地震地质杂志

地震地质杂志2023年第1期

• 长江演化百年谜题: 回溯与进展

  郭汝军, 魏传义, 李长安, 张玉芬, 李亚伟, 孙习林, 张增杰, 冷勇辉, 苏建超, 李国鼐, 吕凌云, 陈旭, 丁智强

  摘要： 长江的形成标志着中国地貌格局的形成与东亚现代地貌格局的建立。 文中简述了百余年间长江演化研究的主要争论, 梳理了近20年来将物源示踪方法应用于长江演化研究的进展及得到的启示。 通过对长江流域的典型沉积体系: 包括上游昔格达组、 剑川盆地、 中下游砾石层、 江汉盆地、 长江三角洲钻孔沉积及边缘海盆地(莺歌海盆地、 台湾岛)的物源示踪结果进行归纳梳理, 笔者认为: 1)长江演化争论的焦点问题依旧是三峡贯通和石鼓第一弯的形成, 但争论的问题已拓宽至古水系模式、 侵蚀-沉积过程、 夷平面形成等诸多问题。 2)三峡贯通和石鼓第一弯形成的时代尚未取得共识, 即长江的形成时代和过程还存在争论。 长江中下游砾石层和江汉盆地沉积物具有复杂的源区供应, 仅依靠碎屑锆石U-Pb年代学无法有效区分长江上游的物源信号; 江汉盆地和长江三角洲钻孔沉积记录对于三峡贯通的初始信号仍未达成一致; 剑川盆地和昔格达组沉积物的年代及其物源意义对于金沙江南流(东流)的指示意义存在广泛争论; 海洋沉积约束长江和红河水系演化模式的物源信号也存在争议。 3)在长江流域各沉积盆地进行物源研究时, 建议加强海陆沉积对比。 从地貌-构造演化-沉积古地理-气候变迁的角度, 将能更加全面地重建长江演化的历史。

• 大陆断层脆塑性转化带强度与孕震深度的定量研究

  雷蕙如, 周永胜

  摘要： 大陆断层脆塑性转化带的强度和滑动稳定性一直是断层力学中研究的重点。从20世纪末起, 前人针对脆塑性转化带的摩擦和流变特性开展了大量实验和理论研究, 探究脆塑性转化带的强度和变形机制随温度、 压力、 滑动速率等因素的变化规律。文中总结了描述断层脆塑性转化带强度和稳定性的半定量经验方程和定量本构方程, 对比了各种模型的优缺点, 发现通过数值拟合方法得到的经验模型高估了断层脆塑性转化带的强度, 而基于微观物理机制的脆塑性转化带强度模型更符合自然条件下的断层摩擦行为。但现有的微观物理模型还需进一步考虑剪切带中纳米颗粒的动力学影响及不同类型的微观变形机制约束。

• 西准噶尔地区托里断裂晚第四纪构造变形

  原浩东, 李安, 黄伟亮, 胡宗凯, 左玉琦, 杨晓平

  摘要： 受新生代印度-欧亚板块碰撞的远程效应影响, 西准噶尔地区平行斜列的走滑断裂系统被重新激活。托里断裂作为其中重要的组成部分, 获取其晚第四纪构造变形特征对于认识和理解天山以北区域的构造变形和地壳缩短吸收方式都具有重要意义。文中基于野外调查结果和无人机三维重建技术分析了托里断裂晚第四纪的构造变形特征, 并利用光释光测年方法对托里断裂的地貌面期次进行定年, 进而通过冲沟和阶地陡坎等标志性地貌的位错量和地貌年龄计算托里断裂的晚第四纪活动速率。研究结果表明: 托里断裂由东、 西2支分支断裂构成, 均以左旋水平走滑为主。东支断裂使喀普舍克河T3和T2阶地分别产生了(89±31)m和(39±13)m的水平位错量, 结合T3阶地(52.9±5.1)ka和T2阶地(23.4±1.5)ka的形成年龄, 计算得到其活动速率约为(1.7±0.8)mm/a; 西支断裂使铁斯巴汗河T2阶地产生了(34.0±6.8)m的水平位错量以及喀普舍克河T3阶地上最大为(37.5-4.1/+2.7)m的冲沟水平位错量, 结合T2阶地(18.8±1.3)ka的形成年龄, 计算得到其活动速率为(1.8+0.5/-1.3)mm/a。结合前人对塔城东断裂的研究结果分析认为, 西准噶尔地区的平行左旋走滑断裂系统具有书斜构造模型的特点, 并通过断裂系的平行走滑运动吸收了西准噶尔地区大部分挤压缩短量, 在控制该区域SN向地壳缩短过程中发挥了重要作用。

• 西藏阿里阿鲁错地堑系的第四纪活动性、最新同震地表破裂及其地震地质意义

  吴中海, 白玛多吉, 叶强, 韩帅, 史亚然, 尼玛次仁, 高扬

  摘要： 藏北高原非常薄弱的活断层调查程度和不完整的历史地震资料等, 限制了对青藏高原内部活动构造的变形机制及强震活动特征等问题的深入认识。文中通过综合地质、 遥感和地震等资料对阿里北部进行详细的活断层解译, 重点对阿鲁错地堑系南段昆楚克错地堑西侧边界正断层的第四纪活动性、 新发现的最新同震地表破裂及其震级与形成时间等进行了深入分析。研究结果表明, 阿里北部第四纪期间以近EW向伸展变形为主, 发育了以近SN向正断层和由NW向与NE向走滑断层构成的共轭走滑断层为主的高密度活断层系统。沿昆楚克错地堑西缘主边界正断层新发现的最新同震地表破裂整体沿NNW向雁列展布, 总长约400m, 最大垂直位移约0.8m, 平均垂直位移为0.3~0.4m。结合历史地震记录和经典的“地表破裂位移与震级”统计关系式推断, 该破裂应是震源深度为35km的1955年革吉县纳屋错东 MW6.5 强震事件的结果。综合该地表破裂的发育特点推断, 震源深度对地表破裂参数存在显著影响, 震源偏深时的地表破裂长度可远小于震源破裂的最大长度, 表明在活断层的地震复发模式研究中应注意随机性较强的断层局部破裂行为或小位移破裂事件。

• 西藏中北部改则幅(I45)全新世断层典型遥感影像

  白其乐格尔, 沈军, 肖淳, 戴训也

  摘要： 西藏地区地壳活动强烈, 活动断层发育, 存在很大的地震灾害风险, 因此查清活动断层的分布是一项重要工作。遥感解译是查明活动断层最有效的手段, 其核心技术是正确把握活动断层的典型遥感影像特征。文中结合 1︰100万全国地震构造图(西藏区)编制工作, 利用高分辨率卫星遥感影像对西藏地区改则幅(I45)全新世活动断层的典型遥感影像特征进行了研究, 确定了区内全新世活动断裂玛尔盖茶卡断裂、 日干配错断裂、 依布茶卡地堑、 青蛙湖断裂、 东查断裂、 其香错断裂中段的空间展布。结合前人的研究成果及区域对比分析, 讨论了区内全新世断裂的最新活动时代、 活动性质和活动强度, 以及区内活动断裂的整体构造运动特征和发震能力。研究区北部的玛尔盖茶卡断裂和南部的日干配错断裂、 其香错断裂为较大规模的NEE向左旋走滑断裂, 具备发生约7.5级地震的能力。 中部还发育了NEE向依布茶卡地堑、 青蛙湖断裂和NW向东查断裂这3条规模相对较小的全新世断层, 具备发生约7级地震的能力。上述断裂反映了该区受到SN向挤压, 形成“V”字形共轭系统, 总体运动特征表现为块体向E挤出的动力环境。

• 金州断裂盖州北鞍山段古地震破裂的新证据

  李安, 万波, 王晓先, 计昊旻, 索锐

  摘要： 1975年海城 MS7.3 地震是中国第1次成功预报的7级以上破坏型地震, 避免了大量人员和财产损失。但在地震后的调查中并没有发现较为连续的地表破裂带, 只在零星地点发现了一些地表裂缝和喷砂冒水现象。该地震的等震线表现出较为明显的共轭特征, 因此研究者对于海城地震的发震断层一直存在一定争议。文中对与海城河断裂共轭相交的金州断裂盖州北鞍山段进行了遥感影像解译、 微地貌测量和古地震探槽开挖等工作, 发现金州断裂自大石桥市沿NE向至鞍山市南, 在盆山过渡带的晚更新世和全新世地貌面上存在较为明显的沿NE向展布的断层陡坎。由于人类活动, 断层陡坎展布不连续。断层陡坎的高度多为1~2m, 最大可达3m; 在海城市南葫芦峪村开挖的古地震探槽揭露出盖州北鞍山段具有宽约20m的基岩破碎带, 晚更新世晚期全新世以来(距今(37.6±2.2)ka)至少发生过2次古地震事件。较新的一次地震发生于全新世(距今(11.7±0.8)ka以后, 很可能为距今400~500a)。由于全新世地层太薄所限, 无法识别出更多全新世古地震, 但可以判断金州断裂盖州北鞍山段为晚更新世晚期全新世活动断裂。

• 郯庐断裂带赤山段全新世新活动的特征

  郑海刚, 姚大全, 赵朋, 杨源源, 黄金水

  摘要： 文中在野外开挖探槽及年龄样品测试的基础上, 对郯庐断裂带赤山段全新世的新活动特征进行了详细讨论。在泗县赤山镇徐井村附近开挖了2个地质探槽(XJ1、 XJ2), 其中XJ1探槽揭露了10个地层单元, 从老到新依次为U1U10; 发现3条断层, 由东向西依次为F1、 F2和F3; 识别出3次古地震事件, 由老到新依次为E1、 E2和E3。事件E1和E2分别为F1和F2的逆冲活动, 事件E3为F2逆走滑和F3正走滑共同活动的结果。前2次古地震事件E1、 E2发生于中更新世晚更新世晚期之间, 后一次事件E3代表最新一次古地震活动, 发生于地层U9沉积以后, 在该层上部采集的泥炭样品的测定年代为11.10~10.75k a BP, 说明郯庐断裂带赤山段在全新世早期以后仍有活动。

• 新乡-商丘断裂封丘段浅部探测和第四纪活动性的初步研究

  田一鸣, 杨卓欣, 王志铄, 石金虎, 张扬, 谭雅丽, 张建志, 宋威, 季通宇

  摘要： 为研究隐伏断裂的近地表特征和第四纪活动性, 在新乡-商丘断裂封丘段完成了2条高分辨率浅层地震反射剖面和1条钻孔联合地质剖面。通过地震反射剖面获得了新乡-商丘断裂封丘段深约1km以浅的地层及构造分布图像, 其结果表明, 新乡-商丘断裂封丘段浅部表现为由多条视倾向N的正断层组成的断裂体系, 总体走向NWW, 断层错断第四纪内部地层。钻孔联合地质剖面显示, 该断裂向上错断的最新地层为浅棕红色-褐黄色黏土层, 上断点埋深在57.00~61.50m之间。结合采集样品的测年结果判断, 封丘段的最新活动时代为晚更新世中期。文中的研究结果可为重大工程选址、 城镇规划与建设、 震害预测与评估提供基础资料, 对于探讨新乡-商丘断裂深浅构造关系、 区域构造演化等地球动力学问题具有参考价值。

• 基于D-InSAR和PFC2D技术的白格滑坡稳定性分析

  靳立周, 王盈, 常文斌, 田颖颖, 袁仁茂

  摘要： 2018年10月11日和11月3日, 位于金沙江上游右岸的西藏江达县波罗乡白格村先后发生了2次特大规模的滑坡堵江事件, 经人工干预后险情得以解除。运用差分干涉合成孔径雷达(D-InSAR)技术对白格滑坡后缘的潜在危岩体进行了7.5d连续不间断的监测, 结果表明: 滑坡体上侧区域目前仍然不稳定, 具有再次发生滑坡堵江的危险。基于此, 文中利用颗粒流软件PFC2D模拟了滑坡后缘潜在危岩体在自身重力、 强降雨、 地震条件下的稳定性状况。模拟结果表明: 后缘潜在危岩体在静力作用下不会产生明显的失稳滑动, 在强降雨和强地震动条件下会发生失稳破坏, 可能会再次堵塞金沙江并形成堰塞湖。根据文中的模拟结果可对滑坡稳定性做出科学评价, 同时为以后类似滑坡的防灾减灾提供参考。

• 基于粒子群算法的四川长宁地区印支构造界面反演

  刘奕均, 杨光亮, 王嘉沛, 谈洪波, 周怀斌, 申重阳

  摘要： 为减少密度界面重力反演的非唯一性, 文中对经典粒子群算法的初值模型和参数设定进行优化, 并通过理论模型验证其有效性。基于该改进算法, 采用长宁科考的多条实测重力剖面数据反演计算了长宁地区印支密度界面的深度, 并结合界面起伏形态分析该地区的构造特征及其与地震的关系。研究结果表明, 经优化的粒子群算法全局搜寻最优解的性能稳定, 深度误差更小。对长宁地区印支密度界面的反演显示, 该界面总体呈现中间隆起、 四周凹陷的特征, 深度介于0.3~3.3km, 与前人的结果基本一致, 文中所得结果的细节更精细。研究区东侧界面的凹陷程度显著大于西侧, 界面隆起部分对应长宁-双河复式大背斜, 深度介于0.3~1.9km, 背斜核部受到构造运动的抬升侵蚀作用导致古老地层出露地表。大背斜北翼处的界面较南翼陡峻, 呈条带状分布的北翼浅层地震发震位置与界面起伏具有高相关性, 地震多发生在印支界面剧烈起伏处; 呈团状分布的南翼浅层地震发震位置处的印支界面存在明显凹陷。文中的反演结果为该地区地震构造环境研究提供了基础信息, 也是后续多层密度界面模型的重要参考。

• 利用接收函数两步反演法研究小江断裂带及邻区地壳S波速度结构

  杨建文, 金明培, 茶文剑, 张天继, 叶泵

  摘要： 文中基于2011年9月2日2014年1月16日小江断裂带及邻区48个台站的远震三分量波形数据提取径向P波接收函数, 采用两步反演法和Bootstrap重采样技术反演了各台站下方的S波速度结构, 对小江断裂带及邻区的地壳深部结构进行了研究。结果表明: 1)研究区地壳的S波速度在横向和垂向上都存在明显的非均匀特性, 近地表处有2~4km厚的低速沉积层; 中上地壳的S波速度呈高、 低速相间分布; 在20~35km的深度范围内存在明显的低速层, 主要间断分布于小江断裂以西的川滇菱形块体和红河断裂以南的印支块体内部, 另外在师宗-弥勒断裂附近也有局部分布。2)小江断裂带中、 北段壳内低速层较为发育, 以中段最为突出, 最厚约达28km; 南段在15~25km深度范围内存在明显的高速区。3)研究区的泊松比普遍较低(平均为0.24), 呈不均匀分布, 且横向变化剧烈, 小江断裂带的泊松比总体呈北段较高、 南段次之、 中段低的分段特征; 研究区壳内低速分布与泊松比间的对应关系不明显, 大部分低速层似乎缺少发生部分熔融的条件, 其地球物理结果的差异和不一致说明壳内低速层的变形演化机制及物理特性较为复杂。

• 2021年5月21日漾濞MS6.4地震及周边的构造应力场特征和动力学意义

  樊文杰

  摘要： 文中利用CAP方法计算了2021年5月21日漾濞地震序列MS≥4.0地震的震源机制解, 再结合收集到的周边历史地震的震源机制解, 反演计算了漾濞地震及周边区域的构造应力场, 并根据反演得到的应力张量模拟了漾濞地区的相对应力值大小和震源机制解分布情况。研究结果表明: 1)研究区以走滑型地震为主, 其次是正断型地震, 地震集中分布于15km以浅的深度范围, 主要发生在脆性上地壳。2)漾濞震源区的构造应力场属于典型的走滑应力结构, 最大主应力方位为NNW-SSE向, 与区域构造应力场基本一致。研究区的分区反演结果显示, 最大主应力轴和最小主应力轴的方位从东北至西南呈现出顺时针旋转的趋势。区内川滇菱形块体、 腾冲和保山等地块内部的应力方位分布一致性较好, 块体边界带是应力发生偏转的部位, 表现出一定的差异性, 区域构造应力场受到不同块体间相互作用的影响。3)应力形因子R值的分布上大致表现为自西北向东南逐渐增大, 说明物质运移所需的压应力相对变小, 结合研究区的地质构造背景认为, 地块(物质)的运动速度自西北向东南逐渐变缓。4)根据模拟计算的漾濞地震相对剪应力和相对正应力大小推测认为, 漾濞地震是在区域构造应力场作用下沿着最优释放节面滑动破裂而发生的, 更容易发生错动的NW向节面为此次地震的发震断层面。

• 2021年云南漾濞MS6.4地震序列特征及其发震构造分析

  张珂, 王鑫, 杨红樱, 王玥, 徐岩, 李静

  摘要： 2021年5月21日21时, 云南大理白族自治州漾濞县发生 MS6.4 地震。该地震的震中位于川滇块体的西南边界, 是该区40多年来震级最大的一次地震。地震未产生地表破裂, 余震也未沿震区附近已知的断裂分布。研究者针对这次地震的发震构造已有若干研究结果, 但采用不同数据、 方法和思考角度对这些结果进行验证并同时补充新认识是必要的。文中利用云南地震台网观测资料分析了漾濞地震序列的时空分布特征, 进行重新定位, 并通过CAP(Cut and Paste)方法获取序列中较大地震的震源机制解与矩心深度。结果表明, 漾濞地震的余震震源深度主要集中在4~13km, 余震带总体呈NW-SE走向, 空间分段性明显: 主震震中北西侧余震稀少且分布相对集中, 东南侧余震密集且余震带宽度变大; 前震序列发生在主震震中的东南侧, 与余震密集段的位置基本重叠, 反映主震震中北西侧的稀疏余震应属于触发型, 而主震破裂可能属于由震中向SE扩展的单侧破裂型。余震带的深度横剖面显示主震破裂具有明显的分段性, 序列北西段的结构较为简单, 显示出一个地震丛集, 而南东段则相对复杂, 很可能由2条倾向SW的高倾角断层组成。漾濞地震序列中29个MS≥3.0地震的矩心深度主要分布于3~13km, 震源机制解以右旋走滑型为主, 大多存在一个NW-SE走向的高倾角节面, 且具有一定的正断倾滑分量。主震是以右旋走滑为主的破裂所引发的, 矩心深度为5.2km, 与重定位所得的震源初始破裂深度8.9km较为接近, 反映该地震发生在上地壳, 也反映震区的地震活动深度偏浅。文中对2021年5月云南漾濞序列的时-空分布特征与震源机制解的分析, 反映此次地震的发震断层产状及力学性质与NW走向的维西-乔后-巍山断裂较为一致, 但位置不同, 证实这次地震的发震构造是该断裂南段西侧一条SW陡倾的右旋走滑次级断裂。

• 震前重力扰动与背景噪声时空变化特征以玛多MS7.4与漾濞MS6.4地震为例

  苟家宁, 刘子维, 江颖, 张晓彤

  摘要： 2021年5月2122日, 云南漾濞、 青海玛多先后发生了 MS6.4 和 MS7.4 地震。为检测震前是否存在重力扰动与重力仪背景噪声异常信号, 文中基于中国连续重力台网中15台重力仪的秒采样数据, 成功提取了震前重力扰动信号, 并计算了排列熵(PE)及重力仪在地震频段(200~600s)的背景噪声等级(SNM)。结果表明: 1)大地震发生前多数台站在2021年5月1518日存在1组重力扰动信号, 其中沿海台站同时还存在其他2组扰动信号, 扰动幅度为±(10~100)μGal, 扰动频率集中在0.15~0.25Hz。沿海台站的扰动幅度普遍大于内陆台站, 震中距与扰动幅度无明显相关性, 沿海台站扰动幅度较大及产生其他2组扰动的原因可能与海浪脉动或局部降雨有关; 2)不需要对原始重力序列作任何预处理, PE能够快速检测到数据中的突变信号, PE时间序列中持续显著下降的信号对应震前扰动信号, PE瞬时向下的脉冲信号对应地震波引起的颤动信号; 3)多个台站的SNM时变曲线显示, 震前2个月(2021年3月初)直至主震发生时背景噪声水平显著升高, SNM的空间分布表明, 震前1~2个月, 位于青藏高原北缘、 巴颜喀拉地块附近台站的背景噪声有明显增大的趋势, 震后噪声水平显著降低。综上, 我们初步推测: 震前的重力扰动可能是由发震断裂慢滑移产生的低频颤动信号, 震前背景噪声的增大可能与发震地块的活动性增强有关。

• 2020年伽师MS6.4地震重力与地壳形变综合分析

  朱治国, 祝意青, 王东振, 艾力夏提·玉山

  摘要： 2020年1月19日新疆维吾尔自治区伽师县发生 MS6.4 地震, 此次地震为N倾逆冲兼少量走滑型地震, 地震的发震构造是南天山柯坪塔格逆冲推覆体最南缘的柯坪断裂, 伽师地震的震中位于喀什-伽师流动重力观测网和中国大陆构造环境监测网络GNSS观测网监测区域内。文中选取20152021年的流动重力和GNSS观测资料开展分析。采用绝对重力点约束流动重力数据, 并进行全网经典平差计算, 进而获得重力场变化图像; 基于GNSS数据通过GAMIT/GLOBK软件解算获得研究区的运动速率, 借助位移与应变的偏导关系获取水平视应变场分布图。之后, 分别研究了孕震区的重力场和应变场的变化特征, 并综合探讨了孕震区的重力场、 GNSS形变场特征与伽师 MS6.4 地震孕震过程的关系。研究表明: 1)一年时间尺度的重力场时变图像较好地反映了伽师 MS6.4 地震附近区域重力场的系统演化过程, 重力变化零等值线拐弯处及“四象限”特征可为地震预报提供有益参考。2)重力场累积变化反映出伽师 MS6.4 地震前的重力场变化受到区域大断裂的控制, 研究区一系列中强震发生在重力翻转变化过程中, 重力变化高梯度带特征与地震的发生存在密切关系。根据重力累积变化和时变图像推测此次构造活动可能开始于2018年。3)强震易发生在具有显著重力变化的构造活动断裂带上, 2020年伽师6.4级地震发生在重力变化高梯度带拐弯的区域, 也是面压缩率变化过渡带地区, 区域应变场的增强恢复过程与区域重力场的正、 负变化具有一定对应性。

• 2022年门源MW6.7地震的同震破裂模型及应力研究

  于书媛, 黄显良, 郑海刚, 李玲利, 骆佳骥, 丁娟, 范晓冉

  摘要： 2022年1月8日, 青海省门源县发生 MW6.7 地震。文中运用Sentinel-1A数据, 采用 InSAR 技术获取震区的LOS向形变场, 其中最大形变量分别为7.0cm和7.2cm, 结合升、 降轨卫星的飞行方向, 判定发震断层的运动性质以左旋走滑为主, 其中最大形变量位于冷龙岭破裂段。此外, 以InSAR形变场数据为约束, 基于Okada弹性位错模型, 厘定了发震断层的几何结构及破裂面的精细滑动分布特征, 反演结果揭示出2个断层破裂面。 冷龙岭破裂段是滑动主要集中的区域, 最大左旋滑动量为3.66m, 最大滑动深度为5km; 而托莱山断裂处存在1.95m的左旋滑动量, 位于5km深度处。 判定发震断层为冷龙岭断裂西段, 地震同时使托莱山断裂发生破裂。在此基础上, 计算了库仑应力变化, 结果显示震中300km区域内的库仑应力变化图像呈现走滑型地震特有的四象限分布特征。同时, 震中破裂的NW-SE区域和NE-SW端的ΔCFS≥0.01MPa, 这些区域后续的地震危险性值得关注。最后, 相对于鄂尔多斯块体的GPS速度场显示冷龙岭地区存在一个显著的面应变高值区, 未来该区的地震活动性可能持续较强。 此外, 文中还讨论了2016年和2022年2次门源地震的发震构造特征及发震关系, 2次地震整体都是该地区应力积累的一次局部调整, 它们都是青藏高原向NE推挤运动的表现。