约束断层在不同时间尺度上的滑动速率, 有利于认识其活动性和区域构造特征。文中以山西地堑系南部中条山北麓断层为研究对象, 利用无人机摄影测量技术获取小李村河断错地貌的高精度DEM, 通过光释光和AMS 14C年代学约束河流阶地序列的废弃年代和地层的沉积时代, 建立中更新世晚期以来小李村河地貌演化与中条山北麓断层活动的关系。结合断层上盘钻孔所揭露的沉积地层和光释光年龄, 约束中条山北麓断层在中更新世晚期以来2个不同时段的垂直断距, 获得的相应滑动速率为0.3~0.4mm/a, 并简要讨论了晚新生代以来该断层滑动速率的变化。
共轭断裂是恢复区域构造应力场方位的主要地质学证据之一, 其交角大小可能反映了当地的力学环境。交角约90°的情况是其中重要的一类, 但目前对其认知仍较为有限。为研究此类断层的构造指示意义, 文中以2019年10—12月菲律宾4次MW≥6.4地震序列为例, 采用InSAR空间测量学方法, 精细研究了该过程的地表形变特征, 进而确定了该地震断层系统的几何参数。结果显示, 这4次地震发生在走向为48.8°、 倾角为74.5°的右旋走滑断裂与走向为318.2°、 倾角为68.9°的左旋走滑断裂上, 可见2条断裂具有正交共轭的特征。经计算, 2条断层主要滑动矢量间的最小旋转角达29.28°, 在地震学意义上并不完全共轭。根据区域应力场结果, 该共轭系统的剪裂角平分线方向与区域压应力的方位基本一致。余震分布显示发震断层延伸到莫霍面边缘, 具备了成断层时潜在的韧性剪切条件。库仑应力模拟显示在共轭断裂系统中1支上的滑动过程可同时造成2支在交叉处一致的应力卸载作用, 表明共轭系统中的2条断层对区域应力场卸载具有等效性。在全球范围内, 搜集获取的共轭断层系统活动序列显示以“L”型展布的几何特征为主, 且呈现2支断层发育不平衡的现象, 该差异性很可能与断层之间的物性差异有关。
尽管依兰-伊通断裂中生代-早新生代以来的运动学和动力学研究在过去几十年中取得了显著进展和丰富成果,但受研究条件和手段所限,该断裂晚第四纪以来的强震复发间隔长期以来缺乏可靠的研究结果,致使无法科学认识其活动习性和地震危险性。基于高精度卫星影像解译和野外地质调查,发现该断裂尚志段存在至少长约25km的线性断层槽谷和陡坎。探槽开挖揭露出该断裂在全新世晚期发生EⅠ和EⅡ两期古地震事件,运动方式为走滑兼逆冲挤压,伴随明显的地层褶皱与缩短变形,累计垂直同震位移量约为(3.2±0.1)m。14C测试年代结果约束古地震事件EⅠ发生于(440±30)~(180±30)a BP,事件EⅡ发生于(4 090±30)~(3 880±30)a BP。晚全新世以来的强震复发间隔约为(3 675±235)a。进一步的史料挖掘研究表明,EⅠ事件可能对应于朝鲜《日省录》记录的于公元1810年(清朝)发生在该地区的宁古塔历史地震,震级约7.0级。
香山-天景山断裂带作为青藏高原东北缘弧形构造带的重要组成部分,其东段整体表现为逆-左旋走滑运动性质。相反,其西段运动性质较为复杂,其上一系列的断错地貌特征以及在人工探槽和天然露头剖面上观察到的断裂运动性质,显示整个西段主要以正-左旋走滑运动为主,只在局部特定位置存在逆冲运动分量。为了确定香山-天景山断裂带西段运动性质变化的成因机制,从断裂的几何结构特征对其进行分析,得到影响与控制西段运动性质的3个主要因素:1)阶区构造,断层的左行左阶雁列式结构形成拉张型阶区,并控制着阶区附近及其内部断层的正-左旋走滑运动;2)尾端构造,在断裂端部存在阻止断层破裂传播的障碍体时,断裂一盘向前推挤的一端就会发生挤压构造变形,断层以逆-左旋走滑运动为主;3)双弯构造,次级段内部断层走向变化并呈右阶排列时,中间弯曲段在左旋走滑作用下形成局部挤压应力环境,表现为逆-左旋走滑运动。此外,天景山次级块体做SEE向运动,在其尾端形成走滑拉张构造环境,也是西段以正-左旋走滑运动为主的重要原因。香山-天景山断裂带西段的形成演化过程说明,在青藏高原东北缘弧形构造带向N扩展的过程中,整个香山-天景山断裂带可能并不是同时期形成的,而是分为运动性质显著不同的2个阶段,并表现为自东向西侧向扩展的形成演化模式。
2008年汶川8级地震的发震构造是高角度铲形逆冲断层, 伴随这种类型地震的远近场强地面运动在中国是第1次被记录到。综合汶川地震发震构造、破裂过程和强地面运动峰值加速度的资料, 探讨高角度铲形逆冲断裂作用与强地面运动的关系。结果显示, 龙门山断裂带内强地面运动峰值加速度明显大于断裂带外的台站, 前者可达后者的2倍多。同时, 该地震强地面运动具有很大的垂直分量, 近断层垂直分量大于水平分量。结合远场资料, 发现龙门山断裂带上盘峰值加速度垂直分量总体上大于下盘, 上盘垂直分量的衰减比下盘慢。不考虑远场的高值异常, 水平分量似乎也存在上盘效应, 但目前无证据表明这些异常应该被剔除。另外, 远场地面运动特征显示, 相对于反方向, 沿同震断层扩展方向(NNE)的峰值加速度水平分量衰减较慢, 垂直分量的这种方向效应不明显。考虑到汶川地震破裂浅、断面陡和以垂直形变为主这3个显著的同震构造特性, 近场和远场地面运动记录反映出位错类型和台站的实际断层距的控制作用。正因为汶川地震高角度铲形逆冲断裂结构的特殊性, 导致其地面运动与普通逆断型地震强地面运动的同震效应在某些分量上相同, 其他分量存在差异。
东亚大陆的新生代构造演化受两大地球动力系统所控制:印度-欧亚板块的碰撞及陆内汇聚体系、西太平洋-印度尼西亚板块俯冲消减体系。从晚白垩纪到古新世期间,温暖宽阔的新特提斯洋分割着欧亚大陆和印度次大陆,并且向北俯冲消减于欧亚板块之下。与此同时,太平洋板块继续向西俯冲消减于欧亚板块之下,随着俯冲速率的大幅度降低,俯冲边界发生海沟后撤(trench rollback),使得欧亚大陆东边界开始形成一系列NNE走向的弧后拉张盆地。尽管印度与欧亚大陆碰撞的起始时间仍有争议,但至少强烈碰撞发生在距今45~55Ma期间。陆-陆碰撞及印度板块持续的楔入作用导致了新特提斯海的退出,青藏高原南部和中部的地壳增厚,并隆起形成 “原青藏高原”。碰撞及其强烈的楔入作用还导致了青藏高原南部岩石圈块体向SE方向的大规模挤出。青藏高原南部块体的挤出时间与西太平洋-印度尼西亚海洋俯冲消减带的加速后撤是一致的,表现为沿消减带上盘弧后盆地的快速拉张和裂陷,构成具有成因联系的 “源-汇关系”。距今20~30Ma期间,随着青藏高原大规模南东挤出的减弱,碰撞和楔入引起了向NE方向挤压的增强,导致了青藏高原本身向S和向NE方向的扩展。构造变形向南迁移到主边界逆冲推覆带,向北扩展到昆仑山断裂,造成柴达木盆地、河西走廊、陇西盆地开始接受最初的新生代沉积,形成青藏高原东北缘的大规模晚新生代沉积盆地群。西太平洋-印度尼西亚板块的海沟后撤大幅度减速或停止,直接导致了日本海扩张的停止,华北盆地裂陷期终止,进入整体热下沉阶段。大约距今10Ma以来,青藏高原内部的高海拔地区晚中新世以来开始出现近SN向的拉张,形成一系列SN向裂谷以及NW向右旋和NE向左旋的共轭走滑断裂系。与此同时,青藏高原向周边生长扩展,祁连山快速隆起形成高原北边界,龙门山也第2次加速隆升,与四川盆地形成近4 000m的地貌高差。在东部,沿西太平洋-印度尼西亚板块俯冲消减带的运动开始加速,不仅弧后拉张作用停止,一些早新生代的拉张盆地还发生反转而遭受到挤压缩短作用。
牛首山-罗山断裂带是青藏高原东北缘最外侧的一条断裂带,其空间分布、深部结构、运动学特征以及变形机制对研究青藏高原东北角弧形断裂系的形成与演化具有重要意义.文中通过对横穿牛首山-罗山的4条地震反射剖面的解释及断裂带部分地区大比例尺的构造地质填图,发现牛首山-罗山断裂带具有不连续性与分段性.断裂带南段罗山断裂以正花状构造为特征,显示断裂具有右旋走滑性质; 中段牛首山东麓断裂可能并不存在,该区以强烈的褶皱变形为特征; 北段三关口断裂则以左旋走滑为特征.牛首山-罗山断裂带的这种不连续性和分段性反映了断裂带的不同构造部位在青藏高原向NE方向扩展过程中具有不同的变形样式.
通过对汶川地震同震地表破裂、余震分布、地壳形变等的考察以及震前构造变形的研究,提出了汶川地震孕育和发生的多单元组合模型,认为川西高原、龙门山和四川盆地岩石圈结构及性质的差异造成了它们在变形方式和应力积累上的差异,其共同作用导致了龙门山断裂带应力的高度积累和突发释放,形成了汶川特大地震。龙门山断裂带具有高摩擦强度和高角度铲型逆冲结构,使得其不仅不易发生变形(但能积累很高的应力)形成震前的 "滑动亏损带",而且不易发生微破裂形成震前的 "地震空区"。当应力积累超过龙门山断裂带的强度时,就突发破裂形成巨大地震,同震变形和能量释放主要发生在龙门山断裂带,补偿震前的 "滑动亏损"、填满震前的 "地震空区"。汶川地震发震断裂的高角度铲型逆冲结构对于汶川地震的孕育和发生起着重要的控制作用,断裂面上位移加速导致的正应力下降是高角度铲型逆冲断裂发生破裂的重要原因。
碎屑颗粒热年代学以沉积物中未重置的低封闭温度的矿物颗粒为研究对象 ,是一种在时间上把山体抬升、剥露与盆地沉积联系起来的年代学方法。该方法既可用于研究山体基岩区冷却、剥露的历史 ,也可用于研究沉积源区、制约古生物缺乏地层的沉积年龄和进行地层对比。简要回顾了该方法的发展历史 ,并介绍了这一方法的基本原理、数据处理方法和应用实例 ,评述了碎屑颗粒热年代学方法的优点及存在的问题 ,介绍了在我国新构造活动研究中的应用前景