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.     

2008年1月9日西藏改则扎西错Ms6．9级地震的InSAR实测形变场

2008年1月9日西藏自治区改则县以东扎西错附近发生一次Ms6．9级地震,利用欧洲EnviSat雷达遥感卫星资料,获取了该次地震的同震形变场。观测显示地震造成震中区半径30km范围内近东西向升降变形,最大近0．5m。借助均匀弹性半空间位错模型,估计本次地震基本是一次正断破裂过程,其最大倾滑量在2．0—2．4m之间。地震发生在走向N30°E、朝北西向倾滑58°的隐伏正断层,可能没有产生地表破裂。但单一断层的均匀位错不能完全解释InSAR形变场的复杂变化,推测InSAR观测到地表变形是主、余震两次破裂的结果。     

龙门山前缘的芦山地震与逆冲-滑脱褶皱作用

龙门山式构造以推覆作用和滑脱作用为主要特征,近5年来地震活动性显著,在2008年和2013年分别发生了汶川(Ms 8.0)地震和芦山(Ms 7.0)地震。根据已公开发布的芦山地震的震源机制解、破裂过程、地震烈度、地表变形特征、余震分布规律等方面的研究成果,结合本次对龙门山南段活动断裂和芦山地震构造变形与地表响应的野外实地调查等方面的科研成果,作者将龙门山南段和前缘地区划分为龙门山冲断带和前缘扩展变形带2个构造变形带,对比了它们在构造变形样式、活动断裂、历史地震的差异性,提出了以推覆-滑脱岩片为特点的龙门山冲断带地震构造模式和以逆冲断层-滑脱褶皱为特点的龙门山前缘扩展变形带地震构造模式。在此基础上,分析了龙门山前缘扩展变形带的逆冲-滑脱作用与芦山地震的发震断层模式与成因机制,认为芦山地震形成于龙门山前缘扩展变形带的逆断层-滑脱褶皱带,其发震断裂为大邑断层,该断层倾向北西,呈铲状向下并汇交于滑脱面。该滑脱面就是芦山地震的震源层。     

云南玉川断裂地震活动分析与研究

通过对玉川断裂及邻近区域的地震进行处理,并从地震地质、震源机制、地震的时、空、强等地震活动性进行分析和多方面探讨,得出玉川断裂具有右旋走滑活动性质,地震活动类型以双震或震群型为主,断裂孕育的最大地震为6.3级左右,地震活动频度较低,是普渡河断裂带南段主体发震构造断裂.特别是通过对玉川断裂附近M_L3.0~4.5级地震和云南省M_S≥5.0级地震进行分析研究,得到了以玉川断裂为主体活动构造形成了一个地震窗,窗口范围为(102°14'E,24°29'N),(102°38'E,24°08'N),(102°47'E,24°17'N),(102°23'E,24°38'N)所围矩形区域内,当窗内发生M_L3.0~4.5级地震,对云南省及邻近地区(101°~104°E、21°~28°N)范围内中强地震的发生具有较好的中期地震预测预报意义.     

震级与破裂尺度及位错量关系的讨论

目的探讨现有的一些震级与地表破裂长度及水平位错量间经验关系式的合理性与代表性。方法基于断裂力学理论,通过对各类裂纹开裂过程中应变能释放量与裂纹尺寸、水平位错量间相互关系的分析,讨论前人建立的一些关于震级与地表破裂长度及位错量间的经验关系。结果震级与破裂带长度或水平错动量之间的统计关系式在理论上具有合理性;以青藏高原强震事件参数为基本统计数据,构建了震级、破裂长度与垂直位错的统计关系式,并利用所得关系式用中卫712级地震为例验算,与实际结果相近。结论可以将震级与破裂带长度、错动量等参数通过统计方法建立起某种关系式,但所选用参数以及参数之间的基本关系应当符合断裂力学的一些基本理论及关系原则。     

确定地震破裂带长度的新方法--以中卫1709年7 1/2地震为例

目的利用地震地表破裂与震级、震源深度的关系,估算地震地表破裂带长度。方法在总结前人成果基础上,结合最新实地调研结果,建立了地震破裂长度与震级、震源深度的关系式和地表现代活动破裂标志,研究宁夏中卫1709年712级地震破裂带的规模。结果利用关系式确定的破裂带基本长度为103km,根据地表地震破裂标志确定的中卫地震地表破裂带长度为110km,估算结果与实际调研结果基本吻合;该地震地表破裂带不仅跨过了黄河,延伸到了大堆堆沟一带,而且还继续向西延伸到了小洪山一带。结论地震地表破裂长度不仅与震级有关,还与震源深度有关,所建立的关系式具有一定的实用性,可以利用地表破裂规模估算古地震强度。     

确定地震破裂带长度的新方法--以中卫1709年7½地震为例

目的利用地震地表破裂与震级、震源深度的关系,估算地震地表破裂带长度.方法在总结前人成果基础上,结合最新实地调研结果,建立了地震破裂长度与震级、震源深度的关系式和地表现代活动破裂标志,研究宁夏中卫1709年7 1/2级地震破裂带的规模.结果利用关系式确定的破裂带基本长度为103 km,根据地表地震破裂标志确定的中卫地震地表破裂带长度为110 km,估算结果与实际调研结果基本吻合;该地震地表破裂带不仅跨过了黄河,延伸到了大堆堆沟一带,而且还继续向西延伸到了小洪山一带.结论地震地表破裂长度不仅与震级有关,还与震源深度有关,所建立的关系式具有一定的实用性,可以利用地表破裂规模估算古地震强度.     

确定地震破裂带长度的新方法——以中卫1709年15／2地震为例

目的利用地震地表破裂与震级、震源深度的关系，估算地震地表破裂带长度。方法在总结前人成果基础上，结合最新实地调研结果，建立了地震破裂长度与震级、震源深度的关系式和地表现代活动破裂标志，研究宁夏中卫1709年15/2级地震破裂带的规模。结果利用关系式确定的破裂带基本长度为103km，根据地表地震破裂标志确定的中卫地震地表破裂带长度为110km，估算结果与实际调研结果基本吻合；该地震地表破裂带不仅跨过了黄河，延伸到了大堆堆沟一带，而且还继续向西延伸到了小洪山一带。结论地震地表破裂长度不仅与震级有关，还与震源深度有关，所建立的关系式具有一定的实用性，可以利用地表破裂规模估算古地震强度。     

汶川地震地表破裂带宽度与断层上盘效应

以汶川地震产生的地表破裂宽度为研究对象, 以地表微变形、裂隙和鼓包、叠瓦状断层及反冲断层等为标志界定破裂的宽度, 查明中央破裂带和前山破裂带宽度的分布。结果表明, 中央断裂带与汉旺?白鹿断裂带的地表破裂宽度不同, 中央断裂带不同段落的地表破裂宽度也不相同。断层还表现出明显的断层上盘效应, 北川?映秀断裂上盘最小避让距离为70 m, 下盘最小避让距离为23.5 m, 断层两侧避让总宽度不应小于108 m; 汉旺?白鹿断裂上盘最小避让距离为35 m, 下盘最小避让距离20 m, 总避让宽度不应小于58 m。地表破裂宽度及断层上盘效应与破裂带陡坎高度、地震烈度分布、强震记录具有较好的一致性。     

龙门山汶川地震特征及构造运动学初析

2008年5月12日发生的龙门山汶川地震具有震级巨大、波及面宽、震中成线性展布的特点.根据震后构造地质调查,引发本次地震的断层活动主要表现为幕式斜冲与逆冲,其运动学特征是:断裂具有先走滑后逆冲,总体表现以逆冲运动为主.根据断裂面多期擦痕特征确定,断层活动主要为三期幕式活动,第一期为逆冲走滑,第二期为逆冲冲断,第三期为走滑逆冲.由地震破裂构造确定的主压应力方向为北西一南东方向.     

联合slipBERI与D-InSAR技术的青海省玛多县地震形变场提取与模拟

针对2021年5月22日青海玛多县Ms7.4地震震区形变信息、形变特征以及滑动断裂特性的提取与模拟等问题,获取了玛多县地震区的Sentinel-1A影像,采用双轨差分干涉法,并优化各项参数,提取出同震形变场,利用slipBERI(slip from Bayesian Regularized Inversion)方法对断层的几何参数及形变场进行反演和模拟。结果表明：玛多地震同震形变场的形状近似于一个椭圆,断层整体呈西北-东南走向,其上部为沉降区,下部为隆升区,最大LOS(line of sight,视线向)形变分别为0.65m和0.81m。地震形变场的运动主要以东西方向的水平运动为主,并伴有明显的左旋走滑,断层上下方相对视线向运动可达1.50m,表明此次地震的地表破裂有明显的错位移动。通过分析形变信息和地表破裂特征,可以判断该破裂带位于巴颜喀拉块体,为昆仑山口-江口断裂,反演结果与观测结果相符,这表明观测结果较可靠。     

埋地钢管在逆断层作用下失效模式研究

穿越逆断层的埋地管道在断层错动过程中呈现的失效样式复杂多样,根据逆断层错动管道受力特征分为压缩屈曲失效、Euler梁失稳失效两种失效模式,但对两种失效出现的工况认知不足.在管道抗震计算中通常借用管道在走滑断层错动时的反应分析方法来估算管道在逆断层中的变形状况,避免梁式失稳靠满足一定的埋深来保障.本研究利用ANSYS通用有限元程序建立了钢制埋地管道地震反应的有限元模型,以分析逆断层作用下管道的失效模式.该模型适合分析逆断层倾角≤80°的情况.计算结果显示:逆断层倾角≤45°,管道发生屈曲失效,管道失效部位在管道与断层破裂线相交处.倾角在50—70°之间,管道存在两种失效可能:当断层垂直位错量在0.7—1.0m之间时,管道出现失稳失效;当位错量大,错动速度快时,管道在与断层破裂线相交处发生屈曲失效.倾角在75—80°之间,管道屈曲失效和失稳失效可能相伴发生,屈曲失效部位出现在两处:(1)管道在与断层破裂线相交处失效;(2)失稳隆起处发生弯折.     

“4·20”芦山地震的构造破裂与发震断层

通过对"4.20"芦山地震构造破裂及变形特征的分析研究,阐明触发M=7.0级强烈地震的构造因素是NE向大川-双石断裂的逆断兼右旋走滑错动,断层面最大逆断-右旋滑动量达到1.51m。震中位置应在地震断裂通过的双石-太平区段而非震害严重的龙门乡。造成龙门乡震害异常的主要因素是该盆地较厚的第四系强烈的场地效应及建筑物结构强度不足。此次地震是龙门山断裂带地壳构造应力调整、地壳岩体应力-形变过程进入累进性发展阶段的必然结果。地壳破裂扩展方向具有向龙门山中央断裂发展的趋势。     

龙门山断裂带南段耿达—陇东断裂的浅层地震反射波法探测

使用浅层地震反射波法研究龙门山南段耿达—陇东断裂的空间位置和展布形态,为该断裂最新活动性的评价和最大发震能力的评估提供依据。针对耿达—陇东断裂所经过山间峡谷场地的基岩界面埋藏较浅、来自浅部的有效信号容易被震源附近强烈的干扰波覆盖等问题,在浅层地震探测工作中采取了小道间距、小偏移距、多道短排列接收和共反射点多次覆盖观测的工作方式,经数据处理后获得浅层地震反射剖面图像,揭示了耿达—陇东断裂及其分支在宝兴县陇东镇若必沟一带的空间展布位置和近地表构造形态,耿达—陇东断裂为一条走向NE、倾向NW、近地表倾角约为65°~80°的逆断层,断裂通过处零星发育宝兴西河T1、T2阶地,但未见较大的河流冲沟发育和断错河流T1、T2阶地等现象。     

永善地震的震源机制以及地区构造格架特征的探讨

1974年5月11日,云南省永善-大关一带发生7.1级的强震,震中28.2°N,104.0°E。大震时,由于地表未留下明显的大断裂,因此形成对此次地震震源机制的争议。作者根据全国地震目录列表、作图,勾画出几条大断裂带的活动特征。由滇东北地区的“菱形”格架和川西南的“V”形格架组成的构造活动带,北西向和北东向的主断裂交汇于永善-大关一带,致使永善-大关发生大震和多震的内在因素。地震是一种特殊的地质过程,是地壳运动的构造应力促使构造变动的结果。因此,必须从地壳活动构造着手,寻求应力场的方向、强度和应力积累,然后逐步揭示震源机制的过程。文章对两断面先后解锁的机制作了有益的探讨,对这个地区将来的地震活动的时间性空间性作了分析。     

沉积层厚度对逆冲断层破裂扩展特征影响数值模拟

为了深入揭示逆断层活动过程中沉积层的破裂扩展特征,采用数值模拟方法,研究断层倾角为45°时不同沉积层厚度对逆冲断层破裂特征的影响,得到以下主要结论:(1)随沉积层厚度的增加,断层活动对沉积层的作用力沿断层倾角方向从沉积层底部向上渐衰传递,接触点作用力最大,产生的变形随厚度增加在垂向上降低,并转化为横向传递,且横向影响范围逐渐增大。(2)逆冲断层破裂在两个临界沉积层厚度δ1,δ2的区分下存在三种扩展形式;沉积层厚度小于δ1时,基岩断层可扩展至沉积层表面并在表面形成破裂带;沉积层厚度大于δ2时,断层破裂只扩展到沉积层底部,其位移被沉积层内部的变形所吸收;沉积层厚度在δ1与δ2之间,基岩断层扩展到沉积层底部,并在表面形成张拉破裂带。研究结果表明:沉积层厚度是影响逆冲断层破裂扩展的重要因素之一,研究结果有助于进一步认识逆断层发震的地表变形特征。     

四川芦山Mw 6.6级地震发震构造

2013年4月20日四川芦山Mw 6.6级地震发生在龙门山构造带南段,未见典型的同震地表破裂。作者在对震后400余个地震破坏宏观调查点重新厘定的基础上,参考四川数字强震台网的近场峰值加速度(PGA)记录,绘制的本次地震等震线图的极震区地震烈度为Ⅸ度,略呈长轴为NE向的扁椭圆状,不具明显的方向性。进一步综合3 323个早期余震重新定位结果、石油地震勘探剖面和震源机制解等,判定本次地震的主要发震构造为控制蒙山东麓的大邑断裂,系龙门山构造带南段NW-SE向缩短所导致的大邑断裂上冲作用的结果;新开店断裂亦在深部产生了同震破裂,造成了断裂上盘震害明显高于下盘的断层上盘效应现象。     

柴达木盆地断裂发育特征及其动力学机制探讨

以精细地震解释为依托,以平衡剖面技术为手段,对柴达木盆地的地质发展演化史及在不同构造动力学背景下形成的断裂构造系统进行了分析。分析表明,在“挤压+走滑”的区域应力场作用下,柴达木盆地形成北部、南部和西北部3大挤压走滑断裂系统,断裂以逆断层和走滑断层为主,并伴有少量的同沉积正断层、滑脱断层、反转断层等。平衡剖面复原表明,柴达木盆地断裂的形成演化主要有3类模式：（1） 断裂在中新世（N1）定型;（2） 断裂在上新世(N2)—第四纪(Q)期间发育形成;（3）在盆地形成演化过程中一直都在活动的长期发育的断裂。这些断裂的生成和发展经历了侏罗纪的扩张、古近纪的初步挤压反转、新近纪大幅度逆冲走滑、第四纪最终定型等阶段。     

基于便携式无人机SfM方法的活动构造地貌位错测量—以阿尔金断裂中段为例

基于无人机航拍影像,利用SfM方法重建地表三维场景;通过软件自动提取和人工目视判读方式获取冲沟地貌;基于错断地貌复位测量方法,利用LaDiCaoz测量获取位错距离。本文以阿尔金断裂中段为研究对象,测量了近100组地貌位错数据,发现了5次疑似古地震造成的地表冲沟错断证据。     

拉萨盆地隐伏断裂浅层反射地震探测及断层活动性分析

为探测拉萨山间盆地隐伏活动断裂,采用人工震源的浅层地震勘探方法,提出了该地区地质条件下隐伏断裂勘探时震源选择、观测系统设计以及参数确定、数据处理与资料解释、断层识别的基本方法,查明了娘热断裂、那林拉卡断裂、拉萨断裂、夺底断裂的走向、倾向、上断点埋深及其在地表的垂直投影位置等主要参数,探测表明拉萨市城近地区发育有娘热、那林拉卡、拉萨、夺底等4条北西-北西西向断裂;娘热断裂和夺底断裂近垂直或高角度北倾,为逆走滑或走滑断层;那林拉卡断裂和拉萨断裂近垂直或高角度南倾为主,也是逆走滑断层;娘热、那林拉卡、拉萨、夺底等4条断裂均为晚更新世活动断层,平均垂直滑动速率为0.27~0.40 mm/a。为拉萨盆地及周边地区活动断层研究提供了基础资料,填补了该地区浅层地震勘探资料的空白。