世界上最快回应大地震的汶川地震断裂带科学钻探

2008年5月12日汶川大地震之后,在青藏高原东缘龙门山地区实施了汶川地震断裂带科学钻探,这是目前世界上最快回应大地震的科学钻探,为地学家探索地震成因机制提供了极好的机遇.汶川地震断裂带科学钻探工程（WFSD）沿产生同震地表破裂的两条断裂带——龙门山的映秀—北川断裂和灌县—安县断裂共实施了6口科学群钻.其目标在于对钻孔的岩心、岩屑和流体样品进行多学科观察、测试和研究,揭示汶川地震断裂带的深部物质组成、结构、产出以及构造属性;探索地震过程中的岩石物理和化学行为、能量状态与破裂演化过程;认识汶川地震发生的应力环境、巨大的地震破裂产生及传播原因、地下流体在地震的孕育、发生、停止过程中的作用,从而检验和深入理解地震断裂发震机理.目前,汶川科钻项目已取得的部分重要成果如下：（1）查明了汶川地震断裂带结构、组成;（2）揭示了汶川地震过程中"热增压"为重要断裂弱化机制,提出断裂带内石墨可作为判断大地震发生的标志;（3）发现目前世界上最低的断层摩擦系数,并首次记录到大震后断裂带快速愈合信息;（4）重建龙门山的构造格架,提出汶川大地震发生的新的成因模式;（5）通过对汶川地震余震的精确定位、钻孔附近的地震台阵观测,确定了地震活动与龙门山断裂带不同区段的空间关系;揭示断裂带深部流体特征与地震活动的关系,为确定大震孕育过程提供深部流体活动行为的科学依据.     

天山北麓乌鲁木齐河阶地晚更新世黄土磁学特征及古气候意义

天山地区黄土磁学特征及古气候意义受到广泛关注。本文以天山北麓乌鲁木齐河T7阶地上覆黄土为研究对象,基于光释光测年建立的时间标尺,通过岩石磁学、沉积学与地球化学等方面的分析,探讨该地区晚更新世古气候特征。光释光测年结果表明,天山北麓乌鲁木齐河T7阶地上覆黄土底界6.8m处的年龄为约41ka,顶部年龄为约14ka;稀土元素分析结果显示该时期黄土物源可能没有发生明显变化;黄土沉积粒度与岩石磁学参数分析结果显示,黄土磁化率、磁颗粒参数（χARM/χlf和χARM/SIRM）等磁学参数与砂粒组分（>63μm）、中值粒径等粒度参数呈正相关关系,这表明研究区晚更新世黄土磁学性质主要受沉积粒度的控制,符合西北地区黄土磁学增强机制的风动力模式;黄土砂粒组分的变化揭示约41~14ka期间,研究区晚更新世气候呈逐渐干旱化的趋势,但具有不稳定的特点。     

天山造山带地区瑞利面波相速度与方位各向异性

天山造山带作为世界上陆内最大的造山带之一,现今地震活动频繁,造山运动强烈,是开展陆内造山和内陆地震活动研究的天然试验场.本文利用整个天山造山带地区国内及国际台网的108个地震台站连续三年的背景噪声资料,提取了8~50 s周期的瑞利面波相速度频散曲线,并构建了整个天山造山带地区的二维瑞利面波相速度与方位各向异性分布图像.结果表明：浅部结构与地表的地质构造单元具有较大的相关性.低波速异常主要分布于沉积层厚度较大的盆地地区,而高波速异常主要分布于构造活动比较活跃的山脉地区.东天山地区中下地壳存在比较弱的低波速异常,而塔里木盆地和准噶尔盆地汇聚边缘的上地幔区域则表现为明显的高波速异常,各向异性快波方向呈现近NS向的特征,暗示着塔里木盆地和准噶尔盆地的岩石圈已经俯冲至东天山的下方.中天山地区的中下地壳至上地幔区域均呈现为明显的低波速异常,且各向异性快波方向变化比较复杂,表明中天山地区的整个岩石圈结构已经弱化,热物质上涌可能对介质的方位各向异性有一定的影响.西天山及帕米尔高原的上地幔区域存在低波速异常,各向异性表现为NW-SE方向,可能与欧亚板块的大陆岩石圈南向俯冲有关.塔里木盆地内部存在相对弱的低波速异常,推测塔里木盆地可能已经受到上涌的地幔热物质的侵蚀和破坏.

     

2008年汶川8.0级地震发震断裂的滑动速率、复发周期和构造成因

2008年5.12汶川大地震发生在中国大陆南北地震带中段.由于龙门山断裂带历史上只发生过3次6～61/2级强震,而且其晚第四纪构造活动速率很低,以至于对其潜在地震危险性认识不足.为什么在龙门山地区突发大地震,该地震具有哪些特征？其成因机制是什么？本文在地震地质科学考察的基础上,利用震前的GPS观测结果,试图对上述问题进行一些初步的思考和探讨.结果表明,5.12汶川大地震是龙门山断裂带的映秀—北川断裂突发错动的结果,地表上形成200多公里长的地表破裂带;灌县—江油断裂在地震中也发生了破裂,形成的地表破裂带长达60多公里.震前的GPS观测表明,横跨整个龙门山断裂带的滑动速率不超过～2 mm/yr,单条断裂的活动速率不超过～1 mm/yr,与地震地质研究结果和历史地震记录相一致.利用地震地质考察和地震波反演得到的最大同震位移可以获得相当于5.12汶川大地震的强震复发周期为2000～6000年.龙门山断裂带发育在破裂强度很大的变质杂岩体中,断裂带本身在剖面上呈“犁形”或“铲形”结构,有利于能量积累,形成破坏性巨大的地震.所以,5.12汶川大地震是一次低滑动速率、长复发周期和高破坏强度的巨大地震,是一种值得高度重视和深入研究的新的地震类型.     

鄂尔多斯盆地苏里格气田北部下二叠统山1段和盒8段物源分析及其地质意义

随着苏里格气田北部山1段、盒8段碎屑岩气藏的不断发现,其物源引起了人们的重视。为了查明苏里格气田北部山1段、盒8段的物源问题,应用数理统计的方法,结合碎屑组分特征、重矿物分布特征、岩屑类型、石英颗粒的阴极发光等特征,对苏里格气田北部地区山1段、盒8段的物源进行了系统的研究。结果表明：苏里格气田北部地区在山1段、盒8段沉积时期,受到北部和东北部2个物源方向的影响,物源区为盆地北缘的阿拉善-阴山古陆。物源与苏里格气田北部地区沉积体系的展布格局和储集砂体的物性具有密切的关系     

青藏高原东南缘晚渐新世-早中新世中下地壳流动:滇西瑶山与玉龙变质杂岩构造解析

通常认为位于青藏高原东南缘的巽他地块侧向刚性块体挤出调节了印度-欧亚板块碰撞及后碰撞。然而,最近的研究表明,低粘度的中下地壳流动可以解释青藏高原向外扩张的现象。关于哪种机制在巽他地块挤出过程中起着主导作用仍未解决。在本研究中,我们重点围绕哀牢山-红河构造带南部的瑶山杂岩以及构造带北部邻区的玉龙杂岩开展构造研究。详细的宏观构造解析、显微构造以及组构分析说明切向剪切作用在瑶山与玉龙穹隆的形成与剥露中起着重要作用,组成穹窿的岩石均具有分层流变学特点。瑶山穹隆是发育在较深岩石层位的穹隆构造,而玉龙穹隆是发育在较浅岩石层位的穹隆构造。向南或东南切向剪切可能是上地壳向南的重力滑动和粘滞下地壳相对中上地壳向北流动共同作用的结果。前者可能与高原重力塌陷有关,但后者的驱动力有待进一步研究。

     

山柞镇旬地区盆地体制与金属成矿关系

山柞镇旬地区现今构造格架是在后泥盆纪秦岭造山过程中奠定的,秦岭北鄂尔多斯板块左行旋转,扬子地块向北挤压及左行旋转,使秦岭微板块沿商丹和勉略两条长寿深大断裂发生大规模的左行走滑,主要形成EW向的柞(水)-山(阳)断裂,镇(安)-板(岩镇)大断裂;伴随佛坪地块的隆滑而产生的NW-NWW向公(馆)-白(河)断裂、旬河断裂,形成和控制了山柞、旬阳热水盆地和镇安-青山隆起以及沿旬河的裂陷,控制了柞山镇旬地区金属成矿带的分布和最终矿床的形成.     

横断山区基性-超基性岩的类型

根据岩石产出的构造环镜、岩石组合和地球化学特征,文中把横断山区的基性-超基性岩分为五类。其中分异的小侵入体和碱性岩体侵位于地台区,蛇绿岩、义敦型和阿拉斯加型浸位于造山带。蛇绿岩产于古缝合带或其附近。义敦型和阿拉斯加型则产于岛弧或活动大陆边缘环境,前者以变质橄榄岩为主,岩石富镁,后者不具变质组构,常呈环状分布,岩石富铁。不同类型的岩体有不同的构造意义,含矿性也明显不同。     

龙门山构造带及汶川震源区的S波速度结构

利用四川地震台网的观测资料和体波地震层析成像方法反演了龙门山地区的S波速度结构,据此分析了龙门山断裂带的地壳结构和汶川震源区的深部构造特征.反演结果表明,地震破裂与龙门山断裂及其两侧的地壳结构差异存在明显的对应关系,汶川以北的龙门山上地壳具备较高的强度且明显抬升,灌县至江油是龙门山西侧应力积累的主要地区,汶川8.0级地震位于其南部边缘;四川盆地的刚性地壳向西俯冲于龙门山之下,其凸出部与造山带古老基底在汶川附近发生碰撞是汶川成为8.0级地震破裂起始点的主要原因.汶川以南的龙门山地区地壳上层具有较大的韧性,岩石强度相对减弱,与龙门山北部相比不易于应力积累和产生破裂,因而汶川以南的龙门山断裂缺少余震活动.龙门山地区地壳厚度明显增加,其原因与中下地壳具备较大的柔韧性有关.由于青藏东部向东挤出时受到四川盆地刚性岩石层的阻挡,龙门山中下地壳的塑性变形和垂向物质的增加导致地壳厚度加大和莫霍面下沉,以此方式吸收了龙门山地区的大部分地壳缩短量,地表则强烈褶皱抬升形成数千米的龙门山脉.     

西昆仑山库地蛇绿岩的特征及其构造意义

库地蛇绿岩套由下部超镁铁质岩、辉长岩、幔源型花岗岩和上部基性火山岩、复理石等成分构成,形成于震旦纪-寒武纪。通过基性的辉长岩、玄武岩的矿物学、岩石学和地球化学研究得出,辉长岩表现出与典型蛇绿岩套中的堆晶辉长岩的特征相一致;而玄武岩则与大洋中脊玄武岩的特征一致,认为该蛇绿岩套是形成于洋中脊的蛇绿岩套。结合库地岛弧花岗岩的特征,提出塔里木盆地南缘在震旦纪-早古生代时期存在一个广阔的大洋,这一大洋在志留纪末期关闭。