中国大陆古地震研究的关键技术与案例解析(3)——正断层破裂特征、环境影响与古地震识别

正断层在中国大陆地区广泛存在。由于地表破裂个性的存在和堆积环境的不同,要揭露真实、完整的古地震活动历史,一些问题需要认真关注和讨论。从正断层大地震地表破裂特征、一般识别标志,结合中国正断层古地震研究的案例和地质地貌、气候环境可能造成的影响,提出在中国开展正断层古地震研究,需注意的技术要点：1）因地制宜地选择探槽开挖位置。宜选择断层错动面简单、单次位移量不太大、外力的侵蚀与堆积作用相对平衡、堆积物粒度中细、能取到测年样品的地段开挖探槽;应尽量避免在断错地层以黄土、次生黄土或块状亚砂土等为主的地区,若避不开这类地点,可考虑小冲沟附近,有少量上游不同成分堆积物的地点开挖探槽。2）精细的探槽记录与分析。对于黄土等块状堆积,要特别注意颜色、粒度、排列方向的细微变化可能暗示着接触界线;识别崩积楔等的要素是崩塌相中杂乱结构和团块状物质,冲刷相上部发育的土壤层;对于坎前堆积物主要为黄土或次生黄土等不易分辨的物质时,细致辨别堆积单元的颜色、粒度、非黄土类物质和钙富集程度等。3）综合的识别技术与检验方法。“逐次限定”方法、“位移量限定法”和 “多探槽校验法”,断错事件的重建等,有助于判断所确定的古地震是否真实和完整。     

中国大陆古地震研究的关键技术与案例解析(4)——古地震定年技术的样品采集和事件年代分析

古地震资料要在地震中长期预报和地震危险性评估中发挥更重要的作用,关键在于减小古地震研究中的不确定性,古地震发生年代的确定是最大限度减小不确定性的关键因素之一。要得到尽可能接近真实的古地震事件年代,除正确地选择测年方法外,正确的采样方法和事件年代确定技术尤为关键。在几种主要测年技术中,优先采集碳十四(14C)测年样品、释光样品采集搬运过程有充分"退火"条件的物质、铍十(10Be)样品应采集各种干扰因素较少的样品、依据构造运动属性选择适宜的采样位置、用序列样品限制事件年代等,是正确采集测定事件年代样品的技术要点;用地层年代限制的事件发生年代宜用区间值、有多个可信样品年龄值时应用年轻样品的年代数据,是确定单一地点事件发生年代的基本原则;而包括逐次限定法、Z统计法、年龄分布曲线重叠法、事件窗法、年龄分布曲线权重重叠法在内的时间对比法,以及空间对比法是断层或断层段多个测年地点事件年代估计的主要分析方法。     

郯庐断裂带安丘—莒县断裂南段(郯城—淮河)晚第四纪活动特征

通过系统的野外地质地貌调查、浅层地震勘探、钻孔联合剖面和古地震探槽等多方法手段,重点开展郯庐断裂带安丘—莒县断裂南段晚第四纪活动特征研究。结果显示安丘—莒县断裂南段在浅部由2支高倾角兼有挤压逆冲分量的断层组成,其中一支出露地表,以右旋走滑运动为主兼有逆冲分量,是全新世活动断层,而另一支为晚更新世活动断层。     

南天山地区巴楚-伽师地震(MS6.8)发震构造初步研究

新生代期间强烈而持久的再生造山作用,在天山地区形成了大量近EW向逆断裂-褶皱带,引起地壳强烈缩短,穿插有NW向“类转换断层”,显示出天山地区近NS向不均匀的构造挤压作用;区域上地震构造主要为近EW向逆断裂-褶皱带或盲逆断层,其次为NW向“类转换断层”。巴楚-伽师地震区位于南天山柯坪塔格推覆构造系以南,NE向跨越极震区、长约50km的深地震反射探测表明,1997年伽师强震群的发震构造推测为NW向隐伏“类转换断层”,2003年巴楚-伽师地震(MS6·8)的发震构造为柯坪塔格推覆构造系南缘尚未出露地表的近EW向盲逆断层系     

河套断陷带主要活动断裂最新地表破裂事件与历史大地震

对于历史记录的公元849年大地震的发震构造尚存在一定争议,公元前7年大地震是否发生在河套断陷带,也没有得到确认。通过影像解译、野外地质地貌调查和探槽开挖,结合14C和单颗粒OSL测年,利用构造地貌分析及古地震手段,对大青山山前断裂、乌拉山山前断裂及狼山山前断裂的最新破裂事件进行了对比研究。为了尽可能降低古地震定年的不确定性,采取了序列采样、重点层位多采样等措施。结合以往研究成果认为,大青山山前断裂应为公元849年大地震的发震构造,而狼山山前断裂最近1次地震破裂事件可能与公元前7年大地震有关。     

汶川Ms 8.0地震发震断裂大地震原地重复现象初析

在历史记录中,成都和龙门山地区没有发生过类似汶川MS8.0地震强度的地震。那么,在地质记录中是否会存在类似震级的古地震遗迹?作者分别在中央和前山断裂中段的地表破裂带上4个地点开挖了探槽4个和剖面1个,并进行了断错地貌面的实测。文中从几个地点新老地貌面累计变形量、探槽揭露的古地震遗迹等方面讨论汶川地震发震断裂大地震原地重复现象存在的基本事实。结果表明:无论在中央断裂的小鱼洞、擂鼓镇还是前山断裂的白鹿镇、汉旺等地,汶川5.12地震之后Ⅱ级阶地断层陡坎与Ⅰ级阶地陡坎高度基本呈倍数关系,探槽揭露Ⅱ级阶地标志地层(黄砂土层)在断裂两盘的位差也是5.12地震的约2倍,显示在龙门山地区区域Ⅱ级阶地形成之后,汶川5.12地震发生之前,存在一次与汶川MS8.0地震地表变形规模相当的地震事件     

龙门山前山断裂北段晚第四纪活动性研究

5月12日汶川8.0级地震沿龙门山断裂带中央断裂映秀—石坎段、前山断裂白鹿—汉旺段形成了典型的逆断层-褶皱地震地表形变带,两侧构筑物遭受了毁灭性的破坏。中央断裂地震地表形变带突破了以往所认识的断裂活动分段边界,向北扩展了约60km,余震亦具有从中段向北段迁移的趋势。龙门山断裂带北段在此次地震中地表有什么影响或破坏?该段晚第四纪是否有过地震活动?在前人工作的基础上,我们对前山断裂北段的地震地表特征和晚第四纪活动性进行了详细的地质地貌调查,并重点选择2个影像线性特征清晰、震害较强烈的疑似地点进行了探槽揭露,以期为解决这些问题以及灾后重建积累翔实可靠的基础资料及获得相应的初步认识。主要结论是:前山断裂北段地质地貌、构造、5月12日汶川8.0级地震的地表表现等与其南侧的灌县-安县断裂(中段)均存在显著差异,晚第四纪活动迹象不明显,前山断裂晚第四纪活动段可能终止在永安镇往南一带;永安镇一带前人认为的"活动断裂陡坎"应为侵蚀河岸     

乌鲁木齐西山断裂组与地表破裂型逆断层古地震识别标志

乌鲁木齐西山断裂层组展布于北天山山前断展褶皱系与博格达推覆构造系的转换部位,为盆地向S推覆的构造,由4～5条长度十几公里至近30km的断层组成,其滑脱面埋深约11km。通过地质地貌调查、探槽开挖,结合深部构造特征分析,西山断裂组晚更新世中晚期有明显的活动。断层F1—F3最年轻的2次事件基本都被限制在距今(22.7±5.2)ka和40ka左右。而F4和西山断裂最年轻的事件被距今31.0ka和38.0ka的地层覆盖。这显示西山断裂组晚第四纪活动有分组和组合破裂的特征。断层F4和西山南缘断裂为一组,F1—F3为另一组。坎前堆积地层、断层与堆积地层的切错关系和不同间断面或标志地层在断层两侧的累积位差的突变,是识别地表破裂型逆断层古地震事件的重要标志。降低逆断层古地震识别的不确定性,关键在于识别事件的标志需要综合分析各种影响因素,有多证据的支持     

乌鲁木齐活动构造系的构造过程及其地震危险性评价意义

北天山山前构造和地震活动非常强烈.呼图壁以西,山前变形以薄皮构造为特征,形成几排典型的逆断层扩展褶皱和冲断带;阜康以东,变形则以厚皮构造为特征,博格达山体沿高角度断裂直接逆冲到山前戈壁砾石层之上;之间的乌鲁木齐一带,则以北倾的单斜构造为特征,既有褶皱-逆断又有正断和走滑变形,且晚更新世以来部分断裂的活动性质可能已负反转.     

中国大陆古地震研究的关键技术与案例解析(2)——汶川地震地表变形特征与褶皱逆断层古地震识别

汶川MS8.0地震是近代少有的大陆褶皱逆断层型巨大地震,其地表破裂带是研究和解剖褶皱逆断层地表同震变形样式,并以此探讨古地震遗迹的不可多得的现实案例。在整理和分析汶川地震地表破裂带地质地貌调查资料的基础上,选择可能仅记录1次事件的平通、邓家(北川-映秀断裂)和九龙(江油-灌县断裂)等地为例,分析同震变形的特点和类型,并结合映秀、桂溪等地的古地震研究成果,讨论褶皱逆断层型古地震识别的技术要点。结果显示:地表变形主要包括逆断层直接位错、折曲位错变形和弯曲褶皱变形等类型;崩积楔、断层与地层切盖关系是分析断错地表型古地震事件的可行依据,而折曲位错变形型和弯曲褶皱变形型古地震识别则强调在上盘是否存在侵蚀不整合面,下盘是否存在生长地层,以及标志地层在断层两盘位差的突然增减;断层陡坎高度的倍数关系在一定程度上与古地震次数相关,但不能简单地用同震位移量除以陡坎高度的方法确定古地震期次;对于低角度逆断层的古地震识别,薄长状崩积楔、断层与堆积地层的切错关系和不同标志地层在断层两侧的累积位差的突变是重要的标志。识别古地震应因地制宜、思考多种因素的影响、用多种证据相互印证。