丽江-小金河断裂盐源段断裂带规模、断裂带结构及其历史活动性

2008年汶川地震促使人们思考青藏高原东南缘走向和规模与龙门山断裂带相近的丽江- 小金河断裂的活动历史,但受限于地质条件制约断裂尤其是其北段相关研究极其薄弱。基岩断裂带的物质组成与结构特征是断层长期活动的产物,蕴含丰富的历史活动信息。本文以丽江- 小金河断裂盐源段多个天然剖面为研究对象,通过详细的断裂带宏观结构调查、断层岩显微构造及XRD分析发现：① 断层破碎带以一套厚度>20 m的破裂面密集带为特征,优势破裂面走向为NE20°~30°,推测为丽江- 小金河断裂长期活动形成的张剪性破裂;② 断层带核部以断层角砾岩和断层泥为主,灰岩角砾岩黏土矿物含量~2%,以伊利石和伊蒙混层为主,粉砂岩断层泥黏土矿物含量~52%,以坡缕石和绿泥石为主,石英含量36%,缺失长石类矿物。断裂带宏观结构和断层岩微观结构特征均表现为角砾呈棱角状,砾径差异极大且呈零散状分布,符合快速滑动特征,指示断层滑移方式为黏滑。此外,核部断层岩带统计厚5~8 m,这一规模相对于龙门山映秀- 北川断裂带核部180~280 m和安县- 灌县断裂带核部40~50 m显著偏小,表明前者自形成以来的活动性远低于后者,两者的地震行为并不能简单类比。结合断裂在宏观结构特征、断层岩成分与种类以及所反映的滑动方式与隆升剥蚀量的差异,认为丽江- 小金河断裂更可能是鲜水河断裂切断锦屏山- 龙门山构造带之后形成的,晚新生代与龙门山断裂带具有不同的活动历史。     

怒江断裂带邦达断裂中段全新世活动证据及其古地震记录

活动断裂带常是大地震的发震构造,并诱发地质灾害,产生黏滑位错和蠕滑变形,并形成断裂破碎带,进而对城市和工程安全直接造成威胁。因此,厘定活动断裂的空间几何展布、活动性对工程地质研究和防灾减灾具有重要的指导意义。通过遥感解译、错断地貌、槽探和14C测年,对怒江断裂带邦达断裂中段的发育分布特征与活动性进行了调查研究。结果表明：邦达断裂中段在1457±51 a BP/1598±47 a BP 发生过古地震事件,为引发中强地震的全新世活动断裂。断裂活动主要受控于川滇菱形块体的南向逃逸挤出和印度板块NEE向直接挤压作用,表现为走滑兼有逆冲分量的高角度活动断裂。该研究为了解怒江断裂带邦达断裂中段活动性和工程抗震设防提供了基础资料。     

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。     

青藏高原西北缘晚新生代的隆升特征——来自西昆仑山前盆地的沉积学证据

对西昆仑北缘山前盆地新生代沉积特征的研究结果表明,沿西昆仑山前发育的各沉积序列的垂向特征相似:古新世—中新世早期为石膏层、含瓣腮化石的石灰岩和紫红色较细粒的碎屑岩沉积,指示了海相和海陆过渡相较平静的沉积环境;中新世晚期—上新世初期开始出现陆相磨拉石,指示了陆相非平静的沉积环境,砾石的直径由下至上呈增大趋势,可能反映了西昆仑山体不断隆升,其间相对稳定的层段可能是构造运动间歇期或平稳期的沉积,指示了脉动式的隆升模式;磨拉石底部砾石的成分以沉积岩为主,向上火成岩和变质岩砾石逐渐增多,表明剥蚀程度不断加深。根据磨拉石建造的特征,判断剥蚀量和剥蚀强度自西向东有减小和变弱的趋势,可能暗示了西昆仑山晚新生代隆升有自西向东由强变弱的过渡特征。该结论与本区构造地貌学的研究结果一致。     

2008年5月12日汶川地震（Ms8.0）地表破裂带的分布特征

2008年5月12日14时28分,青藏高原东缘龙门山地区（四川汶川）发生了Ms8.0级地震。震后野外考察表明,5.12汶川地震发生在NE走向的龙门山断裂带上,该断裂带晚新生代以来的逆冲速率小于1mm/a,GPS观察结果表明其缩短速率小于3mm/a。这次5.12汶川地震造成了多条同震逆冲地表破裂带,总体长约275km,宽约15km,发震断裂机制主要为逆冲作用（由NW向SE逆冲）伴随右旋走滑。地表主破裂带沿龙门山断裂带的映秀—北川断裂发育,长约275km,笔者称为映秀—北川破裂带,破裂带具有逆冲兼右旋走滑性质。地表次级破裂带沿龙门山断裂带的前缘断裂安县—灌县断裂南段发育,长80km,笔者称为汉旺破裂带,破裂带基本为纯逆冲性质。在这两条破裂带之间发育两条更次一级的同震地表破裂带：一条长约20km呈NE走向的地表破裂带,笔者称为深溪沟破裂带,由于这条破裂带靠近主破裂带南段,并且与主破裂带变形特征一致,因此,笔者将深溪沟破裂带划归映秀—北川破裂带;另一条长约6km呈NW走向、由SW向NE逆冲并兼有左旋滑动的地表破裂带,笔者称为小鱼洞破裂带,它连接映秀—北川破裂带和汉旺破裂带,成为侧向断坡。另外,在灌县—安县断裂东侧的四川盆地内,由都江堰的聚源到江油发育一条NE向的沙土液化带,它可能是四川盆地西部深部盲断裂活动的结果。同震地表破裂带的分布特征表明,龙门山断裂带活动断裂具有强烈的逆冲作用并伴随较大的右旋走滑,断裂向四川盆地扩展。在龙门山断裂带上类似2008年5月12日Ms8.0汶川大地震的强震复发周期为3000～6000a。     

塔里木盆地中南部麻扎塔格逆冲-褶皱带变形特征及其意义

麻扎塔格地区地层、地貌及构造变形特征的研究,对于认识塔里木盆地新生代构造演化过程、塔里木—西昆仑的盆山耦合关系、新构造运动对塔里木油气资源分布的影响以及塔克拉玛干沙漠的气候、环境变化都具有重要意义。本文通过卫星照片解译、野外变形观察、剖面实测、地球物理资料解释等手段,对该地区晚新生代的构造特征进行了研究,确定了麻扎塔格构造带为典型的逆冲—褶皱带,并探讨了麻扎塔格逆冲—褶皱带的构造指向、活动时限、隆升速率及缩短速率、东西方向的延伸等问题,取得如下认识:1)麻扎塔格逆冲—褶皱带为西昆仑山前陆褶皱冲断带的前缘部位,和田河气田就是处在逆冲前锋背斜顶部,晚新生代变形作用已明显地改造了塔里木盆地南部及中部的古生代和中生代构造,并促成了和田河气田的形成;2)麻扎塔格山在中新世末(约7 Ma)和中更新世(约780 ka B.P.)经历了两次构造隆升,后一次形成了麻扎塔格逆冲—褶皱带和麻扎塔格山现今的地貌特征;3)估算出麻扎塔格逆冲—褶皱带中更新世以来的隆升速率约为0.26～0.4 mm/a,缩短速率约为0.9 mm/a;4)认为麻扎塔格逆冲—褶皱带向西应与同属西昆仑山前褶皱—冲断带前缘的喀什背斜相连,东端的突然消失可能是由于东段和田河附近存在北东—南西向的走滑断层造成。     

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。     

中中新世以来阿尔金断裂走滑未造成柴达木盆地整体旋转

通过柴达木盆地南八仙剖面磁性地层学研究,建立了部分上油砂山组磁极性序列,认为该剖面时代为7.5~9.0 Ma。从320块样品的古地磁数据分析,揭示了一组高温特征剩磁分量,在95%置信度下通过倒转检验(B级),说明这组高温分量很可能代表岩石形成时的原生剩磁,其特征剩磁方向为:地理坐标下为D_g=358.5°, I_g=40.5°, k=28.5,α₉₅=4.2,层面坐标下为D_s=1.0°, I_s=41.5°, k=34.0,α₉₅=3.8;相应的极位置为λ_p=75.9°N, φ_p=270.5°E, d_p=2.8°, d_m=4.6°。通过与同时代柴达木盆地及邻区的古地磁极对比,说明中中新世以来柴达木地块整体上没有经历明显旋转运动,阿尔金断裂活动致使肃北等毗邻断裂带地区发生了构造旋转。     

汶川地震和科学钻探

2008年5月12日,在我国四川省发生了震撼世界的汶川特大地震,给人民的生命财产造成了巨大的损失。在汶川特大地震发生及其余震尚在继续的特殊时期,快速实施汶川地震断裂带的科学钻探（WFSD）,是认识地震发生的机制、继续对余震进行有效监控以及提高地震监视和预警的能力的极佳机遇。2008年11月6日,汶川地震断裂带科学钻探工程开工典礼在四川省都江堰市虹口乡举行,标志着地震机制的研究跨上了新的台阶。通过对科学钻孔的直接取样,多学科观测和测试,揭示地震断裂带的深部组分、结构和构造属性,重塑地震断裂带的物理和化学过程,为提高未来地震的监测、预报或预警能力提供重要信息。     

卫星热红外异常——四川汶川Ms8.0级大地震的短临震兆

利用我国FY-2C红外-波段(10.3-11.3μm)的卫星遥感图像,通过解译和研究,发现在5.12汶川大地震之前,就出现了明显、孤市的卫星热红外异常现象.其异常现象的特征具体表现为:①震兆出现早:即在2008年3月18日(震前55d),就开始出现了热红外异常;②异常阶段多日复杂:汶川地震前的卫旱热红外异常,可分5个阶段,而且热红外异常的展演各有不同.这在众多的卫星热红外地震研究案例中,可能是迄今为止异常阶段最多的一次;③单个阶段的持续时间长:最长达13d;④如此沿龙门山地震断裂带分布的明显的地热增温异常现象,可能在卫星热红外地震研究案例中是首次发现.这对研究发震特点,余震走向具有重要指示和启示意义.本项研究的结果再一次证明:作为地震短临震兆,在地震(特别是≥Ms 5.0)前必然出现热红外异常现象的实践性和规律性.利用卫星热红外异常现象进行地震短临预测研究是最有效和最有可能突破地震预测科学问题的途径和方法之一.