随着城市化进程的加快, 如何减小城市隐伏活动断层所引发的地震及其链生灾害的损失, 是未来城市公共安全体系建设所必须面对的议题。文中以新沂市郯庐断裂带安丘-莒县断裂沿线某场地为试验区, 在城市活动断层项目目标区1︰1万条带状活动断层分布图成果的基础之上, 借鉴即将颁布的国标《活动断裂避让距离》中对隐伏断层精确定位的技术要求, 实施了间距不大于50m的浅层地震勘探测线和典型钻孔联合地质剖面探测, 获得了场地内隐伏活动断层的地表迹线、 断层倾向以及上断点埋深等信息。精确定位活动断层的平面位置与1︰1万条带状分布图平面距离差异约为200m, 探测结果精准确定了场地内活动断层的平面展布, 满足场地开发所需的精度。基于精确定位的活动断层地表迹线, 遵照即将颁布的国标《活动断层避让距离》的相关规则, 既科学确定场地内活动断层的避让距离, 又释放了城市紧缺土地资源, 达到既科学避让潜在危险的城市隐伏活动断层, 又充分利用土地的目的。
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。
沿大型走滑断裂带经常发生导致多个断层段同时破裂的级联破裂地震事件。海原断裂带在1920年海原M 81/2地震时3个段同时发生破裂,干盐池拉分盆地即为其西段和中段的分段边界。沿该盆地内新生断层的古地震研究揭示了晚更新世末期以来的至少7次古地震事件证据,最新1次事件为1920年海原地震,1920年海原地震之前的1次事件可能与1092年历史地震对应。对比分析表明,这些事件可能均为超过8级的大地震,其复发呈现地震丛集与单个事件相间排列的规律,当前可能处于最近的1个地震丛集期内。该古地震序列与整个海原断裂带的大地震活动历史的对比表明,干盐池拉分盆地内新生断层在级联破裂地震事件发生时并非总是同时破裂,该断层是否参与破裂可能与该次级联破裂事件的震级大小有关。讨论整个走滑断裂带大地震活动历史时应避免仅依据具有一定规模的拉分盆地内部断层的破裂记录。
城市活动断层是城市潜在危害之一, 而对城市隐伏活动断层的准确定位及其最新活动时代的判定, 一直是活动断层探测的难题。文中以宿迁市合欢路隐伏活动断层探测为例, 通过地质地貌调查和浅层地震勘探初步确定断层位置。依据对折定位法原理, 实施钻孔联合剖面探测, 把断层上断点限定在平面5m、深度4.4~6.1m的范围内。再通过开挖探槽, 精确查明断层近地表位置以及断层最新一次活动时间。 利用多层次, 多手段综合探测方法, 在合欢路场地对安丘-莒县断裂宿迁段的断层精定位和活动性研究中取得了很好的效果。 合欢路场地探测结果显示, 断层最新一次事件发生在(5.9±0.3)ka BP以后, 属于全新世活动断层。
断层隐形或尖灭现象在年轻事件影响的地层中较为突出, 可能造成年轻事件识别的误判, 增大地震危险性评价的不确定性。文中在前人相关研究成果的基础上, 结合中国的研究实例, 讨论断层隐形与年轻事件识别的问题。断裂在砂层、土壤、粉砂层、黄土、黏土质砂中的隐形比较普遍。在走滑、逆断层和正断层3种构造类型中走滑断层出现隐形的比例最高。汶川地震破裂带及其他一些探槽研究的案例显示, 易 "隐形"地层中年轻事件的识别需要从探槽开挖地点选择、探槽开挖方式、探槽信息的综合分析等相关技术入手。选择多韵律地层开挖探槽是避免断层隐形影响事件识别的关键; 组合或3维探槽有利于减小断层局部隐形的影响; 上下层位推延、粒度、色度以及土壤发育程度等综合分析是识别隐形断层的基本手段; 显微构造、粒度和磁化率分析等是隐形断层识别的重要发展方向之一。
对于历史记录的公元849年大地震的发震构造尚存在一定争议, 公元前7年大地震是否发生在河套断陷带, 也没有得到确认。通过影像解译、野外地质地貌调查和探槽开挖, 结合14C和单颗粒OSL测年, 利用构造地貌分析及古地震手段, 对大青山山前断裂、乌拉山山前断裂及狼山山前断裂的最新破裂事件进行了对比研究。为了尽可能降低古地震定年的不确定性, 采取了序列采样、重点层位多采样等措施。结合以往研究成果认为, 大青山山前断裂应为公元849年大地震的发震构造, 而狼山山前断裂最近1次地震破裂事件可能与公元前7年大地震有关。
安宁河断层与则木河断层是青藏高原东南川滇地块东边界断裂带的重要组成部分,晚第四纪以来变形样式主要以左旋走滑运动为主。安宁河断层走向近SN向,以冕宁为界分为南北两段,北段古地震复发周期500~700a,全新世以来左旋平均位移速率约4mm/a。南段的古地震研究程度较低,通过在月华一带开挖探槽及大量14 C测年限定其大地震平均复发间隔为600~800a。则木河断层北接安宁河断层,全新世以来平均左旋位移速率为2.4~3.6mm/a,大地震复发周期约2 300a。对比安宁河断层与则木河断层的古地震行为,发现安宁河断层大地震复发间隔相对较短,平均左旋位移速率稍大,存在着古地震行为的不协调性。安宁河断层与则木河断层走向不一致、螺髻山的快速隆升以及安宁河断层南侧SN向展布的走滑断层系统等可能是造成安宁河-则木河断层古地震行为差异的原因。
6~7级地震地表位错量往往很小甚至不断错地表,其发震断裂很容易被误判为非全新世活动断裂而导致其未来强震危险性被忽视。对此,文中特提出未来可能发生6~7级地震的地表弱活动断裂类型。甄别地表弱活动断裂是6~7级地震中长期预测技术的关键,技术要点是: 在目标断裂所属构造系统的发震能力判定基础上,构建起目标断裂与同一构造背景中具历史地震记载或古地震地质记录的活动断裂之间的某种联系。实际案例解析结果表明,同一级次相似构造、同一构造系统不同孕震构造单元,以及特定构造过程中不同阶段构造级次的类比,是地表弱活动断裂6~7级地震中长期预测较为有效的技术方法。昆明市普渡河-西山断裂、龙门山断裂带北段汉中盆地活动构造系和南段大川-双石断裂为地表弱活动断裂,潜在震级6.5~7.0,陇县-宝鸡断裂带的桃园-龟川寺、固关-虢镇以及陇县-岐山-马召断裂潜在震级依次为6.0~6.5、6.5~7.0、7.5级左右。
灵丘盆地位于山西地堑系的东北部,曾于1626年发生7级地震.文中通过解译SPOT5影像、分析SRTM3数据和野外调查,对该盆地进行宏观的构造地貌分析和对比,结合探槽以及地质剖面确定主要活动断层的几何分布和最新活动特征,进而探讨灵丘地震的发震构造.结果显示: 太白维山山前断裂大部分段落最新活动时代限于晚更新世晚期.NE向的水涧-落水河断裂灵丘县城以西段造成同级地貌面高差约6m,其中最新活动在地表残留高约1m的断层陡坎,县城及以东段无明显地貌表现; NW向的华山河断裂具有枢纽断层特征,在盆地北部断裂向西倾并造成华山河Ⅰ级阶地两侧约10m的高差,在盆地南部断裂向东倾,剖面和相关地貌揭示该断裂在南段为一条高角度的活动正走滑断裂; 据此认为,1626年灵丘地震为水涧-落水河断裂西段和NW向的华山河断裂共轭作用的结果.
活动断层滑动速率可以用来定量比较不同断裂带或同一断裂带不同时段的活动性,同时还是地震危险性评价的重要参数,合理评估活动断层的滑动速率主要受限于两个参数的可靠性,即断层的累积位移量和相应的活动时间。传统上较理想的用于评估走滑断层滑动速率的地貌体一般为阶地、冲洪积扇、冲沟等的位错测量和相应活动累积时间的确定,文中则尝试通过青藏高原东南缘则木河断裂带大箐梁子段三维组合探槽揭示的小型三角状拉分盆地的生长模式来约束断层的水平位移速率,基于野外详细的调查、拉分盆地底部14C测年以及实时差分GPS精确测量,约束了则木河断裂带全新世以来的断层平均左旋滑动速率为(2.4±0.2)~3.6mm/a,这比前人给出的滑动速率偏小,但却与古地震资料及GPS观测结果吻合得较好。
西南天山柯坪推覆系发育多排逆断裂-褶皱带,各排逆断裂-褶皱带的变形速率并不一致,古地震发生规律也可能具有不同特点。自汶川地震造成龙门山中央和前山两条断裂同时活动之后,对于如何判断多条逆断裂级联破裂的逆断裂古地震事件,是一个值得讨论的问题。文中通过对东柯坪塔格和萨尔干塔格两排逆断裂-褶皱带山前多期地貌面(冲洪积扇面)上发育的不同高度的断层陡坎进行测量和探槽古地震事件分析,通过10Be暴露年龄获得各级地貌面形成时间,利用相邻两级记录了不同次数古地震的地貌面年龄对各次古地震事件的上下限时间进行限制,得到了两排逆断裂-褶皱带山前不同的古地震复发周期、单次古地震垂直位错量和各自的古地震事件发生时间范围。结果表明距今20ka以来,东柯坪塔格山前古地震平均复发周期为(6.7±0.84)ka,单次事件垂直位错1m左右; 萨尔干塔格山前古地震平均复发周期为(5.4±0.50)ka,单次事件的垂直位错0.8~1.2m,古地震活动强度基本一致,萨尔干塔格的周期略短。根据这些结果对是否发生级联破裂进行了初步探讨,认为探槽揭露出的第2次和第3次古地震事件发生时间范围重合,存在发生级联破裂的可能。