《地震灾害》书评

正地震是对人类生命和财产威胁最大的一种自然灾害。在现代社会,随着媒体传播技术的日新月异,那些触目惊心的地震灾难场景给人类带来了巨大的心灵冲击,这是历史上任何大地震都无法做到的,比如说我们如今只能从图画里面领略西班牙里斯本地震的惨烈。因而,人类比任何时候都更加关注、更想了解地震灾害这种自然现象,也更需要真正权威的专     

西秦岭晚新生代构造变形的几何图像、运动学特征及其动力机制

西秦岭位于东西向展布的秦岭-大别-苏鲁中央造山带与南北向展布的贺兰山-龙门山-川滇地震带构成的巨型"十字"构造区的交汇点,是中国大陆中部"西秦岭-松潘构造结"的重要组成部分。西秦岭晚新生代的构造变形与青藏高原的侧向扩展过程密切相关。该区构造变形的几何图像、运动特征及其深部动力学机制对于揭示青藏高原东北部的动力过程及强震活动具有重要意义。西秦岭地区主要断裂晚新生代以来的滑动速率及跨断裂GPS应变速率的结果表明,这一时期西秦岭构造带发生了明显的构造活动方式转换,主要的构造变形过程是通过其内部一系列低滑动速率的断裂活动以及断裂之间隆起山脉与盆地的变形,共同承担着自东昆仑断裂向西秦岭断裂之间的转换平衡。在调节这种构造转换过程中,西秦岭地区以"连续变形"为特征,即区域内的应变是以多条相对低滑动速率断裂的弥散变形遍布全区,并且西秦岭及其周缘块体的旋转作用也吸收了部分变形分量。综合已查明的区域构造活动特征、新生代岩浆活动、地球物理资料以及现今地貌特征可知,西秦岭在特提斯构造域的影响下,岩石圈的结构存在明显的流变学分层,一方面,西秦岭的上地壳保留了主造山期的地质构造形态,但中—下地壳的弱化使得莫霍面之上的圈层解耦,深部可流动的岩石圈地幔不但改变了陆内造山带的结构,同时也控制了现今上地壳连续变形的发育;另一方面,西秦岭内部的中强震主要发生在高速（或高阻）与低速（或低阻）的构造边界带附近。这种独特的流变学结构导致西秦岭在青藏高原向北生长和侧向扩展的过程中,不同阶段的构造变形过程是截然不同的。因此,进一步深入研究西秦岭地区的晚新生代构造转换过程及其机制,不仅对于理解青藏高原东北部的动力过程具有重要意义,更有助于深入认识南北地震构造带中段未来的强震危险性。      

基于区域地震波形的2017年新疆精河MS6.6地震破裂方向性及发震构造研究

2017年8月9日的新疆精河MS6.6地震是近年来天山北缘发生的最大地震,震中位于由多条逆冲断层组成的库松木契克断裂带内.由于震源较深、构造形变复杂、区域地震台站相对稀疏,仅根据震源机制解、余震分布和InSAR观测结果等难以直接判定发震构造.本文针对倾滑型地震发展了一种基于区域地震波形的破裂方向性测定方法,利用余震作为参考地震进行路径校正,根据主震和参考地震的波形时移差和Pn-Pg到时差分别确定主震在水平方向和深度方向的破裂尺度,进而推断同震破裂的延展方向和延伸尺度.本文在反演了主震的点源参数后,应用新发展的方法测定了地震的破裂方向性.点源反演结果显示,精河地震是一个发生在中地壳的高角度逆冲地震,矩震级约6.2,质心深度21km,震源持续时间5.5s,两个双力偶节面分别为102°/45°/106°(NP1)和259°/47°/74°(NP2).破裂方向性分析结果显示,地震的破裂面为南倾的NP1节面,地震沿着破裂起始点向西南方向、向下破裂,总破裂长度约11.5km,其中,沿深度的破裂范围约7km,沿水平的破裂范围约9km,平均破裂速度约2.1km·s-1.综合区域地质资料、卫星影像等判定本次地震的发震断层为精河南断层,地震可能只破裂了断层的下段(17~25km),并未破出地表.     

南海西南次海盆岩石圈结构及其地质意义

南海地区岩石圈资料稀少，阻碍了其形成演化过程的研究.为此，本次研究结合大地热流、空间重力异常、高程、大地水准面和地震数据，在南海西南次海盆反演了两条2.5维岩石圈剖面.本次计算基于三种假设：岩石圈地幔的密度取决于岩石温度；研究区岩石圈处于热稳定状态；研究区处于重力均衡状态.在剖面A-E中，岩石圈底界面从珠江口盆地的105 km迅速抬升到西沙海槽处的50 km，在西沙海槽、西沙-中沙群岛和西南次海盆变化不大，为50~60 km.在剖面F-I中，岩石圈底界面从西沙群岛-中建地块处的88 km向海盆逐渐抬升，在西南次海盆处为46~50 km，到郑和隆起再逐渐变深至64 km.我们比较了西南次海盆岩石圈的冷却模型和热稳定模型，根据冷却模型由水深和热流数据所推断的西南次海盆年龄比实际年龄差很多，说明冷却模型不适用于西南次海盆.通过对比剖面A-E和剖面F-I，说明了剖面A-E经历了更长时间的拉伸，证明南海西南次海盆在形成演化过程中是从北东向南西逐步打开的渐进式扩张.最后，我们综合分析西南次海盆及其大陆边缘的岩石圈结构、减薄陆壳区范围、碳酸盐台地的分布、下地壳韧性流动、流变结构和沉积层特征等多方面资料，认为西南次海盆在形成演化过程中岩石圈地幔首先破裂而地壳后破裂，属于type Ⅱ型非火山型大陆边缘.     

华北盆地强震孕育的动力学机制研究

强震活跃区通常出现在地壳变形剧烈的地区.但是，华北盆地地壳变形速率小，而破坏性强震却十分频繁.文中利用有限元方法对华北盆地发震断层下方可能存在的速度异常体进行了力学分析，计算结果显示：无论这个异常区是低速异常还是高速异常，在水平构造力的作用下（无论是挤压还是引张力作用），应力及应变能密度都在空间某些区域积聚.根据本文的工作及前人的研究结果，认为华北盆地强震孕育的物理机制如下：华北克拉通在减薄、破坏过程中，浸入的岩浆或上涌的地幔物质经过漫长的地质时期演化，成为低速异常体.当断裂带下面存在这种低速异常体时，水平向构造力的作用，会使异常体上方应力集中、应变能积聚.当异常体上方的应力水平达到某种限度，介质发生破坏.在破坏过程中，异常体释放的能量，使断裂带上的应变能集聚速度加快；另一方面，异常体的破坏使断层的闭锁面积减小.随着外部构造应力的持续加载，当发震断层上的应力及能量积累达到一定极限，断层产生错动，发生强震.同时，文中结果还显示，断层在从闭锁、积累能量到解锁、发生强震的过程中，其下方的低速异常体起着重要的推进作用.     

青藏高原东北缘寺口子盆地新生代沉积演化及其构造意义

宁夏固原寺口子盆地发育巨厚的新生代地层,这些地层记录了青藏高原东北部的沉积演化特征和构造演变历史。根据剖面沉积物粒度特征、沉积结构和构造、沉积层序,识别出20种岩相、5种沉积相类型。结合前人对寺口子剖面的古地磁测年,分析研究盆地的沉积演化特征以及对构造的响应表明:20.1 Ma盆地以缓慢的坳陷沉降开始演化,直至1.2 Ma遭受破坏。在此期间青藏高原东北部经历了6.4 Ma、4.6 Ma和1.2 Ma这3次明显的构造挤压隆升运动,其中约6.4 Ma的构造运动是青藏高原向东北部扩展首次影响到海原—六盘山断裂以东地区。从盆地的形成和沉积演化过程来看,马东山山前断裂的逆冲推覆,导致了寺口子盆地的强烈变形和构造降升,并且最终成为青藏高原的最新组成部分。     

河流阶地演化与走滑断裂滑动速率

断裂滑动速率是活动构造定量研究的最重要参数之一,不仅可以直接应用于活动构造的地震危险性预测和工程场地的地震安全性评价,还为地球动力学研究提供不可缺少的重要信息。原理上,断裂滑动速率可以用总位移量除以其累积时间而获得,但准确地确定断裂滑动速率并不是一件容易的事情,不同方法和研究者测定的同一条断裂的滑动速率可以相差3倍。文中通过对河流基座阶地演化及其对走滑断裂错动响应过程的分析发现,当一条山前河流切入河漫滩使其废弃形成阶地后,断裂的走滑位移使得河流两侧的阶地陡坎都遭到错动,其中一侧的下游阶地陡坎被错入河道而遭到河流的侵蚀,另一侧的下游阶地陡坎被错离河道,受到河流上游右侧地貌的保护而免遭侵蚀。因此,被错离河道一侧的阶地陡坎的位移在上阶地形成时就开始积累,阶地面的暴露年龄相当于位移累积的起始年代。另外,被错离河道一侧的阶地陡坎在下阶地停止侧蚀(可能同时开始接受沉积)时就开始累积位移,下阶地的初始沉积年代也代表阶地陡坎位移开始累积的时间。当然,如果能够获得被位移阶地陡坎的上下阶地年龄,就更能够把滑动速率限定在可靠的范围之内。在上述分析的基础上,提出3种利用河流阶地确定走滑断裂滑动速率的方法:第一是利用上下阶地年龄限定     

青藏高原及周边现今构造变形的运动学

青藏高原现今构造变形的定量化研究是理解其动力过程的基础 ,近年来高速发展的GPS(全球定位系统 )技术为测量大尺度现今构造变形提供了最有效的手段。我们利用青藏高原及周边的5 5 3个GPS观测数据给出了其现今构造变形的速度场 ,表明印度和欧亚板块之间的相对运动主要被青藏高原周边的地壳缩短和内部的走滑剪切所调整吸收。其中 ,喜马拉雅山系吸收了青藏高原总缩短量的 4 4%～ 5 3% ,北部的阿尔金山、祁连山和柴达木盆地吸收了 1 5 %～ 1 7% ,高原内部吸收了 32 %～4 1 %。青藏高原的“向东挤出”实际上是地壳物质的向东流动而不是刚性地块的挤出。这一地壳物质流动带在高原西部以地表张性正断层和共轭剪切走滑断层为特征 ,到高原中东部转换为巨型的弧形走滑断裂带 ,再到高原东北缘转换为地壳缩短和绕东喜马拉雅构造结的顺时针旋转。青藏高原的大尺度现今构造变形以连续变形为特     

鲜水河断裂带炉霍段的震后滑动与形变

1973年2月在鲜水河断裂带炉霍段发生了M7.6地震破裂.自那以来,先后在炉霍县虾拉沱布设了若干横跨该地震断层(1973年破裂带)的地壳形变观测系统,包括断层近场的短基线、短水准、蠕变仪、人工构筑物等,以及断层近-远场的GPS观测站.利用这些观测系统的长期观测资料,本文分析了鲜水河断裂带炉霍段的震后滑动/变形及其时、空变化特征,并建立起解释这些特征的动力学模式.研究表明:(1)1973年地震后的头5年,地震断层在虾拉沱场地表现为开放性质,近场的断层震后滑动以无震左旋蠕滑为主,速率达到10.27 mm/a,且伴有微量的拉张性蠕动作用;1979年以来,左旋蠕滑速率由5.3 mm/a逐渐减小到2.27 mm/a,减小的过程呈对数函数型,反映此阶段断层面已逐渐重新耦合、正朝闭锁的方向发展,并伴有部分应变积累.(2)1999年以来,地震断层两侧远场的相对左旋位移/变形速率为10 mm/a,远大于同时期断层近场(跨距40~144 m)的左旋蠕滑速率0.66~2.52 mm/a;远-近场位移/形变速率的显著变化发生在地震断层两侧各宽约30 km的范围,显示出这是与大地震应力应变积累-释放相关的断裂带宽度.(3)结合动力学背景与深部构造信息,本文对这里断层的震后位移/变形及其时、空变化的机理进行初步解释,要点是:震后约5年之后,由于逐渐增大的断层滑动/摩擦阻抗,上地壳脆性层中的断层面由震后初期的开放性质逐渐转向重新耦合、并朝闭锁的方向发展,但其两侧地块深部持续的延性相对运动拖拽着浅部脆性层发生相应的弹性位移/变形.(4)可估计再经历15~25年,研究断裂段将完全"闭锁",即进入积累下一次大地震应力应变的震间闭锁阶段.     

活动构造研究中相关速率的原地宇宙成因核素年代学约束

活动构造研究中获得的相关速率是解释活动构造运动方式和幅度的重要基础,同时也能够提供检验和建立有关运动学和动力学模型的必要参数。原地宇宙成因核素年代学是近几十年来随着加速质谱的出现而逐渐发展并不断广泛应用于地学,特别是地表过程以及活动构造研究中来的。由于仪器测试费用高以及处理流程比较复杂,国内早期相关研究没有得以广泛开展,然而目前正呈现逐渐升温的趋势。在样品采集以及精细野外地质调查测量的基础上,活动构造研究中的活动断裂运动速率,活动构造区的河流水系侵蚀下切速率以及古地震事件,活动火山喷发事件等均可以通过原地宇宙成因核素年代学定量约束。文中在概述原地宇宙成因核素年代学基本原理的基础上,总结了国内外有关该年代学在活动构造研究应用中的最新成果和资料,重点介绍了基于原地宇宙成因核素年代学方法获取和解释活动构造研究中相关速率的成果