活动地块假说理论框架的提出、发展及未来需关注的科学问题

由中国科学家提出的"中国大陆强震受控于活动地块运动与变形"的假说,不仅可用于解释中国大陆强震的空间分布,同时基于其理论和定义可将中国大陆划分为6个Ⅰ级活动地块和22个Ⅱ级活动地块。活动地块之间的边界带往往由活动构造带组成,一般宽约几km至百余km,是强烈地震的多发区。活动地块假说指出,已发生的近100%的8级以上强震、约80%的7级以上强震震中均位于地块边界带上。近年来,中国大陆几次7级以上强震也都发生在活动地块边界带,这不仅验证了活动地块假说的理论模型,同时还预测了未来强震就发生在活动地块边界带内某些有利于应力集中的部位。活动地块假说经过近20a的发展,已建立并逐步完善了其理论框架,奠定了中国活动构造与强震预测的理论基础,正推动着强震预测由概率预测向物理预测过渡。但就活动地块的概念和理论框架而言,还存在的诸多问题需进一步回答和解释。众所周知,强震是活动地块边界带特殊构造部位应变逐渐积累、介质突发失稳和能量释放的结果,地震预测的突破性进展需要建立在充分理解其整个物理过程的基础之上。因此,以边界带断裂的活动性、现今的变形状态、深浅构造的耦合关系、强震孕育环境及震源物理模型为主要研究内容,开展针对活动地块边界带强震活动机理与预测的研究,是活动地块理论完善和研究未来关注的重要内容和重要科学问题。     

鄂尔多斯和塔里木地块运动与中国大陆强震关系探讨

本文在综合分析地质、 古地磁、 GPS和地震活动资料的基础上, 讨论了鄂尔多斯和塔里木地块的运动与中国大陆强震的关系。 鄂尔多斯和塔里木地块同为中国大陆古老、 完整、 坚固的地块, 内部结构简单。 而两个地块周缘断陷带或挤压造山带较破碎, 其内部结构较复杂。 综合研究表明, 鄂尔多斯地块的整体向东平移并叠加逆时针旋转的运动控制着周缘走滑断裂和地震活动; 塔里木地块向北平移叠加的顺时针旋转及向周缘造山带的俯冲导致周缘断裂和强震的发生。 尽管天山构造带为主要的地震带, 但塔里木地块与天山造山带边界的M_S≥6.0地震主要受塔里木地块运动的影响。 像鄂尔多斯和塔里木这样传统意义上的稳定地块, 实质上是边界强震的主要贡献者。 鄂尔多斯和塔里木完整坚固地块的整体运动, 对其周缘强震的发生起着关键作用。     

中国大陆活动地块边界带的地震活动特征研究综述

中国大陆80%以上超过7级的强震发生在活动地块边界带上,活动地块边界带已逐渐成为地震地质、地球物理、大地测量等学科重点研究的对象。文中回顾了与中国大陆活动地块边界带地震活动相关的研究结果,已有的主要认识和存在的问题包括:1)目前,在活动地块边界带地震活动领域的大部分研究工作仍然停留在统计分析层面,针对其工作基础或实际工作条件开展分析有助于深入研究中国活动地块边界带的地震活动; 2)活动地块边界带的构造运动速率决定了地震应变释放速率,但由于边界带内活动断层的复杂性,活动地块边界带的平均复发周期与构造运动速率之间的关系存在较大的不确定性,需要对这些断层系统的复杂性进行深入探讨; 3)中国大陆活动地块边界带的强震时间过程呈现出区域特征,如中国大陆东部活动地块边界带多为丛集型,青藏高原中北部地区的走滑型活动地块边界带多为准周期型,但仍需要深入研究其区域构造和区域动力学的物理机制; 4)中国大陆强震孕育发生的动力学环境整体上呈"纵向分层、横向分块"的特征,尽管随着地球物理、地球化学、大地测量、地震地质等研究的不断深入,不同时空尺度的物理模型对解释活动地块框架下大陆强震的孕育发生具有指导意义,但由于活动地块运动与变形并非只有刚性运动,壳幔介质物性的横向差异比较普遍,故对大陆型强震动力学过程的认识尚需完善,需要在活动地块理论框架下系统开展深入的研究,建立与震源物理相关的各类基础模型。     

中国大陆活动地块边界带强震活动特征的研究

在中国大陆及周边活动地块与活动地块边界带研究和划分的基础上,研究了中国陆区6个Ⅰ级活动地块区和22个Ⅱ级活动地块之间的共计24个活动边界带上的强震活动特征。从各边界带上强震活动的频次和单位时间、单位长度的地震应变能释放出发,讨论了各活动地块边界带的强震总体活动水平;并从震级频度关系出发,计算了各带的理论最大震级与复发周期。通过与实际地震记录对比发现,由中国大陆各主要活动地块边界带的地震活动参数(a/b)所推算的强震活动强度与实际地震活动强度总体上具有较好的一致性,强震复发期与构造活动速率则呈明显的反向变化关系,这也表明本研究给出的各边界带的a,b值具有一定的参考意义。文中还利用历史强震资料以及各带强震活动的离逝时间,基于泊松分布,探讨了各活动边界带的现今地震活动水平及其危险程度     

鄂尔多斯活动地块及边界带1∶50万地震构造图编制

地震构造图是综合反映特定地区地震构造环境和地震活动水平的基础性图件,鄂尔多斯活动地块及边界带1∶50万地震构造图是国家重点研发计划“鄂尔多斯活动地块边界带动力学模型与强震危险性研究”项目的一个专题成果。该图以鄂尔多斯活动地块及边界带为编图范围,参照地震行业有关地震构造图编制标准和数据库标准,在系统收集和整理区域地理信息、地质、活动构造、地震、地球物理等资料的基础上,开展高分辨卫星影像解译,吸收项目最新研究成果,建设了编图所需的基础数据库;通过资料矢量化、地层界线修改、断层修改、图面修饰、图件复核等环节,编制成鄂尔多斯活动地块及边界带1∶50万地震构造图。该图反映了由银川盆地—贺兰山、弧形构造束、渭河盆地、山西地堑系、河套盆地等活动构造单元组成的鄂尔多斯活动地块边界带,以及相邻地块有关地震构造的最新资料,完善了鄂尔多斯地块及边界带活动构造几何学和运动学图像,建成了区域地震构造基础数据库。     

中国大陆活动地块边界带与强震活动

本文在前人对中国大陆及周边活动地块研究和划分的基础上，系统研究了6个Ⅰ级活动地块区和22个Ⅱ级活动地块之间共26个活动边界带的构造变形与强震活动，包括强震分布与活动边界带的关系，边界带构造活动速率与地震活动水平及强震复发期等的关系. 给出了边界带强震活动水平与构造活动速率之间的线性关系和强震复发期长短与构造活动速率的反向变化关系. 从而进一步揭示了中国大陆活动地块构造及其块体运动特征，以及块体边界带的构造变形对强震的控制作用.     

中国大陆活动地块边界带主要断层的强震震间晚期综合判定

由于中国大陆强震主要分布在活动地块边界带上,所以活动地块边界带主要断层成为我国大陆型强震研究的重要目标,各强震孕育阶段的判定是大陆型强震原地复发的动力学过程研究主要内容,而目标断层是否处于震间晚期也是强震时间预测的重要研究基础.虽然地震短临预测仍存在诸多科学难题,但最近20年来全球若干强震相关研究表明,如果放宽预测时间尺度的要求,有些方法也可用于强震震间晚期的判定.本文以中国大陆活动地块边界带的391条断层段为研究目标,利用地震地质的强震破裂空段、大地测量的断层运动闭锁段、地震活动的中小地震稀疏段、数值模拟的库仑应力增强显著段等方法,综合判定中国大陆活动地块边界带可能处于震间晚期的主要断层段.本文结果仅是初步结果,该结果的可靠程度有赖于监测条件,其科学性有赖于大陆型强震孕育发生动力学过程的认识水平,虽然本文尝试给出中国大陆活动地块边界带主要断层的震间晚期判定结果,但其结果可靠程度、精细程度等均存在巨大的改善空间.最后,从断层孕震阶段判定需求的角度,本文尝试给出大陆型震源物理模型的具体基础模型,期望起到抛砖引玉的作用,也期望更多地震学家关注大陆型强震的物理机制及其预测基础研究.     

基于活动地块边界带的测震学参数Mf值对丽江地震的预测应用

地震构造是强震发生的必要基础,强震的孕育和发生与构造密切相关。强震的孕育和发生不仅与震中周围构造有关,而且与孕震区所在的整个构造带有关。这就表明整个构造带的地震活动性与未来强震都有关联。因此,在做测震学参数异常预测地震时,必须考虑整个构造带的地震活动。过去人们常以震中周围地区的地震活动资料来做测震学参数的异常分析,可能会丢失部分信息。文中以金沙江—红河边界带和地震学参量Mf值的结合为例,对基于活动地块边界带的测震学参数强震预测进行了探索,其结果对丽江地震预测效果很好,这对边界带的地震危险性判定有某种参考价值。     

中国大陆活动地块边界带最大震级分布特征研究

中国大陆活动地块边界带是强震活动的集中带,也是地震预测研究与防灾减灾的主要目标区,而最大地震震级是描述区域地震活动性的一个基本参数,被广泛应用于地震危险性分析研究中,因此有必要开展各活动地块边界带最大震级分布特征研究.本文利用广义极值(GEV)分布对各边界带作极值统计分析,对于分布参数进行估计,比较极值分布99％分位数和b值截距法最大震级、历史最大震级,并计算各震级水平下地震平均复发周期与发震次数,探讨活动地块各边界带未来强震活动的危险性.     

基于活动地块边界带的加卸载响应比参数对海城地震中短期预测的应用

地震构造是强震发生的必要基础，强震的孕育和发生与构造密切相关。强震的孕育和发生不仅与震中周围构造有关，而且与孕震区所在的整个构造带有关。这就表明整个构造带的地震活动性与未来强震都有关联，因此，我们在做测震学参数异常预测地震时，必须考虑整个构造带的地震活动。过去我们常以震中周围地区的地震活动资料来做测震学参数的异常分析，可能会丢失部分信息。本文进行了地震构造分区和构造单元的划分，把加卸载响应比参数和张家口一渤海边界带有机结合，对基于活动地块边界带的加卸载响应比参数在海城地震预测中的应用进行了研究，结果预测效果很好。这种方法对边界带的地震危险性判定有某种参考价值。     

GNSS空间大地测量技术在中国大陆活动地块划分中的应用和研究进展

中国科学家提出了"中国大陆的强震受控于活动地块运动与变形"的科学假说,很好地解释了地震活动在空间上的分区、分带现象。活动地块为形成于晚新生代、晚第四纪的强烈活动的地质构造,地块边界带的构造活动性最为强烈。以GNSS为代表的空间大地测量技术以其时空分辨率高、覆盖范围广、观测精度高等特点,被应用于现今的地壳形变监测。基于GNSS建立的中国大陆及周边地区高空间分辨率的地壳运动速度场图像,清晰地揭示了中国大陆内部不同活动地块的不同运动与变形方式,以及地块相互作用的构造边界带的强烈变形。文中回顾了用于监测中国大陆地壳运动的GNSS观测数据来源及处理方法,提出了中国大陆GNSS运动速度场以稳定的华南地块为区域参考框架的优势,介绍了3种划分活动地块的方法以及检验地块是否具有刚性运动的判别方法。结合GNSS速度场的最新研究成果,阐述了具有刚性运动的华南、塔里木、鄂尔多斯、阿拉善和东北地块现今的运动特征,以及青藏高原、天山和华北平原地块的非刚性变形。在利用空间大地测量技术丰富和完善活动地块假说理论方面,不仅需要地块内部和边界带分布密集的GNSS观测网络,同时也要充分利用In SAR等其它空间大地测量技术,并需加强与地震地质、地球物理等多学科的交叉融合。文中的系统总结,对利用GNSS技术研究活动地块的运动变形特征和活动地块边界带强震孕育的动力学机理具有重要的参考价值。     

中国大陆的活动断裂、地震灾害及其动力过程

中国是一个地震灾害严重的国家,强震主要发生在天山、青藏高原和华北地区,其他地区的7级以上破坏性强震相对较弱．天山的强震主要发生在山体两侧的前陆逆冲推覆带上,山体内部也发生构造变形并控制着一系列中强地震的发生．华北西部鄂尔多斯内部构造活动性微弱,周边的地震活动却十分强烈．华北平原的强震主要发生在平原内部的北北东走向隐伏断裂上,特别是这些北北东走向隐伏断裂与燕山南缘张家口-渤海断裂带的交汇部位是巨大地震的发生场所．青藏高原的活动断裂和强震发生均与海拔高度相关：逆冲断裂和逆冲型强震主要发生在高原周边的低海拔区,高海拔的高原内部则以拉张性质的南北向正断裂和共轭走滑断裂为主,走滑断裂发育在高原的不同海拔不同部位,但北部是左旋走滑运动,南部是右旋走滑运动．中国大陆的强震总体上具有分布广泛、西强东弱、动静交替和分块成带的特征,形成这种地震活动图像的原因是中国大陆的强震受控于活动地块的运动和变形．活动地块是被形成于晚新生代、至今强烈活动的构造带所分割和围限的地质单元,其内部相对稳定,具有相对统一的运动方式,主要构造变形和强震都发生在边界带上,有历史记载以来的全部8级强震和80％以上的7级以上强震都发生在活动地块边界带上．在板块挤压、板内地幔对流等动力作用下,大陆活动地块发生相对运动和变形,上地壳的刚性地块运动和非刚性连续变形都是深部黏塑性流动的地表响应,中国大陆的现今构造变形可以用耦合的地块运动和连续变形模式来描述,活动地块的运动和变形是“陆内变形”的重要方式之一．     

中国陆区活动地块边界带主要断层10年尺度强震发生概率

中国陆区孕震环境具有“垂向分层,横向分块”的特征,活动地块边界带对中国陆区的强震具有控制作用,针对活动地块边界带主要断层开展10年尺度强震危险性定量研究对抗震设防工作有重要意义.本文综合不同区域断层离逝率样本建立了中国陆区通用强震复发模型,在此基础上,对各断层段强震概率进行预测.由于中国陆区幅员辽阔,不同断层的研究程度有较大差距,部分断层由于缺乏计算离逝率的资料而无法获得强震概率.因此本文使用不同方法对相关资料进行了补充.针对缺乏强震复发周期记录的断层段,通过统计断层运动速率与强震复发周期的经验关系,使用地震地质资料或大地测量资料给出的断层运动速率计算强震复发周期;针对缺乏强震离逝时间记录的断层段,根据地震目录完整时间给出强震离逝时间的分布.在此基础上,获得了中国陆区活动地块边界带主要断层的391个断层段未来10年的强震累积概率和条件概率.由于相对预测时长对条件概率的影响较大,而中国陆区不同断层段的强震复发周期有较大差别,本文主要依据累积概率分析强震危险性.结果表明,未来10年强震危险性较高的断层段主要集中于川滇菱形地块东边界、青藏高原东北缘、鄂尔多斯地块东边界与西北边界、天山地区和喜...     

中国大陆的强震活动与活动地块

中国大陆晚新生代和现代构造变形以地块运动为主要特征,活动地块是被形成于晚新生代、晚第四纪(10～12万年)至现今强烈活动的构造带所分割和围限、具有相对统一运动方式的地质单元。不同活动地块的运动方式和速度是不同的,地块间的差异运动在其边界最强烈。强震是在区域构造作用下,应力在变形非连续地段不断积累并达到极限状态后突发失稳破裂的结果,活动地块边界带由于其差异运动强烈而构造变形非连续性最强,最有利于应力高度积累而孕育强震。我国大陆几乎所有8级和80％～90％的7级以上强震发生在活动地块边界带上,表明地块间的差异运动是大陆强震孕育和发生的直接控制因素。     

基于地震活动性资料估计鄂尔多斯块体周缘构造断层面倾角

本文以鄂尔多斯地区为研究对象,探讨了基于地震参数的鄂尔多斯周缘构造几何产状的研究方法.首先,以全国活动构造图为基础,结合地震活动性,确定了鄂尔多斯地区的地表活动构造分布图.其次,对这些活动断裂截取剖面,通过地震震源分布,运用最大似然估计法确定断层面的倾角.最后,结合震源机制解以及地质资料验证了所估计的倾角的可靠性.期望本文建立的鄂尔多斯地区断层几何模型,能为基于GPS观测开展该地区断层滑动速率反演、强震发震构造及强震危险性预测模拟等提供基础.     

鄂尔多斯地块周缘大地震间相互作用研究

活动地块作为地质构造单元,其周缘的地震常常较为活跃,并且有时表现出大地震丛集发生的现象.鄂尔多斯地块处于受来自青藏高原NE向的主压应力等多重构造应力作用下的区域构造环境中,地块周缘大地震间相互作用的机制值得研究.本文以鄂尔多斯地块周缘的几次历史地震为例,分别研究了级联断层、地块同侧断层、地块不同侧断层间大地震间应力转移的现象,尝试对地块在其周缘发生大地震时的应力传递和转移行为获得新的认识.得到的结论有：1920年宁夏海原8 1/2级和1927年甘肃古浪8.0级地震分别使六盘山东麓断裂和香山-天景山断裂的大地震期望复发时间提前了800年和20年,六盘山东麓断裂当前的大地震危险性较高.1626年山西灵丘7级地震和1654年甘肃天水南8级地震分别使五台山北麓断裂的大地震复发期望时间提前了50年和279年,鄂尔多斯地块可能将其西南缘受到的部分库仑应力扰动传递到了东缘的五台山北麓断裂.     

巴颜喀拉块体强震活动与2010年玉树7.1级地震的关系

系统地总结分析了巴颜喀拉地块北、东、南边界带的构造特征、各个边界带上的强震活动、部分强震的震源机制解和区域地震活动,从而探讨了2010年玉树7.1级地震发生前巴颜喀拉地块地震活动特征。从2008年玉树地区地震活动变化、巴颜喀拉块体北边界和南边界强震呼应及块体动力学过程进行了地震趋势预测的思考。     

区域构造形变不均匀分布与强震地点

强震的孕育、发生涉及大尺度的地壳运动和构造形变的分布.中国大陆西部现今构造形变强烈,一些强烈活动的深大断裂的分布,把地壳分割成了若干活动地块.GPS观测获得的大范围的水平运动速度场分布具有较好的空间有序性和协调性.大区域水平相对运动和变形的协调与平衡,主要是通过一些大的断裂带(活动地块的边界带)的剧烈运动和变形来调整实现的.大区域的继承性构造运动决定了这些大的活动断裂带的相对运动与变形的性质及其空间分布趋势.强震前局部区域的相对运动和变形的异常是与大区域的地壳运动和整体变形相联系的.强震活动引起的调整总体上是维护大区域地壳运动和变形的协调与平衡的趋势.研究大断裂带构造变形的趋势背景和识别异常区段,是预测未来强震地点的重要途径.     

川滇交界地段强震潜在危险区深部结构和孕震环境研究

正川滇地区位于青藏高原东南缘,其特殊的地震构造环境和频繁的强震活动特征表明,该地区是研究现今构造运动、大陆强震孕育背景和预测未来强震危险区的理想场所,对该区深部构造环境和介质物性特征的研究,将有助于探查川滇活动块体的深部构造环境和形变场特征,深化各向异性与构造变形作用的认识,以及研究块体内部和边界地震成因的深部构造背     

由跨断层形变测量反映的华北地块近期断裂活动特征

通过对华北地块不同构造部位、不同地震活动时段的跨断层测量资料研究表明，华北地块对于NE走向断裂作用为主的构造单元(包括地块和边界带)的强震活跃时段的断层运动速率明显小于强震不活跃时段；对于NW走向断裂作用为主的构造单元，其强震活跃时段的断层运动速率明显大于强震不活跃时段；对于NE、NW走向断裂共同作用的构造单元，断层运动速率变化特征类似于NW走向断裂作用为主的构造单元。结果还表明，华北地块现今强震活动主要受NW走向断裂的控制。