2023年2月6日土耳其东南部发生2次破坏性地震, 中国地震局土耳其地震科学考察队对2次地震的地表破裂开展了详细调查。 震后现场调查表明, 其中第2次地震事件(Elbistan地震)发生在东安纳托利亚断裂带的北分支断裂(Cardak断裂)上, 形成了一条长约140km的主地表破裂带, 同时形成一条与主破裂带近垂直展布、 长约20km的分支破裂。 主破裂带西起Göksun, 沿近EW向展布至Sürgü断裂西端, 然后向NE传递至Malatya断裂带南段, Cardak断裂全段和Malatya断裂带南段为此次地震的发震构造。 地表破裂带总体呈线性连续展布, 各次级破裂呈左旋左阶拉张或左旋右阶挤压的雁列式组合, 沿线一系列冲沟、 山脊、 麦田、 田埂、 栅栏、 道路和车辙等位错标志指示断层以纯左旋走滑运动为主, 野外实测最大水平位错为(7.6±0.3)m。 结合东安纳托利亚断裂带上的历史地震分布和此次“双震”地表破裂与周边活动断裂的几何展布, 认为东安纳托利亚断裂东北段、 Sürgü断裂和Malatya断裂未来的地震危险性应该引起重点关注。
天山山脉横跨欧亚板块, 新构造时期强烈隆升。近年来已有研究表明, 天山内部的那拉提断裂带东段全新世活动强烈。然而, 针对那拉提断裂带其他段落的活动构造研究仍处于空白。文中选取特克斯段作为突破口, 通过遥感解译、 地质调查、 无人机航测、 探槽开挖和14C测年, 获得以下认识: 1)那拉提断裂带特克斯段线性构造地貌特征清晰, 可识别出断层崖、 断层三角面、 断层陡坎、 鼓包、 闸门脊、 垭口、 关门山、 定向左旋错动的山脊和冲沟等断层地貌标志; 2)基于无人机测图和LaDiCaoz半自动位错测量分析程序, 获得水平最小位错量为3.4m; 3)断裂发育于元古代和古生代地层中, 探槽揭露了半山腰处的断塞塘沉积事件, 剖面中至少记录了4次古地震事件; 4)14C测年结果显示, 深约2m处样品的14C测年结果约为(7.06±0.03)ka BP, 最新一次形成的崩积楔的14C测年结果约为(1.67±0.03)ka BP; 5)利用OxCal年龄校正, 在95.4%置信度下确定4次古地震事件的年龄范围: 事件E1为2757BC—413AD、 事件E2为3581—429BC、 事件E3为4702—3932BC、 事件E4为5742—5230BC。综上分析认为, 全新世以来那拉提断裂带中段仍然活动强烈。
喀拉玉尔滚断裂是塔里木盆地北缘、 库车坳陷西边界的一条NW向右行走滑断裂, 同时也是库车坳陷和温宿凸起的分界断裂, 对其开展研究对于认识库车坳陷的构造变形具有重要意义, 但目前对该断裂的展布特征、 活动时间及形成机制仍存在较大争议。文中根据深部地球物理资料、 高分辨率遥感卫星影像解译, 并结合前人研究成果, 对该断裂进行了系统的研究工作。结果表明, 喀拉玉尔滚右行走滑断裂向N延伸穿过了阿瓦特背斜, 但其S向并未延伸至北喀背斜南部, 总体延伸约40km, 走滑断距约达4.1~4.3km。喀拉玉尔滚右行走滑断裂形成于上新世初期, 其活动可能一直持续至今, 但强度已明显减弱。喀拉玉尔滚断裂的形成除了受断裂两侧基底性质差异的控制外, 还与膏盐层的厚度差异密切相关。前者影响了断裂两侧地壳水平缩短量的差异, 从而导致新生代沉积盖层被撕裂; 后者在挤压应力的作用下影响盐上构造层的产生与演化, 进而影响断裂的形成。此外, 先期盐构造(盐底辟)的存在可能也对断裂的形成起到了重要作用。喀拉玉尔滚右行走滑断裂作为库车坳陷西部的边界断裂, 对其两侧甚至整个库车坳陷东、 西部地壳缩短量有一定的调节作用。同时, 断裂对南天山前陆盆地的地质地貌、 油气资源的运移与聚集也产生了显著影响。
安丘-莒县断裂是中国东部重要的发震断裂, 历史上发生过多次强震。为厘清该断裂安丘-昌邑段驸马营覆盖区的断裂特征, 开展了地质地貌调查、 浅层人工地震勘探、 钻孔联合剖面探测和探槽开挖工作。文中获得了以下几点认识: 1)地质地貌调查和浅震勘探结果表明, 安丘-莒县断裂眉村-双官段可分为2支, 分别为断裂西支F5-1 和东支F5-2, 西支断裂F5-1 在丘陵东坡出露, 东支断裂F5-2 隐伏于第四系中。2)驸马营覆盖区的钻孔探测结果表明, 断裂东支F5-2 在钻孔Z4和Z5之间通过, 上断点可推测延伸至层w2全新统黑土湖组内部, 埋深为4.2~6.9m, 在黑土湖组底部取14C贝壳样品14C-1, 其结果为(9.79±0.03)kaBP, 表明东支断裂曾于全新世活动。3)在2支断裂之间沿东支断裂形成了长条形的第四纪盆地, 东支F5-2 断裂西侧第四系发育较完整, 岩心见下更新统、 中更新统、 上更新统和全新统; 东侧仅沉积了上更新统和全新统, 表明驸马营盆地在第四纪早期和中期一直接受沉积, 具有断陷盆地的特点。4)安丘-莒县断裂的东支和西支在不同时期的活动强度存在差异, 断裂东支F5-2 的驸马营隐伏段在第四纪早-中期活动强烈, 晚第四纪以来仍有活动。经地质地貌调查发现, 断裂西支F5-1 错断地质剖面晚更新世黄色粉土, 断裂的最新活动时代为晚更新世。
海域地震区划与活动断裂的探测和识别密切相关。文中在台湾海峡闽东南隆起带开展了活动断裂的地球物理探测研究, 选取GI枪震源与电火花震源剖面进行对比分析, 发现了晚更新世以来活动的3条基底断裂构造和2条垂向延伸较小的细小断裂。基底断裂可在GI枪震源剖面和电火花震源剖面上识别, 细小断裂则只能在电火花剖面上识别; 3条基底断裂在2种剖面上的错断地层位置、 几何形态接近, 但断裂周围的地层形态及次级断裂展布样式受分辨率的影响存在成像差异。相似的断裂探测结果体现了这2种方法的有效性, 而剖面成像差异则说明在实际工作中开展组合探测的必要性。基于2种数据的融合结果, 对断裂F1的构造属性进行更为详细的分析说明: 断裂F1是基底先存断裂晚更新世活化的结果, 为一坳陷边界断层, 呈伸展正断活动, 分析认为其应归属为华南沿海滨海断裂带。因此, 在海域地震区划和海域地震危险性评价工作中, 应重视多种探测方法的组合使用, 以便获取更加详实的断裂信息。
青藏高原东北缘是青藏高原向NE扩展的最前缘, 是理解高原扩张的最佳场所。日月山断裂是青藏高原东北缘一条NNW走向的右旋走滑断裂, 对其开展活动性研究对于理解高原扩张有重要意义。目前对该断裂南段的晚第四纪活动性质研究较少, 对其晚第四纪的活动特征认识尚且不足。文中基于日月山断裂南段的野外考察资料, 通过高精度遥感影像解译并结合典型位错点无人机摄影测量等方法获得其精细的几何展布, 根据断裂的展布特征自北向南将日月山断裂南段分为贵德和多禾茂2段。结合年代学研究, 初步确定日月山断裂南段存在全新世活动, 结合典型位错点多级地貌面定年与蒙特卡洛方法, 厘定了贵德段和多禾茂段全新世以来的水平滑动速率分别为(3.37+0.55/-0.68)mm/a和(2.69+0.41/-0.38)mm/a。结合前人的研究资料分析认为, 在NE向主应力下, 鄂拉山和日月山等断裂发生右旋走滑和NE向压扁, 共同吸收青藏高原东北缘块体NE向的地壳缩短。
大陆架作为海陆相互作用的关键地区, 对于研究大陆的构造演化、 海陆变迁、 海平面升降以及气候变化具有重要意义。然而由于不同研究方法的局限性, 目前对大陆架沉积物年代学及其蕴含地质信息的认识仍然不足。南海是西太平洋最大的边缘海, 是全球海洋沉积作用最为活跃的地区之一, 也是海陆相互作用最为典型的区域。作为东亚大陆物质的主要沉积区, 南海已经受到了学术界越来越多的关注。然而, 目前的研究工作主要集中于沉积连续、 信号记录稳定但沉积速率较慢、 总体分辨率较低的深海区沉积物。相对而言, 沉积速率较快、 分辨率较高的浅海大陆架沉积为高分辨率年代学和古环境的研究提供了重要的地质材料, 但由于大陆架沉积环境动荡导致沉积信号记录不稳定甚至缺失。针对南海大陆架沉积, 尤其是对钻孔沉积物高分辨率年代学研究仍相对较少, 限制了对南海构造与气候演化过程的认识。为了更好地限定南海北部陆架区更新世晚期沉积物的年代, 研究其中蕴含的古环境信息, 探讨东亚地区气候变化的驱动机制问题, 同时为南海海域活动构造研究提供年代学框架, 文中以南海北部DG钻孔为研究对象, 在微体古生物化石和碳同位素年龄(14C)数据的基础上, 利用大陆架沉积物磁化率与深海氧同位素的对比对其沉积物年代学进行了系统研究。基于此, 结合色度和孢粉结果, 对其古气候意义进行了初步探讨。结果表明, 该钻孔沉积物的磁化率可对应于深海氧同位素的阶段1—阶段9(MIS 1—MIS 9), 底部年龄约为300ka, 磁化率低值区间对应于冰期, 高值区间对应于间冰期。这与该钻孔沉积物中的孢粉和色度所记录的古环境信息相吻合。冰期时气候较为寒冷, 水体变浅, 沉积物搬运距离相对增大, 矿物以氧化作用为主, 主要形成弱磁性的磁性矿物(如赤铁矿), 导致磁化率较低; 间冰期时, 气候相对暖湿, 水体变深, 沉积物搬运距离相对缩短, 矿物以还原作用为主, 主要形成强磁性的磁性矿物(如磁铁矿等), 导致沉积物的磁化率显著增强。因此, 南海大陆架北部更新世晚期沉积物的磁化率变化可以反映东亚地区更新世晚期以来冰期—间冰期气候旋回。磁化率与深海氧同位素的对比作为一种晚第四纪松散沉积物的相对定年方法, 在南海北部陆架区更新世晚期沉积物定年方面是适用且可靠的, 可为海洋大陆架沉积物定年和对比研究提供新的参考。
在青海都兰最新开展的活动断裂调查工作中, 于都兰-茶卡高地南部新发现了1条长约40km、 走向近NEE的左旋走滑、 局部兼正断性质的全新世活动断裂——热水-桃斯托河断裂。 文中通过野外地质调查与典型段落无人机航拍主要获得了以下2点认识: 1)热水-桃斯托河断裂及其全新世活动的发现尚属首次, 其长约40km, 断裂带东端存在长6km的地表破裂带; 2)断裂切过的冲沟和阶地存在左旋位错现象, 利用无人机获取高分辨率DEM影像, 并对冲沟沟谷的地形剖面进行恢复测量得到的位错量为(9.3±0.5)m、 (17.9±1.5)m和(36.8±2)m。 对2级冲沟阶地位错进行恢复测量得到T1/T0阶地陡坎的位错量为(18.2±1.5)m, T2/T1阶地陡坎的位错量为(35.8±2)m, 可以看出冲沟位错量和阶地位错量的结果较为一致。 据历史地震记载, 1938年4月10日在热水-桃斯托河断裂地表破裂的东端发生了M53/4地震, 1952年3月21日发生了MS5.0地震, 可能均与该断裂的活动有关。 但在都兰县县志等相关资料中均未发现有关于这2次地震的文献记录, 这可能与当时地震震中比较偏远、 都兰县人口稀少且发震时间比较久远有关。 东昆仑断裂和鄂拉山断裂最南端会聚形成1个向NW挤出的楔形断块, 位于楔形断块端部的都兰盆地受区域NE-SW向主压应力和2条边界断裂剪切作用的影响, 经历了挤压伴随局部拉张的复杂变形过程。 这主要是由于2条控制楔形断块的边界断裂——东昆仑断裂与鄂拉山断裂之间存在NE-SW向的挤压作用, 在这样的挤压过程中, 楔形断块局部拉张的具体表现形式为两侧断裂发生走滑, 使断块向NW向挤出, 因此该区三角楔形挤出的变形机制与纯粹的刚性块体的挤出机制有所不同。 在靠近鄂拉山断裂的都兰盆地东北缘形成一系列向SE会聚的羽列状逆冲断裂, 其形态上向E与鄂拉山断裂平行, 可能在深部汇入鄂拉山断裂; 靠近东昆仑断裂带的都兰盆地南缘断裂, 即热水-桃斯托河断裂受到东昆仑左旋走滑断裂和鄂拉山右旋走滑断裂共同作用的影响, 表现为左旋走滑的活动特征, 同时楔形断块向NW挤出, 使其东南端出现局部拉张, 故断层局部又表现为拉张性质。 这些断裂共同吸收或转换高原东北缘的剪切应力。 因此, 此次对都兰热水-桃斯托河断裂的新发现为更好地认识和理解青藏高原东北部断块内部的变形方式和机制等提供了重要的约束条件和依据。
激光雷达技术是近几十年新发展起来的一种测量技术, 已被广泛应用于工程测量、文物保护及地形测量等方面, 近几年来活动构造的研究中也已逐步引入。作为活动构造研究的最基础的古地震研究一直还采用传统的地质素描技术进行探槽信息获取, 数码照相技术的引入虽然解决了一些问题, 但由于照相技术本身的限制, 很难克服获取信息的变形和扭曲。激光雷达扫描系统的高信息量、高精度、便捷、安全和易操作等性能, 为古地震研究开辟了获取数据信息的新手段和新技术。
断层滑动速率是活动构造研究中的重要内容, 是反映断裂活动性和地震危险性的重要参数之一.随着测年技术不断发展和测年精度大幅度提高, 全新世甚至千年尺度和百年尺度的年轻地质体的位错也越来越多地被用于断层滑动速率计算.用走滑断裂带上地质体实测年龄计算滑动速率, 会受到2种因素影响:1)累积位移时间是否与所测地质体年代相符合;2)地质体位移形成过程中会受到侵蚀.在利用全新世地质体计算断层滑动速率时, 应将侧向侵蚀的影响剔除.因此, 文中提出1种计算走滑断层滑动速率的新方法——差值法.走滑断层上河流阶地演化与断层位错分析表明, 在阶地拔河高度存在较大差异的情况下, 可以利用阶地拔河高度与年龄按比例进行计算.此方法在一定程度上提高了所计算滑动速率的精度, 但是需要至少有3级不同阶地的拔河高度、年龄以及位错信息.若阶地拔河高度近似呈等差排列, 即各级阶地上侧向侵蚀量近似相等的情况下, 利用高-低阶地累积位错量之差与对应阶地年龄差来计算滑动速率, 可以在一定程度上减少上述2种因素对滑动速率的影响.应用差值法计算得到阿尔金与昆仑断裂的滑动速率为4.7~8.8mm/a, 与前人获得的地质学滑动速率、测地学滑动速率、缩短速率以及强震复发周期结果一致.
2013年7月22日,甘肃省岷县漳县交界发生了MS 6.6地震。地震触发了大量的、类型各种各样的滑坡。滑坡类型以黄土崖崩、滑、倾为主,还有一些深层连贯型土质滑坡、大型土质流滑、斜坡裂缝等类型。地震滑坡主要分布在一个与临潭-宕昌断裂平行的长条形区域内。该长条形区域面积约为250km2,长度约40km,最大宽度约8km。对应不同构造段落的区域内滑坡发育程度不同,反映了不同段落发震构造的特征差异。滑坡的主体分布范围与震中位置表明了构造破裂是从SEE向NWW方向发展的。最后,分析了该滑坡主体分布区中心线与临潭-宕昌断裂在空间地理位置上相差10km的2种可能的原因。
2013年7月22日,甘肃岷县漳县MS 6.6地震发生在南北地震带的中北段,东昆仑断裂和西秦岭北缘断裂是该地区复杂多样的构造几何特征中2条主要的边界控制断裂。这次地震的震害分布与临潭-宕昌断裂的走向基本一致,为长轴走向NWW的椭圆,极震区内严重破坏范围也完全位于该断裂带内,这与临潭-宕昌断裂复杂的几何结构密切相关,也说明地震的发生是多条次级断裂共同作用的结果。综合分析认为,受西秦岭北缘断裂带向南侧的扩展和青藏高原向NE扩展过程中东昆仑断裂带的NE向挤压作用共同影响下的临潭-宕昌断裂是这次地震的发震构造。
余震精定位资料显示,芦山7.0级地震破裂面可能为弯曲程度较高的三维弯曲断层.相关研究显示,这种弯曲断层的位错方式和破裂面同震应力加卸载模式与普通平直断层有明显不同.文中采用无限半空间位错模型模拟显示,隐伏弯曲断层和平直逆断层引起的地表位移特征相似,但是弯曲断层引起的地表水平位移更接近区域整体的地壳缩短方向,缩短方向水平位移的量明显高于同等规模的平直逆断层,因此能更好地传递断层上盘大范围物质的水平运动.相对于平直断层,弯曲断层下盘水平位移随距离衰减十分明显.同等规模的弯曲断层导致的同震地表抬升小于平直逆断层或左旋逆断层引起的同震抬升,但能造成更明显的地表下降.由于地震规模较小,GPS等低密度空间分布的形变观测可能无法有效分辨芦山地震震源结构是否为弯曲断层.对震源结构的细节研究,还有待于利用高空间密度和高分辨率的形变观测资料.
在芦山县龙门乡发现芦山 "4·20"7.0级强烈地震地表破裂的迹象,这些迹象点呈NE-SW向线状分布,总体走向N40°~50°E,长2~3km.根据水泥路面变形推断水平缩短量为8cm,垂直抬升量1~2cm.地表未见走滑分量,运动学特征表现为由NW向SE的推挤作用.在地震地表破裂的力学性质方面,有斜向剪切裂缝,也有挤压对冲逆断层性质,但更多地表现为张性裂缝,这与拱曲顶部的局部张性应力场有关.虽然这些地表破裂组合特征不同,性质也有差异,但均反映了龙门乡一带受到NW-SE向挤压作用以及逆断层发震构造沿线近地表常见的拱曲作用.与大川-双石断裂(前山断裂)、大邑-名山断裂(山前断裂)相比,芦山-龙门隐伏推测断裂更有可能是此次地震的发震断裂,这一推论也与此次地震序列的精定位结果以及地震烈度分布特征相符.有关芦山 "4·20"7.0级强烈地震发震断裂的认识,对研究此次地震的发震构造特征以及评价未来山前地带地震危险性具有重要意义.