汶川8.0级地震的余震触发作用和对断层的应力加卸载作用

采用可变滑动震源模型,计算和研究了汶川M_S 8.0地震产生的应力变化及对后续6次强余震的应力触发作用,并定量分析了汶川地震对附近活动断裂带的库仑应力加卸载作用。结果显示:汶川地震产生的库仑破裂应力变化分布图案复杂性强,主要由发震断裂复杂的空间展布形态以及震源断层活动具有逆冲兼右旋走滑两种性质决定。汶川地震产生的库仑破裂应力变化对多数强余震存在一定的触发作用。汶川地震的发生对附近的断裂带有不同程度的影响,其中青川断裂中段和北段、岷江断裂南段和灌县-江油断裂南段,主要是以强烈的库仑破裂应力加载作用占主导地位,有利于强余震序列的孕育、加速以至于发生;东昆仑断裂带和鲜水河断裂带受到了轻微的应力加载作用;龙泉山断裂带、华莹山断裂带和西秦岭北缘断裂带主要受到了轻微的卸载作用。     

GPS约束下九寨沟地区断裂带现今运动速率的非连续接触模拟研究

以中国地壳运动观测网络2009—2013年GPS观测数据为边界条件,使用非连续接触有限元技术构建九寨沟地区二维有限元模型,在不确定性分析的基础之上,计算区内主要断裂带现今运动速率。研究结果表明:在巴颜喀拉块体整体近于NE向的推挤过程中,九寨沟地区的塔藏断裂、虎牙断裂、树正断裂均呈现为较高的左旋走滑兼具挤压的现今运动特征;岷江断裂、龙日坝断裂和龙门山断裂则呈现为右旋走滑兼有挤压的运动特性。结合区域主应变率计算结果,发现九寨沟地区仍然具有较高的应变积累背景。树正断裂作为2017年8月8日九寨沟M7.0地震的发震断层,其现今左旋滑动速率为3.0 mm/a,与东昆仑断裂带玛沁—玛曲段附近的左旋走滑速率4.1mm/a基本匹配,说明该断裂可能是东昆仑断裂带东端分支断裂之一,而东昆仑断裂与虎牙断裂之间的历史地震空区可能已被九寨沟地震事件贯通。     

青藏高原东缘龙日坝断裂带南段晚第四纪活动及其构造意义

因缺少详细的地质调查,关于龙日坝断裂带南段是否具有强烈的晚第四纪活动及其在青藏高原东缘应变分配中承担的作用目前尚不清楚。卫星影像解译和野外调查结果表明龙日坝断裂带南段仅东南支存在晚第四纪活动,全长约50km,总体以右旋走滑为主,兼有逆断分量,全新世以来右旋平均走滑速率约为0.6mm/a,平均垂直滑动速率约为0.4mm/a。龙日坝断裂带南段活动强度较中段明显偏弱,但具备发生M_W7级左右地震的能力,在距今约800年以来曾发生过地表破裂型事件。结合重定位地震结果来看,龙日坝断裂带西侧和龙门山断裂带地震活跃,之间的丹巴地区可能主要表现为褶皱变形而地震活动微弱。青藏高原东缘之下的滑脱面自川西高原到四川盆地从约15km逐渐变深至20km左右,而又变浅,约为10km,这种滑脱面的深度变化可能是龙门山隆升和孕震的驱动机制。这项研究有助于川西地区的地震危险性评价和深入理解青藏高原东缘的应变分配和隆升机制。     

龙门山断裂带现今构造应力场特征及分段性研究

龙门山断裂带位于青藏高原与华南地块之间.由后山断裂、中央断裂、前山断裂和山前隐伏断裂四条主断裂组成.其活动性具有明显的分段性.本文在前人研究成果的基础上,从构造应力的角度对龙门山断裂带的分段性进行分析研究,以茂县—汶川区段和大邑—映秀区段为界将龙门山断裂带划分为三段:北段、中段和南段,且中段是南、北两段的过渡部位.从应力的量值看,龙门山断裂带整体应力状态表现为σH＞σh＞σv,表明水平应力作用占主导.50～100m深度范围内,北段的应力值明显高于南段.100～200m深度范围内,南段的应力值反而高过北段.且龙门山断裂带南段的应力作用强度高于北段,随深度的增加越发明显.从应力方向看,龙门山断裂带南段最大主压应力方向为NW-NWW向,而北段为NE-NEE向.北、中两段的分界区段应力方向体现了由南段NWW向到北段NEE向转换的特征.应力方向由南到北发生NW向到NE向转变的特征与该区震源机制解反映的主压应力方向较为一致.龙门山断裂带北段受岷山隆起及虎牙断裂影响明显,深部构造或与中南段分离,脱离松潘—甘孜褶皱带的控制,大地震释放的应力比较充分,而南段应力并未充分释放,且震后应力已有一定程度的恢复和重积累,积累能量的程度随深度增加而增强.     

巴颜喀拉块体东部活动块体的划分、形变特征及构造意义

基于活动块体的基本概念,综合对研究区内活动断裂带空间展布、地震活动性等资料的分析将巴颜喀拉块体东部及邻区划分为巴颜喀拉块体（I）、华南块体（Ⅱ）、川滇块体（Ⅲ）和西秦岭块体（IV）等4个一级块体.利用GPS形变场、地球物理场等资料结合F检验法,将巴颜喀拉块体划分为阿坝（I₁）、马尔康（I₂）和龙门山（I₃）3个次级块体,将西秦岭块体划分为岷县（IV₁）和礼县（IV₂） 2个次级块体.利用分布在各个块体内部的GPS测站,计算各活动块体及块体边界断裂带的运动变形特征.结果表明：各活动块体的整体运动包括平移和旋转运动;东昆仑断裂带、甘孜—玉树断裂带和鲜水河断裂带的滑动速率明显高于龙门山断裂带的滑动速率;巴颜喀拉块体东部走向北西或北西西的边界断裂表现出左旋拉张的特性;走向北东的边界断裂带,除成县—太白断裂带外,均表现出右旋走滑兼挤压的活动特征.巴颜喀拉块体的东向运动存在自西向东的速度衰减,衰减主要被龙日坝断裂带和岷江断裂带分解吸收,其中龙日坝断裂带的水平右旋分解非常明显,约为~4.8±1.6 mm/a,岷江断裂带的水平分解较弱.龙门山断裂带被马尔康、龙门山和岷县等次级块体分成南、中、北三段,龙门山断裂带中段上的主压应变率要明显小于龙门山断裂带南段上的应变率,其北西侧变形幅度从远离断裂带较大到靠近断裂带逐渐减小,表明其在震前已经积累了较高的应变能,有利于发生破裂滑动.汶川地震后,地表破裂带和余震分布揭示的断裂带运动性质自南西向北东由以逆冲运动为主,逐渐转为逆冲兼走滑的特征可能与龙门山断裂带中段所受主压应力方向自南西向北东的变化有关.马尔康、龙门山和岷县3个次级块体与华南块体之间较低的相对运动速度以及龙门山断裂带低应变率、强闭锁的特征都决定了汶川地震前龙门山断裂带低滑动速率的运动特征.     

龙日坝断裂带晚第四纪滑动速率和古地震复发行为

<正>为了研究龙日坝断裂带在青藏高原东缘应变分配中的作用和分析平行走滑断裂带是否会像2008年汶川8.0级地震造成两条平行断裂的共同破裂,开展了龙日坝断裂晚第四纪滑动速率和古地震序列的详细定量研究。野外调查表明,龙日坝断裂带位于龙门山以西约200 km,与龙门山断裂带大致平行,它由两条近平行的断裂(毛尔盖断裂和龙日曲断裂)组成。其中毛尔盖断裂主要沿着毛尔盖河和羊拱沟的北侧基岩山坡展布,发育断错山脊和断错水系,其晚第四纪活动表现为右旋走滑;龙日曲断裂主要沿龙日曲河和雀儿     

巴颜喀拉地块东部龙日坝断裂带的发现及其大地构造意义

在青藏高原东缘NE向龙门山断裂带西北侧约200km的巴颜喀拉地块东部,由GPS复测发现存在一条宽阔的NE向右旋剪变带,变形速率达4-6mm／a．卫星影像解译和野外考察表明：这一右旋剪切带对应了以往被忽略的、新生的NE向龙日坝断裂带．龙日坝断裂带北东段由走向N54°±5°E、相距约30km的两条平行分支断层组成．这两条分支断层沿线晚第四纪断错地貌发育,北支龙日曲断层具有较大的逆冲分量,南支毛尔盖断层为纯右旋走滑断层．依据矢量合成原理可知,龙日坝断裂带北东段晚更新世以来平均右旋滑动速率为（5．4±2．0）mm／a,垂直滑动速率约0．7mm／a,地壳缩短率约0．55mm／a．龙日坝断裂带的存在和发现可以很好地解释青藏高原东缘的大地构造与动力学特征：以龙日坝断裂带为界,巴颜喀拉地块分为西部阿坝和东部龙门山两个次级块体;龙门山次级块体的整体缩短和隆升反映出从龙门山断裂带到龙日坝断裂带是巴颜喀拉地块南东向运移过程中由于受到华南地块的强烈阻挡而形成的后展式推覆构造系统,并成为青藏高原东缘承载新生代晚期至今地壳变形的一种活动地块边界构造类型．龙日坝断裂带正是这一系统中晚第四纪新生的活动断裂带．     

龙门山北部陕甘川交界三角构造区断裂活动特征研究

龙门山北部3条不同走向的断裂带所围限的三角地区是我国陕甘川交界地区研究地震活动的重要场所.通过对区内秦岭南缘断裂、 平武—青川断裂、 岷江断裂及虎牙断裂活动特征研究和活动时代分析认为: 秦岭南缘断裂, 包括迭部—舟曲断裂、 武都—康县—略阳断裂及茶店—勉县断裂在晚更新世曾有过活动, 在全新世活动不明显; 龙门山断裂带东北段平武—青川断裂最后一次活动发生在晚更新世, 表现为右旋走滑的逆断裂, 全新世活动不明显; 岷江断裂和虎牙断裂不但在晚更新世活动强烈, 而且在全新世继续活动; 龙门山北部这个三角地区依然是未来地震活动关注的重点地区.      

2008年汶川8.0级地震前横跨龙门山断裂带的震间形变

利用区域GPS和水准测量资料,结合地震构造背景的分析,本文研究2008年汶川8.0级地震前横跨龙门山断裂带地区的震间地壳形变,探讨引起这种形变的活动构造与动力学模式,并由此认识汶川地震的孕育与成因机制.主要结果表明：1997～2007年期间,自龙门山断裂带中段朝北西约230 km的地带内存在垂直于断裂的水平缩短变形、以及平行于断裂的水平右旋剪切变形,缩短率为1.3×10^-8/a （即：0.013 mm/km/a）,角变形速率为2.6×10^-8/a;同一地带在1975～1997年期间还表现出垂直上隆变形,上隆速率在龙门山前山断裂与中央断裂之间仅0.6 mm/a,而至龙门山后山断裂及其以西达2～3 mm/a.这些反映了在汶川地震之前至少10～30余年,龙门山断裂带中段的前山与中央断裂业已闭锁、并伴有应变积累.造成这种形变的主要原因是：以壳内的低速层为“解耦”带,巴颜喀拉地块上地壳朝南东的水平运动在四川盆地西缘受到华南地块的阻挡、转换成龙门山断裂带中段的逆冲运动;由于该断裂段的震间闭锁,致使西侧的巴颜喀拉地块的上地壳发生横向缩短以及平行断裂的右旋剪切变形.然而,龙门山断裂带北段在1997～2007年期间除了有大约0.9 mm/a的右旋剪切变形外,横向的缩短变形极微弱,这可能与该断裂段西侧的岷江、虎牙、龙日坝等断裂带吸收了巴颜喀拉地块朝东水平运动的大部分有关.另外,汶川地震前,横跨龙门山断裂带中段与北段的地壳形变特征的差异,与汶川地震时能量释放的空间分布吻合.     

汶川8.0级地震和芦山7.0级地震对周边断层的影响

采用分层粘弹性介质模型,研究龙门山断裂带发生的两次大地震(2008年5月12日汶川8.0级和2013年4月20日芦山7.0级地震)的同震位错和震后粘滞松弛效应引起的周边断裂带上的库仑应力变化。结果表明,汶川8.0级地震同震和震后效应均引起了芦山7.0级地震震中位置的库仑应力增加,有利于芦山地震的发生;汶川和芦山地震的同震和震后效应引起的周边各断层上的累积库仑应力变化分布显示,这两次大地震引起了其间的破裂空段的库仑应力显著增加;此外,累积库仑应力显著升高的断裂还有:鲜水河断裂带中段、灌县一安县断裂北段、文县断裂的一.部分、平武一青川断裂北段、略阳一勉县断裂。累积库仑应力显著降低的断裂有:马尔康断裂、岷江断裂南端、虎牙断裂、龙泉山断裂北端、北川一映秀断裂北段。     

岷山隆起的构造地貌学研究

岷山隆起为一第四纪强烈抬升区，构成川西高原的西界。岷山隆起的东、西边界分别受岷江断裂与虎牙断裂的控制，为地震活动带，南部向龙门山构造带过渡。岷江断裂北段的第四纪活动始于距今２Ｍａ以前，为一逆走滑断层，观测到的左旋位移量为２．４ｋｍ，左旋滑动速率为１ｍｍ／ａ。岷江断裂控制了沿隆起西界分布的地震活动，包括１９３３年叠溪和１９６０年漳腊地震     

芦山地震前龙门山断裂带闭锁程度 与变形动态特征研究

利用1999-2007和2009-2011年中国大陆GPS水平速度场数据, 采用DEFNODE(反演计算弹性岩石圈块体旋转、 应变和块体边界断层闭锁或同震滑动的Fortran程序)负位错反演程序估算了芦山地震前龙门山断裂带的三维闭锁程度, 并结合剖面结果分析了断层深浅部变形特征. GPS反演结果表明, 1999-2007年, 龙门山断裂中北段(闭锁比例为0.99)处于强闭锁(本文将闭锁比例大于0.97的称为强闭锁)状态; 龙门山断裂南段地表以下深度16 km内为强闭锁, 深度16-21 km处闭锁比例降低为0.62, 深度21-24 km处整条断裂逐渐转变为蠕滑状态. 2009-2011年, 即汶川地震后, 龙门山断裂中北段处于震后蠕滑状态; 龙门山断裂南段深度16-21 km处闭锁比例降低为0.45, 其它位置闭锁程度保持不变. GPS剖面结果显示, 2009-2011年, 即汶川地震后, 龙门山断裂中北段为逆冲兼右旋走滑运动; 而南段断层不能自由滑动、 变形宽度较大. 综合分析认为, 汶川地震时, 龙门山断裂南段并没有发生破裂, 一直处于较强的闭锁状态, 汶川地震的发生又加速了芦山地震的孕育进程; 由于龙门山断裂带南段的闭锁深度较中北段浅, 因此芦山地震较汶川地震强度低、 震级小、 破裂范围窄.      

基于GPS数据的海原-六盘山断裂带滑动速率亏损时空分布

利用青藏高原东北缘及周缘地区1999—2007年和2009—2014年2个时段的GPS水平运动速度场做约束,反演获取了海原-六盘山断裂带的闭锁程度和滑动速率亏损的时空分布演化。结果表明,海原断裂带以左旋走滑亏损为主,六盘山断裂北段以逆冲倾滑速率亏损为主,南段则以正向倾滑为主。其中,毛毛山断裂和老虎断裂西段在2个时段的闭锁深度都达到25km,最大左旋滑动亏损为6mm/a。老虎山东段和海原断裂(狭义)闭锁程度低,主要处于蠕滑状态。六盘山断裂2个时段的闭锁深度可达35km,最大逆冲滑动速率亏损为2mm/a。汶川地震后,六盘山断裂上逆冲滑动速率亏损高值区由中段迁移至北段且范围减小,南段则变成正倾滑速率亏损。毛毛山、老虎山西段和六盘山断裂的地震危险性要明显高于海原-六盘山断裂带其他断层段。     

汶川M_S8.0地震地表破裂带

2008年5月12日14时28分4秒,四川省汶川县发生MS8.0大地震。发震断裂为龙门山断裂带中的映秀-北川断裂。该次地震的地表破裂可分成2条,分别出现在龙门山断裂带中的映秀-北川断裂、彭县-灌县断裂上,前者破裂长度约200km,后者破裂长度约80km。本次地震的最大垂直和右旋水平同震位移出现在都江堰市虹口乡附近的映秀-北川断裂上,分别为(5±0.2)m和(4.8±0.2)m。破裂带南段出露的地表断层产状为N32°E/NW∠76°,其上的侧伏角为S75°～80°W,反映了该次地震在南段以逆冲运动为主,兼有少量的右旋走滑分量     

龙门山断裂带的分段性特征——来自密集震源机制解的约束

龙门山断裂带沿倾向和走向具有明显的分带性和分段性特征,通常以4条主干断裂为界将龙门山断裂带自西向东分为5条构造带,但是对沿走向的分段性特征仍未达成共识.本文利用四川区域地震台网记录的汶川地震后近10年的波形数据,采用全波形反演获取了龙门山断裂带1495个M≥3的震源机制解.通过“滑动窗”扫描方法提取不同地震类型的数量沿龙门山断裂带走向的变化曲线,据此将龙门山断裂带的震源区划分为S1—S9段.根据反演的震源机制解,进一步采用阻尼线性反演技术求取龙门山断裂带高分辨率的构造应力场信息,从地震类型、断面结构和构造应力场等角度探讨龙门山断裂带的分段性特征.结果表明:(1)地震类型存在明显的分段性特征.其中S1的逆冲型地震比例最高,S8的走滑型地震比例最高,S9的正断型地震比例最高.汶川地震后龙门山断裂带可能存在差异性断层调整运动,且余震晚期沿断裂带走向普遍存在应力的补充和协调,芦山地震的发生可能还对S2造成了应力扰动.汶川主震附近及余震区远端经历了更长的震后调整过程,且余震区远端S9具有更复杂、强度更高的震后调整过程.(2)断面结构存在明显的分段性特征.断面结构揭示汶川主震附近和余震区远端的隐伏断裂,以及虎牙断裂南端参与了汶川余震活动.断面倾角与走滑分量具有较好的一致性,在具有明显逆冲分量的分段断面倾角主要分布在50°~70°,而在具有明显走滑分量的分段断面倾角基本在60°以上,且断面倾角增大与汶川余震带宽度收缩变窄相吻合.(3)龙门山断裂带的应力环境非常复杂.σ1方向的分段性差异导致了汶川—芦山地震空区的地壳撕裂和地幔物质上涌、汶川主震附近和余震区远端的隐伏断裂活动以及虎牙断裂南端大量的逆冲型地震.结合构造应力场与大地测量资料认为,龙门山的隆升主要是受构造应力场作用下的上地壳缩短增厚所致.     

由地震活动参数分析龙门山-岷山断裂带的现今活动习性与强震危险性

根据最近28年的区域台网地震资料,利用b值空间分布及断裂带分段的多地震活动参数值的组合方法,结合历史强震背景,分析了沿川北龙门山-岷山断裂带不同断裂段的现今活动习性,并初步判别出了潜在的强震危险段落。研究结果表明:龙门山断裂带中-南段存在6个具有不同现今活动习性的段落,其中,绵竹-茂县段处于相对高应力背景下的频繁中-小震活动状态,被认为是龙门山断裂带上未来最可能发生强震的地段;江油-平武段处于相对高应力背景下的稀疏中-小震活动状态,未来有可能发生中强地震。而岷山断裂带中的岷江断裂段和虎牙断裂段,以及叠溪隐伏逆断层地区均具有相对偏低的应力水平,可能与其不久前分别发生过大地震和强震有关,未来不太长的时期内复发大地震的可能性较小。     

龙门山断裂带浅层精细结构的地震环境噪声成像研究

正2008年5月12日,四川龙门山断裂带发生MW7.9地震,造成巨大伤亡与损失。震后地表地质考察、余震序列精确重定位等方面显示,汶川地震是迄今为止在高角度逆冲断裂上发生的一次逆冲兼右旋走滑型破裂。汶川地震发生于青藏高原东缘与扬子块体交界的龙门山断裂带上,并具有特殊的发震构造,对龙门山断裂带深部精细速度结构和孕震构造环境的详细     

芦山7.0级、汶川8.0级地震与巴颜喀拉地块东缘区域历史地震

2013年4月20日在龙门山断裂南段发生的芦山M7.0级地震已过去近1年.本文根据四川省地震台网资料和收集的国内外相关历史资料,研讨了巴颜喀拉地块东缘区域龙门山断裂、岷江断裂、虎牙断裂等历史地震活动;分析了龙门山断裂带2008年5月12日汶川8.0级和2013年4月20日芦山7.0级地震余震时空、震源机制及破裂扩展等特征;讨论了巴颜喀拉地块东缘区域的能量释放特征等.结果表明:(1)芦山7.0级地震西南的龙门山断裂南段仍存在尚未破裂的背景性破裂空段;(2)芦山7.0级地震与汶川8.0级地震两余震区之间的空段区存在能量待释放;(3)龙门山断裂中北段(在汶川余震区内)的北川附近存在能量释放不充分的局部区域.     

芦山地震断层的滑动分布与汶川地震断层的关系

本文利用2013年芦山M_S7.0级地震同震GPS数据反演了芦山断层几何与断层滑动分布,结果表明:芦山地震发震断层具有南陡北缓、上陡下缓的特征,低倾角的区域位于发震断层北段且靠近映秀断层的一侧;滑动分布模型的最大滑动量为0.82m,其深度为13.67km与小震发生集中平均深度12.5km接近.我们选取1998—2014年龙门山断裂带区域地壳形变观测数据,拟合获得了龙门山断裂带走向方向上的速度分量,发现在汶川M_S8.0地震与芦山M_S7.0地震之间宽度约30km破裂空区,龙门山断裂带西南段与东北段的形变分量以破裂空区为界方向相反.断裂带东北段(汶川地震主要发震断层)的形变分量方向与断层右旋走滑运动方向一致,而在断裂带西南段(芦山地震发震断层)的形变分量方向与断层左旋走滑运动方向一致.芦山地震走滑方向与汶川地震走滑方向相反是因为该断裂带构造运动在特有几何构造下受青藏高原东南向挤压,遇龙门山中段岩石圈楔状构造的阻挡,在汶川M_S8.0地震与芦山M_S7.0地震间的地震空区,形成了构造运动向其两侧分流的结果.     

牛首山-罗山断裂带的变形特征及其构造意义

牛首山-罗山断裂带是青藏高原东北缘最外侧的一条断裂带,其空间分布、深部结构、运动学特征以及变形机制对研究青藏高原东北角弧形断裂系的形成与演化具有重要意义。文中通过对横穿牛首山-罗山的4条地震反射剖面的解释及断裂带部分地区大比例尺的构造地质填图,发现牛首山-罗山断裂带具有不连续性与分段性。断裂带南段罗山断裂以正花状构造为特征,显示断裂具有右旋走滑性质;中段牛首山东麓断裂可能并不存在,该区以强烈的褶皱变形为特征;北段三关口断裂则以左旋走滑为特征。牛首山-罗山断裂带的这种不连续性和分段性反映了断裂带的不同构造部位在青藏高原向NE方向扩展过程中具有不同的变形样式。