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预出版

《地质力学学报》预出版版权说明

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2023年甘肃肃北MS5.5地震InSAR同震形变场与构造意义
熊国华, 季灵运, 陈玉鑫, 朱良玉, 刘传金, 徐晶, 蒋锋云, 徐国彬
, doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2024127
摘要 (18) PDF (3538KB)(4)
摘要:
2023年10月24日甘肃酒泉市肃北县发生了MS5.5地震，震中位于青藏高原前缘祁连山地震带上。为深入探究此次地震的发震机理及与构造应力场的关系，通过利用升、降轨Sentinel-1数据获取了此次肃北MS5.5地震的InSAR同震形变场，并基于均匀位错模型确定了发震断层参数；在此基础上，采用分布式滑动反演方法获得了发震断层的精细滑动分布，并进一步分析了肃北MS5.5地震引起的库仑应力荷载及区域震间应变率变化。结果表明：此次地震产生的地表形变场在InSAR升、降轨视线向分别达到12 cm、9 cm，形变主要表现为地表隆升。发震断层为位于疏勒南山断裂与中祁连北缘断裂之间的一条隐伏断层，走向角约为166.97°，倾角约为68.69°，滑动角约为110.39°，断层滑动主要集中在1.2~4.9 km深度范围内，最大滑动量为0.58 m，发生于地下约2.56 km深处。反演得到的矩震级为MW5.6，同震破裂以逆冲为主兼少许右旋走滑分量。此次地震事件导致了中祁连北缘断裂与疏勒南山断裂之间区域及疏勒河断裂带北侧地区出现一定程度的库仑应力加载特征。同时，区域面应变率在震间呈现明显挤压态势，在震区北侧面应变与最大剪应变率较高，历史地震多发生于应变高值向低值变化的梯度带上，结合区域的应力分布特征表明，该地区未来地震的危险性不容忽视。
粤北澜河片麻状黑云母花岗岩的成因：锆石U-Pb年代学、Hf同位素和地球化学约束
王海洋, 钟福军, 潘家永, 夏菲, 陈正乐, 李文丽, 孙岳, 刘军港, 严杰, 祁家明
, doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2024137
摘要 (26) PDF (2648KB)(5)
摘要:
[目的]粤北澜河岩体位于诸广山岩体东南缘，主要岩石类型为片麻状黑云母花岗岩，其岩石成因尚未厘定。[方法]因此，对澜河片麻状黑云母花岗岩开展了LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学、岩石地球化学和锆石Hf同位素研究。[结果]U-Pb定年结果显示澜河片麻状黑云母花岗岩的侵位年龄为427±2Ma，为加里东期岩浆活动的产物。岩石地球化学特征显示其SiO2含量为71.53%～75.41%，具有较高的全碱含量（K2O+Na2O=7.57%～8.23%）和A/CNK值（1.00~1.06），富集Rb、Th、U、K，亏损Ba、Y、Nb、Ta、Sr、Yb等元素，LREE/HREE为9.49～28.15，Eu负异常明显（δEu=0.21～0.76）。样品的锆石εHf(t)均为负值（-11.8～-5.2），对应的tDM2值为1806～2129 Ma。[结论]根据上述岩石地球化学和同位素特征，表明澜河片麻状黑云母花岗岩为高分异I型花岗岩，主要由地壳变质砂岩和变质泥岩部分熔融形成，可能是古元古代基底在新元古代—早古生代多期改造后的产物。综合研究认为澜河片麻状黑云母花岗岩形成于华南早古生代的同碰撞构造环境。结合区域地质资料，澜河岩体可能是华南加里东期造山运动从挤压增厚向后碰撞伸展的转变的产物，这一转变可能与华南内部的构造重组或外部板块的俯冲碰撞有关。
青藏高原错那-沃卡断裂带活动性与地质安全风险防控对策研究
强新刚, 郭长宝, 孙东霞, 韩建恩, 张广泽, 张敏, 邱振东, 何平
, doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2024093
摘要 (34) PDF (3613KB)(7)
摘要:
沿青藏高原雅鲁藏布江缝合带修建的拉林铁路穿越错那-沃卡活动断裂带，发震断裂的同震地表错动造成的工程错断、隧道变形、地质灾害等，是铁路运营阶段面临的重要地质安全风险。本文基于遥感解译、野外调查并结合已有研究成果，分析了穿越拉林铁路的错那-沃卡断裂带的发育特征、活动性及其对铁路工程的影响。研究表明，错那-沃卡断裂带由5条北东走向的分支断裂组成，其中沃卡盆地西边界断裂（F2-1、F2-2）为晚更新世活动断裂，沃卡盆地东边界断裂（F2-4、F2-5）为全新世活动断裂，盆地内部断裂F2-3为1915年桑日MS 7.0级地震的发震断裂。根据大量地震断裂变形现场考察和实验研究结果估算，未来错那-沃卡断裂的分支断裂发生同震地表错动时，可能对穿越断裂带的藏嘎隧道和桑珠岭隧道造成变形破坏，断裂活动影响范围宽度约16~30 m。因此，建议加强拉林铁路穿越活动断裂区段的强震变形、工程错断等地质安全风险防控对策研究。
赣南珠坑钨矿赋矿花岗岩成岩时代、地球化学特征及其地质意义
高原, 王颖, 王海, 徐喆, 张勇, 周渝, 张芳荣, 孙超, 贺彬, 张思远, 张福神
, doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2024083
摘要 (36) PDF (1476KB)(5)
摘要:
通过对赣南广昌县珠坑钨矿赋矿岩体二云母花岗岩、白云母花岗岩分别开展系统的岩石化学、微量元素、稀土元素和成岩时代研究，并结合区域成岩成矿最新研究结果，探讨了珠坑钨矿岩体成因和构造背景。LA-ICP-MS分析结果显示，细粒白云母花岗岩独居石206Pb/238U加权平均年龄为156.7±1.3Ma，为燕山期岩浆活动产物，其主量元素具有典型的富硅（SiO2含量65.54%~74.95%）、富碱（Na2O+K2O含量为8.48~12.85%）、高铝（A/CNK介于1.10~1.22）和贫Mg特征，其稀土总量ΣREE介于61.12×10-6~173.98×10-6，总体显示弱富集轻稀土，其稀土配分曲线呈弱右倾，具有明显的负铕异常，Rb、Ta、Pb、Nd、Hf富集，Ba、Nb、Sr、Pb和Ti亏损，属于高分异S型花岗岩；二云母花岗岩独居石206Pb/238U加权平均年龄为159.5±0.9Ma，为燕山早期岩浆活动产物，其主量元素具有典型的富硅（SiO2含量在75.02%~77.03%）、富碱（Na2O+K2O含量为5.92~8.58%之间）、高铝（A/CNK=1.14~1.65）和贫Mg特征，其稀土总量ΣREE介于106.86×10-6~124.24×10-6，总体显示轻稀土富集，稀土配分曲线呈右倾斜，具有明显负铕异常；Rb、Ta、Pb、Nd、Hf富集，Ba、Nb、Sr、Pb和Ti亏损，属于高分异S型花岗岩。结合年代学和岩石地球化学特征，珠坑矿床花岗岩侵位时代为晚侏罗世，为燕山期石圈伸展-拉张环境下的岩浆作用产物。
2023年9月9日摩洛哥M6.9地震静态应力触发研究
王润妍, 万永魁, 关兆萱, 黄少华, 顾培苑, 宋泽尧, 周明月
, doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2024039
摘要 (17) PDF (1538KB)(1)
摘要:
库仑应力变化是研究地震触发效应和评估地震危险性的重要工具。为研究2023年9月9日摩洛哥M6.9地震的静态库仑破裂应力对周围的触发作用。通过确定发震断层的几何形态和滑动性质，分析地震产生的同震位移场及地表应变场，并评估主震对余震及周围断层的触发效应，以揭示该地震对区域地震活动性的影响。利用“中心解”算法确定地震可能发生的两个节面，并将当地应力场投影到这两个节面上，选择库仑应力较大的节面作为发震断层面。基于统计公式，确定发震断层面的滑动性质。在均匀弹性半空间理论模型下，构建地震作用下区域同震位移场及地表应变场。其次，假定接收断层的余震震源机制与主震一致，计算主震对余震的触发作用。最后，计算主震在周围断层上产生的库仑破裂应力变化，评估地震危险性。研究结果表明，震中物质向外涌出，南北两侧物质向内涌入，震中表现为隆升，南北两侧略微沉降。主震产生的静态库仑应力促进了大部分浅层余震的发生，大量余震处于库仑应力变化高值区。此外，南阿特拉斯断裂西段、西南段，北阿特拉斯断裂南段，南苏斯断裂西段的库仑应力高值区均超过0.01MPa阈值，地震危险性极高值得关注。
 
2023年积石山Ms6.2地震的地震裂缝及其成因机制
张波, 王爱国, 姚赟胜, 何小龙, 姚赛赛, 朱俊文, 蔡艺萌
, doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2024114
摘要 (209) PDF (3824KB)(32)
摘要:
2023年积石山Ms6.2地震在地表形成了大量的地震裂缝，但对地震裂缝的成因存在较多分歧。为了更好地认识中强地震中地裂缝的发育特征及其成因机理，采用野外观测、统计分析、无人机摄影测量等方法，系统调查积石山地震形成的246条地震裂缝，总结其发育特征和成因机理，研究结果如下。第一，2023年积石山Ms6.2地震在Ⅶ-Ⅷ度区内形成了大量的地震裂缝，总体可分为构造微裂缝和非构造裂缝两类，非构造裂缝又包括山脊重力裂缝、滑坡边缘裂缝和沟谷裂缝-沙土液化组合。第二，构造微裂缝沿积石山东缘断裂发育，宽度cm-mm级，通过断层面、节理面等介质软弱部位，表现为构造对裂缝的控制作用，裂缝同时具有“趋弱”的特点，说明此类裂缝不是断层直接错动地表而形成。第三，非构造裂缝主要发育在震中北侧的黄土丘陵和台塬-沟谷区，山脊（台塬）部位的裂缝规模大、延伸远，从山脊（台塬）向下经山坡至沟谷，裂缝宽度从dm级降低为mm级。第四，构造微裂缝经过约半年时间已基本自然愈合，非构造裂缝的愈合时间远长于构造微裂缝的愈合时间；一些滑坡边缘裂缝可能难以自然愈合而形成永久位移，对人类造成严重威胁的裂缝，需要人为修复。对2023年积石山Ms6.2地震地裂缝的分布、类型和成因机制的分析表明，2023年积石山Ms6.2地震没有形成地表破裂带。对积石山地震地裂缝的综述研究对于地震次生灾害的研究、灾害损失减轻和地震构造分析具有重要意义。
鄂东缘临兴地区深层煤层顶底板与含气性耦合关系研究
霍少伟, 冯兴强, 吴见, 张守仁, 周磊, 钱竹良 , 晁巍巍
, doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2024124
摘要 (36) PDF (2567KB)(9)
摘要:
鄂尔多斯盆地东缘临兴地区的深层煤层气有巨大的勘探开发潜力，已经成为重点勘探开发区。研究表明，煤层顶底板对煤层气的富集保存有重要作用，目前尚未开展深层煤层顶底板对含气性影响的系统研究，二者的耦合关系不清楚，为丰富深层煤层气富集理论。综合应用测井、钻井和录井等资料，针对8+9号煤层顶底板特征与含气性的耦合关系展开了研究。研究结果发现，临兴地区本溪组-太原组发育障壁-潮坪-潟湖沉积体系，8+9号煤层主要发育于潮上带、泥炭坪和泥炭沼泽，顶底板沉积环境为泥坪、潟湖、灰坪、砂坪微相。受沉积环境的影响顶底板主要由灰岩、泥岩和砂岩3种岩性构成，煤层顶板和底板厚度平面分布变化较大，顶板厚度介于1.90 ~19.00 m之间；底板厚度介于1.99 ~21.19 m之间；形成了顶灰底泥型、顶泥底灰型、顶泥底泥型、顶泥底砂型、顶砂底灰型、顶砂底泥型、顶砂底砂型7种不同的顶底板岩性组合；进一步研究顶底板特征与含气量的关系发现，顶灰底泥型、顶泥底灰型、顶泥底泥型，呈现出高含气量的特征；顶泥底砂型、顶砂底灰型，呈现较高含气量的特征；顶砂底泥型、顶砂底砂型，呈现低含气量的特征，在同一岩性下，顶底板厚度越大，煤层气含气量越高，顶底板厚度与含气量呈正相关。利用层次分析法研究顶底板与含气量之间的关系，形成了3类深层煤层顶底板与含气性耦合模式：Ⅰ类(耦合关系好)含气量大于15 m³/t、Ⅱ类(耦合关系较好)含气量范围在 12 ~ 15 m³/t、Ⅲ类(耦合关系差) 含气量小于12 m³/t。该研究成果明确了深层煤层顶底板对含气量的控制作用，对深层煤层气的有利区评价、优选和开采具有重要的指导意义，并进一步丰富了深层煤层气富集理论。
赣西北大湖塘矿田石门寺钨矿床控矿构造解析
陈柏林, 高允
, doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2024106
摘要 (30) PDF (9341KB)(5)
摘要:
大湖塘钨矿田位于赣西北九岭近东西向隆起带，是近年发现的一个世界级超大型钨多金属热液矿床聚集区，由石门寺、大雾塘、狮尾洞、昆山四个大型矿床和大岭上、大河里等多个中小型矿床组成。石门寺大型钨矿床位于矿田北部，矿体发育于新元古代花岗闪长岩和燕山期花岗岩中，矿化类型有石英大脉型、细脉浸染型和热液隐爆角砾岩型，三种矿化类型围绕成矿岩体有规律产出，构造控矿作用明显。研究表明：含矿构造是呈近东西向为主、NEE向和NWW向次之、多方向的小型断裂构造，整体呈现长轴为东西向的近椭圆状展布；从矿区外侧向中心含矿构造具有中等倾角双倾向裂隙中等倾角单倾向外倾裂隙陡倾角裂隙的变化趋势，中心为热液爆破角砾岩；其中中等倾角双倾向含矿构造形成于成矿前的岩浆侵位期，最大主压应力近直立，中间主应力近水平，为剖面X-型共轭剪裂隙；中等倾角单倾向外倾含矿构造和陡倾角含矿构造带形成于热液隐爆的同成矿期，最大主压应力近直立，中间主应力近水平，为剖面上的单向剪裂隙和张剪性裂隙；热液隐爆中心为最大主压应力近直立，中间和最小主应力均近水平且大小相近。石门寺钨矿床的控矿构造是长轴呈近东西向展布的成矿岩浆岩的岩体侵位构造和岩浆期后成矿流体的液压致裂构造；岩体侵位构造形成稍早，主要发育于成矿岩体顶部的上覆围岩（晋宁期花岗闪长岩）中，分布范围较大；岩浆期后成矿流体的液压致裂构造形成于成矿期，发育于成矿岩体上部和上覆围岩中，分布范围较窄；成矿流体的隐爆和液压致裂瞬间降低了成矿流体的压力，导致成矿物质的大量析出和有用矿物的结晶，形成钨矿床。花岗岩体侵位构造和成矿流体液压致裂构造是钨矿体的赋存空间，控制了钨矿体产出。矿区近EW向构造属于隐伏构造（基底构造），为控岩构造，控制成矿岩体长轴呈近EW向延伸，起到间接控矿作用；NWW向构造如F20断裂既不是导矿构造，也不是控矿构造，而是左行正断的破矿构造；矿田尺度的NNE向隐伏构造控制成矿岩浆岩带的展布，是高级别的控岩构造。进一步找矿方向其一在矿区范围是近东西向成矿岩体东、西两端岩体倾伏部位的深部寻找隐伏矿体；其二在矿田范围是有隐伏成矿岩体发育的部位寻找另一个岩体-流体成矿系统。
金沙江上游蚀变蛇绿岩型滑坡形成机制研究——以堆绒通滑坡为例
冉丽娜, 张永双, 任三绍, 李金秋
, doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2024084
摘要 (39) PDF (3134KB)(4)
摘要:
青藏高原构造缝合带具有复杂的岩体结构和特殊的岩性组合，是特大滑坡易发带，但蚀变蛇绿岩型滑坡形成演化涉及的影响因素较多，目前对其孕生机制尚不明晰，制约了灾害隐患有效判识和风险防范。本文以金沙江构造缝合带堆绒通滑坡为例，基于现场调查、无人机测绘、年代学测试和环剪试验等方法，剖析了蚀变蛇绿岩型滑坡的发育特征和形成机制，并对滑坡堆积体的稳定性进行了模拟分析。结果表明：①堆绒通滑坡是形成于晚更新世的巨型滑坡，所在斜坡岩性以基性-超基性岩为主，内部发育多条黏土化蚀变蛇绿岩条带，构成易滑地质结构；②黏土化蚀变蛇绿岩在天然状态下具有较低的抗剪强度，遇水强度急剧下降，天然状态下的c、φ值分别为67.0 kPa和20.3°，饱和状态下的c、φ值分别为39.8 kPa和13.8°，软化效应显著；③堆绒通滑坡堆积体目前整体稳定，但在强降雨条件下滑坡体前缘可能出现局部失稳，基于滑坡稳定性数值模拟结果提出了灾害风险防范对策建议。
河北兴隆国家地质公园溶洞的成因及时代探讨
张皓月, 姜群鸥, 王姗, 张绪教
, doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2024136
摘要 (80) PDF (1579KB)(4)
摘要:
岩溶洞穴作为地球关键带的重要组成部分，兼具景观和科学研究价值。前人对与溶洞形成密切相关的构造少有关注，对溶洞形成时代的定量研究更是空白。本文基于河北省兴隆县陶家台洞穴形态特征、组成洞穴的地层产状尤其是构造的详细调查，结合矿物X射线衍射和地球化学元素分析，对兴隆溶洞成因及时代开展了系统研究。组成溶洞的中元古代含燧石团块白云质灰岩中发育两条断层，溶洞自上而下顺断层倾向发育，属断裂构造形成的差异溶蚀型溶洞。洞穴中上部灌入的红土堆积与洞外风化壳残积红土的地球化学特征基本一致，且发育有经地表水溶滤而富铁的红色钟乳石，表明洞内堆积的红土来源于洞外，溶洞形成时代应在红土之后。经区域对比，地表残积红土为唐县期（3.1~3.7 Ma）夷平面的产物，说明溶洞形成时代应在新生代晚期。本文首次提出兴隆溶洞发育受控于断层的新认识，并较好地约束了其形成时代，可为其它区域岩溶地貌的成因及时代研究提供重要的参考。
南堡凹陷地壳稳定性：源自历史地震事件时空特征的启示
张扬
, doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2024036
摘要 (83) PDF (3046KB)(4)
摘要:
区域地壳稳定性评价在重大工程的规划和建设中发挥着重要的参考作用。鉴于南堡凹陷作为我国首个海上储气库的建设地，其地壳稳定性自然成为大家关注的热点。基于区域历史地震数据，总结了南堡凹陷及周边地震活动的时空分布规律，分析了唐山–河间–磁县断裂带和张家口–蓬莱断裂带的破裂模式，探讨了南堡凹陷的地壳稳定性。结果表明，南堡凹陷是活动构造带附近相对稳定的“安全岛”。区域上，南堡凹陷周缘积累的应力主要通过滦县–乐亭和宝坻–宁河等断裂活动得以释放，周缘的地震活动对于南堡凹陷内部的影响十分有限；而在南堡凹陷的内部，发育一个大型伸展变形系统。根据现今的构造应力背景，南堡凹陷内的应力仅需要积累很小的量级就会诱发先存正断层不稳定滑动。这意味着应力无法长时间尺度积累，因此南堡凹陷内部不具备发生大地震的条件。
渤海海峡跨海通道工程南段地应力特征与工程稳定性分析
乔二伟, 马秀敏, 彭华, 郭华林, 孙尧, 姜景捷
, doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2023169
摘要 (90) PDF (1274KB)(5)
摘要:
: 渤海海峡跨海通道工程是连接山东半岛与辽东半岛重要的海上交通主线工程，沿线地应力状态是工程设计和施工决策的重要参考依据。为了准确获得工程南段地区现今地应力特征及构造应力场分布特征，在烟台市蓬莱区西南北沟镇BGZ 测点实施了300m以浅的水压致裂法地应力测量。结果表明：①水平构造应力为测区主导应力，与同属东北—华北应力区其它地区相比，应力处于中等；②随测量深度增加，最大水平主应力SH、最小水平主应力Sh和垂向主应力Sv均呈线性增大趋势；在测量深度范围内地壳浅表层应力结构以逆断型为主，即SH＞Sh＞Sv；③实测SH平均方位角为N75.3E，与该地区所属华北应力区的应力场方向一致, 也与该区域震源机制解和GPS测量揭示的区域构造应力场方向基本一致。同时，应用库仑摩擦滑动准则和本次测量数据，初步评估了研究区现今地应力积累水平及其对工程稳定性的影响，认为该地区应力积累总体水平相对较低，工程区域地壳相对稳定。依据岩爆危险程度综合判别准则σθmax / Rc讨论了通道区域地下隧道工程围岩岩爆的可能性，认为该工程地下隧道没有发生岩爆的可能，隧道围岩总体稳定。研究结果可为渤海海峡跨海通道工程的设计、施工等方案的优选提供科学依据，同时也为区域活动断裂、地震地质、区域动力学等研究提供基础数据。
 

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