川滇块体东边界主要断裂带现今运动特征分析

基于2009年以来的GPS观测数据,利用块体模型和GPS剖面方法分别计算川滇块体东边界主要断裂带的滑动速度,并结合跨断裂带的区域应变时间序列分析断裂带现今的运动特征。结果表明:从速度场变化来看,2013—2015期的速度场在川滇块体东北部有东向增加的微弱变化;从滑动速率结果来看,鲜水河北段的左旋走滑运动有所增强,拉张运动有所增加;小江断裂带的左旋走滑运动普遍有微弱的增强;从去掉线性的区域应变时间序列结果来看,小江断裂带南段主张应变在2014年底出现了趋势性转折,值得进一步关注。     

川滇块体东边界主要断裂带运动特性及动力学机制研究

作为青藏高原东南缘的川滇块体,变形剧烈,地震频发.川滇块体的侧向挤出滑移造成了东边界的左旋剪切变形,不同的地震学者利用不同的方法得出了重要的定量结果.大地测量技术特别是GPS技术的快速发展,为断裂带形变场研究提供了高精度的观测数据,也给研究断裂带动态变化特征及其动力学机制提供了动态观测资料约束.因此,有必要综合利用块体运动模型、断裂带本身的构造变形定量分析及数值模拟方法,给出鲜水河—安宁河—则木河—小江断裂带的运动特征及应变积累特性的定量结果.     

川滇活动地块东边界强震危险性研究

以川滇活动地块东边界为例,利用最近31年的地震资料,根据精细b值计算结果,研究该边界断裂带的应力空间分布及其强震危险性. 研究结果显示：（1）沿川滇活动地块东边界,b值空间分布显示在不同断裂以及同一断裂不同断裂段存在较大差异,从而反映出应力积累水平的空间差异.（2）小江断裂带主干断裂上的嵩明凹凸体及存在于主干断裂附近巧家与东川间以及嵩明北西的2个凹凸体、存在于安宁河断裂冕宁附近和则木河断裂西昌附近的凹凸体以及位于鲜水河断裂中南段道孚—乾宁间大尺度的凹凸体将是川滇活动地块东边界未来大震或强震的震源区.     

川滇块体北-东边界活动构造带运动学转换与变形分解作用

青藏高原周缘活动构造带的定量运动学研究对于理解整个高原演化是一项基础性工作。利用数字摄影测量技术和区域气候-地貌-构造对比分析的年代学方法,获取了川滇块体北-东边界活动构造带内主要断裂的运动学定量数据,发现多个断裂段作为走滑活动为主的断裂在局部存在中心对称的倾向滑动分量。据矢量分析方法,将川滇块体北-东边界活动构造带及其相邻块体作为一个区域性构造系统,利用构造带内主要断裂的运动学定量数据,分析了构造带横向上的构造运动学转换关系和纵向上的变形分解作用,确定出贡嘎山隆起区存在6·2mm/a的具有透入分布式的垂直隆升速率、安宁河谷东侧台地内侧存在倾滑速率至少1·45mm/a、以逆冲为主的活动断裂。定量地建立了川滇块体北-东边界构造转折带和东边界构造带的变形分解模式,进而建立了川滇块体北-东边界活动构造带及其相邻块体组成的区域性构造系统的定量运动学模型     

川滇菱形块体东边界地震精定位

选用四川及云南地震台站资料,采用多阶段地震定位法(Hypo2000+Velest+HypoDD),对四川境内川滇菱形块体东边界的道孚南至巧家段2010年1月1日~2014年12月31日7787次地震进行了精定位。精定位后,震源位置精度明显提高,震中分布与地震断裂带线性展布较一致。定位结果显示,鲜水河断裂带东南段地震分布相对密集,鲜水河南段与安宁河断裂带、小金河断裂带及以东的大凉山断裂带交叉区域相对密集。深度剖面图沿活动断裂带地震活动分段活动特征明显,横跨鲜水河、安宁河和大凉山等断裂的剖面呈现出石棉附近多断裂交汇处的断层间复杂的相互作用,地震明显分为深、浅两丛。15~20km深度范围地震非常稀少,这与朱艾斓提出的14~19km塑性流变的层厚和位置较一致。     

川滇地区活动块体边界断裂现今运动和应力分布

基于川滇地区活动块体划分及断裂构造现有认知,文中构建了包含块体主要边界断裂的二维有限元接触模型,利用1991—2015年长期GPS观测结果,采用"块体加载"方法模拟块体边界带现今的运动,得到了断裂滑动速率和应力分布。结合震源机制解、地震活动性等资料,对川滇地区大型左旋走滑断裂带滑动速率分配、传递与应力转换的关联,局部区域正断型震源机制解的构造机制以及红河断裂南、北段地震活动性差异的可能成因进行了初步探讨。主要结论包括:1)东昆仑断裂带和鲜水河-小江断裂带的左旋走滑由NW向转变为近SN向,断裂强烈转折区吸收了部分走滑分量并转化为应变积累,呈高应力分布特征。2)受小江断裂左旋剪切的影响,红河断裂中南段以右旋走滑兼微弱挤压运动为主,并牵引断裂北段右旋走滑,与金沙江和德钦-中甸断裂共同构成右阶斜列右旋剪切变形带,正断型震源机制解多分布于该变形带的构造拉分区内。3)红河断裂中南段为弱压性,北段呈弱张性,更易破裂,地震活动明显强于中南段。     

川滇菱形块体东边界断层闭锁程度与滑动亏损动态特征研究

利用1999—2007期和2009—2013期中国大陆GPS速度场数据,采用DEFNODE负位错反演程序估算了川滇菱形块体东边界——鲜水河—安宁河—则木河—小江断裂带在汶川地震前后的断层闭锁程度和滑动亏损空间分布动态变化特征,讨论了汶川地震对该断裂系统的影响范围和程度,并结合b值空间分布和地震破裂时-空结果分析了断裂系统的强震危险段.结果表明,汶川地震前鲜水河断裂最南端为完全闭锁(闭锁深度25 km),中南段地表以下10~15 km深度为强闭锁状态,中北段基本处于蠕滑状态;安宁河断裂最南端闭锁很弱,其余位置闭锁深度为10~15 km;则木河断裂除最南端闭锁较弱以外,其余位置基本为完全闭锁;小江断裂在巧家以南、东川以南、宜良附近、华宁以北等四处位置闭锁较弱,其余位置为强闭锁.10年尺度的GPS速度场反演所得断层闭锁程度所指示的强震危险段,主要为鲜水河断裂道孚—八美段、安宁河断裂中段、则木河断裂中北段、小江断裂北段东川附近、小江断裂南段华宁—建水段,该结果与地质尺度的断层地震空区和30年尺度的b值空间分布所指示的危险段落具有一致性.汶川地震后断裂带远、近场速度分布和块体运动状态发生变化,这种区域地壳运动调整使得负位错模型反演得到的断裂带闭锁情况发生一定变化.汶川地震前后川滇菱形块体东边界平行断层滑动亏损速率均为左旋走滑亏损,且在安宁河断裂北端、则木河断裂中北段滑动亏损速率最大;除鲜水河断裂中南段与最南端和小江断裂东川附近以外,其余断裂震后滑动亏损速率均有所增加.垂直断层滑动亏损速率既有拉张亏损也有挤压亏损,且鲜水河断裂最南端由震前挤压转变为震后拉张,其余断裂除了安宁河断裂和小江断裂中段与最北端存在挤压滑动亏损速率外均为拉张速率.     

川滇活动块体中-北部主要活动断裂带现今应力状态的分区特征

恢复2009年1月1日—2015年12月31日间川滇活动块体中-北部1012次2.0≤M_L≤5.0地震的震源谱,计算标量地震矩M₀、震源尺度r和应力降Δσ等震源参数并拟合各参数间的定标关系,基于区域地震构造背景、活动断裂展布以及地震活动的成丛分布将研究区划分成四个统计单元,分别讨论各构造单元的应力分布特征、地震应力降随地点位置的变化以及应力-应变加载作用与区域变形的动力学过程的关联.结果显示：中小地震释放的应力降Δσ在0.1~10 MPa;标量地震矩M₀与近震震级M_L呈现较好线性关系（lgM₀=0.92M_L+10.46）;应力降与地震大小的关系与Nuttli的增加应力降（ISD）模型比较吻合（lgΔσ=0.31 lgM₀-3.92）.震源应力降结果显示：① 金沙江断裂端部为低应力区,断裂单元整体滑动速率较高、强震活动极少,不具备强震发生的应力高度集中条件;在3条次级断裂构成的条带断裂结构中,理塘断裂上的应力-应变加载作用自北西向南东逐渐减弱,相对闭锁的北西段较其他部位更易积累应变. ② 鲜水河断裂带的地震应力降以康定为界南低北高,南段（康定—石棉）短期内难以积累较高应变,北段（甘孜—康定）应力水平较高,已发生的中强地震尚未能填充地震矩释放的亏空区,段落局部仍有较高的应力积累. ③ 安宁河—则木河断裂上高应力降地震事件集中,该单元的应变积累强、应力水平最高,地震危险性大. ④ 丽江—小金河断裂上不同震级地震的应力降特征并不相同,推测与当地复杂的构造背景有关,具体原因尚需深入探讨;木里地区应力背景较低,可能受当地构造环境的影响.研究表明,地震应力降随地点位置而系统变化,高应力降地震事件多发生在断裂与断裂的交汇部位,而断裂无闭锁条件、断裂以蠕滑为主且断面松弛、断裂端部为高温或破碎塑性变形带时,多以低应力降地震事件为主;与通常所认为的“走滑断裂不易积累应力”相反的是,鲜水河断裂带、安宁河—则木河断裂带均表现出较高的应力水平,其原因一方面可能是因为已发生的中强地震无论数量还是强度都尚不足以释放已经积累的能量,另一方面也许是在区域变形的复杂动力学过程中,当构造单元间阻碍断层运动和协助积累应力的作用占主导时,相同震级的地震会释放更多的应力.

     

川滇地区地壳水平运动的弹性块体边界负位错模型与强震地点预测

利用川滇地区1991～1999年和1999～2001年GPS水平运动速度场成果,通过研究建立的块体弹性变形及其边界负位错部分锁定的复合作用模型反演,获取地壳水平运动反映的块体变形差异、边界断裂的高应变能积累部位和锁定能量强度,以及区域构造应变场的时空演化图像。在充分考虑区域构造和块体变形的前提下,研究与该区6级以上强震孕育及地点判定有关的背景性前兆的共性特征。     

郯庐断裂南段走滑和伸展断裂的深部结构及位置关系

郯庐断裂带是亚洲东部著名的断裂活动带,经过多年的研究,取得了一系列重要成果,但涉及断裂带内部精细结构、走滑与伸展断裂体系的研究成果较少.本文以其中的嘉山—庐江段为对象,依据高精度大地电磁（EMAP）和人工地震剖面及航磁异常资料,剖析了断裂带内部精细结构,明确了伸展和走滑断裂体系组成和平面位置,认为该段由多条主干断裂组成,具有断裂属性横向分区的特征：以池河—太湖断裂为界,东侧主要发育池河—太湖(隐伏)、嘉山—庐江和古河—散兵等断裂,组成正花状构造样式,主要呈现压剪性走滑活动特征;西侧主要发育五河—合肥、石门山和池河—太湖（浅部）等断裂,呈现半地堑结构,其中2条断裂往南伸入合肥盆地而消失,只有池河—太湖断裂继续南延为合肥盆地的东部边界,主要呈现伸展活动特征.本文提出的断裂带横向分区等认识,既融合了前人有关“裂谷论”和“平移论” 的重要成果,又弥合了二者的认识分歧,为今后精细研究郯庐断裂带提供了一条新思路.     

东昆仑断裂带托索湖段现今形变特征及其与2021玛多地震相互作用

东昆仑断裂带作为孕育强震和协调青藏高原内部构造变形的大型走滑断裂带,其现今震间闭锁情况与运动学特征一直备受关注.前人通过野外地质考察以及传统大地测量技术初步厘定了东昆仑断裂带的长期滑动速率,但受限于观测台站的空间分布,难以得到精细化的东昆仑断裂带托索湖段及其次级断裂的现今运动特征.本文利用覆盖东昆仑断裂带托索湖段2015—2021年Sentinel-1升降轨数据获取了高空间分辨率的沿断层走向震间形变速率场,结合螺位错模型和马尔科夫链蒙特卡洛方法反演得到了该段断裂现今精细化的震间滑动速率和闭锁状态.研究结果表明,东昆仑断裂带托索湖段处于断层锁定状态,闭锁深度分布在8~29 km区间,断层深部滑动速率分布在6~9 mm·a^-1范围内.最后,本文基于库仑应力变换探讨了2021玛多地震与东昆仑断裂带的相互作用,发现东昆仑断裂带震间运动对玛多地震无明显应力加载作用,而玛多地震却促进了东昆仑断裂带花石峡至阿尼玛卿山南缘、玛沁—玛曲段的应力积累,其潜在地震危险性值得关注.

     

Ductile deformation and regional strain field in the southern segment of the Tancheng-Lujiang fault zone,eastern China

Studies in a segment of the Tancheng-Lujiang fault zone show that it is a major transcurrent ductile shear zone with a considerable sinistral displacement. The formations (PtT₁₊₂) at depths of 5 to 15 km may have cropped out in this area during subsequent erosion. Many ductilely deformed structures are in it. The deformed zone was formed during the Indo-Sinian orogeny. On the basis of measurements and analyses of many deformed pebbles within the shear zone, it is suggested that the deformation in the zone studied may be catagorized as a variation of simple shear and plane strain with a constant volume. The intensely deformed belt is generally 40 to 50 km wide, with the average strain ratio 27.68 and the maximum greater than 87.37. From analysis of elongation strain, we estimate that the deformed belt has been elongated by 164.23 km and narrowed by 222.5 km. The internal belt was formed by a high shear strain , calculated to be more than 11.34. The deformed belt is associated with syntectonic dynamothermal metamorphism, represented by greenschist facies and retrogressive metamorphism on previous amphibolite facies.     

龙门山断裂带南段横波分裂分析

基于2009年1月—2015年4月芦山地震震源区 (龙门山断裂带南段) 大量地震的双差重定位结果,对固定台站 (BAX, MDS, TQU) 和流动台站 (L131, L132, L134, L135) 周围处于横波分裂窗内的地震记录进行了横波分裂分析.研究结果表明:除台站TQU外,其它台站的快波偏振优势方向与龙门山断裂带的走向基本一致;台站TQU处于前山断裂与一条SE向断裂的交汇处,其偏振方向具有一定的方位性,表明SE向断裂可能是导致台站TQU快波偏振优势方向偏离的原因之一.各台站位于1角区 (入射射线与裂隙面夹角为15°—45°的双叶区域) 和2角区 (入射射线与裂隙面夹角为0°—15°的区域) 的归一化时间延迟结果显示,除台站L135由于缺少震后持续数据外,其余6个台站在1角区内的归一化时间延迟在芦山地震主震后均逐渐减小.另外,从BAX, MDS, L134, L131这几个台站的玫瑰图中可见,芦山地震后快波偏振矢量发生了90°翻转现象,说明各向异性孔隙弹性 (APE) 理论在该研究区的适用性,即该理论可用于监测研究区的区域应力场变化.      

鲜水河断裂带南段深部变形的重复地震研究

利用2000-2013年四川数字地震台网和水库台网的波形资料以及川西流动台阵的事件波形,通过辨识发生在同一断层位置上的重复地震来定量研究鲜水河断裂带南段的深部变形.针对研究区台站分布稀疏的客观情况,应用了子采样条件下基于S-P相对到时差来约束震源位置一致性的方法,在鲜水河断裂带识别出11组重复地震,并利用连续波形资料进行了重复地震完整性的初步测试,同时运用结合波形互相关资料的双差法来完成研究区背景地震和重复地震位置的精确定位.重新定位后的地震图像展示研究区中上地壳存在明显缺震层,其与壳内的低速低阻层相吻合.利用重复地震的地震矩和重复间隔,估算出鲜水河断裂带南段孕震深部的滑动速率为3.0~10.2 mm·a-1,显示研究区不同地震构造区的深部滑动速率存在明显差异.     

郯庐断裂带中南段跨断层短水准形变特征初步分析

通过对郯庐断裂带中南段近20年的跨断层定点水准测量资料的处理与分析,初步总结了郯庐断裂带中南段断层垂直形变的时空活动特征。2000—2019年郯庐断裂带中南段断层垂直形变活动整体水平不高,平均合成速率为0.19 mm/a,但具有明显的分时活动特征。2000—2010年槐柏—宿迁段活动相对较大,新沂—临沂段活动相对较小,宿迁和新沂之间存在相对闭锁段;2011—2019年整体活动速率有所降低,但安丘测点活动速率相对2000—2011年增大明显。郯庐断裂带中南段的活动特征和近20年来该地区地震活动情况存在一定的对应关系。      

香山北缘活动断裂带东段构造特征及活动性分析

在野外实测工作基础上, 对香山北缘活动断裂带东段自晚更新世以来的水平活动强度分时、 分段进行了研究. 结果表明, 该断裂带东段自晚更新世以来, 总体水平活动强度不大: 晚更新世早—中期水平位移速率为1.44 mm/a, 晚期水平位移速率为0.53 mm/a, 全新世水平位移速率为1.01 mm/a. 该断裂带左旋走滑强度在走向上具有不均一性, 而且其活动强度的最大部位(活动中心)随时间向东发生迁移, 碱沟—刘岗井次级断层是现今活动强度最大的次级断层.      

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.