地震地表破裂带是断裂活动最为直观的地貌证据, 其破裂样式、 同震位移量及空间几何展布特征是判定活动断裂分段及长期活动习性的重要依据。 文中在对新疆巴里坤盆地开展活动断裂调查研究的过程中, 综合遥感解译、 野外断裂踏勘、 小型无人机航拍、 地表断错位移分析以及古地震槽探等方法, 根据在巴里坤盆地南缘断裂西段的雄库尔—邵家庄之间和巴里坤盆地中央东部等多处新发现的总体呈EW向展布的最新地表构造形变遗迹, 并对比历史文献记载中这2次地震震害的分布特征, 进一步厘定了巴里坤1842年和1914年2次M71/2历史地震地表破裂的空间展布及特征。 结果表明, 沿巴里坤盆地南缘断裂西段分布的1842年M71/2地震地表破裂带的同震运动以左旋走滑为主, 在雄库尔与巴里坤县城之间呈雁列状展布, 且自西向东还具有向巴里坤盆地中央扩展的趋势。 新厘定的地表破裂带长度至少可达65km, 最大水平位错量出现在雄库尔—洛包泉一带, 多个冲沟水系的同震位错平均观测值为(4.1±1.0)m, 并具有约4m的特征位移量, 由此推断1842年M71/2历史地震的震中位置应在雄库尔—洛包泉一带。 此外, 位于巴里坤盆地中央东部的奎苏镇—伊吾盆地盐池乡附近的褶皱盲断层带应是1914年M71/2地震的发震构造, 该地震的地表变形带全长约90km, 表现为河漫滩等最新地貌面和冲积砾石层的显著褶皱变形, 并且有多处露头剖面显示与同震褶皱变形伴生的弯矩断层已断错至地表。 因此, 1914年M71/2地震的震中位置应在地表构造形变最为显著的奎苏镇东附近。 文中取得的研究结果不仅进一步更新和完善了对巴里坤盆地2次历史地震震中位置及发震断裂的认识, 并可为分析区域地震危险性提供重要的参考资料。
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。
有历史记录以来,红河断裂带北段曾发生包括1652年弥渡7级地震和1925年大理7级地震在内的6.0级以上地震9次。然而,红河断裂中、南段自公元886年有历史地震记录以来,没有1次6.0级以上地震记录。红河断裂带作为边界断裂是在废弃,未来不会有大地震发生,还是为长周期大地震的孕震构造?这个问题一直困绕着地质学界。通过室内高分辨率遥感影像的判读,并结合详细的野外地质、地貌调查,在红河断裂南段戛洒-腰街一带发现了一系列槽谷地貌,在十几km的地段都有显示;同时,组合探槽揭露的古地震信息及14C样品测年分析表明,红河断裂南段存在全新世期间地震活动的地质证据。
2008年汶川8.0级地震之后,仅过5a时间,2013年在汶川以南的芦山发生了7.0级地震,龙门山断裂带南段的地震危险性成为关注的热点。通过地震地质调查和古地震研究,发现龙门山断裂带南段——双石-大川断裂(芦山地震震区以南段)在全新世有过新活动,主要表现为断续展布的槽谷地貌,探槽揭露断层断错了晚第四纪地层。综合历史地震史料分析认为,1327年天全地震震中应在四川天全一带,与双石-大川断裂新活动有密切关系;通过对比分析,认为其震级可定为6½~7级。
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。
古地震资料要在地震中长期预报和地震危险性评估中发挥更重要的作用, 关键在于减小古地震研究中的不确定性, 古地震发生年代的确定是最大限度减小不确定性的关键因素之一.要得到尽可能接近真实的古地震事件年代, 除正确地选择测年方法外, 正确的采样方法和事件年代确定技术尤为关键.在几种主要测年技术中, 优先采集碳十四(14 C)测年样品、释光样品采集搬运过程有充分 "退火"条件的物质、铍十(10Be)样品应采集各种干扰因素较少的样品、依据构造运动属性选择适宜的采样位置、用序列样品限制事件年代等, 是正确采集测定事件年代样品的技术要点;用地层年代限制的事件发生年代宜用区间值、有多个可信样品年龄值时应用年轻样品的年代数据, 是确定单一地点事件发生年代的基本原则;而包括逐次限定法、Z统计法、年龄分布曲线重叠法、事件窗法、年龄分布曲线权重重叠法在内的时间对比法, 以及空间对比法是断层或断层段多个测年地点事件年代估计的主要分析方法.
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。
2013年4月20日,四川省芦山县发生了MS 7.0地震。文中简要介绍了芦山地震的基本情况与芦山地震区历史地震及其相关地震滑坡情况。依据2008年汶川地震滑坡与地震动峰值加速度(PGA)的空间关系,对芦山地震滑坡大体分布范围进行了推测。根据地震滑坡分类学,将芦山地震滑坡分为破坏型滑坡、连贯型滑坡、流滑型滑坡3大类。其中,破坏型滑坡包括岩质崩塌、岩质滑动、岩质崩滑、土质崩塌、土质滑动等5类; 连贯型滑坡包括土质坍塌与慢土流2类; 流滑型滑坡为快速流滑。破坏型滑坡如岩质崩塌、岩石滑动、土质崩塌这3类是芦山地震滑坡中最常见的类型。基于震后可利用的高分辨率航片,初步解译得到3 883处滑坡位置点数据。最后,从余震对滑坡的影响,芦山地震滑坡与邻区地震滑坡对比分析,对后续基于高分辨率遥感影像的滑坡精细解译的启示等3个方面开展了分析与讨论。
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。
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.
汶川MS8.0地震是近代少有的大陆褶皱逆断层型巨大地震,其地表破裂带是研究和解剖褶皱逆断层地表同震变形样式,并以此探讨古地震遗迹的不可多得的现实案例。在整理和分析汶川地震地表破裂带地质地貌调查资料的基础上,选择可能仅记录1次事件的平通、邓家(北川-映秀断裂)和九龙(江油-灌县断裂)等地为例,分析同震变形的特点和类型,并结合映秀、桂溪等地的古地震研究成果,讨论褶皱逆断层型古地震识别的技术要点。结果显示: 地表变形主要包括逆断层直接位错、折曲位错变形和弯曲褶皱变形等类型; 崩积楔、断层与地层切盖关系是分析断错地表型古地震事件的可行依据,而折曲位错变形型和弯曲褶皱变形型古地震识别则强调在上盘是否存在侵蚀不整合面,下盘是否存在生长地层,以及标志地层在断层两盘位差的突然增减; 断层陡坎高度的倍数关系在一定程度上与古地震次数相关,但不能简单地用同震位移量除以陡坎高度的方法确定古地震期次; 对于低角度逆断层的古地震识别,薄长状崩积楔、断层与堆积地层的切错关系和不同标志地层在断层两侧的累积位差的突变是重要的标志。识别古地震应因地制宜、思考多种因素的影响、用多种证据相互印证。
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。