北京顺义-前门-良乡断裂探槽的微观分析及其启示

松散沉积物中的断层常常未留下明显的宏观形迹,单靠肉眼观测往往难以确定断层是否存在,即使判断出有断层亦常难以确定其活动性质和活动方式。大量资料表明,微观分析是探讨松散沉积物中断层和古地震事件的行之有效的方法。文中通过对采自顺义-前门-良乡断裂的顺义油库探槽样品的微观分析,探寻松散沉积物中宏观形迹不明断层的显微沉积学和显微构造标志,并据此判断是否伴随古地震事件。研究结果表明,松散沉积物中的断层在微观上表现为明显的滑移错动面、微破碎带、变形条带、泥质充填条带、黏土矿物集中和定向的带、铁质物集中的带以及碎屑颗粒集中和定向的带等。显微沉积学研究则表明,断层及其附近的地层中显微纹层常发生扰动现象,断层内样品碎屑颗粒粒度分布的粗尾段降低而细尾端增高,棱角状颗粒含量明显增加;扫描电镜分析表明这些碎屑颗粒有新的破裂产生,而分形研究获得了断层内样品较高的分维值(D约为2.5)。上述特征可以作为松散沉积物中宏观形迹不明断层的微观判断标志。此外,本研究还发现了与震击物的一些宏观标志,如球状体或枕状体、负荷构造、流体流、固体物质流以及有机物的悬浮等非常相似的微观特征。显然,它们可以作为判断古地震事件的微观标志。上述结果表明,微观分析是     

不列颠哥伦比亚乔治亚海峡之下活动断层作用的特征

不列颠哥伦比亚西南部和美国华盛顿州西北部地区常常遭受大逆冲地震、深的板内地震和大陆地壳地震的袭击。在这3种地震中,了解最少的是地壳地震。尽管地震的活动水平较高,但历史地壳地震与在该区已标出的地表断层之间却无明显关系。1997年6月24日,在不列颠哥伦比亚温哥华市以西30km的乔治亚海峡之下3～4km深处发生了1次M_L=4.6的地震。这次记录良好的地震之前11天曾发生了一次有感前震(M_L=3.4),其后有许多小余震。该地震序列发生在不列颠哥伦比亚西南具有持续浅源地震活动的诸地区之一,因此为企图表征近地表活动断层提供了一次理想的机会。我们计算了震源机制,并用一个波形互相关和联合震源定位常规程序获得了主震、前震和53个余震的精确的相对震源位置,希望能查明和该地震序列有关的活动断层及其破裂范围。P波节面和矩心矩张量震源机制解都显示,主震和前震的震源机制均为逆冲断层作用机制。重新定位的震源位置勾画出在2～4km深处存在一个向北倾的破裂面,倾角为53°,这与震源机制解中向北倾斜47°的节面极为一致。所估计的破裂面积是直径为1.3km的圆形区域,这与用估计的地震矩为3.17×10~(15)N·m、应力降为45bar的Brune破裂模型所估计的破裂范围相当。时间序列表明,地震活动沿断层面向下迁移。这项研究成果为不列颠哥伦比亚乔治亚海峡地区确定活动断层的取向和运动方向提供了确凿证据。     

松散沉积物中活动断层的微观探测方法

松散沉积物中的活动断层常常看不到明显的宏观形迹,构成所谓的隐性断层。单靠探槽和天然露头的宏观观测,常常难以得到全面的认识。因此,开拓松散沉积物中活动断层探测的新思路和新方法是当前的迫切任务。本研究试图另辟蹊径从微观的角度解决这个问题。为此,观测了北京顺义—前门—良乡断裂、太原交城断裂、乌鲁木齐王家沟断裂和西山断裂以及西安临潼—长安断裂的24条探槽和天然露头剖面,采集原态样品140件,散状样品122件,切制大薄片275件。对所采集的样品开展了显微构造、显微沉积学以及扫描电镜(SEM)测定。研究结果表明,松散沉积物中的断层在微观上是有迹可循的,它们可以表现为变形条带、变形条带的带、滑动面、较宽的断层带、微破碎带、碎屑颗粒集中的带和铁质有机质集中的带等。断层内外样品在碎屑颗粒的棱角度、粒度大小、粒度分布特征以及表面结构特征等均有所变化。观测结果还发现了可以和震击物(seismites)的宏观构造标志相互对比的微观标志。显然,上述显微构造和显微沉积学特征可以作为松散沉积物中宏观形迹不明(隐形)断层及其是否伴有古地震事件的微观判断标志。总之,研究结果表明,微观探测是研究松散沉积物中活动断层具广阔应用前景的有效手段。     

奥林匹克公园地区隐伏断裂综合探测

2001～2003年为奥运工程规划、建设开展了对北京奥林匹克公园区域中黄庄-高丽营断裂的探测,本项工作另一探索性任务是为随后即将在全国开展的城市地区隐伏断裂探测工作摸索有效方法、积累经验.本次探测先采用电阻率层析成像和浅层地震勘探方法进行断裂定位,再钻探进行断裂准确定位并探测断裂结构和地层结构,结合对所采集样品进行的¹⁴C、红外释光、古地磁、孢粉等多种测年方法进行地层年代划分.通过多种方法并行对比、验证、综合分析,以多方面综合性大量研究工作明确给出了断裂位置、结构、活动性,认为本段断裂最新活动时代为早更新世（非地震活断层）.根据实践经验探讨了城市地区隐伏断裂探测的有效方法.     

隐伏走滑断层破裂扩展特征的实验研究

通过模拟实验研究了基岩中走滑断层在上覆沉积层中的破裂扩展特征,利用白光数字散斑相关方法分析了沉积层表面变形场的演化过程,重点研究了基岩断层位移和沉积层厚度的影响。结果表明,在沉积层厚度一定的情况下,随基岩断层的滑动,沉积层中围绕断层投影线逐渐形成一个变形带以及由张性破裂和剪切破裂组成的破裂带,基岩断层的位移越大,沉积层中的变形带越宽、变形越强烈;但当基岩断层位移超过某一临界值后,变形带宽度将保持稳定,只是变形随断层位移增加而更集中。对于同样的基岩断层位移,沉积层厚度越大,受基岩断层控制的变形破裂带越宽,即基岩断层的影响范围越大;但当沉积层厚度超过某一临界值时,沉积层的变形发生了变化,沉积层表面并不存在与基岩断层走向一致的变形带,而是发育了较大尺度、与基岩断层走向斜交的张剪性破裂带。实验结果意味着,临界断层位移和临界沉积层厚度对于确定隐伏断层发震产生的地表变形和破坏具有重要意义     

从顺义地表破裂带分析顺义-良乡断裂北段的活动性

沿北京顺义 -良乡断裂北段存在地表破裂带。对这条破裂带进行了成因分析、野外调查、化探和槽探研究 ,认为该破裂带反映了顺义 -良乡断裂北段的现今活动性。今后应注意沿该段断裂的地震活动并在建设规划中充分考虑它对工程可能造成的灾害