应用GPS技术监测龙门山,川滇地区地壳形变及近期地震趋势

高精度ＧＰＳ测网监测资料表明，川滇菱形断块近期已趋活跃，块体向东南到南方向运动，且应变速率大，形成四个应力聚积区．龙门山地区地壳活动相对平稳。继丽江地震之后，西昌、详云—楚雄地区可能孕育地震，应特别关注。     

扬子西缘龙门山区泥盆纪沉积旋回与相序样式

扬子西缘龙门山地区泥盆系可识别出一个二级、三个准二级、十八个三级沉积旋回和三十余种高频旋回,低级（高频）旋回往往以不同形式叠加构成高一级沉积旋回。高频旋回具有复杂的相序结构样式,大致可概括为非对称向上变浅、加深和对称型三种。整个泥盆纪沉积旋回的旋回演化作用早期为异旋回作用,中期为自旋回与异旋回作用交替,晚期则转变成自旋回作用为主。     

关于汶川地震发震机制

2008年5月12日汶川8级地震的发震断层是四川龙门山逆冲带的前锋灌县—安县断层,或此断层附近新产生相同产状的断层。发震断层走向NE倾向NW,逆冲兼右行平移。汶川地震的发震机制是印藏陆-陆碰撞后,印度次大陆活塞状嵌入欧亚板块造成青藏高原东部向SEE方向近水平挤压,在龙门山冲断带前锋向东南逆冲到四川盆地,构造应力积累和释放的结果。汶川地震演示了一个青藏高原东缘龙门山隆起的构造模型,即其经由龙门山冲断带的地壳冲断作用和缩短作用而隆升。这与Burchfiel的模型不同,该模型认为龙门山上升是由于韧性下地壳流受到四川盆地高强度地壳阻挡而上涌所致。这两种模型可能各有其适用时间阶段,然而本文的模型是不可或缺的,因汶川地震已显示了它的真实性。     

汶川地震前龙门山区域地壳密度动态变化分析

利用龙门山区域重力网经平差处理和去基准点干扰、 去高程变化影响的1997—2007年11期重复重力观测数据, 借助密度的三维反演方法, 分析研究了龙门山地区地壳各深度的介质密度的动态变化特征。 结果显示: 2008年汶川8.0级地震孕育发生过程中区域密度场的整体时空分布均表现出显著特征。 从时间进程来看, 震前10年的密度变化趋势呈现阶段性变化: 密度变化平稳阶段—变化剧烈阶段(加速增加—缓慢减少)—变化缓慢减少阶段—密度变化缓慢增加阶段, 密度变化程度由强到弱, 表明大地震孕育达到了最后阶段; 从空间分布来看, 密度变化分布有分散—相对集中的趋势, 震前地下密度场具有熵值减小的现象; 密度变化剧烈的地方多发生在龙门山断裂带及其以西的川西高原上。 此外, 随深度的增加, 密度变化趋势越来越明显。 通过比较分析, 在汶川地震前密度变化对重力的影响远远超过高程变化对重力的影响。     

利用GPS观测分析青藏高原东缘应变特征

根据青藏高原东缘2004~2007年的GPS观测资料,通过多面函数法建立青藏高原东缘地壳水平运动速度场模型,给出球面坐标系下的视应变场。对照该区同期发生的地震活动,讨论了水平运动、应变场空间分布与强震和区域构造变形的关系。结果表明,松潘块体东西向地壳缩短显著,川滇块体以左旋剪切变形和顺时针转动为主。地应变特征表明,2008年汶川地震前龙门山地区为面应变能次高值区,呈面压特性,应变快速积累,龙门山断裂带中段震前处于闭锁状态。鲜水河断裂带西段南北地壳呈北东-南西向挤压缩短,东段两侧呈北西-南东向压缩。川滇菱形块体为应变能和面应变率梯度高值区,金沙江西部的应变能次高值区与羌塘块体的构造应力作用有关。     

龙门山前缘中三叠统雷口坡组储集层成岩作用差异性

随着近年来四川盆地一系列新的碳酸盐岩气田的发现,具有丰富油气资源潜力的川西龙门山前缘逐渐成为寻找高丰度大中型气田的现实地区。针对储集层特征在区内表现出强烈的非均质性,笔者等通过对龙门山前缘中坝地区和天台山大元包地区中三叠统雷口坡组岩心描述和薄片观察,对其成岩作用进行了详细的分析和对比研究。研究表明:(1)龙门山前缘中三叠统雷口坡组储集层成岩作用复杂,其主要成岩作用包括压实压溶作用、胶结作用、溶蚀作用、重结晶作用、藻泥晶化作用、白云石化作用、膏化和硅化作用等;(2)受中三叠世末期龙门山前缘裂陷作用的影响,雷口坡组发育大量的热液构造,包括热液溶蚀、热液矿物的胶结和热液白云石化;(3)受构造高点控制的胶结中断—表生溶蚀是中坝—青林地区储集层优于天台山地区的主要控制因素。龙门山前缘反转之前的构造背景和古地貌决定了雷口坡组成岩作用的差异,从而控制了优质储集层的分布。     

利用断裂带上的低b值识别凹凸体方法的探讨——以龙门山断裂带和鲜水河断裂带为例

本文对龙门山断裂带和鲜水河断裂带上1970年以来记录的小震数据进行了收集、整理和分析,采用基于Matlab平台的Zmap软件,去除了断裂带上的丛集数据和余震,划定了有效地震数据的时间和震级范围,通过最大似然法求取了断裂带所在区域的b值分布图。基于b值大小与应力高低成反比的原理,通过断裂带上低b值区识别凹凸体的位置。就龙门山断裂带,通过低b值区识别出的凹凸体的位置与汶川地震发生的起始破裂位置和极震区的位置基本保持一致;而鲜水河断裂带由于受到小震数据的限制,部分段缺失b值分布,但整条断裂带仍可清晰识别出凹凸体位置,且1725年以来的历史强震和1970年以来5级以上的历史地震基本上都位于此区域。断裂带的实例分析结果证明,利用小震数据通过最大似然法计算b值分布图,其相对低b值区与历年强震发生的位置存在较大的相关性,为验证利用低b值区识别凹凸体方法的可行性和实用性提供了有力的证据。     

Internal structures and high-velocity frictional properties of Longmenshan fault zone at Shenxigou activated during the 2008 Wenchuan earthquake

This paper reports internal structures of a wide fault zone at Shenxigou, Dujiangyan, Sichuan province, China, and high-velocity frictional properties of the fault gouge collected near the coseismic slip zone during the 2008 Wenchuan earthquake. Vertical offset and horizontal displacement at the trench site were 2.8 m (NW side up) and 4.8 m (right-lateral), respectively. The fault zone formed in Triassic sandstone, siltstone, and shale about 500 m away from the Yingxiu-Beichuan fault, a major fault in the Longmenshan fault system. A trench survey across the coseismic fault, and observations of outcrops and drill cores down to a depth of 57 m revealed that the fault zone consists of fault gouge and fault breccia of about 0.5 and 250–300 m in widths, respectively, and that the fault strikes N62°E and dips 68° to NW. Quaternary conglomerates were recovered beneath the fault in the drilling, so that the fault moved at least 55 m along the coseismic slip zone, experiencing about 18 events of similar sizes. The fault core is composed of grayish gouge (GG) and blackish gouge (BG) with very complex slip-zone structures. BG contains low-crystalline graphite of about 30 %. High-velocity friction experiments were conducted at normal stresses of 0.6–2.1 MPa and slip rates of 0.1–2.1 m/s. Both GG and BG exhibit dramatic slip weakening at constant high slip rates that can be described as an exponential decay from peak friction coefficient μ _p to steady-state friction coefficient μ _ss over a slip-weakening distance D _c. Deformation of GG and BG is characterized by overlapped slip-zone structures and development of sharp slickenside surfaces, respectively. Comparison of our data with those reported for other outcrops indicates that the high-velocity frictional properties of the Longmenshan fault zones are quite uniform and the high-velocity weakening must have promoted dynamic rupture propagation during the Wenchuan earthquake.     

基于龙门山断裂带中段平行逆断层格局 和动力学背景的特征地震数值模拟实验

本文构建一种应用有限元开展特征地震数值模拟的新方法, 并以龙门山断裂带中段的浅层构造和动力学机制为背景, 研究了平行逆冲断层分布格局对区域地震活动性的影响. 结果表明, 从断层活动相互影响的角度看, 包含3条平行逆断层的断裂带的整体地震活动性并不适用严格周期的特征地震模型, 当断层间距在20 km以下时, 随着断层间距的缩短, 对单条断层应用特征地震模型的适用性会逐渐降低. 龙门山断裂带中段的模拟计算结果显示, 后山断裂的地震活动相对独立, 区域活动性和中央断裂的断层活动很可能不适用严格周期的特征地震模型.      

岩石高速摩擦实验的进展

文中简述了地震动力学国家重点实验室近年来在岩石高速摩擦实验方面的进展。为了深化断层与地震力学研究,实验室建设了一套旋转剪切低速-高速摩擦实验装置,可开展滑动速率介于板块运动速率(cm/a量级)至地震滑动速率(m/s量级)的岩石摩擦实验,其中高速摩擦性能填补了实验室的技术空白。以此为依托,围绕汶川地震断层带力学性质研究,开展了一系列高速摩擦实验。结果表明,龙门山断裂带断层泥的高速摩擦性质具有一致性,其高速滑动下显著的滑动弱化必定在汶川地震中极大地促进了破裂的扩展;断层弱化的主导机制是与摩擦生热相关的过程,包括凹凸体急速加热弱化和热压作用;断层泥在经历高速滑动弱化之后摩擦系数可在5~10s内恢复0.4,断层强度的快速恢复是同震主破裂带余震减少的原因之一。基于对实验装置现状和现有成果的分析,展望了近期实验室岩石高速摩擦的发展方向。