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2024年  第30卷  第2期

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封面
2024 年 2 期封面
2024, 30(2).
摘要 (116) PDF (1412KB)(18)
摘要:
目次
2024 年 2 期目次
2024, 30(2).
摘要 (106) PDF (408KB)(10)
摘要:
 
活动构造与强震:专辑序言
吴中海, 郑文俊, 任俊杰, 任治坤
2024, 30(2): 181-188. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.20243002
摘要 (458) HTML (114) PDF (4677KB)(80)
摘要:
活动构造既是地壳最新活动的表现,也是导致强震的主要根源。中国大陆因发育了复杂的活动构造系统,成为世界上强震活动及相关灾害特别严重的地区。因此,深入认识中国大陆的活动构造特征与强震发生规律,有助于在城镇规划和重大工程建设中科学防范或规避强震灾害风险。为了及时交流活动构造与强震研究领域的最新成果,此期专辑优选了代表性论文12篇,主要涵盖了活动构造控震、古地震、活动断裂调查与探测、地震地质灾害、遥感技术应用和水库诱发地震共6个不同领域的研究进展。综合此期专辑的新成果和国内外相关领域的研究动态,建议活动构造与强震研究应关注4个方面的动态进展,包括:从活动构造演化及活动断裂体系角度更全面地认识区域强震的危险性;活动构造已步入定量化与精细化调查研究阶段;高精度遥感和多种定年技术的应用正在不断扩展古地震研究的范围和时限;人类活动诱发地震问题。
青藏高原陆陆碰撞-挤出活动构造体系控震作用:以1990年以来强震活动为例
吴中海
2024, 30(2): 189-205. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2023186
摘要 (248) HTML (44) PDF (23778KB)(71)
摘要:
青藏高原是地中海-喜马拉雅地震带上强震活动最频繁的区域之一,深入认识该区的活动构造体系控震效应对于区域强震危险性分析具有重要科学意义。从陆陆碰撞-挤出活动构造体系角度,对青藏高原自1990年以来的MW≥6.0强震活动及控震构造机制进行分析发现,青藏高原陆陆碰撞-挤出构造体系对区域强震活动起到显著控制作用,区域强震事件尤其是MW≥6.5地震主要出现在构造体系的主要边界断裂带上,并显示出相对有规律的时空迁移过程,而且青藏高原东部的多层次挤出-旋转活动构造体系构成了1990年以来强震过程的主要控震构造,其次是喜马拉雅主前缘逆冲断裂带。因此,青藏高原挤出构造体系应是未来强震活动趋势分析最值得关注的区域,尤其是当前最为活跃的巴颜喀拉次级挤出构造单元。对比分析土耳其安纳托利亚板块及周边的强震活动发现,该区具有类似的陆陆碰撞-挤出构造体系及控震效应,表明该构造体系是陆内造山中的一种典型的控震构造。进一步综合分析认为,活动构造体系控震效应的主要表现:一是构造体系中主要断块的边界断裂带通常是强震活动的主要场所;二是构造体系中不同构造带的强震活动常具有联动效应或相互触发关系,其中的复杂或特殊构造部位则是易出现双震或震群活动的场所;三是当构造体系中某个构造单元或构造带处于活跃阶段时,便会出现强震丛集现象。另外,充分认识构造体系中主要活动断层间的协调变形关系,活动断层带上的强震活动的分段破裂行为,以及活动断层上强震原地复发通常存在“周期长、准周期性和丛集性”的特点等,有助于在根据活动构造体系分析区域未来强震活动趋势时更为准确地判定活动断层带的未来强震危险性。
鄂尔多斯活动地块边界带第四纪晚期构造活动特征及强震孕育机制
郑文俊, 孙鑫, 雷启云, 龚志康, 王银, 刘兴旺, 李传友, 冯子鉴
2024, 30(2): 206-224. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2023154
摘要 (359) HTML (68) PDF (38605KB)(92)
摘要:
鄂尔多斯地块是位于中国大陆中心位置的典型活动地块,由于受西南部青藏地块和东部太平洋板块远程作用的影响,地块各边界带构造活动特征和变形具有明显的特殊性和差异性。文章总结了多年来围绕鄂尔多斯活动地块周缘边界带开展的活动断裂定量、地震孕育机制及活动特征等的已有研究结果,对地块周缘断裂活动特征及强震孕育机制进行系统总结。鄂尔多斯活动地块不同边界带断裂第四纪晚期活动特征的不同是强震孕育环境差异的最直接的证据。鄂尔多斯活动地块西边界构造变形样式复杂,受青藏高原向北东挤压扩展的影响,西边界南段断裂以走滑、逆走滑和逆冲为主要特征。而向北到西边界北段,以右旋走滑为主要特征;以青藏高原最新扩展前缘的三关口-牛首山断裂为界,北部的银川盆地表现为典型的断陷盆地,边界断裂有右旋走滑特征,地震活动多以正走滑型为主。北边界的河套盆地以北侧的正断层为其控盆构造,历史和古地震多集中在北侧边界断裂上。南边界的渭河盆地构造特征相对较为复杂,由两组正断层组成,历史大地震多发生在盆地南缘,盆地中北部有中强地震发生。东边界的山西地堑系由多个裂谷型盆地斜列组成,历史大地震表现为南强北弱,北部盆地受张-渤构造带的影响,盆地走向和断层运动性质均发生了明显变化,多具备发生7级左右地震的构造条件。综合认为,断裂活动特征典型的鄂尔多斯活动地块周缘各边界带,未来强震多发生在大地震离逝时间长的地震空区/空段,或是构造带的转换和交汇区。
新生代晚期挤压作用下活动背斜区的构造变形特征及其地震地质灾害效应
杨晓平, 陈杰, 李安, 黄伟亮, 张玲, 杨海波, 胡宗凯, 左玉琦
2024, 30(2): 225-241. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2023136
摘要 (248) HTML (45) PDF (32299KB)(67)
摘要:
活动背斜是第四纪晚期以来在活动挤压构造区域内吸收地壳缩短变形的主要地质构造之一,其是在挤压背景下形成的一个复杂的构造系统,由多种活动构造变形组成。发生在挤压构造区的大地震可以使褶皱相关断层、褶皱陡坎、翼部地形倾斜和地质体缩短等发生同震破裂或地面倾斜,进而引发严重的地震地质灾害,从理论研究和工程抗震两方面均需重视。因此,文章立足现有的逆断层相关褶皱、褶皱侧向扩展等理论,通过典型的主逆冲断层、反冲断层、弯矩断层、弯滑断层、共轭剪切断层和褶皱陡坎等实例,探讨了与褶皱相关的同震活动构造变形对建筑物的影响和破坏作用。研究认为,在强震导致的活动背斜地壳缩短、垂向隆升和侧向扩展过程中,背斜两翼和倾伏端的地面掀斜对重大工程建筑的安全运行构成威胁;同时,区域地壳缩短引发的弯曲变形给跨越活动背斜的重大线状工程造成的潜在地震危险和诱发的地质灾害值得关注。
华北平原中南部聊城-兰考断裂的第四纪晚期活动性探测——兼论1937年菏泽7.0级地震发震机制
刘广英, 梁宽, 李志鹏, 马保起, 龙焘, 李磊, 谭鑫, 李浩洋
2024, 30(2): 242-259. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2023088
摘要 (465) HTML (73) PDF (37097KB)(51)
摘要:
华北平原是中国人口最多、经济最为发达的地区之一,也是受地震灾害影响最为严重的地区之一。对于该地区断裂活动性和大地震发震机制的研究有利于探索板内地震的发震规律、减轻地震灾害所造成的损失。聊城-兰考断裂是华北平原中南部一条重要的隐伏深大断裂。结合浅层地震勘探、钻孔勘探和第四纪测年方法,对聊城-兰考断裂的活动性进行了精细的研究。坝城寺钻孔揭示聊城-兰考断裂南段错断了全新统底界,为全新世早期活动断裂,揭露出该断裂晚更新世以来造成了4次古地震事件,单次事件的垂直位错为1.2±0.2~3.7±0.2 m。根据钻孔揭示的地层落差计算出该断裂晚更新世早期的平均垂直滑动速率约为0.1±0.05 mm/a,晚更新世晚期—全新世中期的平均滑动速率为0.35±0.04 mm/a。根据1937年菏泽7.0级和6${\raise0.7ex\hbox{$3$} \!\mathord{\left/{\vphantom {3 4}}\right.}\!\lower0.7ex\hbox{$4$}} $级地震的等震线和地表破裂分布特征认为,小留-解元集断裂和东明-成武断裂为该地震的发震断裂;聊城-兰考断裂对于该地区应力的积累、地震的发生具有很好的控制和约束作用,为区域控震构造。
柴达木盆地北缘断裂锡铁山-阿木尼克山段第四纪晚期古地震活动性
姚生海, 盖海龙, 殷翔, 刘炜, 张加庆, 张占贤
2024, 30(2): 260-274. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2023114
摘要 (182) HTML (26) PDF (54452KB)(34)
摘要:
柴达木盆地北缘断裂带是青藏高原北部的一条区域性活动断裂带,构成了柴达木盆地北部和祁连山的边界断裂,研究其第四纪晚期古地震活动对于理解柴达木盆地北缘断裂带地震复发周期、地震危险性等具有重要意义。通过地质考察、遥感解译、探槽开挖及OSL地质测年、古地震期次分析等,对柴达木盆地北缘断裂(锡铁山-阿木尼克山段)古地震事件进行了研究。研究表明:探槽剖面共揭露了5次比较可靠的古地震事件,发震时间分别为:事件E1距今约60 a;事件E2 3.1±0.3~3.4±0.3 ka;事件E3 7.5±0.3~8.1±0.3 ka;事件E4 10.1±0.4~11.4±0.4 ka;事件E5 12.1±0.4~12.8±0.4 ka。利用古地震逐次限定法认为柴达木盆地北缘断裂(锡铁山-阿木尼克山段)地震复发周期为2.6~3.4 ka。阿木尼克山段最新离逝时间为60年前,锡铁山段最新离逝时间为3.1±0.3 ka,分析认为柴达木盆地北缘断裂锡铁山段未来遭遇破坏性地震的可能性大于阿木尼克山段。该结果可以更好地了解柴达木盆地北缘断裂的古地震期次、复发间隔等,对地震预报预测及评价该断裂未来地震危险性具有一定的指导意义。
川西理塘-义敦断裂措普湖段第四纪晚期滑动速率与古地震序列
王世元, 王竞, 李福鹏, 陶志刚, 梁明剑, 刘韶, 屈淼, 张力文, 曾维祖, 晋云霞
2024, 30(2): 275-288. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2023060
摘要 (269) HTML (60) PDF (32556KB)(46)
摘要:
理塘-义敦断裂是川滇菱形块体内部一条延伸约130 km的全新世活动的左旋走滑断裂带,是川西理塘地区地震活动的重要控震构造,目前其北段的措普湖段研究程度相对较低。将理塘-义敦断裂措普湖段作为研究对象,运用野外勘察、高精度测绘、探槽与14C测年等方法对措普湖段进行滑动速率和古地震探究。开挖的2处探槽位于冬欧山坡麓处,通过识别探槽内断裂与地层的切割关系、地层沉积特征、断层运动性质等标志;共识别出4次古地震事件:事件Ⅰ发生于BC 3382± 60 a之前;事件Ⅱ发生于BC 3382±60 a~BC 1094±51 a之间;事件Ⅲ与事件Ⅳ均发生于AD 1330±44 a之后。可以推断理塘-义敦断裂措普湖段具有大概率的古地震复发间隔为2.4 ka左右,不排除有小概率复发间隔0.4±0.3 ka的可能。理塘-义敦断裂措普湖段古地震事件与大毛垭坝段和理塘段古地震事件之间存在差异,但是不同分段断裂的地震活动性在全新世以来均表现出持续增强趋势。根据测绘断错地貌和末次冰期冰碛垄推算出晚更新世以来措普湖段平均滑动速率为4.15±0.5 mm/a,与理塘-义敦断裂第四纪晚期不同分支滑动速率处于同一量级水平。文章完善了理塘-义敦断裂的构造特征全貌和古地震、滑动速率等信息,有助于更好地理解该断裂及该地区地震活动史和构造变形模式,为今后地震的中长期预测提供更多的数据,同时也有助于川藏铁路沿线相关工程的地震风险评估。
基于光学影像相关性匹配技术的2023年土耳其MW7.8与MW7.5双强震地表同震变形研究
康文君, 徐锡伟
2024, 30(2): 289-297. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2023144
摘要 (240) HTML (46) PDF (13956KB)(33)
摘要:
2023年2月6日在土耳其中南部卡赫拉曼马拉什省10个小时内连续发生MW7.8与MW7.5双强震,震源机制解表明两个地震均为走滑型地震。土耳其双强地震发生后,国内外学者利用野外测量、GNSS以及差分InSAR等方法开展了一系列地表同震变形研究,但由于所采用的技术手段限制,当前已有地表同震变形结果尚存在空间分辨率低、近断层处数据缺失等不足。为了弥补这些不足,研究利用哨兵2号光学影像数据,通过影像相关性匹配技术得到了土耳其双强震的东西向和南北向的地表同震变形场,并将这些地表变形转换成为沿着断层方向的左旋走滑位移。变形场结果显示两次地震地表破裂长度分别约280 km和约130 km,首先发生的MW 7.8地震的平均走滑位移量为4.2±1.66 m,最大走滑位移量6.9±0.81 m;随后发生的MW7.5地震的平均走滑位移量为4.9±2.45 m,最大走滑位移量为9.6±1.16 m。通过对比COSI-Corr方法和野外测量得到的水平位移,结果显示2种方法得到的最大水平位移相吻合,而COSI-Corr方法得到的平均位移略大于野外测量得到的水平位移,这是由COSI-Corr方法测量结果中包含了部分离断层弥散变形导致的。研究结论不仅可为断层面滑动反演模型提供变形数据和约束条件,同时可以加深对走滑断裂的破裂行为控制因素的理解。
羌塘地块中西部布木错走滑断裂系的第四纪晚期地表变形特征与构造意义
韩帅, 吴中海, 王世锋, 高扬, 张圣听, 陆诗铭, 张铭杲
2024, 30(2): 298-313. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2023086
摘要 (1501) HTML (68) PDF (62312KB)(299)
摘要:
班公-怒江缝合带(班怒带)是青藏高原内部羌塘地块与拉萨地块之间的重要边界,研究该边界带上共轭走滑断裂第四纪晚期的几何结构与变形特性对于理解高原内部在印度-欧亚板块碰撞作用下形成的空间差异响应和构造模型具有重要意义。位于班怒带西段的布木错断裂系包括北东向布木错断裂和北西向纳屋错断裂,通过遥感解译和野外地质调查,明确了这两条断裂在第四纪晚期的构造特征和最新的地表变形特征。结果显示,两条断裂自第四纪晚期以来的活动特征明显,并且近期都经历过一次大地震,产生了地表破裂。据此推测班怒带西段北西、北东两组断裂的最新活动强度接近,羌塘地块南部边界现今变形可能受控于两组断裂的共同影响,并已延伸至块体内部。以上发现进一步证明,青藏高原内部物质受中—下地壳流的驱动作用,通过走滑断层和正断层持续向北扩展。
甘肃积石山县MS 6.2地震同震地质灾害发育特征与易发性评价
刘帅, 何斌, 王涛, 刘甲美, 曹佳文, 王浩杰, 张帅, 李坤, 李冉, 张永军, 窦晓东, 吴中海, 陈鹏, 丰成君
2024, 30(2): 314-331. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2024009
摘要 (321) HTML (56) PDF (59477KB)(56)
摘要:
2023年12月18日,甘肃积石山县发生MS 6.2地震,诱发的同震地质灾害严重威胁到人民生命和财产安全,因此及时总结分析同震地质灾害发育规律并进行县域易发性评价,对支撑震后恢复重建至关重要。通过应急排查、野外调查与结果分析,对同震地质灾害发育特征进行分析总结;以震后排查的同震新增和加剧隐患点为分析样本,采用Pearson相关性系数与随机森林Gini系数分析方法,筛选了15个影响因子,并运用机器学习-随机森林模型对积石山县进行同震地质灾害易发性评价。结果表明,震区同震地质灾害总体发育程度不强,规模以小型为主,崩滑流地质灾害隐患可分为3大类、8个亚类,绝大部分分布在黄土丘陵区;积石山县同震地质灾害随机森林模型易发性评价(AUC=0.961)结果显示,极高易发区面积占比约8.67%,主要分布在胡林家乡、徐扈家乡、柳沟乡等乡镇,且县域及各乡镇易发性分级结构与隐患点密度分布吻合程度高。评价结果对已有排查隐患点以外的震裂山体或潜在崩滑流灾害具有重要指示作用,可为积石山县灾后恢复重建规划提供决策支撑,同时将Pearson相关性系数与随机森林Gini系数的影响因子筛选方法及机器学习模型——随机森林应用于易发性评价中,可为其他山地丘陵区地质灾害易发性评价提供参考。
UAV SfM技术在活动构造研究中的应用——以青藏高原西北部龙木错断裂为例
江晨轶, 潘家伟, 张丽军, 李海兵, 孙知明, Marie-Luce Chevalier, 刘富财, 苏强
2024, 30(2): 332-347. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2023192
摘要 (236) HTML (50) PDF (25854KB)(49)
摘要:
为探讨搭载与未搭载实时动态差分技术/动态后处理技术(RTK/PPK)模块的无人机平台通过运动恢复结构(SfM)方法处理获得的数字高程模型(DEM)数据质量差异,以及建立不同无人机平台野外数据采集和室内数据处理过程的快速流程,利用大疆经纬M 300 RTK无人机(搭载禅思L1激光雷达(LiDAR)和测绘相机)与大疆精灵4 Pro无人机(搭载可见光相机)分别对青藏高原西北部龙木错断裂上1处位错阶地进行了数据采集,获得了该处高分辨率、高精度DEM数据和数字正射影像图(DOM)数据。对比结果显示,M 300 RTK无人机平台L1负载系统获得的LiDAR和SfM地形数据精度接近,两者在约100 m的飞行高度获得的DEM数据在水平和垂直方向的均方差分别为0.135 m、0.111 m和0.201 m、0.180 m;无RTK模块的精灵4 Pro无人机获取的DEM数据虽然绝对精度较差(水平和垂直方向均方差分别为1.707 m和249.280 m),但其反映的相对地形与实际地形接近,经过地面控制点校正后精度可以达到分米级。研究表明,RTK SfM技术克服了使用地面控制点的局限性,为活动构造研究领域微地貌测量提供了更高精度、更高效率的解决方案。当对测区的绝对三维坐标要求不高,仅需相对的地形起伏时,未搭载RTK模块的无人机也能够在无地面控制点约束的情况下满足地貌位错测量基本需求。
基岩地质差异对活动断层地表几何形态的控制作用——以祁连山北缘佛洞庙-红崖子断层为例
杨勇忠, 李占飞, 任俊杰, 徐锡伟, 李康, 程佳, 康文君
2024, 30(2): 348-362. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2023129
摘要 (219) HTML (33) PDF (26475KB)(48)
摘要:
全球广泛分布的活动断层是孕育地表破裂型强震的天然载体,地球科学观测揭示活动断层的先存几何结构对地震地表破裂的发育演化具有很强的控制作用。目前针对活动断层地表构造变形特征与基岩地质背景关系的研究较少且仅局限于高温高压岩石力学实验尺度,缺乏数百千米尺度天然活动断层结构特征的直接参考,尤其是关于活动逆冲断层的研究相对更少。不断发展的高精度对地观测技术和活动构造定量研究方法能够更加精细地刻画活动断层大尺度几何结构,清晰揭示断层多参数错断地貌特征,深化断层活动行为的定量研究。利用青藏高原东北缘佛洞庙-红崖子逆冲断层上长约120 km的高精度地形数据(分辨率为0.5 m),系统分析了该断层浅表错断地貌参数特征,并将其与基岩地质背景进行综合对比。研究结果揭示出断层上断错地貌参数显著变化区与断层上盘沿走向的基岩地质界限、断层分段位置以及垂直位移显著衰减区明显对应。对比断层东段和西段,佛洞庙-红崖子断层中段志留系花岗岩发育区几何结构更加粗糙且浅表变形带宽度更大,断层阶跃宽度分布沿断层的变化也更为剧烈。研究结果进一步提示基岩地质背景对逆冲断层的浅表构造变形具有很强的控制作用,在活动断层地震危险性分析中也需要关注基础地质背景可能带来的影响。
四川大岗山水库蓄水对2022年泸定MS 6.8地震及余震的影响
朱家正, 孙玉军, 谢志远, 吴刚
2024, 30(2): 363-376. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2023095
摘要 (186) HTML (30) PDF (27751KB)(26)
摘要:
2022年9月5日四川省泸定县发生MS 6.8地震,2023年1月发生MS 5.6余震。该次地震发生在鲜水河断裂南段,位于泸定地震震中东南部70 km的大岗山水库。该水库自建成蓄水后,引起库区北西侧磨西断裂的地震活动性显著变化:2014年11月水库达到预定水位之前的3年内,磨西段地震震级较小,多为0~2级微震;11月之后的3年内该区域地震震级和数量明显增加。文章利用高精度DEM数据、精准的地表断裂信息和地层地质信息,建立了三维孔隙弹性有限元数值模型,并根据震源机制解得到断层参数,定量计算了水库水位变化对地层孔隙压力、断层库仑应力的影响。在相关参数约束下的结果表明:水库蓄水造成MS 6.8地震震源位置在发震时刻的地层孔隙压力增加5 kPa,库仑应力增加3.6 kPa,对其发生具有一定促进作用。对于MS 5.6正断层型余震,水库蓄水造成其震源位置孔隙压力增加0.32 kPa,库仑应力降低0.69 kPa,对其所处断层面的滑动具有抑制作用。