四川汶川地震断裂带科学钻探2号孔（WFSD-2）岩性特征和断裂带的结构

以WFSD-2钻孔岩心为研究对象,通过详细的岩心编录和岩石学、构造地质学等研究,识别出该钻孔岩心具有6段岩性,从上向下依次为彭灌杂岩（0-599.31m）、三叠系须家河组二段（599.31-1211.49m）、彭灌杂岩（1211.49-1679.51m）、三叠系须家河组三段（1679.51-1715.48m）、彭灌杂岩（1715.48-2081.47m）、三叠系须家河组四段（2081.47-2283.56m）。彭灌杂岩主要以花岗岩和火山岩为主,三叠系须家河组沉积岩以砂岩、粉砂岩、泥岩、页岩、煤层（线）和砾岩为主。3套彭灌杂岩与三叠系须家河组沉积岩重复出现,时代较老的岩性段逆冲覆盖在新的地层之上,表明龙门山构造带由一系列逆冲岩片叠置而成。岩心中断裂岩较为发育,主要为断层角砾岩、碎裂岩和断层泥,反映出脆性变形作用的特点。通过对断裂岩的统计分析,厘定了20余条产状不同、规模不等的次级断裂带,断裂带宽度和断裂密度峰值显示FZ600、FZ720、FZ782、FZ817、FZ922、FZ951、FZ1449、FZ1681、FZ2082为主要断裂带,其中FZ1681系规模最大的一条断裂。依据断裂岩的组合特征可以将岩心中断裂带的结构以断层泥为核部划分为两大类：对称型断裂带和不对称型断裂带。根据地表破裂带、WFSD-1钻孔岩心中主滑移带位置的几何关系、岩性分层等因素,可推断汶川地震主滑移带应位于FZ1134、FZ1449或FZ1681之中,同时也暗示该地区经常发生类似汶川地震的大地震活动。研究表明,龙门山地区经历了强烈的构造缩短和快速隆升作用,暗示龙门山地区构造活动非常强烈。     

结构地震响应分析新方法

本文通过对传统动力反应分析方法的总结,阐明了建立隐式和显式方法的一般思路及数学本质,提出了使用系统位移反应向量三阶导数的实用显式高阶积分方法,分析了该显式方法的精度和稳定性,并对建立更高阶隐式和显式方法以及方法的精度和稳定性作了初步讨论。结果表明,本文方法具有明显的优点。     

汶川地震断裂作用研究新认识

2008年汶川地震后,人们不得不思考问题是:大地震是如何发生的?下一次大地震什么时候发生?也就是涉及地质学家和地球物理学家一直未解决的科学问题:断层是如何破裂的?震后断裂是如何愈合的?我们试图通过对汶川地震断裂带结构、断裂摩擦行为和断裂愈合过程的研究来回答这些问题。本文将介绍通过对地表露头和汶川地震断裂科学钻探一号孔(WFSD)岩心中汶川地震主滑移带的详细研究,以及钻孔中长期温度监测来分析有关汶川地震断裂动态弱化和摩擦行为,并结合钻孔中长期水文监测计算所得断裂带渗透率变化,分析震后断裂愈合过程,进而探讨和认识汶川地震断裂作用所涉及的上述问题。经过详细研究,确定了汶川地震断裂带(映秀—北川断裂带)宽105~240 m、具有五个不同断裂岩组合的内部结构,是一条经常发生大地震、具多种弱化机制的断裂带;发现了汶川地震不仅具有同震石墨化作用,而且测量到目前世界上最低的动态摩擦系数(≤0.02),同时首次记录到大地震后断裂快速愈合信息。这些研究结果不仅直接回答了一直困扰在地震地质和地震物理学领域几十年的关键问题,而且对完善地震断裂理论和认识汶川地震机制具有极其重要的意义,为防震减灾提供了理论依据。     

农村居民点空间模式调整研究——以江苏省为例

以江苏省为例,将农村居民点空间模式划分为低密度块状、低密度点状、高密度点状、高密度条带状4种类型,指出农村居民点空间发展存在着规模小、布局分散、空心化、设施缺乏与重复建设等问题.这些空间发展中的问题与自然环境、经济社会条件及政策制度密切相关,可以根据不同农村居民点空间模式类型采取设施集中型、聚落整合型、资源整合型、综合整治型等不同的调整思路,实现农村空间可持续发展.     

梯队式变刚度滞变-摩擦隔震体系的抗震设计方法

首先,在简述已有隔震体系抗震设计方法的基础上,分析了滞变一摩擦隔震体系各种因素对基底剪力的影响;然后,通过大量仿真分析,采用多项式回归的方法提出了与规范衔接的水平地震作用的计算公式;最后,提出了梯队式变刚度滞变一摩擦隔震体系的抗震设计方法,并通过工程实例验证了方法的有效性。     

汶川地震断裂带碳质来源、赋存特征及构造意义

不同尺度研究表明,碳质主要以五种方式赋存于汶川地震断裂带中:1断层角砾内部、未受破坏的初始赋存状态;2断层泥中弥散状分布的棱角状碳质碎屑;3滑动面两侧碳质脉;4碎裂岩化碳质脉,其分支灌注断层泥和断层角砾带裂隙;5地震主滑移面石墨晶体。碳质同位素δ~(13) C值范围为-26.6‰~-23.4‰,激光拉曼光谱分析表明碳质(不包括石墨)仅遭受不超过250℃或沸石至葡萄石-绿纤石相的变质作用,以及断层角砾中保留碳质沉积层理,均说明断裂带碳质来源于断裂带围岩,即上三叠统须家河组。碳质不同赋存状态形成机制:1初始赋存状态是成岩作用的结果;2弥散状分布的棱角状碳质碎屑是断层活动机械破坏的结果;3碳质脉是断层滑移过程中,围岩碳质层(如煤线)被挤压进入断裂带,沿断层面形成的拖尾构造;4地震过程中,快速断层活动使碳质脉碎裂岩化,并挤压注入构造裂隙;5石墨则是低结晶度碳质受同震摩擦加热石墨化的结果。碳质揭示了汶川地震断裂带断层活动过程信息,尤其是与地震有关的信息:1同震滑移产生的摩擦热异常仅限于非常狭窄(mm级)的范围内,绝大多数断裂岩碳质并未记录到摩擦热影响;2显微构造特征表明低结晶度碳质本身并未起到弱化断层的作用,但经摩擦加热石墨化形成的石墨将导致断层强度显著降低;3汶川地震断裂带切割多层富含碳质的烃原岩,碳质富集现象和石墨弱化机制可能在近地表层位(深度10km)汶川地震断裂带普遍存在。     

龙门山造山带早期断裂活动的古地震制约——来自汶川科钻(WFSD)岩心的证据

强地震是断裂活动的表现形式,可以诱发地表沉积层序顶部未固结的软沉积物发生变形,形成新的变形层(即震积岩***)。因此,在连续沉积剖面中赋存的多层震积岩应是断裂活动的直接证据。川西前陆盆地中的软沉积物变形记载了龙门山断裂带的活动信息,对认识龙门山造山带演化历史具有重要意义。本文通过"汶川地震断裂带科学钻探"一号孔(WFSD-1)和三号孔(WFSD-3)连续岩心剖面的岩性分析和构造研究,识别出11段不同深度的液化角砾岩层,它们是地震触发成因的软沉积物变形岩层。11个液化角砾岩段厚度从~20m至102m不等,分布在晚三叠世须家河组二-五段。这些液化角砾岩层记录了龙门山前陆盆地形成过程中晚三叠世断裂活动特征及趋势。这些厚度不等的震积岩粗略指示约2~20万年的地震活动长周期(地震幕),以及约4至70万年的间震期(地震幕的间隔时间),反映了龙门山断裂早期脉动式(幕式)活动特征。从不同段液化角砾岩层分布间隔规律来看,地震活跃期间隔(即间震期)越来越短,显示龙门山造山带断裂活动越来越强的趋势。结合前人地表软沉积物变形研究,我们认为龙门山造山带在晚三叠世经历了多期次的正断-逆冲活动的造山作用(至少经历14个地震活跃期),形成龙门山雏形及前陆盆地。     

西藏甲玛铜多金属矿床金矿地质特征及成矿作用

甲玛铜多金属矿床按照赋矿岩石不同,共包含产于矽卡岩中的与铜共生的金矿(化)体、产于板岩-角岩中的脉状金矿(化)体、产于大理岩中的脉状金矿(化)体以及产于玢(斑)岩脉中的独立金矿(化)体4种金矿化类型。矽卡岩中的金矿化较强,全矿区金品位×厚度基本都大于1 m.g/t,存在多个富金块段;板岩中金矿化主要分布在矿区外围破碎细粒黄铁矿化硅化板岩中,角岩中金矿(化)体以富含雄黄、雌黄为特征;大理岩中金矿化较弱,矿(化)体通常呈透镜状产出;玢(斑)岩中金矿化主要产于岩脉中的石英脉内。矿石中金的赋存状态主要以独立矿物和类质同像形式存在。独立矿物形式的金以自然金、银金矿存在于铜矿物、石英、黄铁矿等载金矿物内;类质同像形式的金主要存在于以斑铜矿、黄铜矿为代表的铜矿物中。金矿物赋存状态以粒间金、包裹金为主,其次为连生金和裂隙金。笔者以甲玛铜多金属矿床金的地质特征、分布规律及赋存状态为研究基础,推测甲玛金成矿作用与幔源C-H-O流体有关,并初步建立了甲玛铜多金属矿床金成矿模型。此外,提出了运用模型开展区域及矿区下一步找矿工作的建议。     

汶川地震假玄武玻璃的特征、成因及其构造意义

富流体的断层泥是浅部地震断层带中的特征岩石。一般认为,地震过程中摩擦热会导致粒间孔隙流体热膨胀增压,形成同震断层弱化（热增压机制）,从而抑制摩擦熔融的发生。然而我们研究发现,在2008年汶川大地震（M_W 7.9）中断层浅部发生了摩擦熔融。汶川地震发生一年后,我们在汶川地震断裂带科学钻探项目一号钻孔（WFSD-1）732.6m深处的断层泥中发现了厚度约2mm的假玄武玻璃（凝固的摩擦熔融物）。该假玄武玻璃形成的位置极浅,且产生于非固结的、富流体的断层泥中。从岩心来看,断层面可见镜面构造和同震擦痕。微构造分析显示,该假玄武玻璃主要由石英碎屑和由长石与黏土矿物熔融的非晶质基质组成,基质中发育众多不规则的微裂隙,并可见流动构造。化学成分分析显示,其基质富Ba且被重晶石（BaSO₄）小细脉切割,为同震及震后流体存在的证据。由于假玄武玻璃在流体存在的条件下会快速蚀变,且龙门山地区大地震复发周期为3000~6000年,因而这些完全未被蚀变的新鲜假玄武玻璃可能是最近一次大地震,即2008年汶川大地震的产物。针对钻孔中断层泥进行的高速摩擦试验,证实了在钻孔732m深度发生地震滑动的条件下确实会产生假玄武玻璃。因此WFSD-1钻孔732.6m的假玄武玻璃被认为是汶川地震的产物,代表了汶川地震主滑动带位置。这是首次在自然界中发现浅部含水断层泥摩擦熔融形成假玄武玻璃的实例,不仅对认识汶川大地震的发震机制、断层强度、应力迁移与破裂传播具有重要意义,而且有助于我们认识断裂带内浅部脆性区域的力学属性、岩石变形环境和变形机制,促进对地震滑动机制和破裂过程的认识。

     

Fluid behaviors from the seismogenic region of Longmenshan fault zone,eastern Tibetan PlateauSCIEI北大核心CSCD

震间期、同震期和震后期流体对断裂带物质的强度和运动性质起到重要作用。前人已识别出断裂带浅部区域流体对断层的弱化以及矿物沉淀导致的断层愈合,然而对于断裂带深部流体的研究鲜有报道。为深入了解孕震区流体行为以及地震成核过程中流体对断层的影响,本文以龙门山断裂带的映秀-北川断裂南段虹口乡八角庙村附近碎裂岩滑动带中石英和方解石脉为研究对象,通过对断裂带脉体的显微构造、碳氧同位素和主量元素含量等分析,开展地震相关脉体的特征结构、流体来源和矿物沉淀环境的研究。结果表明,碎裂岩主滑移带由颜色结构不同的三层断层泥和细小的方解石条带组成,在主滑动带边部和上盘碎裂岩中则分别发育了指示震间期、同震期和震后期三个阶段断层活动的脉体:(1)沿阶步生长的纤维状方解石脉和拉伸型柱状颗粒方解石脉;(2)断层泥楔入脉;(3)近等粒状方解石脉以及具有横向竞争生长结构的非等粒状方解石脉和石英脉。它们分别代表了震间期封闭的还原环境下的微滑动、同震外源高压流体注入以及震后开放的氧化环境至还原环境下的矿物沉淀。碳氧同位素结果表明主滑动带和碎裂岩方解石脉δ^(18)O V-PDB值为-20.5‰~-20.3‰,低于围岩碳酸钙胶结物,表明方解石脉具有大气水来源特征。方解石沉淀温度结合地温梯度表明方解石脉的形成深度大于4km,与碎裂岩形成深度及龙门山断裂带震源深度一致。该地区方解石脉和石英脉的研究深化了关于龙门山断裂带孕震区流体行为的理解,并且对进一步认识震间期、同震期和震后期断层的强度变化机制具有重要意义。