龙门山中央断裂南段盐井—五龙断裂的浅层地球物理方法探测

在2008年5月12日汶川MS8.0地震和2013年4月20日芦山MS7.0地震中,龙门山中央断裂南段的盐井—五龙断裂均未发现地表破裂现象,加之该断裂浅层地球物理资料极度匮乏,在一定程度上限制了对龙门山断裂带南段地震危险性的评价和发震能力的评估。针对龙门山中央断裂南段的盐井-五龙断裂经过区段的主要乡(镇)所在地多为宽度不大于300m的山间峡谷地区,且探测场区存在交通条件不便、场地工作面狭窄等问题,在浅层地震反射波法探测工作中采用小道间距、小偏移距、多道短排列接收和共反射点多次覆盖观测的地震数据采集方式,并经数据处理后获得地震反射剖面图像。浅层地震探测定位结果结合高密度电阻率成像断面、探槽开挖和钻孔联合剖面资料,共同揭示了NE向的盐井—五龙断裂在宝兴县五龙乡东风村一带精确的空间展布位置、产状规模和近地表构造形态。探测结果表明盐井—五龙断裂于五龙乡北东风村西河两岸的T1阶地处隐伏通过,性质为倾向NW的逆冲断裂,近地表倾角50°~60°,上断点埋深19m。该断裂断错宝兴西河T2、T3阶地,西河右岸T1阶地断裂通过处两侧基岩的断距6~8 m,其破碎带及其影响带宽度约30m。本文浅层地球物理探测成果可对判定盐井—五龙断裂的近地表构造活动提供可靠的地震学证据,也为地震重灾区(宝兴县城)的灾后工程选址重建、地震危险性评价和制定抗震防灾规划提供了科学的基础资料。     

A rotary-shear low to high-velocity friction apparatus in Beijing to study rock friction at plate to seismic slip rates

This paper reviews 19 apparatuses having highvelocity capabilities,describes a rotary-shear low to highvelocity friction apparatus installed at Institute of Geology,China Earthquake Administration,and reports results from velocity-jump tests on Pingxi fault gouge to illustrate technical problems in conducting velocity-stepping tests at high velocities.The apparatus is capable of producing plate to seismic velocities（44 mm/a to 2.1 m/s for specimens of 40 mm in diameter）,using a 22 kW servomotor with a gear/belt system having three velocity ranges.A speed range can be changed by 103 or 106by using five electromagnetic clutches without stopping the motor.Two cam clutches allow fivefold velocity steps,and the motor speed can be increased from zero to 1,500 rpm in 0.1-0.2 s by changing the controlling voltage.A unique feature of the apparatus is a large specimen chamber where different specimen assemblies can be installed easily.In addition to a standard specimen assembly for friction experiments,two pressure vessels were made for pore pressures to 70 MPa;one at room temperature and the other at temperatures to 500 °C.Velocity step tests are needed to see if the framework of rate-and-state friction is applicable or not at high velocities.We report results from velocity jump tests from 1.4 mm/s to 1.4 m/s on yellowish gouge from a Pingxi fault zone,located at the northeastern part of the Longmenshan fault system that caused the 2008 Wenchuan earthquake.An instantaneous increase in friction followed by dramatic slip weakening was observed for the yellowish gouge with smooth sliding surfaces of host rock,but no instantaneous response was recognized for the same gouge with roughened sliding surfaces.Instantaneous and transient frictional properties upon velocity steps cannot be separated easily at high velocities,and technical improvements for velocity step tests are suggested.     

龙门山断裂带西南端地壳电性结构

在龙门山断裂带中段于2008年5月12日发生了汶川M_S 8.0地震,5a之后于2013年4月20日在其西南侧即龙门山断裂带SW段发生了芦山M_S 7.0地震。而在汶川地震前,沿龙门山断裂带主体部分存在7a间未发生4.0级以上地震的相对平静期。因此,汶川地震后人们研究了龙门山断裂带的地壳结构及其与汶川地震的成因关系,仅仅相隔5a时间,就在龙门山断裂带的SW段发生了芦山地震,其深部结构和孕震环境以及与汶川地震的关系又成为人们关注的热点科学问题。为了研究龙门山断裂带西南端附近的地壳结构,布置了一条穿越龙门山断裂带西南端附近的大地电磁探测剖面LS6,该剖面位于芦山地震破裂带的西南端。通过采用先进技术对大地电磁数据的分析和二维反演,发现LS6剖面与其东北侧的穿过芦山地震区汶川地震后完成的LMS4剖面的地壳电性结构既有相似性,但也存在明显的差别,其电性结构更复杂。研究表明,尽管2008年发生了汶川地震,但是龙门山断裂带受到的西北侧松潘-甘孜地块向SE的运动和对龙门山断裂带的推挤作用,以及东南侧四川盆地的阻挡作用仍然存在,同时龙门山断裂带西南端及其附近地区的地壳结构更复杂,而且还受到其西南侧川滇地块和鲜水河断裂等变形作用的影响,因此推测芦山地震与汶川地震既是相互独立的2次地震,但也有一定关联。     

青藏高原东缘地壳上地幔结构及其动力学意义

本文综述了我们在青藏高原东缘实施的垂直切过龙门山断裂带宽频带地震探测的研究成果,揭示了研究区复杂的地壳上地幔结构,结果表明松潘-甘孜地块与四川盆地西缘莫霍面深度为58 km与40 km±,在龙门山断裂带下方存在约15 km的莫霍面错断; 松潘-甘孜与龙门山断裂带域地壳纵横波速度比Vp/Vs比值远大于173,预示着粘性下地壳流或基性/超基性物质的存在。探讨了研究区强烈的盆山之间以及深部不同层圈之间的相互作用,推断四川盆地对青藏高原东缘软流圈驱动的物质东向逃逸阻挡作用可能深达整个上地幔。     

龙门山南段盐井-五龙断裂磁组构特征及其对几何学、运动学的制约

盐井?五龙断裂是龙门山中央断裂北川?映秀断裂的南延部分,也是龙门山南段的三大控制性主干断裂之一。为了详细认识盐井?五龙断裂的构造几何学、运动学特征,在野外构造研究的基础上,运用磁组构方法对盐井?五龙断裂105块构造岩定向样品进行深入研究。野外构造解析表明断裂至少发生了韧性挤压剪切、脆?韧性逆冲和脆性挤压碎裂三期构造变形。磁组构研究显示构造岩磁组构样品的平均磁化率k_m值具有强磁化率和弱磁化率两种特征。磁组构形状参数T、磁面理F值、磁线理L值和T-P_J图解显示磁化率椭球体主要为压扁型,磁面理较磁线理发育,局部发育较强磁线理,进一步表明盐井?五龙断裂以挤压、剪切为主,伴有拉伸变形的整体特征,样品的P_J整体较大,显示出构造强变形磁组构特征。最小磁化率主轴K_min方位表明盐井?五龙断裂北段和南段分别受到了NW-SE向和NEE-SWW向的挤压作用;K_min方位和倾伏角表明北段晚一期的脆韧性变形主体为自NW向SE的较高角度的挤压逆冲剪切变形,局部伴有极小量的左行走滑特征。断裂南段早期韧性变形整体以自SWW向NEE的挤压逆冲剪切变形为主,上盘(西盘)远离主干断裂表现为左行走滑兼逆冲的运动学特征,下盘变形主要以逆冲剪切变形为主,走滑分量极小,并且自西向东韧性剪切变形具有相对强弱相间的特征。     

四川龙门山区中泥盆统金宝石组核形石岩石学特征及其成因*

四川龙门山区甘溪剖面中泥盆统金宝石组顶部发育一套核形石灰岩。通过野外剖面实测和镜下详细观察,认为该套核形石灰岩垂向上可分为3个沉积旋回,每个旋回均由核形石灰岩和泥晶灰岩组成。葛万藻(Girvanella)丝状体在核形石的核心和包壳中均有发育,对核形石的形成具有重要的作用。结合核形石中的纹层类型、Girvanella丝状体形态以及渗滤砂与核形石纹层的关系,认为核形石是在浅滩和礁后潟湖环境中沉积形成的,核形石及其围岩中赋存的粒内渗滤砂和粒间渗滤砂,形成于核形石沉积之后的大气水淋滤作用。通过对核形石形成环境的分析可知,龙门山区甘溪剖面中泥盆统金宝石组顶部核形石灰岩形成的水动力条件从下到上逐渐减弱,反映了当时相对海平面由低到高的变化特点。     

云南和四川中小地震应力降时空特征研究

通过消除S波观测谱中的传播路径、场地响应、仪器响应、噪声等的影响,得到中小地震的震源谱。根据Brune震源模型,运用遗传算法计算了云南地区2121次ML2.0～5.3地震和四川地区323次ML3.0～5.1地震的应力降参数Δσ,分析了云南地区和四川地区中小地震应力降时空变化特征。结果表明:云南地区的地震应力降范围为0.03～47.55MPa,其中Δσ≥10.0MPa(高应力降)的地震占4.8%,Δσ的年均值在2.30～5.05MPa之间;四川地区应力降范围为0.19～47.47MPa,其中Δσ≥10.0MPa(高应力降)的地震占21.7%,Δσ的年均值在5.11～8.72MPa之间。Δσ≥10.0MPa(高应力降)的地震主要分布在滇西北至滇东北及川滇交界一带,尤其是在龙门山断裂带有较明显分布。龙门山断裂带Δσ≥10.0MPa的地震占35.8%,Δσ的年均值在5.20～12.09MPa之间,2004～2007年高应力降地震事件明显增多,反映了汶川8.0级大震前的高应力变化过程。     

利用水准测量数据分析芦山M_S7.0地震前龙门山断裂带南段应变积累

利用2010年和2013年两期一等水准测量数据分析了龙门山断裂带南段芦山MS7.0地震前的应变积累。结果表明:(1)汶川地震的发生明显加速了该区域应变积累的过程,龙门山断裂带南段主要断层区域垂直形变速率为6~9 mm/a,表明汶川地震的发生加速了此次芦山地震的孕育过程;靠近鲜水河断裂带区域垂直形变速率为1~5 mm/a,低于汶川地震前的隆升速度。(2)芦山地震并未释放该区域长期积累的应变能,龙门山断裂带南段仍然具有发生破坏性地震的可能。     

四川类前陆盆地须家河组震积岩的发现及其研究意义

四川盆地是扬子地块上的一个多旋回类前陆盆地,盆地边缘长期剧烈的构造活动控制着上三叠统须家河组的沉积作用.通过地表剖面和岩芯观察,首次在该盆地上三叠统须家河组地层中识别出微裂缝、微褶皱层、微断层、液化砂岩构造、球一枕构造和角砾岩等典型的软沉积变形构造的地质记录,这些变形构造可能与印支构造运动期的地震活动有关.越靠近断裂带附近,软变形构造呈明显增加的趋势,表明震积岩的分布与龙门山和米仓山一大巴山构造活动有关.因此,研究该盆地须家河组震积岩,对了解控制盆地边界的龙门山和米仓山一大巴山造山带的活动史具有重要意义.