登登山-池家刺窝断裂位于阿尔金断裂东端宽滩山隆起的NE侧,总体走向NW,地貌上表现为醒目的断层陡坎;登登山段长约19km,池家刺窝段长约6.5km。通过卫星影像解译、探槽开挖、断错地貌测量及年龄样品测试等工作,研究了2条断裂的新活动特征。宽滩山NE麓普遍发育3级地貌面,即山前基岩侵蚀台面和冲沟I、Ⅱ级阶地。登登山断裂断错除I级阶地以外的其他地貌面,陡坎高度普遍在1.5m左右,最大高度2.6m。探槽揭露登登山断裂晚更新世以来有3次古地震事件,3次事件的总断距约2.7m,一次事件的垂直断距为0.5~1.2m,事件Ⅰ大约发生于距今5ka;事件Ⅱ大致发生于距今2×104a,事件Ⅲ大致发生于距今3.5×104a,重复间隔约1.5×104a,晚更新世以来的垂直滑动速率约为0.04mm/a。 池家刺窝断裂断错了所有3级地貌面,陡坎最大高度为4m,一般在2m左右。探槽揭露池家刺窝断裂晚更新世以来也有3次古地震事件,3次事件的总断距约3.25m,1次事件的垂直位错为0.75~1.5m,晚更新世以来断裂垂直滑动速率为0.06mm/a。池家刺窝断裂古地震事件年代限定较差,但最新1次事件晚于登登山断裂,根据登登山断裂古地震事件的研究结果,推测池家刺窝断裂古地震重复间隔接近于登登山断裂的1.5×104a左右。 池家刺窝断裂的最新活动时代晚于登登山断裂,1次事件的垂直位错及晚更新世以来的垂直滑动速率都比登登山断裂略大,2条断裂之间还有长约5km的不连续段,被第四纪冲洪积砂砾石层覆盖,地形平坦,断裂地貌特征不发育,这些都表明登登山断裂和池家刺窝断裂具有明显的分段活动特征。阿尔金断裂以北的登登山和池家刺窝断裂规模都不大,垂直滑动速率仅为0.04~0.06mm/a,远小于祁连山断裂及酒西盆地内NW向断裂的垂直滑动速率,反映出构造变形主要限制在高原内部及河西走廊地区,登登山和池家刺窝断裂以低滑动速率、古地震复发间隔很长(>104a)的缓慢构造变形为特征。
激光雷达技术是近几十年新发展起来的一种测量技术, 已被广泛应用于工程测量、文物保护及地形测量等方面, 近几年来活动构造的研究中也已逐步引入。作为活动构造研究的最基础的古地震研究一直还采用传统的地质素描技术进行探槽信息获取, 数码照相技术的引入虽然解决了一些问题, 但由于照相技术本身的限制, 很难克服获取信息的变形和扭曲。激光雷达扫描系统的高信息量、高精度、便捷、安全和易操作等性能, 为古地震研究开辟了获取数据信息的新手段和新技术。
断层滑动速率是活动构造研究中的重要内容, 是反映断裂活动性和地震危险性的重要参数之一.随着测年技术不断发展和测年精度大幅度提高, 全新世甚至千年尺度和百年尺度的年轻地质体的位错也越来越多地被用于断层滑动速率计算.用走滑断裂带上地质体实测年龄计算滑动速率, 会受到2种因素影响:1)累积位移时间是否与所测地质体年代相符合;2)地质体位移形成过程中会受到侵蚀.在利用全新世地质体计算断层滑动速率时, 应将侧向侵蚀的影响剔除.因此, 文中提出1种计算走滑断层滑动速率的新方法——差值法.走滑断层上河流阶地演化与断层位错分析表明, 在阶地拔河高度存在较大差异的情况下, 可以利用阶地拔河高度与年龄按比例进行计算.此方法在一定程度上提高了所计算滑动速率的精度, 但是需要至少有3级不同阶地的拔河高度、年龄以及位错信息.若阶地拔河高度近似呈等差排列, 即各级阶地上侧向侵蚀量近似相等的情况下, 利用高-低阶地累积位错量之差与对应阶地年龄差来计算滑动速率, 可以在一定程度上减少上述2种因素对滑动速率的影响.应用差值法计算得到阿尔金与昆仑断裂的滑动速率为4.7~8.8mm/a, 与前人获得的地质学滑动速率、测地学滑动速率、缩短速率以及强震复发周期结果一致.
余震精定位资料显示,芦山7.0级地震破裂面可能为弯曲程度较高的三维弯曲断层.相关研究显示,这种弯曲断层的位错方式和破裂面同震应力加卸载模式与普通平直断层有明显不同.文中采用无限半空间位错模型模拟显示,隐伏弯曲断层和平直逆断层引起的地表位移特征相似,但是弯曲断层引起的地表水平位移更接近区域整体的地壳缩短方向,缩短方向水平位移的量明显高于同等规模的平直逆断层,因此能更好地传递断层上盘大范围物质的水平运动.相对于平直断层,弯曲断层下盘水平位移随距离衰减十分明显.同等规模的弯曲断层导致的同震地表抬升小于平直逆断层或左旋逆断层引起的同震抬升,但能造成更明显的地表下降.由于地震规模较小,GPS等低密度空间分布的形变观测可能无法有效分辨芦山地震震源结构是否为弯曲断层.对震源结构的细节研究,还有待于利用高空间密度和高分辨率的形变观测资料.
天线相位中心误差是高精度地壳形变监测中制约定位精度的重要误差源,天线相位中心改正已成为提高观测精度的有效手段.文中对基于精密测量机器人的GPS天线相位中心变化精确检测方法进行了试验研究,并对试验数据进行初步分析,得到的天线平面校正精度约为2mm,高程方向校正精度约为3mm.研究结果表明,天线相位中心的精确校正除了可以提高GPS测量定位精度之外,还可为中国自主北斗导航系统提供精确的天线相位中心校正参数,推动北斗导航系统在高精度地壳形变监测领域的应用.
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。