通过最新的浅部地震反射剖面和钻孔资料发现了大兴凸起东缘断裂全新世活动的证据, 这一发现改变了近几十年以来认为的其晚第四纪以来没有活动的结论, 对北京市地震灾害风险普查工作具有重要的应用价值, 同时也对大兴凸起东缘断裂最大潜在地震的震级上限评估提出了新的挑战。文中通过收集和整理多条地震浅层物探剖面和地震深反射剖面, 利用SKUA-GOCAD三维建模软件构建了大兴凸起东缘断裂的三维模型, 模拟了大兴凸起东缘断裂在三维空间中的展布情况, 揭示了该断裂的几何学特征及深浅构造关系。通过将大兴凸起东缘断裂和与其呈右阶排列的夏垫断裂进行构造类比, 对大兴凸起东缘断裂深、 浅部的构造特征进行了讨论, 认为大兴凸起东缘断裂是一条深浅共存的活动断裂, 并利用震级-破裂尺度经验关系式综合估计该断裂上可能诱发的最大潜在地震为7.5级。这一结论对首都圈南部地区开展震灾防治工作具有重要的科学指导意义。
大兴凸起东缘断裂位于北京平原的东南部, 是控制大兴凸起与廊固凹陷的边界断裂, 向N与控制大厂凹陷的曾发生1679年8级地震的NNE向夏垫断裂斜接, 总体走向NE, 倾向SE。以往的研究认为该断裂断错的最新地层为第四系中更新统, 其不属于晚第四纪以来的活动断裂。文中在高精度浅层地震勘探的基础上开展了高密度钻孔联合地质剖面探测, 获得了该断裂晚第四纪以来具有明显活动的证据。该断裂在钻孔联合地质剖面中显示出正断活动特征, 一套厚约7m的粉砂质黏土标志层在其断层下盘的顶界面埋深约为74m, 而在其上盘的顶界面埋深约为102m, 位错量约为28m, 且可在其中的2个钻孔中分别深54.2m和39.4m的岩芯内发现断层滑动面。水平距离为2m的2个钻孔的标志层顶面埋深分别为8m和10m, 位错量为2m, 结合2个钻孔岩芯的变形特征分析认为断层的上断点埋深可能更浅。根据邻近已有钻孔的年代学资料推断, 该断裂属于全新世活动断裂。文中研究改变了大兴凸起东缘断裂带并非为活动断裂的认识, 此新发现不仅对大兴凸起东缘断裂带的强震危险性和北京市地震灾害风险的认识具有重要的应用价值, 也对华北地区晚新生代以来断裂发展演化及其深浅耦合特征研究具有科学意义。
琉球-马尼拉海沟属于西太平洋板块俯冲带, 2011年3月11日日本地震的震中同样位于西太平洋板块俯冲带, 前者是否与“3·11”地震具有相同的构造背景和条件, 是评估琉球-马尼拉海沟是否同样具备发生9级地震潜在能力的关键因素。文中对大量资料进行了分析, 对琉球-马尼拉海沟的构造背景、 分段特征及最大潜在发震能力进行了评估, 认为琉球海沟属于海沟-岛弧-弧后盆地俯冲构造体系, 岛弧与海沟处于向E后退的状态, 表现为弱耦合特征, 构造上可分为6个破裂段, 最大潜在地震为8.5级; 马尼拉海沟受古扩张洋脊形成俯冲板块中的“板片窗”影响, 长度及规模远小于目前已发生9级以上地震的俯冲带, 构造上可分为6个破裂段, 最大潜在地震为8.8级。综合结果分析认为, 琉球-马尼拉海沟无论是在构造背景还是规模上都与日本“3·11”地震的构造样式存在较大差异。
营潍断裂带是郯庐断裂带通过渤海的部分,亦为渤海湾盆地东部构造的重要组成部分,近年来一些研究者从不同角度对断裂带的新构造和新构造活动等进行了不同程度的研究。文中基于以往的工作并结合其他研究者的成果,对该断裂带的新构造和新构造活动及有关问题再次作了分析。渤海地区新构造运动开始于中新世晚期(12~10Ma BP),它源自区域地壳水平运动,新构造应力场以NEE-SWW至近EW向水平挤压为特征。营潍断裂带的新构造,主要表现为先存古近纪断裂复活和新构造应力场初始应力作用在其上覆新近系-第四系中形成的构造变形,它以断裂极其发育为特征。NE向斜切营潍断裂带中段的庙西北-黄河口新生断裂带的产生,不仅使营潍断裂带的新构造和新构造活动具分段性,而且使该断裂带的新构造活动显著减弱。渤海东部地震基本沿庙西北-黄河口断裂带分布,营潍断裂带辽东湾段和莱州湾段地震较少且震级小。为究其原因,最后还作了初步的力学分析。
墨脱断裂位于东喜马拉雅构造结南迦巴瓦峰的东侧。在遥感信息解译的基础上,结合前人的研究成果,通过详细的野外调查,获得了墨脱断裂在中国境内的空间展布、运动性质和断错晚第四纪以来地层的证据。在雅鲁藏布江大峡谷内的墨脱村和地东村开挖的探槽均揭示出墨脱断裂断错了晚第四纪地层,其中墨脱村探槽地质剖面上显示出断裂最新活动具有逆冲性质,地东村探槽剖面上表现出的最新活动则为正断性质。结合断裂沿线典型的断错地貌分析,认为墨脱断裂晚第四纪以来以左旋走滑运动为主,不同段表现出逆断或正断的倾滑分量。地东村探槽揭示断裂断错的最新地层14C年代约为(2 780±30)a BP,表明墨脱断裂全新世晚期发生过断错地表的事件。墨脱断裂的左旋走滑运动与阿萨姆构造结的向N推挤相关。
通过浅层地震勘探和钻孔联合剖面探测,揭示了信宜-廉江断裂带东支西南段隐伏断裂的存在。2条浅层地震勘探剖面资料显示,信宜-廉江断裂带东支西南段隐伏断裂的上断点埋深和垂直断距分别为60m和4~7m(L5-1和L5-2测段,横山镇剖面)、85m和5~8m(L5-3测段)、73m和3~5m(L6测线,田头仔村剖面),均断错了第四系底部。2条钻孔联合剖面揭示了上断点埋深和垂直断距分别为66m和7.5m(横山镇剖面)、75m和5m(田头仔村剖面),其中横山镇钻孔剖面显示断裂带宽约27m。采用电子自旋共振方法对钻孔联合剖面中的第四系年代进行测定,显示信宜-廉江断裂带东支西南段隐伏断裂最新活动时代为早更新世晚期(田头仔村剖面)到中更新世早期(横山镇剖面)。由横山镇钻孔联合剖面和田头仔村钻孔联合剖面获得的滑动速率分别为0.1mm/a和0.013mm/a。基岩出露区沙井断层剖面的断面上发育有2期断层泥,由电子自旋共振方法测得晚期的断层泥年龄为(348±49)ka,沿断面还发育有近水平擦痕,反映断裂的最新活动方式以右旋走滑运动为主。
渭河断裂杨家村-窑店段西起杨家村,经魏家泉、金家庄、东耳村、陈家台,到达窑店,走向NE,倾向S,长约33km,为同生正断层,沿渭河北岸I级、Ⅱ级、Ⅲ级阶地前、后缘展布。遥感解译、浅层地震探测、探槽、钻孔联合剖面结果表明,渭河断裂杨家村-窑店段在咸阳附近的渭河北岸阶地表现为断层陡坎,与NE向阶地坎重合;断裂在晚更新世晚期至全新世可能仍有活动。渭河断裂杨家村-窑店段自(46.0±3.3)ka以来断距较大,在11.0~16.5m之间;垂直滑动速率在0.34~0.45mm/a之间;断裂最新活动时间约为2.0ka BP。金家庄左阶斜裂区将渭河断裂杨家村-窑店段划分为杨家村-金家庄段和东耳村-窑店段。
系统收集了国内外28个走滑地震破裂带上阶区与地震破裂行迹的资料, 利用数理统计的方法分析了阶区的类型、尺度与地震破裂的关系。结果表明, 不同震级档的走滑地震阶区限制破裂传播的止裂尺度是不同的, 震级MS 为6.5~6.9, 阶区的最小止裂宽度约为3km;震级MS 为7.0~7.5, 阶区的最小止裂宽度约为4km;震级MS 为7.5~8.0, 阶区的最小止裂宽度约为6km;震级MS 为8.0~8.5, 阶区的最小止裂宽度约为8km;且拉分阶区比挤压阶区更容易被破裂所贯通。上述给出的阶区的最小止裂宽度可作为判定地震破裂止裂尺度的重要标志, 是进行破裂分段的前提和基础, 对地震危险性分析具有重大的实用价值。
文中涉及的东海地区主要包括东海大陆架和冲绳海槽。该区的地质构造基本属于中国东部大陆向海域延伸的部分,新生代发育东海陆架盆地、钓鱼岛隆褶带和冲绳海槽盆地。由于东海位于大陆板块及其与菲律宾海板块接合的地带,中新世中期以来的新构造运动及其产生的地质构造具有独特性和复杂性。在充分解读前人有关资料和研究成果的基础上,从构造地貌、地质构造、岩浆活动和地震活动性等方面,对东海地区新构造运动的特征进行了较为系统而深入的分析研究,并在此基础上探讨了该区新构造运动的动力条件,取得了一些初步认识。东海地区新构造运动开始于中新世中期,构造应力作用由原先左旋剪切拉张转为左旋剪切挤压;区内新构造运动性质具有非一致性,东海陆架盆地表现整体微向SE倾斜下沉活动,冲绳海槽为主动机制的地壳拉张裂陷运动,钓鱼岛褶皱带具侧向挤压拱曲隆升活动;活动断裂以NNE和NE向为主,基本分布在东海陆架盆地以东地区,尤其是冲绳海槽;岩浆作用和地震活动也主要分布在东海陆架盆地东边,特别是冲绳海槽;东海地区的新构造运动,是菲律宾海板块往东海陆架之下俯冲导致弧后地幔隆起,引起冲绳海槽NW-SE向扩张,及与青藏高原东边地块被侧向挤出推动华南地块往东南运动共同作用的结果。
发震构造是地震地质研究的核心内容。渤海湾盆地是华北地震活动强烈的地区,记载有7级以上大震6次。1966年邢台7.2级地震后,许多研究者认为该区大震的发震构造是新生代发育的正断裂及其控制的断陷盆地,但1986年有人提出断陷盆地之下的高角度深断裂是发震构造的新看法。根据多年来盆地构造和地震构造研究的大量成果,通过对渤海湾盆地古近纪断陷与中新世中期(12~10Ma BP)以来新构造发育2个阶段的构造几何学特征和构造属性,以及其动力条件的对比分析,並结合大震区构造的剖析,较系统地阐述发震构造。其中最根本的是,渤海湾盆地不同构造阶段具有不同的动力条件,形成不同体制的构造系统。断陷阶段盆地区受NW-SE向拉张作用,在地壳上部形成由大量缓倾正断裂及其控制的断陷盆地组成的伸展构造系统; 新构造阶段在NEE至近EW向水平挤压作用下,正在发育1套由NE向右旋平移和NW向左旋平移的断裂组成的地壳共轭剪切破裂系统。前者是作为先存构造而存在的,后者对于前者既有叠加、改造,也有不受其控制,具有继承和新生的二重性,是控制地震孕育和发生的主要地质构造。
郯庐断裂带东北段依兰-伊通断裂历史上没有发生过6级以上地震,一般认为是第四纪早期活动断裂,为中强地震发震构造。通过高分辨率卫星影像解译和野外调查,在该断裂多个段落发现断错河流Ⅰ级阶地等全新世地貌面、高1~2m的地表陡坎。其中,在通河县附近的最新地表陡坎长约70km,舒兰附近的最新地表陡坎长约10km。分别对黑龙江通河县和吉林舒兰县的陡坎进行了探槽开挖,发现通河段断层断错至近地表,被断错的最新地层年龄为距今(1 730±40)a,舒兰段断层断错晚更新世地层,被距今(2 360±40)a的黑色炭质黏土覆盖。这些资料表明依兰-伊通断裂至少部分段落为全新世以来的活动断裂,并且发生过7级以上强震。因此,有必要对依兰-伊通断裂晚第四纪以来的活动特征开展详细研究,以查明该断裂的空间分布、最新活动时代、分段特征、大震重复间隔等,为评价未来地震危险性及地震区划等提供依据,对东北地区的防震减灾具有重要意义。