲和走滑3类区域,发现青藏高原东北缘内部的大部分区域和六盘山断裂的北部区域表现出走滑的运动特征,而祁连山断裂带、海原断裂带和西秦岭...     

青藏高原东北缘主要断裂滑动速率及其动力学意义

本文利用青藏高原东北缘地区1991—2015年的GPS速度场资料, 基于弹性球面块体模型获得了区域活动断裂的滑动速率, 并讨论了断裂滑动速率分配的动力学意义。 反演结果表明, 青藏高原东北缘地区主要块体以北东向并兼顺时针旋转运动为主; 区域断裂平均闭锁深度为17 km; 另外, 各主要断裂滑动速率也不尽相同。 其中, 阿尔金断裂、 东昆仑断裂左旋走滑速率为10～12 mm/a, 祁连—海原断裂左旋走滑速率为3～5 mm/a, 鄂拉山断裂、 拉脊山断裂右旋走滑速率为1～3 mm/a。 阿尔金断裂、 祁连—海原断裂、 东昆仑断裂的走滑速率被其端部的山脉隆起和逆冲断裂所吸收和转换, 鄂拉山断裂和拉脊山断裂则起到了调节块体间运动平衡的作用。     

初析西秦岭北缘断裂带凤凰山-天水断裂晚更新世晚期以来的活动特征

西秦岭北缘断裂带是青藏高原东部一条重要的北西西向断裂．其空间上与鲜水河断裂带、东昆仑断裂带、海原断裂带平行，运动性质上以左旋走滑为主． England和Molnar（1990）、汪一鹏和马杏垣（1998）认为：这几条平行的走滑断裂把青藏高原东部划分成一些条形块体，它们依次向东滑移，同时可能伴有顺时针方向的转动．不仅如此，沿着西秦岭北缘断裂带历史上还多次发生过6.5级以上地震，如公元前47年漳县63/4级地震、 128年甘谷61/2级地震、 143年甘谷7级地震、 734年天水7级地震、 1756年武山61/2级地震和1936年康乐63/4级地震等．与海原断裂带、鲜水河断裂带、龙门山断裂带等相比（国家地震局地质研究所，宁夏回族自治区地震局， 1990；李坪， 1993；邓起东等， 1994； Burchfiel et al., 1995），西秦岭北缘断裂带虽开展过一些研究，但有待加强（康来迅， 1990；滕瑞增等， 1991）．本文通过野外调查、年代测定，对西秦岭北缘断裂带凤凰山-天水断裂晚更新世晚期以来的活动特征进行了讨论．     

基于GNSS的青藏高原东北缘地壳运动场及强震趋势研究

利用“中国大陆构造环境监测网络”GNSS数据研究1998—2018年青藏高原东北缘排除同震影响等干扰后的速度场、主应变率场、最大剪切应变率场、面应变场等的变化,活动断裂滑动速率变化、跨活动断裂基线变化等。将研究区域内的二级块体再分区,获得各次级块体内部的应变率变化;获取研究区域地壳运动场的趋势性、动态特征。研究结果显示,阿尔金断裂带中东段、祁连块体和柴达木块体交界、巴颜喀拉块体与羌塘块体交界、祁连块体南边界中段、海原—六盘山断裂带和西秦岭北缘断裂带西段的逆冲运动,祁连块体北边界西段、庄浪河断裂的左旋走滑运动,祁连块体北边界东段、西秦岭北缘断裂带东段的左旋逆走滑运动,都属于造成一定程度地壳变形的持续性局部应变增强活动。阿尔金断裂带东段、东昆仑断裂带中西段、祁连块体北边界、庄浪河断裂北段、海原断裂南段、六盘山断裂北段、西秦岭北缘断裂带东段可能存在闭锁,未来十年可能发生M_S6.0以上地震。     

基于GPS数据的海原-六盘山断裂带滑动速率亏损时空分布

利用青藏高原东北缘及周缘地区1999—2007年和2009—2014年2个时段的GPS水平运动速度场做约束,反演获取了海原-六盘山断裂带的闭锁程度和滑动速率亏损的时空分布演化。结果表明,海原断裂带以左旋走滑亏损为主,六盘山断裂北段以逆冲倾滑速率亏损为主,南段则以正向倾滑为主。其中,毛毛山断裂和老虎断裂西段在2个时段的闭锁深度都达到25km,最大左旋滑动亏损为6mm/a。老虎山东段和海原断裂(狭义)闭锁程度低,主要处于蠕滑状态。六盘山断裂2个时段的闭锁深度可达35km,最大逆冲滑动速率亏损为2mm/a。汶川地震后,六盘山断裂上逆冲滑动速率亏损高值区由中段迁移至北段且范围减小,南段则变成正倾滑速率亏损。毛毛山、老虎山西段和六盘山断裂的地震危险性要明显高于海原-六盘山断裂带其他断层段。     

青藏高原东北缘壳幔各向异性的差异及含义

青藏高原东北缘是青藏块体东北部大型边界变形带,地处青藏块体、华南地块、鄂尔多斯地块和阿拉善地块的交汇处,为新构造时期以来较为活跃的地质构造单元,其内部发育了多条规模较大的断裂:阿尔金断裂、祁连山断裂带和海原断裂等.     

青藏高原东北缘活动断裂剪切模量及应力状态数值模拟

作为控制断层两盘相对运动的重要因素,断裂带介质力学性能与断层面上的滑动速率及应力状态、区域地壳运动速度场等密切相关.受印度板块北东向推挤以及阿拉善地块和鄂尔多斯地块的阻挡作用,青藏高原东北缘构造变形复杂.本文在综合区域动力学环境、活动断裂空间展布以及下地壳黏滞性结构的基础上构建了青藏高原东北缘三维有限元动力学模型;以GPS速度场为约束模拟研究了断层剪切力学性能对区域地壳运动速度场图像的控制作用,进而在最优模型基础上分析了当前青藏高原东北缘不同断裂的应力状态.结果显示：阿尔金断裂东段和广义海原断裂对区域地壳运动速度场控制作用强烈,但二者剪切力学性能相反,阿尔金断裂东段断层剪切模量与周边地壳介质相当,而广义海原断裂断层剪切模量可低至周边地壳介质剪切模量的1/10000;六盘山断裂和西秦岭北缘断裂对区域地壳运动速度场的控制作用较弱,模拟结果显示二者均具有较强的剪切力学性能.基于最佳模型的应力状态分析指出：阿尔金断裂东段,广义海原断裂西段的木里—江仓断裂、中段的金强河—毛毛山—老虎山断裂、东段的六盘山断裂,以及西秦岭北缘断裂中西段当前应力率水平较高,且与前人给出的青藏高原东北缘高闭锁区域吻合.动力学上的高应力率与运动学上的强闭锁良好吻合,预示着这些断裂是地震危险分析值得关注的区域.     

2022年门源MS 6.9地震前后地电场相关系数异常

<正>1研究背景2022年门源M_S 6.9地震震中位于青藏高原东北缘前缘地带,地处祁连地块冷龙岭断裂带和托莱山断裂带交会区域,受到NE向挤压作用(Gan et al,2007)。该震源区域曾多次发生强烈地震,如2016年门源M_S 6.4逆冲型地震,其震中与本次M_S 6.9地震震中的距离约32 km。本次地震的发震断层为冷龙岭断裂,此为北祁连山活动断裂带一部分,全新世活动强烈,晚第四纪时期主要表现为左旋走滑运动,局部具有倾滑分量,滑动速率约2—19 mm/a(姜文亮等,2017),在青藏高原相对阿拉善地块向东运动中起到重要的调节作用。     

六盘山断裂带及其邻区地壳结构

新生代期间,中国大陆西部受印度一欧亚板块碰撞和青藏高原隆升影响,以地壳缩短、增厚、陆内造山和强烈地震活动等为主要特征.在青藏高原东北边缘,高原物质侧向移动被鄂尔多斯地块所阻,在六盘山地区发育了一系列左旋斜冲断裂.断裂带周缘构造变形强烈,地震活动频繁,是研究青藏高原横向扩展控制大陆内部弥散变形的理想场所.本文对穿越青藏高原东北缘一六盘山断裂带一鄂尔多斯地块的宽角反射与折射地震资料使用层析成像和射线反演算法进行成像,获得了研究区地壳速度结构模型,其结果反映出六盘山断裂带两侧地壳结构、构造特征差异显著:1)上地壳层析成像结果显示鄂尔多斯盆地一侧地壳上部速度较低,等值线呈近水平状,具有典型的沉积盆地特征,而青藏高原东北缘一侧上地壳速度相对较高,横向变化剧烈,呈褶皱状,二者的分界为海原一六盘山逆冲走滑断裂;2)全地壳射线反演结果显示鄂尔多斯地块地壳速度梯度大,下地壳底部速度高由铁镁质物质组成,具有典型稳定古老克拉通的特征,青藏高原东北缘地壳速度总体较低,主要由长英质及长英-铁镁质过渡物质组成,具有典型造山带的特征,而六盘山断裂带下方地壳速度结构复杂,层面呈拱形,部分层出现速度逆转,为两个构造单元的接触过渡带;3)青藏高原东北缘一侧地壳厚度~50 km,鄂尔多斯地块地壳厚度~42 km,六盘山断裂带下方莫霍面发生叠置,揭示出青藏高原东北缘、鄂尔多斯地壳在六盘山下汇聚,较薄且刚性的鄂尔多斯地壳挤入较厚且塑性的青藏高原东北缘地壳中的构造模式.     

鄂尔多斯块体西缘地壳介质各向异性:从银川地堑到海原断裂带

通过收集鄂尔多斯块体西缘固定地震台网2010年6月至2017年8月的近场地震资料,选择符合剪切波分裂分析的14个台站记录的共137个有效事件波形,得到了剪切波分裂参数,即快剪切波（简称快波）偏振方向和慢剪切波（简称慢波）时间延迟.结果表明,研究区的快波偏振方向和慢波时间延迟具有明显的分区特征,快波偏振方向主要与构造应力场方向或者断层走向大体一致.鄂尔多斯西缘紧邻块体边界的台站,快波偏振方向自北向南呈现NS、NNE、NE向的变化,与青藏高原东北缘主压应力方向变化基本一致.银川地堑东西两侧的快波偏振方向有差异,东侧区域主要受青藏高原NNE向挤压和黄河-灵武断裂共同影响,而西侧区域可能受到阿拉善块体与鄂尔多斯块体之间的NW方向的主张应力和阿拉善块体内部应力分布的影响;鄂尔多斯块体、阿拉善块体与青藏高原的交汇区快波优势偏振方向为NE向,与青藏高原东北缘主压应力方向一致;海原断裂带及以南区域快剪切波优势偏振方向为WNW向,与断裂走向基本一致,较好的说明了海原断裂带为活跃的活动断裂.构造与断裂分布都是控制快波偏振方向的主要因素,走滑断裂上的台站快波偏振方向与断裂走向一致,表明这些台站主要受到断裂的强烈影响;走滑断裂附近的个别台站快波偏振方向呈现与构造应力场一致的方向,表明几乎没有受到断裂的影响.鄂尔多斯、阿拉善与青藏高原的交汇区平均时间延迟高于其他地区,反映了青藏高原在NE向运动过程中,受到稳定的鄂尔多斯块体阻挡作用,导致了交汇区地壳介质各向异性程度增加.以海原断裂带到六盘山断裂带为界,其两侧区域的各向异性差异性明显,揭示了应力与介质特性的差异,暗示其邻近区域,特别在海原断裂带东端到六盘山断裂带与鄂尔多斯块体西缘交汇区域,可能有较高的强震危险背景.本研究还对该区域的地壳和上地幔的耦合问题进行了初步讨论.     

青藏高原东北缘与主要断裂带相关的构造应力率和应变率场的数值模拟

新生代以来,青藏高原东北缘发育了一系列大型走滑和逆冲断裂,构造活动强烈,大震发生频繁.这些主要断裂如何影响区域构造应力、应变场的分配及地震危险性一直没得到充分探讨.本文建立了三维黏弹性有限元数值模型,计算了该地区在现今构造加载作用下的地壳应力率场和应变率场.结果显示,受阿拉善块体和鄂尔多斯块体的阻挡,青藏高原东北缘水平主压应力率及水平主压应变率的方向整体呈顺时针旋转,这种旋转在东南方向更为显著.区域整体以北东-南西向的水平主压应力率为主,并伴随有北西-南东向水平引张应力率.模型0km深度处水平主压应变率的最大值在东昆仑断裂附近,约为4×10-8a-1;在稳定的阿拉善块体和鄂尔多斯块体内部较小,约为1×10-8a-1.计算得到的区域应力状态和实际震源机制解具有较好的一致性,表明青藏高原东北缘以走滑和逆冲型应力场为主.阿尔金断裂带、东昆仑断裂以及海原断裂均表现为最大剪应变率向东逐渐减小,并且最大剪应变率值的减小被其端部的造山隆起和地壳缩短所吸收.在阿尔金断裂的西段、东昆仑断裂的西段到中段,以及海原断裂的西段到中段,未来有较高的地震危险性.     

祁连—海原断裂带库仑应力演化及地震危险性

祁连—海原断裂带是青藏高原东北缘重要的活动断裂带,调节着青藏高原北东向推挤作用和阿拉善地块的东西向运动.已有地震地质和数值模型结果显示,祁连—海原断裂带目前存在几个强震破裂空段且其上应力积累显著、断层闭锁程度高,2022年1月8日门源MS6.9地震即发生在祁连—海原断裂带西段的断层高闭锁、应力积累显著的破裂空段.为进一...     

日月山断裂德州段晚更新世以来的活动速率研究

日月山断裂位于柴达木-祁连活动块体内部,受到东昆仑断裂和祁连-海原断裂等主边界断裂控制,形成了块体内部夹持于主边界断裂之间的次级构造。该断裂的构造位置特殊,确定其晚更新世以来的活动速率可提供青藏高原东北缘向外扩展的最新活动信息。文中通过建立地貌面时间标尺,分析断错的地貌标志,获得了以下2点认识:1)晚更新世以来,日月山断裂德州段主要发育一级洪积扇面fp,三级河流阶地面T1、T2和T3。其中洪积扇fp的废弃年龄约(21.2±0.6)ka,河流阶地T2的废弃年龄约(12.4±0.11)ka;2)日月山断裂晚更新世晚期以来的右旋走滑速率约(2.41±0.25)mm/a,全新世以来的右旋走滑速率约(2.18±0.40)mm/a,垂直滑动速率约(0.24±0.16)mm/a。日月山断裂德州段的右旋走滑速率在晚更新世晚期以来基本不变。日月山断裂并未切错大型块体的边界,而是青藏高原东北缘地区夹持于区域大型左旋走滑断裂内部的1套右旋走滑断裂中的1支。在青藏高原东北缘整体生长和扩展的过程中,右旋走滑断裂对各次级块体之间的变形协调起着十分重要的调节作用。     

海原活动断裂带的古地震与强震复发规律

海原断裂是中国西部的一条重要活动走滑断裂带, 1920年沿该带发生的8.5级强震形成了230 km长的地表破裂带和10 m的左旋走滑位移. 为了揭示这条重要发震断裂的强震活动规律, 沿断裂带的3个段落开挖了17个探槽, 揭示了大量的古地震事件, 并结合前人的研究结果, 利用古地震分析的逐次限定方法研究了海原断裂带的强震复发规律. 研究发现, 海原断裂带的3个段落具有分段差异的古地震活动历史; 古地震破裂有3种尺度, 即单段破裂、双段破裂和全段破裂. 另外, 整个海原断裂带的古地震丛集现象也十分明显, 第1丛集期在距今4600~6300 a期间, 第2丛集期发生在距今1000~2800 a期间. 海原断裂带的古地震活动习性对于认识大陆走滑断裂的破裂特征和强震复发规律具有十分重要的意义.     

海原断裂带内第三纪老龙湾拉分盆地的地质特征

在海原断裂带内部发现一个第三纪拉分盆地 ,命名为老龙湾拉分盆地。根据卫片解译结果和野外地质调查 ,对该盆地内的地层沉积序列、地层分布、相关断裂等特征进行了研究。结果表明 ,老龙湾拉分盆地发育于海原断裂内的最大斜列部位 ,盆地沉积受边界断裂控制 ;盆地内部沉积了巨砾岩、杂砾岩及紫红色 -灰绿色泥岩、桔红色角砾岩等地层 ,最大沉积厚度约 4 6 0 0m。老龙湾盆地内部地层不整合于不同的外围地层之上 ,根据对盆地内部沉积序列及外围第三系的区域对比 ,认为盆地沉积开始于中新世中期。由以上特征确定老龙湾盆地为海原断裂带内的第三纪拉分盆地。它为青藏高原东北缘第三纪的走滑断层活动的研究提供了地质证据     

青藏高原北部的第四纪断层运动

近１０年来，通过详细考察和填图工作，对青藏高原北部的第四纪活动构造及断层运动取得了大批新资料，在最近在中法合作研究中，对东昆仑活动断裂带及邻区又进行了较深入的调查，本文以上述新资料为基础，简要讨论了青藏高原北部第四纪活断层的运动学和动力学基本特征本区重要的活动断裂可划分为下述３类，（１）大规模的弧形左旋走滑断裂带，其中包括青藏高原北部边缘的阿尔金活动断裂带，昌马活动断裂带及海原活动断裂带，中部的东     

牛首山-罗山断裂带的变形特征及其构造意义

牛首山-罗山断裂带是青藏高原东北缘最外侧的一条断裂带,其空间分布、深部结构、运动学特征以及变形机制对研究青藏高原东北角弧形断裂系的形成与演化具有重要意义。文中通过对横穿牛首山-罗山的4条地震反射剖面的解释及断裂带部分地区大比例尺的构造地质填图,发现牛首山-罗山断裂带具有不连续性与分段性。断裂带南段罗山断裂以正花状构造为特征,显示断裂具有右旋走滑性质;中段牛首山东麓断裂可能并不存在,该区以强烈的褶皱变形为特征;北段三关口断裂则以左旋走滑为特征。牛首山-罗山断裂带的这种不连续性和分段性反映了断裂带的不同构造部位在青藏高原向NE方向扩展过程中具有不同的变形样式。     

青海热水-日月山断裂带古地震的初步研究

热水—日月山断裂带是青藏高原东北缘柴达木—祁连山活动地块内部一条重要的NNW向的右旋走滑活动断裂带.断裂活动形成了一系列山脊、冲沟和阶地等右旋断错微地貌及断层崖、断层陡坎等垂直断错微地貌.本文对发生在该断裂带上的古地震事件开展了研究,综合探槽剖面和断层陡坎年代,大致可以确定两次古地震事件,其年代分别为距今6280±120a,2220±360a,复发间隔约4000a左右.