德令哈台2008年汶川大地震钻孔应变观测报告

一、台站简介1.台站位置德令哈地震台位于青藏高原柴达木盆地北部边缘,祁连山北缘断裂带中段,该地区为走向北西西向逆冲断层,线状褶皱非常发育,垂直差异运动强烈,是地应力易于积累的地区。德令哈地震台位于合黎山—龙首山褶皱带南缘与走廊断陷的分界处,河西系德令哈—榆木山     

祁连山东段石羊河流域及邻区地貌特征及其构造意义

受祁连山北缘断裂和广义海原断裂等构造活动的控制和影响,祁连山东段发育了由多条挤压逆冲断裂组成的古浪推覆体构造,形成地貌起伏大并向北逐级降低的独特构造地貌特征。本文基于ArcGIS空间分析技术,利用数字高程模型(DEM)系统提取了祁连山东段(造山带内部与河西走廊盆地)的宏观地貌因子(如面积—高程积分和条带状剖面)并综合分析其所蕴含的地质意义。研究结果表明,区域地貌演化过程主要由构造变形控制,而并非岩性差异和降雨条件等因素。研究区内的皇城—双塔断裂、冷龙岭断裂以及武威盆地南缘断裂所控制的古浪推覆体具有较高的HI值,龙首山东段的河西堡—四道山断裂南侧显示HI高值、北侧显示HI低值,表明祁连山东段存在由南向北的挤压扩展演化过程,这可能与祁连山北缘大断裂向北的扩展以及阿拉善块体向南俯冲作用有关;提供了祁连山东段向河西走廊内部挤压扩展的地貌证据。     

Sr、He同位素指示河西走廊中西部地震活动性

河西走廊地处青藏活动地块东北部边缘,为祁连山地震构造带和南北地震构造带的交汇部位,历史上曾发生过多次中强以上的破坏性地震。2008年5月12日汶川80级特大地震发生后,河西地震带是否会发生中强震是一个较受关注的问题。文中分析了河西走廊张掖、武威、酒泉盆地地下水中的Sr、He同位素特征。结果显示,这3个地区的地下水经历了3种不同的循环路径,不是源自黑河、石羊河、疏勒河的地表径流,而是祁连山降水在出山前下渗深大断裂后的补给。这表明河西走廊盆地内的断裂带现今活动性仍然很强,玉门、高台、民乐、永昌等位于断裂带交汇处或附近的区域未来发生中、强震的可能性较大,应加强对这些地区地下水的实时监测。     

阿尔金断裂昌马大坝—宽滩山段全新世活动特征

阿尔金断裂是我国西部著名的巨型走滑断裂带之一,也是全新世活动断裂和发震断裂。该断裂昌马大坝—宽滩山段运动方式为以左行走滑占主导,伴有弱的垂直运动;在距今2.7ka以来发生过明显的新构造活动（和地震）。在沙坪—宽滩山段全新世左行走滑位移速率为0.9～2.2mm/a,明显低于阿尔金断裂东段昌马大坝以西地区4～5mm/a和中西段9～11mm/a的位移速率。阿尔金断裂东段在肃北和昌马大坝出现二次位移速率的锐减,锐减的部分分别转化为海原活动断裂西段（党河南山断裂）和祁连山北缘活动断裂西段的左行走滑和逆冲,且在位移速率数值上相互之间具有非常好的对应性。阿尔金断裂在肃北位移速率减少部分（4.6mm/a）与海原活动断裂西段（党河南山断裂）的位移速率（4～5mm/a）非常接近,同样阿尔金断裂在昌马大坝位移速率减少部分（3.2mm/a）与祁连山北缘活动断裂的位移速率（3.0mm/a）也非常接近。     

再论甘肃省的板块构造

甘肃省的构造部位独特,构造形迹十分复杂。本文在总结前人研究成果和结合近年来的研究进展的基础上,对甘肃省中生代以前的古板块构造重新研究,认为甘肃省地处西伯利亚、哈萨克斯坦、塔里木、华北、柴达木—祁连和扬子6个板块的交汇处。红石山蛇绿岩带以北属西伯利亚板块,柳园—大奇山—帐房山蛇绿岩带以南属塔里木板块,西伯利亚板块和塔里木板块之间是哈萨克斯坦板块,阿尔金走滑断裂、龙首山断裂及北祁连走廊南山—毛毛山蛇绿岩带中东段以南属于柴达木—祁连板块,龙首山断裂及北祁连走廊南山—毛毛山蛇绿岩带中东段以北属华北板块,西秦岭北缘天水关子镇蛇绿岩带是柴达木—祁连板块和扬子板块的分界。又据板内的深断裂和建造特点进一步划分为12个二级单元和22个三级单元。     

祁连山北缘—河西走廊地区大地形变与地震的关系

河西走廊—祁连山北缘地区地处青藏高原北缘,受印度板块与欧亚板块中生代末—新生代早期的碰撞及持续至今的向北推挤作用的远程效应的影响,该地区是现今的地壳活动地区,其中地壳形变是最主要的表现形式。地壳形变监测显示,隆起区垂直位移速率最大可达15mm/a,沉降区最大位移速率为-15mm/a。祁连山和河西走廊的相对隆升变化与该区地震具有密切的关系,河西走廊相对下降、祁连山相对隆升的后期是地震多发时期,河西走廊相对隆升、祁连山相对下降的后期是地震少发时期,这与该区处于挤压体制下的区域构造背景密切相关。GPS水平位移监测显示,河西走廊—祁连山北缘地区全区都一致向东位移,且位移速率非常大,大者大于10mm/a;位移速率具有南部大于北部、东部大于西部的特点,水平位移速率变化与现代活动断裂具有非常密切的关系,并以主要断裂构造为区带的边界;水平位移速率矢量与2002年玉门地震的震源机制解所显示的沿地震破裂面发生的滑动方向非常一致。     

郯庐断裂带山东段深孔地应力测量及其现今活动性分析

已有的地表调查和GPS位移测量、深部震源机制等研究结果表明,郯庐断裂山东段现今活动性表现为顺时针压扭性活动特征。为揭示郯庐（郯城－庐江）断裂带山东段地表和深部之间地壳浅表层日本大地震发生后的现今地应力状态和活动特征,在鲁东北部花岗岩地区开展了600 m的钻探工程与地应力测量工作。钻探岩芯编录初步揭示地壳浅表层岩体结构特征,随深度系统的地应力测量结果表明,现今水平主应力起主导作用,易于断层走滑作用发生,且现今最大水平主应力方向为近东西向,反映出郯庐断裂带山东段现今活动特征为压性兼右旋走滑,与地表和深部已有研究成果相吻合。研究成果为郯庐断裂带山东段现今活动性研究补充了新的资料。     

祁连山北缘深部弧形褶皱—逆冲带及其油气勘探前景

祁连山北缘-河西走廊西段位于青藏高原东北缘,是新生代陆内构造活动最强烈地区。基于野外构造观测、横跨山前及前陆盆地区的三维地震构造分析与解释,结合地震地质属性提取分析,识别出祁连山北缘-酒泉盆地西段窟窿山-柳沟庄带隐伏的弧形褶皱-逆冲带,该弧形构造是造山带基底逆冲构造楔体垂向差异抬升与向前陆方向差异运动的产物;该弧形结构控制本区下白垩统地层裂缝发育、分布与破裂强度,并与本区先期断裂、裂缝带产生构造叠加效应,形成弧形构造“中央强裂缝发育带”,是形成构造裂缝型油气藏的有利区域。     

祁连山北缘冲断带的特征与空间变化规律

祁连山北缘冲断带是中国西部一条十分重要的新生代冲断带,它的研究不仅对探讨青藏高原新生代隆升过程和板内造山作用具有重要的意义,而且对酒泉盆地南缘的油气勘探也具有重要的意义。在大量野外地质调查、地震资料解释和钻井资料分析的基础上,开展祁连山北缘冲断带的特征与空间变化规律研究。祁连山北缘冲断带具有多层次的逆冲结构,包括浅层的远距离冲断系统、中层的近距离冲断系统和深层的原地冲断系统,其中原地冲断系统又可划分为原地隐伏和原地显露冲断系统。冲断带变形特征自西向东可分为三段。酒泉盆地南缘的冲断带是一水平位移量较大的、沿着至少三个滑脱面由南而北产生收缩变形的薄皮冲断系统,原地隐伏冲断系统发育很宽。榆木山南缘—民乐盆地南缘西段的冲断带中发育较宽的原地显露冲断系统,而原地隐伏冲断系统较窄。民乐盆地南缘东段—武威盆地南缘发育宽度较大的原地显露冲断系统,由三叠系、石炭系—二叠系、奥陶系、寒武系和岩体组成的冲断片相互叠置,形成冲断带宽广的"显露式"前锋,原地隐伏系统不发育。祁连山北缘冲断带的变形量由西往东逐渐减小。酒西坳陷旱峡剖面构造缩短率为55.1%;民乐盆地魏拉达坂构造剖面缩短率最大为43.4%;武威盆地天桥沟—西马河构造剖面缩短率最大为40.4%。祁连山北缘冲断带西段的变形时期大致开始于9Ma,并以"前展式"向北扩张,变形时间向北变新,前锋断层开始活动时间约为8.3Ma。     

阿尔金东段现代变形特征的SAR监测

合成孔径雷达差分干涉测量技术(D-InSAR)可监测地球表面的微量形变,包括地震、火山活动、冰川漂移、地面沉降、活动断裂及山体滑坡等引起的地表位移,是近年来发展起来并得到日益重视的新方法,与其他监测方法(如GPS监测等)相比,用D-InSAR进行地面微位移监测具有全天时、全天候、精度高、覆盖范围大且空间连续的巨大优势。采用D-InSAR技术对阿尔金东段构造变形特征进行了研究,结果表明,阿尔金断裂带是青藏高原东北缘地壳变形的重要分界线。界线以北地区变形均匀,而且变形量较小;以南地区变形强烈且不均匀,变形强度的总体趋势为西高东低,中间受北祁连断裂带西段的影响,在断裂带中出现约为1.0cm的变形低值。另外,南区存在N65°W和近NW两个方向的线性强变形带,前者与阿尔金走滑断裂带次一级的压扭面方向一致,后者与北祁连断裂带西段的展布方向一致。     

Late Mesozoic-Cenozoic Exhumation of the Northern Hexi Corridor: Constrained by Apatite Fission Track Ages of the Longshoushan

The apatite fission track (AFT) ages and thermal modeling of the Longshoushan and deformation along the northern Hexi Corridor on the northern side of the Qinghai-Tibetan Plateau show that the Longshoushan along the northern corridor had experienced important multi-stage exhumations during the Late Mesozoic and Cenozoic. The AFT ages of 7 samples range from 31.9 Ma to 111.8 Ma. Thermal modeling of the AFT ages of the samples shows that the Longshoushan experienced significant exhumation during the Late Cretaceous to the Early Cenozoic (~130–25 Ma). The Late Cretaceous exhumation of the Longshoushan may have resulted from the continuous compression between the Lhasa and Qiangtang blocks and the flat slab subduction of the Neo-Tethys oceanic plate, which affected wide regions across the Qinghai-Tibetan Plateau. During the Early Cenozoic, the Longshoushan still experienced exhumation, but this process was caused by the Indian-Eurasian collision. Since this time, the Longshoushan was in a stable stage for approximately 20 Ma and experienced erosion. Since ~5 Ma, obvious tectonic deformation occurred along the entire northern Hexi Corridor, which has also been reported from the peripheral regions of the Qinghai-Tibetan Plateau, especially in the Qilianshan and northeastern margin of the plateau. The AFT ages and the Late Cenozoic deformation of the northern Hexi Corridor all indicate that the present northern boundary of the Qinghai-Tibetan Plateau is situated along the northern Hexi Corridor.     

PRESENT LANDFORMS, ACTIVE TECTONIC ZONES, DEEP STRUCTURES AND UPLIFT MECHANISMS OF THE LONGSHOUSHAN BLOCK ON THE NORTHERN MARGIN OF THE QINGHAI—TIBET PLATEAU

PRESENT LANDFORMS, ACTIVE TECTONIC ZONES, DEEP STRUCTURES AND UPLIFT MECHANISMS OF THE LONGSHOUSHAN BLOCK ON THE NORTHERN MARGIN OF THE QINGHAI—TIBET PLATEAU     

巴丹吉林地区中生代地层区划

从原始塔里木板块的演化入手,结合构造单元的划分,将巴丹吉林地区中生代地层划分为塔里木地层区的北山地层分区、阿拉善地层分区（包括北缘小区和南缘小区）和河西走廊地层分区,基本理顺了各分区（小区）中生代地层的命名系统,为研究各分区的沉积 构造古地理演化和恢复中生代原形盆地奠定了基础     

阿尔金断裂走滑位移的确定——来自阿尔金山东段构造成矿带的新证据

阿尔金断裂是中国西北地区最大走滑断裂之一,呈北东东向延绵近1500km,以其强烈的贯穿性、巨大的规模、强烈的活动性和巨大的位移量为特征。但是对于其左行位移量一直存在比较大的争议,一些学者认为300～500km,而另外一些学者认为700～800km,甚至900～1000km。最近十余年的找矿进展显示出阿尔金山东段是一条重要的铁铜金铅锌多金属成矿带,其矿床成因类型、不同矿种组合关系及其反映的成矿作用条件与北祁连山西段非常相似,可以认为阿尔金山东段成矿带是北祁连山西段成矿带的西延部分,即阿尔金山东段成矿带是北祁连山西段成矿带被阿尔金断裂左行走滑断错的部分。因此,依据阿尔金山东段成矿带与祁连山西段成矿带的可比性,将此作为标志物,作者认为阿尔金断裂左行走滑总位移量为400km左右。     

河西走廊西段地球物理场特征及相关地质问题探讨

据河西走廊西段敦煌—金塔一带区域地球物理场特征反映的构造格局,通过构造应力场和动力学分析研究认为,基于阿尔金走滑断裂带东北段存在尾端效应,产生一系列与走滑断裂伴随的裂陷盆地和挤压隆起,能量的消减和转换致使阿尔金断裂止于花海裂陷,向东并未延伸;在疏勒河两岸遥感影像和色调差异,主要反映两侧山前冲洪积扇发展不平衡,岩性含水性的差异,疏勒河隐伏断裂在地球物理场未能得到佐证;敦煌盆地地热田受NNE向张性断裂导热,NNE向压扭性断裂阻水阻热两重因素控制,热源除地壳正常增温还有壳内局部热源叠加。     

龙首山南麓新发现的地震地表破裂带——兼论1954年山丹MS 7?地震发震构造

基于详细的遥感解译和野外调查,发现龙首山南缘断裂发育有较新的地震地表破裂遗迹,包括断层坎、地震鼓包、河道的系统位错等断层地貌标志,破裂带总长度超过20 km,沿断裂走向其垂向位移介于0.35~4 m,水平位移介于0.3~1.9 m,龙首山南缘断裂主体表现为逆冲性质,仅在西端表现为局部左旋走滑的性质。通过剖面和探槽揭示,龙首山南麓地区全新世以来发生多次断层活动,最新的一次在约3.96 ka以来。经过与区域内的强震记录比对,认为此次新发现的地震地表破裂带可能是1954年山丹M_S 7?地震所致。1954年山丹M_S 7?地震在浅表沿两条断裂同时发生了地表破裂,表现为正花状构造的变形样式。这种同震位移分配现象以往多发现于走滑型地震中,此次在逆冲型地震中发现。龙首山南缘断裂地表破裂带的发现为揭示1954年山丹地震的震源过程和破裂样式提供了新的证据和思路。      

How did the Alxa Block respond to the Indo-Eurasian collision?

The Cenozoic deformation of the Alxa Block resulted directly from the evolution of the northern Qinghai-Tibetan Plateau. However, many data show that the deformation occurred only in the Middle-Late Miocene. Our studies show that the Altyn Tagh fault did not pass through the Alxa Block; on the contrary it went along the southern boundary of the Jintai-Huahai Basin, linking with the Helishan—southern Longshoushan fault. Due to important tectonic events in the northern Qinghai-Tibetan plateau during the Middle-Late Miocene time, the northern plateau underwent rapid uplift and the plateau compressed the Hexi Corridor Region, resulting in a change from NS-trending to EW-trending structures in the Jinta-Huahai basin, and in the development of compressive structures in the Beishan. The southern Alxa fault underwent right lateral movement, and in the northern and central parts of the block, NS-trending Tertiary extensional structures formed. These basins controlled by Tertiary faults are similar to basins developed by lateral extrusion with a strong foreland and weak limited boundaries. The authors suggest that a regional “conjugate” fault system resulted from nearly NS-trending compression from the Qinghai-Tibetan Plateau during the Miocene and Pliocene in the Alxa Block and southern Mongolia. And due to the control of early structures in these regions, most brittle faults reactivated earlier ductile faults; NW–SE faults along the Altai Mountain and NE–SW faults to the southeast in Mongolia consist of a “conjugate” fault system to the north. The Altyn Tagh fault and southern Helishan-Longshoushan fault comprise a “conjugate” fault system to the south. The Beishan and Jinta-Huahai Basin occupied the convergent area between these two sets of faults; the compression controlled the Tertiary deposition and led to the development of the Cenozoic Jinta-Huahai Basin. The Alxa Block bounded by these two sets of faults moved eastwards, which resulted in the development of Cenozoic compressive structures to the west of Helan Shan, and superimposed early ductile shear zones along the northeastern and southwestern boundaries of the Alxa Block respectively. This model could explain the Cenozoic deformation occurring in and around the Alxa region.