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。     

巴姆地震变形场和应力场：Ⅰ．用差分干涉雷达和Okada方法求解

本文对2003年12月26日伊朗东南部克尔曼省巴姆地区发生的6.6级地震产生的位移场、应变场和应力降分布进行了定量研究。首先从差分干涉雷达(D～InSAR)出发,求解出此次地震的同震干涉条纹和雷达视线方向的位移场,并从雷达干涉的相干图上清楚的观察到了发震断层的痕迹,得出此次地震的发震断层是巴姆断层以西的隐伏断层的结论。然后结合 Harvard 的 CMT(震源机制解)结果、Nakamura 的断层结果(Arg-e-Bam 隐伏断层)以及本文 D-InSAR 求解出的发震断层结果,利用 Okada 程序,计算出此次地震的北、东、垂向三个位移分量,投影得到雷达视线方向的位移,将投影结果与由 D-InSAR得到的位移场比较,看到我们所讨论的断层模式可以很好的解释差分干涉雷达的观测结果,可以合理的解释 Arg-e-Bam 隐伏断层为此次地震的发震破裂断层,通过分析地震的破坏程度分布图,隐伏断层为发震断层的解释可以很好的符合巴姆地震的等震分布图。最后,本文利用 Okada 程序计算得到了此次地震所产生的应变场和应力降场。     

国内震积岩研究现状

地震是一种灾害性的地质事件。震积岩是在地层中具有古地震事件纪录的一类岩石的总称。对其研究可为地壳构造演化提供动力学解释。在地震过程中,震积作用可以形成特殊的标志性特征:如震动液化泥晶脉;微褶皱;层内阶梯状断层;自碎角砾岩(震塌岩);液化均一层等。本文综述了国内学者建立的几种陆相和海相震积岩序列:如碳酸盐岩振动液化地震序列(海相序列);大陆边缘震积岩序列;萨布哈震积岩序列(海陆过渡带序列);陆相碎屑岩地震液化序列(陆相序列)。同时,结合国内学者的研究成果,建立了由震积岩、海啸岩和震浊积岩组成的四种地震沉积组合;并指出了震积岩在构造演化解释、石油储层地质及全球古地震节律方面的研究意义。     

酒西盆地青南凹陷柳沟庄一窟窿山地区下白垩统震积岩的发现及意义

在甘肃省酒西盆地青南凹陷柳沟庄一窟窿山地区下白垩统下沟组及中沟组地层序列中，首次发现发育一套地震事件沉积物，是一套含微裂缝或同生变形构造及振动液化泄水构造等震积特征的泥质白云岩、白云质泥岩及泥质粉砂岩的组合。本区震积作用及震积岩的主要识别标志为振动液化卷曲变形及其伴生构造、重荷模及伴生构造、脆性和塑性两类沉积物相间的滑塌变形作用及滑塌岩、软沉积物的液化作用及泄水构造、层内阶梯状断层及地裂缝。柳沟庄一窟窿山地区下白垩统震积岩的发现，填补了本区震积岩研究的空白，反映了本区在早白垩世存在一个强烈的构造活动时期，可以推测其影响范围可能还会波及青南凹陷的其他地区，也有望在酒西盆地类似环境的其他凹陷发现震积岩，开辟震积岩研究的新领域。区域构造背景的研究同样表明，青南凹陷青西I号同生断裂带及509断阶带的强烈构造活动正是本区早白垩世震积作用的直接诱发因素，为本区震积岩的存在提供了科学依据。     

2001年昆仑山口西8.1级地震地表破裂带

2001年11月14日昆仑山口西8.1级地震是近50年来在我国大陆发生的震级最大、地表破裂最长的地震事件.地震地表破裂带全长426km,宽数米至数百米,总体走向90°～110°,具有明显的破裂分段特征,自西向东由5条次级破裂段组成.各破裂段又由若干更次级左阶或右阶斜列的破裂组成,具有自相似的分形结构特征.地震破裂带以左旋走滑为主,倾滑量很小.宏观震中区位于库赛湖东北93.0°～93.5°E一带的昆仑山南麓断层谷地内.最大地表同震左旋水平位移6.4m,最大垂直位移为4m.地表水平位移沿地震破裂带走向出现6个峰值,各峰值之间存在相对独立的衰减序列,这表明此地震具有多点破裂特征.     

汶川8.0级地震前BSQ型数字垂直摆倾斜仪观测到的地形变异常现象

地倾斜连续观测是地壳形变观测研究中重要内容。汶川8.0级地震前,布设在四川德阳金河测点的新型BSQ型数字垂直摆倾斜仪观测到了明显的地形变异常现象。分析其观测结果可知,汶川8.0级地震前约半月时间内德阳金河测点的地倾斜运动速度较过去的平均运动水平提高了数十倍,且震前地表快速倾斜的方向在N25°W左右。除此之外,德阳金河BSQ型数字垂直摆倾斜仪测点还观测到较为完整的,对应于可以反映地表应力集中、释放过程的震前地表破裂过程。上述现象为今后研究强震孕育机理提供了重要的信息。介绍与分析了布设在龙门山断裂带附近的其它类型地倾斜仪在震前的观测结果。事实证明,BSQ型数字垂直摆倾斜仪在强震前的浅表过程监测中具有重要意义,值得在今后的地震前兆台网工作中进行推广。     

胶州--莱阳盆地白垩纪莱阳群中的震积岩及构造意义讨论

通过对胶州-莱阳盆地沉积层的野外考察和岩心观察,系统分析了莱阳群的沉积特征及其变化规律,鉴别出一些较典型的震积岩类型;较详细描述了其中的粉砂质液化脉、震裂液化角砾岩、震褶岩和砂枕构造等地震液化特征。最后从盆地的区域地质背景出发,初步认为白垩纪早期胶州-莱阳盆地的形成与其南部苏鲁造山带的后期隆升同时,造成研究区总体处于伸展-裂解的构造环境之中。强烈的同沉积构造活动伴随频繁的地震发生,致使盆地内早期沉积的莱阳群以普遍发育震积岩为特征。     

鄂尔多斯盆地南部上三叠统延长组震积岩的发现及地质意义

鄂尔多斯盆地南部中生界延长组长6—长8中发育与地震有关的震积岩，通过岩心观测识别出的震积岩标志主要有微同沉积断裂、震裂缝、液化砂岩脉、振动液化卷曲变形构造、地震角砾岩、负荷构造及枕状层等。同时在塔17井中发现完整的震积岩垂向序列，序列自下而上分为下伏未震层、微断裂层、微褶皱层、碎块层及液化均一层，上覆未震层。该震积岩的发现为盆地构造演化提供了动力学解释，表明晚三叠世随着秦岭、南祁连海槽的封闭，南北向逆冲带发生强烈活动，是本区延长组震积作用的直接诱发因素。同时该震积岩的发现，为盆地西南部延长组长6—长8发育的大规模浊积岩的外界触发机制是由地震活动引起的提供了有力证据。     

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.     

华北中元古界雾迷山组中地震驱动的软沉积物变形构造及其地质意义

软沉积物变形构造是确定古地震存在的关键证据之一。拒马河流域野三坡地区雾迷山组中识别出2个软沉积物变形事件层，分别位于雾迷山组的底部、岩性段I的顶部。典型的变形构造有丘槽构造、水压破碎构造和液化脉构造。丘槽构造可进一步分成2类