活动断层的三维结构和模型是地震危险性研究的基础参数和重要数据。随着对接近真实形态的活动断层三维模型的应用需求不断增加, 对这类模型数据的共享及研究的需求也日益增加。数据共享课题的一个重要议题是如何构建基于Web的三维断层模型展示平台, 提高数据共享水平和用户体验。中国地震科学实验场(川滇地区)三维断层模型Web展示原型系统①(① http://data.activetectonics.cn/arcportal/apps/webappviewer3d/index.html?id=754abeff247c4b3194ebd9bf3bd17f47。)是基于ArcGIS 10.6企业版的Web AppBuilder工具构建的一个实验性系统。该系统实现了基于Web GIS的三维展示系统的基本功能, 并成功测试了更适用于地震行业标准的用户交互方式、 基本功能、 场景数据迁移方案和三维场景设计方案。场景数据从三维断层建模平台到GIS平台的迁移, 是实现基于Web GIS三维展示系统的基础。场景中展示的三维数据采用与二维数据标准一致且视觉上融合度高的可视化方案。实践结果表明, 三维数据从建模平台迁出后, 应结合数据可视化方案, 在属性层面上与二维数据相融合, 以保证二维和三维数据在视觉上较好地融合。
2008年汶川地震、2010年玉树地震、2014年鲁甸地震等大量震例研究表明,严重的地震灾害损失和人员伤亡主要源于发震断层的同震地表破裂、近断层的强地面运动和地基失效引起的建(构)筑物倒塌。因此,避让活动断层是有效减轻可能遭遇的地震灾害损失的一项重要措施。但如何避让活动断层和避让多少距离能够保证地面建(构)筑物不受活动断层同震错动引起的直接毁坏,一直是国内外学者争论的焦点科学问题。1)首先基于历史地震地表破裂资料,定量分析了活动断层同震地表破裂的局部化特征、同震地表破裂与建(构)筑物的破坏关系,得出了地震地表破裂带及其直接严重地震灾害带宽度的平均统计值约为30m的认识。2)通过1999年集集地震、2008年汶川地震等地表破裂带宽度资料和地震灾害空间分布关系的分析,指出了倾滑断层具有明显的上盘效应,断层上、下盘地表破裂带或严重地震灾害带宽度之比为2︰1至3︰1。3)基于上述分析获得的最新认识,进一步讨论了避让对象、活动断层定位要求、不同类型活动断层最小避让距离、特殊建(构)筑物避让和“抗断”设计理念等问题。最后,呼吁立法机构加强活动断层避让和活动断层探测的立法工作,规范活动断层上及其邻近地段土地利用规划和基础设施建设过程中合理避让活动断层的行为,防患于未然,提高中国防震减灾的基础能力。
2013年7月22日, 甘肃岷县漳县MS6.6地震发生在青藏高原东北缘的临潭-宕昌断裂带上.为了研究该断裂的最新构造隆升的差异性, 基于ASTER GDEM数字高程模型数据提取了流域盆地及水系, 并以此为基础, 计算了面积高程积分及河道坡度指数.2个地貌参数的分析结果表明, 临潭-宕昌断裂不同部位的最新隆升呈现不均匀性.其中, 断裂的最新逆冲活动在临潭以西及以岷县附近明显强于其他各段.上述地貌参数所指示的断裂抬升强度还与历史及现今地震发震位置较好地匹配, 体现了定量化地貌分析对断裂活动强弱的指示作用.临潭-宕昌断裂受区域NE-SW向挤压构造应力作用影响, 其活动的差异可能与晚第四纪以来巴颜喀拉块体NE向扩展背景下的局部应力集中有关.
利用现有的活动断层资料和GPS监测数据等, 按照活动块体的基本定义, 假定块体的运动近似于刚性块体模型, 对青藏高原的活动块体进行了一、二级划分, 给出了具有运动学属性的块体运动学模型, 通过对10多年来青藏高原系列地震, 包括2014年鲁甸和景谷地震与块体运动之间关系的分析, 讨论了未来地表破裂型地震活动的主体地区, 指出巴颜喀拉和羌塘等块体的主控边界断裂是青藏高原最新1期地震活动的2个主体地区, 鲜水河断裂东南段、安宁河断裂、大凉山断裂、小江断裂南段和红河断裂中南段, 以及东昆仑断裂玛沁—玛曲段是最新活跃期内可能再次发生7级左右地表破裂型地震的地点;对地表破裂型地震的异常监测应关注块体边界不同构造部位的应变状态差异及其相关物理量的变化特征.
2013年4月20日的芦山 "4·20"MS7.0地震发生在龙门山断裂带西南段,震中地区分布多条NE向断裂,构造较为复杂。这次地震震源机制解显示为逆冲型地震,破裂面为NE走向,与龙门山断裂带的运动性质和走向一致。地表调查只在大川-双石断裂(前山断裂)和新开店断裂(大邑断裂南段)发现局部分布的NE向地表裂缝、沿地表裂缝分布的喷砂冒水和砂土液化,不规则的边坡开裂等地表变形,以及断裂沿线较严重的滑坡崩塌和房屋破坏。野外调查没有发现明显的地震地表破裂。GPS测量结果显示,此次地震的发震断裂位于芦山县城附近或其以东,而芦山西侧的断裂也可能参与了部分活动。根据野外地质调查、GPS观测、震源机制解、震源深度、余震分布等结果综合判定,芦山7.0级地震的主要发震构造是芦山之下、大川-双石断裂和新开店断裂之间的龙门山前缘滑脱带。此滑脱带在该段的运动导致了这次地震的发生,并可能带动了它上面的大川-双石和新开店等断裂的活动。
2008年5月12日在四川西部发生的汶川地震是一次以逆冲运动为主,兼有右旋走滑运动的斜滑型地震,形成了有史以来最长、最复杂的地表破裂之一.其中,很多复杂现象到目前为止还没有得到很好的解释或一致的认识,如小鱼洞地区出现的NW走向的小鱼洞断裂,在小鱼洞以北出现的2条相距11km的平行断裂同时破裂的现象等.通过在小鱼洞地区的详细野外调查,获得了详细的地表破裂分布及同震位移分布,在此基础上对小鱼洞地区地表破裂的机制进行了分析.结果表明,造成上述复杂地表破裂的根本原因是汶川地震的主断层北川-映秀断裂的产状变化,即北川-映秀断裂在小鱼洞以北向NW偏移约3.5km.其破裂机制是: 1)北川-映秀断裂的右旋走滑运动在小鱼洞西侧的左阶挤压阶区引起的挤压隆升形成前冲断层,即小鱼洞断裂; 2)由于北川-映秀断裂在小鱼洞以北向NW偏移3.5km,导致其断层面倾角变大,逆冲运动引起的断层上盘对下盘的挤压方向变化,结合右旋走滑引起的上盘对下盘的侧向推挤,两者共同作用突破了彭灌断裂,从而形成了2条相距11km的平行断裂同时错动的现象.另外,文中建议应该重视北川-映秀断裂右旋走滑运动分量、断层产状变化以及断层上、下盘的岩性差异对汶川地震地表破裂过程及地表破裂分布的影响.
地震地表破裂是活动断裂填图的重要内容之一,晚第四纪地貌是保存地震地表破裂等活动断裂最新变形的基本载体,利用不同地貌全面获取断裂的活动信息非常重要。通过对鲜水河断裂带东南段进行野外填图、探槽开挖等调查,讨论了1786年磨西地震地表破裂在青藏高原冰川、冰缘地貌区和高原边缘的流水堆积和强剥蚀地貌区的保存特征。地震裂缝和断错等微地貌在高原冰川、冰缘地貌区记录保存完整。高原边缘的流水堆积具有强侵蚀和快速堆积等不稳定性,在探槽中可以获得不完整的地震地表破裂记录。而强剥蚀区缺少记录地震地表破裂的最新堆积地貌,只能依靠与地震动和断裂破裂具有间接关系的古滑坡等推测地震影响区和地表破裂范围。结合鲜水河断裂带东南段的几何结构和构造环境认为,鲜水河断裂带康定—田湾段是1786年地震的发震构造,该地震破裂长度约80km。