2010年玉树地震(Ms7.1)地表破裂特征、破裂机制与破裂过程

2010年4月14日,青海省玉树地区发生Ms7.1级地震,造成大量人员伤亡和财产损失.地震发生后,我们对地震地表破裂带进行了详细的考察,并对同震位移量进行了精确的测量.根据野外考察和测量的结果,对玉树地震的地表破裂特征、同震位移量及其分布特征进行了分析,并对地震的破裂机制和破裂过程进行了探讨,取得如下认识:(1)玉树地震形成了沿鲜水河断裂带西北段(甘孜-玉树断裂)分布的东、西两条地表破裂带,西段破裂带分布在微观震中附近的隆宝湖拉分盆地中,长约19km;东段破裂带沿扎曲河南岸及巴塘河西岸山坡展布,长度约31km;上述两条破裂带之间存在约15km的地表破裂空区;(2)野外测量获得玉树地震的最大同震位移量为2.3m,位于东段地表破裂带中部郭央烟宋多附近;(3)地表破裂和野外构造地貌特征均反映了发震断层处于走滑伸展环境,断层左旋走滑过程中伴随正断作用;(4)地震波反演结果和地表破裂分布特征表明,玉树地震的破裂过程包括两次子事件,分别在地表形成了隆宝湖破裂带和扎曲河、巴塘河破裂带,隆宝湖及玉树县城西侧的山间谷地是在甘孜-玉树断裂长期活动的破裂带阶区转换拉张过程中形成的两个拉分盆地.     

青海玉树莫海拉亨铅锌矿床S、Pb、Sr-Nd同位素组成: 对成矿物质来源的指示——兼与东莫扎抓铅锌矿床的对比

青海玉树地区莫海拉亨铅锌矿床和东莫扎抓铅锌矿床均位于青藏高原金沙江缝合带和班公湖-怒江缝合带夹持的羌塘地体东北缘,是"三江"北段铜铅锌多金属成矿带铅锌矿床的2个典型代表。笔者曾通过对东莫扎抓铅锌矿床的S-Pb-Sr-Nd同位素组成特征研究,认为其成矿物质来源于沉积地层。本文在野外地质观察基础上,亦对莫海拉亨铅锌矿床的矿石矿物和重晶石进行了S同位素组成分析,对矿石矿物、脉石矿物和区域地层进行了Pb同位素组成分析,对脉石矿物进行了Sr-Nd同位素组成分析。分析结果表明,硫化物δ³⁴S值为-30.0‰~7.4‰,峰值为-18‰~-2‰,反映了总体富轻硫的特征,而重晶石δ³⁴S值为20.2‰~+24.2‰,来自于第三纪陆相盆地。宽的δ³⁴S变化可以解释为流体在盆地内活动期间与不同地层单元发生相互作用,从而继承了不同物质单元的S同位素特点,还原硫应主要来自于硫酸盐的细菌还原或者含硫有机质的热还原,反映硫来自沉积盆地。矿石矿物的²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb和²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb分别为18.298~18.694、15.298~15.721、38.169~38.894,而脉石矿物的²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb和²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb分别为18.418~18.672、15.418~15.719、38.403~38.845。矿石矿物和脉石矿物的Pb同位素组成介于区域上地壳Pb组成范围内,总体类似于MVT矿床,显示Pb等金属元素来源于上地壳岩石。脉石矿物的(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i、ε_Sr(t)、(¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd)_i和ε_Nd(t)分别为0.70851~0.70906、57.4~65.2、0.512265~0.512361、-6.5~-4.6。Sr-Nd同位素特征亦显示脉石矿物的物质来源于上地壳岩石。总体来说,莫海拉亨铅锌矿床的S-Pb-Sr-Nd同位素特征均与东莫扎抓铅锌矿床的一样,显示均来自沉积地层。并结合矿床地质特征和地球化学特征,讨论了莫海拉亨铅锌矿床和东莫扎抓铅锌矿床形成的动力学背景。     

甘孜-玉树断裂带的新构造特征与地震危险性估计

本文综合野外调查,卫、航影象判读,地震活动及震源机制等资料,初步研究了北西向甘孜-玉树断裂带的新构造特征,探讨了拉分构造的发育与强震活动的关系。结果表明:该断裂带是一自中生代以来形成和发展的大型活动断裂带;第四纪以来以强烈的水平左旋剪切错动为主,水平与垂直位错之比约为10:1。从历史地震活动规律推断了在未来20—30年内,该带将进入一个新的地震活跃期,并具有发生M≥7级地震的危险性     

玉树M_S7.1地震同震效应模拟与绝对重力检验

利用玉树震后地质调查获取的地表破裂位移,参考余震精定位结论以及地震波和InSAR反演结果,构建了玉树Ms7.1地震发震断层模型.基于弹性-粘弹分层介质模型中平面矩形位错理论,考虑介质自重的影响,模拟了玉树地震同震形变和重力变化.图像显示,玉树绝对重力点刚好位于同震重力变化极值附近,变化量达到25.02 ×10-8 m·s-2.通过对震前重力变化以及对两台FG-5绝对重力仪的一致性进行讨论,认为实测玉树台27.2 ×10-8 m·s-2为同震重力变化,这与基于位错理论的同震模拟结果一致,是对位错理论近场变化的1次很好的验证.     

青海玉树断裂带地震落石的地震地质意义

2010年青海玉树Ms 7.1级大地震引发了一系列次生地质灾害,其中地震落石是除地震滑坡外沿断裂带及其邻侧最常见的现象。对玉树震区落石的调查发现,该区多处存在非常典型的多期地震落石分布现象,指示该区地震落石的发育与其他古地震现象类似,具有多期性和一定的原地复发性。实地调查表明,该区地震落石分布的主要特征为:多集中发育在活动断裂带附近的陡峭基岩斜坡下方,分布零散,且滚动较远,并常与古地震滑坡相伴生。初步获得的8个地震落石钙膜U系测年结果分布在距今6030±300a BP、4720±210a BP、3530±490~3560±280a BP、2010±160a BP、1090±70a BP、760±20a BP和230±20a BP年龄段,与该区古地震探槽和滑坡反映的地震事件比较吻合,进一步揭示玉树断裂带附近在全新世中晚期发生过多期可导致地表产生地震落石的事件。同时也说明,地震落石及其钙膜测年是特别值得进一步探索的潜在古地震研究方法或途径。     

玉树地震地表变形InSAR观测及初步分析

采用玉树M_S7.1级地震前后两期PALSAR雷达数据(震前2010年1月15日, 震后4月17日)进行了“两轨+DEM”的InSAR处理, 获得了高质量的差分干涉雷达条纹图像和同震变形场。参考该区的基本构造格局, 根据干涉图像的变形范围、变形量和变形梯度可以初步判断:(1)玉树地震诱发了总体上NWW走向, 全长约70km地表陡变带, 陡变带南段位错及陡变梯度较大, 会在地表产生地表破裂;而西北部4段位错及陡变梯度较小, 不易在地表诱发破裂, 但可能在地下一定层位产生了隐伏破裂带;(2)陡变带两侧的雷达视线向运动方向预示发震断裂以左旋走滑运动为主;(3)宏观震中位于玉树县城西北约16km的地表陡变带上。D-InSAR解译结果与中国地震台网中心震源机制解、野外发震断裂调查结果及地貌特征吻合较好, 证明了干涉雷达解译成果的可靠性, 可以为准确定位玉树地震发震断裂地表行迹和快速评定震害损失提供有力的技术支持。      

新构造、活动构造与地震地质

新构造、活动构造和地震地质研究都是开展地震危险性评价的重要基础性地质工作。在综述新构造、活动构造和地震地质的基本含义、相互联系与区别、主要工作内容及方法的基础上,简要回顾了国内外在相关研究领域的主要进展,提出了中国活动构造与地震地质工作中应注意的主要问题和对未来工作的几点建议。最后,重点介绍了青藏高原东南缘开展活动构造体系和玉树地区活动断裂与地震地质调查研究工作所取得的主要进展与成果。     

近58a来玉树站气温变化特征

根据青海省玉树站近58 a (1951~2008年)的逐月气温资料,利用线性回归、小波分析、M ann-Kendall法和S/R分析等方法,分析了该站春、夏、秋、冬季及年平均气温的变化特征,结果表明:1)近58 a来玉树站各季节和年平均气温均经历了先降后升的阶段,整体呈现出上升趋势,其中春季气温上升最快的阶段出现在20世纪80到90年代,其它季节和年平均气温出现在20世纪末到21世纪初;2)各季及年平均气温普遍具有准5 a的年际振荡;3)各季和年平均气温突变普遍发生在上世纪90年代;4)根据S/R分析得出,未来一段时期玉树站气温依旧保持增暖趋势,尤其在秋、冬季的增温显著。     

玉树地震震源区速度结构与余震分布的关系

利用玉树震区21个应急流动地震台站和青海省地震台网固定地震台站的观测数据,采用双差层析成像方法,对2010年4月14日至6月15期间发生的地震进行了重定位,并反演得到了玉树地震震源区的三维速度结构.重定位结果揭示余震主要沿NW向成窄带状分布在断层的两侧,表明脆性破裂应力释放主要集中于一个狭窄的区域内.在西北端,余震偏离玉树—甘孜断裂分布,在SW向也有分布,推测可能与南西向次级断裂有关.双差层析成像得到的速度结构在浅部与地表地质构造相一致,中上地壳的速度结构显示巴颜喀拉地块为高速异常,羌塘地块为低速异常.玉树地震余震分布与特定的速度结构存在相关性：主震发生在高低速过渡带偏高速体的一侧,余震主要分布在高速体外围,高速体内部几乎没有余震分布.一般说来,中上地壳的高速体通常具有较高的强度,可以积累较强的孕震能量.主震发生后,高速体内积累的弹性能量向周边释放,可能是导致高速体周边余震发生的主要原因.     

西金乌兰—金沙江缝合带西段印支期石英闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄与地球化学特征

青海省玉树巴塘一带的达叶隆巴、尕兴隆石英闪长岩体出露于西金乌兰—金沙江缝合带西段,呈不规则长带状侵位于西金乌兰群中。通过锆石U-Pb年代学及岩石地球化学等研究,探讨其形成构造环境。结果表明:两个岩体中的石英闪长岩均形成于印支期[(211.3±1.1)Ma、(211.05±0.83)Ma],且具有相似的岩石地球化学特征,属钙碱性准铝质岩石系列,岩石富集Rb、K、Ba、La、Nd、Sm等大离子亲石元素(LILE),相对亏损P、Zr、Ti等高场强元素(HFSE),Mg、Fe含量较高,P₂O₅较低,TiO₂含量较低,Na₂O含量较高,K₂O含量低,K₂O/Na₂O比值小于1。综合研究表明:达叶隆巴、尕兴隆石英闪长岩是形成于俯冲背景下的岛弧花岗岩,因此可以初步确定在西金乌兰—金沙江缝合带玉树巴塘一带,洋壳的俯冲作用至少持续到211.05Ma(晚三叠世末),这一结果为西金乌兰—金沙江缝合带西段发生的板块运动过程提供了新的证据与时限约束。