龙门山中央断裂运动学研究

龙门山造山带中央断裂是扬子地台与松潘一甘孜褶皱带的分界断层,其运动学研究具有重要意义.作者应用小构造解析的方法对龙门山中央断裂运动序列进行了解析,结果是:北段有5个运动世代,即右旋(半脆性)、逆冲、左旋正断、左旋逆冲和左旋正断,南段也有5个运动世代,但不同于北段,即韧性逆冲、右旋、逆冲、正断和左旋正断;中段同时兼具南、北段的某些特征,又具有自己的特点.龙门山中央断裂运动的时代跨越了印支期到喜马拉雅期.     

基于离散元法的龙门山构造带隆升变形主控因素研究

为探明龙门山构造带隆升变形的主要控制因素, 基于龙门山构造带东西两侧下地壳物质层属性差异巨大的特征, 进行3组PFC2D离散元数值模拟对比实验, 将深度扩大至下地壳, 记录颗粒运动状态, 实现定量化分析。实验得到的变形结果及模型颗粒运动矢量图显示, 在下地壳物质属性无明显差异的条件下, 板块碰撞挤压应力及地壳厚度的差异不会在龙门山构造带形成巨大的地形高差。当下地壳黏度系数存在明显差异时, 软弱下地壳物质层颗粒相对运动速率为1.5~2.94 m/s, 平均运动速率为1.62 m/s, 大约是坚硬下地壳层颗粒平均运动速率的54倍。模型中部(龙门山构造带)出现隆升变形, 纵向影响范围为94.74%, 隆升幅度为19.85%。软弱下地壳上覆的中地壳和上地壳颗粒具有较大的向上速度分量, 上地壳物质层上涌趋势明显。巴颜喀拉块体和四川盆地地壳存在20 km的厚度差异, 使得龙门山构造带隆升幅度由14.79%增至19.85%。综合分析3组离散元模拟实验结果, 得出巴颜喀拉地块下地壳物质层与四川盆地下地块物质层的黏度差异是龙门山构造带垂向隆升变形最关键控制因素的结论, 在下地壳黏度结构存在明显差异的前提下, 巴颜喀拉块体和四川盆地的地壳厚度差异对龙门山构造带纵向上逆冲隆升幅度有明显的促进作用。     

龙门山造山带地质和地球物理资料的综合解释

通过对航磁、重力、深部地壳测深、大地电磁测深及地热流值估算等多种地球物理资料和地质资料的综合研究，提出了龙门山造山带地壳、上地幔结构模式，并通过平衡剖面恢复结合地史资料对龙门山造山带的演化进行了探讨。     

从汶川地震分析龙门山与四川盆地的动力耦合机制及其对川西深层油气运移聚散的影响

2008年的汶川地震为分析龙门山与四川盆地形成演化过程中的山-盆相互作用及其动力耦合机制提供了新的视角与依据.在总结分析龙门山与川西前陆盆地地层构造特点的基础上,从汶川地震的基本特征分析入手,探讨了龙门山与四川盆地的现代动力耦合作用机制及其对川西深层油气二次运移聚散的影响.龙门山的形成演化与地震孕育主要受其西侧松潘-甘孜地块的逆冲和其东侧四川盆地的俯冲的非对称相向挤压控制.龙门山南北两段的地质构造与构造动力环境有较大差异.龙门山晚三叠世开始隆升,其形成早于青藏高原的隆升,与印-亚板块的碰撞无关;但喜马拉雅期以来的演化受印-亚板块碰撞和太平洋板块俯冲的影响.龙门山的冲断褶皱变形垂直于山脉走向从西北向东南,即从松潘-甘孜地块向四川盆地逐渐扩展;平行于龙门山走向发育的断裂带控制川西油气聚散带的分布,前山断裂带上盘及以西地层中的油气基本散失,山前隐伏断裂带有利于深生浅储气藏的形成.     

汶川地震的地表破裂与逆冲-走滑作用

2008年5月12日在龙门山映秀-北川断裂带发生的8.0级特大地震,属于逆冲-走滑型地震.作者以地表破裂为切入点,在映秀-北川断裂和彭灌断裂的关键部位,对断错山脊、洪积扇、河流阶地、边坡脊、断层陡坎、河道锴断、冲沟侧缘壁位错、小路位错、公路位错、公路拱曲、构造裂缝、断层偏转、擦痕、挤压脊、坡中槽等汶川地震所导致的地表破裂和断裂带开展了详细的野外地貌测量,标定了映秀-北川断裂带和彭灌断裂的垂向断距和水平断距,结果表明汶川地震的地表破裂带沿北东东向延伸,走向介于NE30°～50°之间,倾向北西,倾角介于30°～40°之间.其中北川-映秀断裂带的破裂带从映秀向北东延伸达180～190 km,属于单侧多点破裂型,以逆冲-右行走滑为特点,垂直位错为1.60～6.00 m,水平位错为0.20～6.50 m;彭灌断裂的地表破裂出露于彭州磁蜂场-绵竹汉旺之间,长度为30～40 km,以逆冲-右行走滑为特点,垂直位错为0.39～2.00 m之间,水平位错为0.20～0.70 m.表明该地震地表破裂带存在逆冲运动分量和右行走滑运动分量,逆冲运动分量略大于或等于右行走滑运动分量.根据历史地震和活动构造地貌的年龄测定资料,作者认为该区单条断裂的强震复发间隔在1～3ka.在此基础上,初步编制了龙门山地区的地质动力模型图,并认为下地壳物质在龙门山的近垂向挤出和垂向运动,导致了龙门山断裂带的向东逆冲运动、龙门山构造带抬升和汶川特大地震.     

龙门山逆冲推覆作用的地层标识

文章详细论述了龙门山前陆盆地充填地层中所记录的能反映龙门山冲断带道冲推覆作用的地层标识。根据地层标识,并结合龙门山冲断带构造分带、主干断裂与地层切割关系,以及岩浆岩和变质岩年龄频谱,将龙门山冲断带自诺利克期以来的道冲推覆作用分为６个边冲推覆构造幕和１１个逆冲推覆构造事件。龙门山冲断带过冲推覆作用在时间上具多幕性和周期性,在空间上具前展式渐进推覆的特点;逆冲推覆作用的强度具有由北东向南西迁移的特点,并具左旋剪切的特征。     

利用接收函数反演龙门山断裂带及邻区深部结构

利用接收函数的方法通过接收震中距30°～90°、震级在5.5以上的远震事件反演龙门山断裂带及其邻区的深部结构,探索汶川地震形成原因。结果表明,扬子地台西缘的莫霍面向西侧倾斜缓降;处在龙门山推覆体范围之内的都江堰、汶川一带莫霍面起伏变化不大,在跨过龙门山中央断裂带后开始下降,向北降至黑水县附近后平缓上升。结合2005年10月至2007年4月远震P波波形资料接收函数反演结果:①2条被动源剖面均显示莫霍面在龙门山推覆体中央位置深度约43km的地方出现不同程度的陡降,说明该断裂带是地壳厚度的陡变带,为扬子地台和松潘甘孜地台的构造边界。②莫霍面深度向南陡降至最深约68km处后平缓上升,向北陡降至最深约58km处后平缓上升。表明松潘-甘孜地块东缘地壳厚度呈南深北浅、东深西浅分布。     

龙门山岩石圈地壳三维结构及汶川大地震成因浅析

地质构造研究和地震测深剖面的构造解析显示,龙门山碰撞遣山带岩石圈存在既有显著差异又有密切联系的两套断裂系统:一是以地壳表层脆性剪切带为主的浅层断裂系统;另一是以切割莫霍界面或壳幔过渡带的壳幔韧性剪切带为主的深部断裂系统.根据地质构造和地震测深成果的综合研究,在建立起龙门山遣山带及邻区岩石圈地壳结构模型的基础上,论述了两套断裂系统的特征与相互关系,提出岩石圈壳幔韧性剪切带可能是四川汶川8.0级强烈地震的发震构造之一,以及强烈地震形成的动力学模式等.     

龙门山冲断带分段-分带性构造格局及其差异变形特征

龙门山冲断带地处青藏高原东缘,介于松潘-甘孜褶皱带与四川盆地之间,由一系列走向北东、倾向北西的逆冲断层及其所夹的岩片组成.分段一分带性构造格局是龙门山冲断带的基本特点和重要特色.龙门山自西向东发育有4条主干断裂:茂县-汶川断裂、北川-映秀-五龙断裂、安县-都江堰(原称"灌县")-双石断裂和广元-大邑-雅安(隐伏)断裂.由这些主干断裂分隔,龙门山冲断带沿倾向表现出明显的分带性变形特征,以其典型构造特征自西向东称为弧形韧性变形带、基底冲断-同劈理褶皱带、同心褶皱-叠瓦冲断带、前陆扩展变形带和前陆坳陷带,它们自西向东显示层次渐浅、韧性递减、脆性渐强的变形特点.龙门山冲断带沿走向以北川-安县与卧龙-怀远-线为界可三分为北段、中段和南段,北段以出露轿子顶基底杂岩和唐王寨向斜及其前缘叠瓦冲断系为主要特征,中段以出露彭灌基底杂岩及其前缘发育飞来蜂为典型特征,南段以出露五龙、宝兴基底杂岩及其前缘发育飞来蜂为典型特征.自北东向南西,龙门山冲断带沿走向具有构造起始和定型时期渐晓、脆性渐强、前陆卷入变形的程度渐强、新生代隆升渐快和活动性增强的变化趋势.     

龙门山造山带构造演化模式的建立

龙门山造山带是扬子板块的西延部分,主要受到3条断裂的控制,分别是汶川-茂汶断裂、北川-映秀断裂和江油-灌县断裂.在扬子板块与松潘-阿坝地块的挤压下,龙门山于印支晚期开始褶皱隆升造山,在造山的过程中控制造山带的3条主要断层由正断层转换成为逆断层.综合前人的观点,通过野外基础地质调查并利用平衡剖面法恢复了龙门山的造山过程,并建立了造山带构造演化模式.结果表明,龙门山在造山初期主要是受到北西方向力的作用;晚三叠世末期主要受到由于东南方向太平洋板块的挤压而迫使扬子板块挤压的应力作用;燕山期龙门山造山带继承了印支期的逆冲推覆构造作用继续上升;喜玛拉雅期推覆构造进一步发展,在推覆构造活动加剧的同时,由于重力作用,使被推到高处的不稳定岩体大量下滑,形成滑覆体和推覆体叠加的构造格局,最终演化为现今的构造样式.     

四川汶川大地震与C型俯冲的关系和防震减灾的建议

四川汶川大地震发生在龙门山冲断带,属构造地震.龙门山冲断带与川西前陆盆地是中国西部典型大陆构造,属C型俯冲(陆内俯冲)模式.C型俯冲不仅控制油气资源分布,还孕育着发震机制.作者从龙门山冲断带地史演化、变形特征、深部地球物理信忠,建立起龙门山C型俯冲构造运动模式.汶川大地震发震与此模式的地质构造背景关系密切,是现今发生的陆内俯冲引起的地震.当时可能发生了两次强烈地震,这才可能是北川县城遭到毁灭性破坏的原因.汶川大地震可能发生在上地壳底至中地壳深12～24 km的高导层上,属中国陆内俯冲型地震,很可能是太平洋板块推挤中国大陆的远端效应触发作用所引起,与印度板块推挤作用关系不大.     

龙门山南段推覆构造与前陆盆地演化

龙门山南段推覆构造带可划分为四个亚带：陇东褶皱推覆构造带、宝兴冲断推覆构造带、中林－双石薄皮推覆构造带、前陆褶皱构造带。依据龙门山南段推覆构造样式、变形特征及前陆盆地的沉积特征,论述了龙门山南段推覆构造和前陆盆地的同步演化历史。     

初论龙门山推覆构造带的基本结构样式

龙门山推覆构造带在构造类型上具有褶皱推覆体和冲断推覆体之分，在形成方式上具有推覆和滑覆两大类型，在形成序次上具有前展式和后叠式的扩张方式，在组合形态或结构上具有推覆滑覆叠加样式，是青藏高原东北边缘推覆构造的普遍特征之一。在形成机制上与扬子地台、特提斯构造带的演化密切相关，是我国陆内造山带的典型推覆构造带。     

茂汶韧性断裂带(耿达—汶川段)的基本特征

茂汶断裂耿达—汶川段主要发育于以花岗岩为主的前寒武系彭灌杂岩体中，韧性变形特征十分明显，在龙门山主干断裂带中具有重要地位。研究表明它是一个由多条断层组成的一个构造应变强化地带，也是一个具多期活动性的破裂带。它是龙门山区发育最早、规模最大的断裂之一。文章还对其形成的构造物理条件和构造意义等进行了讨论     

论龙门山彭灌杂岩体的构造属性

位于龙门山中段的彭灌杂岩是一个巨大的岩性复杂的地质体，形成于前寒武纪时期。剖面研究和１：５万区域地质填图表明，它是处于龙门山中段推覆构造带中的一个构造变形十分强烈的构造片体，是推覆过程中经受了强烈改造的一个古老杂岩体的外来岩块。其接触关系和侵位方式均属构造成因，仅在片体内部局部保留原始热侵位特征。杂岩体内部的变形特征均属印支—喜马拉雅期的构造形迹。     

布格重力异常的“深化”解释

文章对跨越大足重力高和龙门山褶皱带的重庆－黑水重力剖面作了解释。解释时根据深地震测深和面波频散层析成像的结果，用二维模型进行正演拟合。根据计算结果得出：在作区域重力异常解释时，除要考虑莫霍面及其以上各密度层的影响外，尚应考虑上地幔顶部的密度变化。     

龙门山南段金台山飞来峰的结构样式

文章依据区调工作成果,把龙门山南段金台山飞来峰划分为上中下三层。并认为金台山飞来峰是一个“多层楼式”的几何结构样式。是龙门山南段逆冲推覆构造发展过程中形成的,其形成机制是重力滑动和后推挤压的综合作用。     

Relocation of the mainshock and aftershock sequences of M S7.0 Sichuan Lushan earthquake

The mainshock of April 20, 2013 Sichuan Lushan M _S7.0 earthquake was relocated using a 3-D velocity model. Double difference algorithm was applied to relocate aftershock sequences of Lushan earthquake. The locations of 2405 aftershocks were determined. The location errors in E-W, N-S and U-D direction were 0.30, 0.29 and 0.59 km on average, respectively. The location of the mainshock is 102.983°E, 30.291°N and the focal depth is 17.6 km. The relocation results show that the aftershocks spread approximately 35 km in length and 16 km in width. The dominant distribution of the focal depth ranges from 10 to 20 km. A few earthquakes occurred in the shallow crust. Focal depth profiles show fault planes dip to the northwest, manifested itself as a listric thrust fault. The dip angle is steep in the shallow crust and gentle in the deep crust. Although the epicenters of aftershocks distributed mainly along both sides of the Shuangshi-Dachuan fault, the seismogenic fault may be a blind thrust fault on the eastern side of the Shuangshi-Dachuan fault. Earthquake relocation results reveal that there is a southeastward tilt aftershock belt intersecting with the seismogenic fault with y-shape. We speculate it is a back thrust fault that often appears in a thrust fault system. Lushan earthquake triggered the seismic activity of the back thrust fault.