使用初至波与反射波联合层析成像方法反演呼和浩特-包头盆地深地震反射数据, 获得了呼包盆地浅层地区精细的P波速度结构。正演采用基于网格方程求解器的快速扫描算法(FSM), 规避了复杂介质中非线性射线难以追踪的难题; 反演采用限制内存的拟牛顿法(L-BFGS), 并与伴随方法联合, 可避免计算Hessian矩阵的高昂成本, 尤其适应大规模反演问题。结果显示, 在测线40km和53km处存在明显的速度差异, 且深度延伸至盆地基底面。结合区域地质背景、 前人研究结果认为, 速度差异处与鄂尔多斯北缘断裂组成的断裂带位置基本吻合, 表明层析成像结果的可靠性。
景谷地震序列为包含NNW与NW 2个分支的地震序列, 地震序列的触发关系有待进一步研究。文中首先利用历史地震震源机制反演区域构造应力场, 利用地震序列震源机制反演发震断裂局部应力场, 采用主震破裂过程和余震机制分别计算主震、 余震产生的静态库仑应力变化。结果表明, 在滇西南区域构造应力场中, 景谷地震所在区域的特征与景谷发震断层的局部构造应力场特征较为一致, 局部构造应力场的最大主应力轴优势方向为25°。景谷地震主震产生的静态库仑应力变化与余震分布具有较好的相关性, 在余震序列中, 约73.46%的余震受到主震的触发, 2次 MW5.5 强余震分别受到0.251MPa、 0.376MPa的应力加载, 触发作用明显。MW≥3.0余震序列的静态库仑应力变化计算结果表明, 部分未直接受到主震触发的余震仍受到其余余震的影响, 余震的静态库仑应力变化叠加效应对后续余震有显著的触发作用。景谷地震序列特殊的触发机制作用可为震后趋势预判及地震危险性分析提供一定的参考。
重力观测是了解火山岩浆活动状态的有效手段。2021、 2022和2023年长白山天池火山区开展了3期流动重力观测, 结果显示, 距火山口35km范围的点位出现重力变化, 说明火山区目前活动岩浆或热液可能的分布范围。2021—2022年的重力变化为-161.4~23.4μGal, 以负值变化为主, 推测经历2020—2021年火山小型扰动后, 上移岩浆的后撤和流失; 2022—2023年的重力变化为-37.8~135.7μGal, 以正值变化为主, 可能是受压应力环境再次影响, 熔融的岩浆沿着已有通道上移, 填充至既有孔隙或空间和断层。2个时间段多数点位变化超过50μGal, 远大于观测误差的影响; 重力变化量超过100μGal的点位主要位于以火山口为中心12km的范围内, 推测由中间圆柱状岩浆通道中的岩浆活动引起。火山口两侧点位的重力变化出现分群性, 可能由不同的平板状岩浆体活动引起。重力变化最大的点位于火山口西侧, 推测附近有深大断裂通过。天池火山区重力变化大, 形变量在几十毫米以下, 结合地球物理方法获取天池火山壳幔岩浆系统, 推测该时间段岩浆活动主要发生在相互联通的壳内岩浆囊与断层之间, 岩浆侵入或后撤至已存的孔隙或断层。2021—2023年2年尺度的重力变化范围为-90.6~56.0μGal, 主要以负值变化为主, 表明2021—2022年后撤和流失的岩浆多于2022—2023年上移填充的岩浆, 火山区现今岩浆仍处于活动状态。
2023年12月18日23时59分, 甘肃省临夏回族自治州积石山县发生 MS6.2 地震, 此次地震造成了严重的人员伤亡。快速准确判断地震影响重灾区是开展应急救援工作的关键。手机信令数据对地震灾害的影响具有良好的响应关系, 可为快速判断重灾区提供有益帮助。本研究以积石山 MS6.2 地震为例, 利用对比分析、 相关分析和空间插值分析等方法, 探讨了手机信令数据变化对地震影响区的判断效果。结果表明, 手机信令数据在地震后会发生显著的异常变化, 且不同烈度区内手机信令数据响应程度不同; 手机信令数据与烈度存在显著相关关系; 基于手机信令异常变化可以较准确地模拟地震影响重灾区的具体范围和实际破坏情况。手机信令数据的异常变化对震后重灾区的准确判断及应急救援工作的高效开展具有显著应用价值。
地震滑坡作为一种破坏性极强的地质灾害, 不仅对灾区居民生命安全构成威胁, 还对当地基础设施和交通网络造成严重破坏。因此, 快速、 准确地识别同震滑坡分布并评估其易发性, 对于决策者及时部署应急响应、 合理配置资源及最大限度减少人员伤亡和财产损失具有至关重要的意义。文中以2014年 MW6.2 鲁甸地震为例, 基于卷积神经网络(CNN)构建了AlexNetCBAM滑坡易发性评估模型, 并采用随机森林(RF)模型作为对比工具, 开展了鲁甸震区滑坡易发性评估。研究综合选取了高程、 坡度、 坡向、 地震烈度、 断层距离、 地层岩性等10个影响因子, 并通过GINI指数定量分析了各影响因子对滑坡发生的贡献程度。结果表明, 相较于地貌特征和地质条件, 地震因素对鲁甸地震滑坡的控制作用最为显著。进一步比较2种模型预测的滑坡敏感性图(LSM), 发现滑坡高易发区的分布与实际滑坡分布情况基本一致, 鲁甸地震极高和高危险区主要集中在2个区域: 1)距震中最远的东南部河谷地区; 2)震中西侧沿EW向从BXF断层至牛栏河的区域。根据定量评价指标可知, AlexNetCBAM模型和RF模型的准确率分别为0.84和0.82, AUC值分别为0.91和0.90, 表明AlexNetCBAM模型在鲁甸地区同震滑坡预测中的表现略优于RF模型。
针对巨厚沉积层的华北盆地, 文中利用较高精度的航磁场数据开展隐伏断裂的空间展布研究。在参考前人地质资料基础上, 通过航磁场变纬度化极处理, 采用垂向一阶导数与斜导数边界增强方法, 解释修正了区域主要断裂的平面几何分布与交切关系。鉴于导数方法在沉积覆盖区的局限性, 将修正结果与前人资料进行对比分析, 以确保解译结果的可靠性。同时, 采用欧拉反褶积方法反演主要隐伏断裂的断层视深度, 推断其下切规模及延展深度, 并与前人结果进行对比验证。结果表明: 基于航磁场及其导数场解释修正了59条主要断裂, 断裂以NNE和NE向为主, 以NW、 SN、 近EW向为辅, 其中NNE向的保定-石家庄断裂、 沧西断裂、 沧东断裂、 唐山断裂等隐伏断裂表现为串珠状条带、 线性异常、 磁性梯度带等, 而NW向的夏垫断裂、 宝坻断裂、 南口-孙河断裂等磁场特征较弱, 表现为磁性转化、 折弯条带, 推测在构造变形中起到了调节作用。通过欧拉结果得到了盆地内13条隐伏断裂的断层视深度, 其中7条断裂为中深层断裂, 包括唐山断裂、 邯郸断裂、 夏垫断裂等; 6条为中浅层断裂, 包括宝坻断裂、 沧东断裂、 沧西断裂等。航磁场多尺度反演工作可为隐伏断裂空间展布研究提供新的技术手段。
文中基于等效源法融合东大别地区地面磁测数据与航空磁测数据构建高精度岩石圈磁场模型, 以插值切割法对岩石圈磁场进行位场分离, 从而获取不同层位磁场分布, 并结合研究区地质构造分布特征, 分析相关构造及地层对岩石圈磁场的控制作用。结果显示, 融合构建的岩石圈磁场模型精度较高, 较为清晰地刻画出北淮阳褶皱带的巨大负异常条带及大别山隆起因岩浆作用而形成的正异常块体。位场分离结果显示, 区内发育的多条区域性断裂对磁场都有一定的切割和控制作用, 其中从不同深度磁场分布分析认为土地岭-落儿岭断裂的切割深度为10~15km, 北淮阳褶皱带的巨大负异常条带主要来自于15~25km的深部异常, 且青山-晓天断裂和肥西-韩摆渡断裂分别是该构造单元的南、 北界限, 尤其在25km和30km深度处该特征最为明显, 说明这2个断裂均为区域深大断裂。
郯庐断裂带作为中国东部地震活动频繁的区域, 近年来受到了广泛关注。为深入理解郯庐断裂带中南段及邻区地震活动的空间分布特征, 文中收集了2009—2021年的Pg和Sg走时数据, 使用二维层析成像方法对该区域开展了0.25°×0.25° 的高分辨率层析成像, 得到研究区上地壳Pg、 Sg波的速度及波速比结构。研究发现: 郯庐断裂带中南段及邻区Pg波、 Sg波高、 低速异常与区域地质构造单元之间呈现出较强的相关性, 且速度结构的横向非均匀性反映出华东地区典型的盆山耦合构造特征。此外, 基于成像结果并结合地震活动空间分布特征, 可将郯庐断裂带中南段细分为渤海湾—五莲、 五莲—郯城、 郯城—嘉山及嘉山—广济4段。研究发现, 区域强震活动与高速异常存在明显的相关性, 其中五莲—郯城段呈现出显著的高速异常特征, 此区域同时也是郯庐断裂带中南段地震活动性最强的区间, 分析认为这种高速异常为地震孕育提供了有利的构造条件: 一方面, 五莲—郯城段具有小曲率、 近垂直的断层结构, 这可使少量的逆冲分量积累更多弹性应变能, 导致介质更容易处于闭锁状态; 另一方面, 高速介质在流体系统作用下更易发生破裂, 促进了中上地壳中小地震频发, 并与深部低速区构成速度梯度异常带, 导致深部易发生强震活动。综合而言, 郯庐断裂带中南段地震活动的空间差异性是受介质物理属性、 外部应力作用、 断层几何结构和地壳流体系统等因素共同作用的结果。
郯庐断裂带中南段历史上曾发生过1668年山东郯城8.5级大地震, 同时获取该区域地壳上地幔顶部速度结构有助于提高上地幔顶部速度结构的精度, 对研究断裂带强震发生的构造机制、 深部孕震构造背景有重要意义。文中利用台网记录的初至Pg、 Pn波和续至Pg波震相走时联合反演郯庐断裂带中南段地壳上地幔顶部的P波速度结构。结果显示, 该区域内地壳速度结构异常分布与地表构造、 区域大型断裂分布较吻合, 尤其是地壳10~15km深度的速度异常清晰刻画了郯庐断裂带的走向。郯庐断裂带中南段两侧的华北板块和下扬子块体在地壳中存在较明显速度差异。在中上地壳, 郯庐断裂带西侧以最大为6.32km/s的高速异常为主, 东侧以<6.10km/s的低速异常为主; 下地壳在断裂带以东、 淮阴-响水口断裂以南表现出显著高速异常, 断裂带以西则表现出低速异常特征。区域地震分布与速度异常显示, 中上地壳与中下地壳速度结构的相对强弱对地震有重要的控制作用。研究区上地幔顶部Pn波速度在7.65~8.50km/s之间, 高速、 低速异常分布较为明显, 显示出研究区上地幔顶部结构具有较强的不均匀性。考虑地壳三维结构的联合反演提高了上地幔顶部速度结构的精细程度, 不仅显示出郯城8.5级发震位置两侧存在典型的低速异常, 同时在郯庐断裂带中南段两侧的上地幔顶部存在较为显著的速度异常。地壳和上地幔顶部速度结构分布均显示郯城8.5级大地震发生位置附近存在显著的速度异常区, 结合地壳上地幔顶部速度结构可将郯庐断裂带中南段分为郯城以北、 郯城—嘉山段, 嘉山以南3段, 这与前人研究的分段结果较为一致。
渭河盆地位于南北地震带中段, 历史上发生多次强震, 区域内较厚的新生代沉积层引起的场地效应对震害具有放大效用。另外, 渭河盆地沉积层的结构也记录了地区沉积演化与构造变形的信息。然而, 渭河盆地西缘目前尚缺少浅层三维沉积结构研究结果。文中利用布设于渭河盆地西缘288台短周期地震仪组成的密集台阵, 基于HVSR法(Horizontal-to-Vertical spectral ratio, 也称谱比法)处理台阵记录的背景噪声数据, 获得波峰频率f0、 f1对应的振幅、 频率、 波阻抗界面深度分布图。结合对渭4、 渭5井及2条排钻剖面资料的分析, 发现波峰频率f0反映了游河组与三门组地层间界面波阻抗和深度信息, 显示区域南、 北两侧山地地区波阻抗较大, 其东部波阻抗较小, 表明第四系沉积层深度变化较大, 整体较厚, 为200~800m, 深度由西到东逐渐增加; 波峰频率f1反映了三门组和中晚更新世黄土古土壤层间界面波阻抗和深度信息, 显示渭河盆地边部山地波阻抗相对较小, 盆地中部波阻抗较大; 盆地两侧沉积层较厚, 中部沉积层相对较薄。波峰频率f0、 f1所反映的波阻抗与深度变化, 指示了渭河盆地西缘新生代沉积相由三门组的湖泊相转变为秦川群的河流相与风成黄土相。文中结果可服务于地震区划、 地震动模拟等防震减灾工作, 也可为研究渭河盆地新生代地层沉积演化过程提供可靠的地球物理模型。
毛毛山南缘断裂是青藏高原东北缘祁连-海原断裂带的重要组成部分, 长期以来, 研究多集中于北麓的毛毛山断裂, 而对南麓的毛毛山南缘断裂研究较少。文中旨在通过对毛毛山南缘断裂石板沟至南泥湾一带的研究, 揭示其晚第四纪活动特征, 为区域构造演化提供新的认识。采用高精度地形地貌测量、 地貌面定年及探槽开挖等多种方法, 对断裂最近强震活动时代、 晚第四纪滑动速率进行了分析。通过机载激光LiDAR测量, 获取了断裂沿线三维精细地形数据, 并结合光释光测年, 对地貌面年代进行了厘定。此外, 通过探槽开挖, 揭示了断裂近地表结构特征。研究结果表明, 毛毛山南缘断裂石板沟至南泥湾一带晚第四纪活动显著, 断裂以左旋走滑为主, 兼具北向南逆冲。断裂最近一次强震活动发生在5.11~6.28kaBP以来, 晚更新世晚期以来的垂直滑动速率为0.42~0.75mm/a。毛毛山南缘断裂与毛毛山断裂共同调节着祁连-海原断裂带在毛毛山一带的构造变形, 其地震危险性需予以关注。
近年来, 随着中国高压直流输电线路的不断建设, 高压直流输电线路对地电场观测数据的影响日趋严重。现有识别高压直流输电对地电场干扰事件的方式主要依靠人工, 效率较低, 深度学习方法能够显著提高对干扰事件的识别效率。其中, 基于深度学习的双向长短期神经网络(Bidirectional Long Short-Term Memory, Bi-LSTM)具有对时序数据强大的建模和特征提取能力, 能够捕捉时序数据前、 后2个方向的长短期信息依赖关系。因此, 为了高效准确地对地电场观测数据中受高压直流输电干扰的时段进行识别, 文中采用Bi-LSTM模型实现对高压直流输电对地电场观测干扰时段和干扰事件类别的识别。最终模型在测试集上达到了较高的精度(96.6%)和较高的准确率(96.6%), 证实了模型的泛化性和实用性。该模型验证了Bi-LSTM在地电场受高压直流输电干扰识别方面的应用效果, 为后一步对高压直流干扰数据处理提供了良好基础, 也为地电场观测数据受其他干扰因素的识别和分类提供了一种新的思路。
强震前视电阻率的持续性下降或上升异常变化与孕震变形积累之间的关系已经得到许多震例、 实验及理论分析的证实。地震发生后, 随着原有变形积累的释放, 视电阻率应出现与地震前异常变化形态相反的变化。视电阻率作为间接反映地壳变形的测量方法, 地震发生后较为显著的阶跃变化并不常见。通过文献调研和数据分析发现, 1976年唐山 MS7.8、 松潘-平武 MS7.2 和2008年汶川 MS8.0 地震后数天内部分观测站出现了较大幅度的变化, 尽管地震发生后数月至更长时间尺度内的恢复形态与之前的异常形态相反, 但地震后数天内的变化形态却存在差异。在地震前出现下降异常的观测站中, 部分观测站在地震发生后立即出现转折回升; 而另一部分观测站则在地震发生后数天内先出现下降变化, 之后才开始转折回升进入异常恢复阶段。文中收集了这3次地震发生后数天内出现大幅变化的5个观测站的电测深曲线, 结合视电阻率影响系数理论分析了不同深度地层电阻率的响应能力, 认为地震发生后短时间内浅层介质电阻率的变化幅度大于下伏地层。在这之后, 下伏地层的电阻率变化才对异常的恢复阶段起主要控制作用。文中研究有助于认识在地震发生前、 地震发生后短期内及震后更长时间的恢复阶段, 视电阻率变化与区域变形之间的关系。
实验研究断层接触非均匀性对地震活动的影响可为分析小地震活动与主震的关系提供重要参考。文中通过预制断层面来实现非均匀接触条件, 并进行了不同正应力条件的滑动失稳实验, 结果显示: 1)断层非均匀接触对小地震分布与主震发生位置具有显著的影响, 主震前出现明显的小地震频度增加的特征。其中, 小地震主要集中发生在高正应力或正应力变化显著的区域, 而主震的起始位置则与高应力比的区域有关。这预示着小地震与主震的力学机制可能不同。2)通过经验格林函数法获得了小地震的矩震级大多分布在-8~-7级, 与主震(-3.4~-3.0级)相差达5个震级单位。3)平均正应力对小地震和主震的震级和应力降的影响存在明显不同。小地震震级与应力降对平均正应力变化不敏感, 但主震应力降与震级均随平均正应力增加而变大。总之, 断层面接触的强弱分布对声发射事件时空分布具有明显影响, 尤其是主震与小地震活动的空间不一致性, 有助于阐明根据小地震活动预测强震存在不确定性的观点。
研究岩石经高温作用后形成的热损伤, 在地震地质与地热能开发、 核废料埋藏等工程应用中具有重要意义。目前, 关于大陆地壳主要岩石类型的热损伤机制及其相应的物性变化已有广泛研究, 但针对岩石损伤程度定量方法的适用性分析仍有所欠缺。文中以石英闪长岩为例, 开展不同温度条件(25~800℃) 的热损伤实验, 并对比纵波波速、 品质因子Q值、 信号总功率P及质量损失率等几种定量损伤程度的方法。结果表明, 几种定量热损伤的方法具有不同温度条件的适用性。纵波波速测量适用于所有温度, Q值更适用于600℃以下的热损伤情况, 信号总功率较适用于600℃以上, 质量损失率更适合400℃以下或600℃以上。关于这些方法的适用性认识, 可为野外工程实践中量化损伤程度提供重要参考依据。
小江断裂带是川滇块体东边界的南段主干断裂, 在川滇块体围绕喜马拉雅东构造结顺时针旋转并侧向挤出过程中起调节作用。为了更好地理解小江断裂带在青藏高原物质向E挤出过程中扮演的角色, 文中在系统总结前人研究成果的基础上, 梳理其几何结构、 不同时间尺度走滑速率、 地震活动特征、 与红河断裂带的变形协调等, 结合地貌特征分析, 重点讨论了变形几何学与运动学特征及深浅构造变形之间的关系和未来强震危险性。结果表明, 小江断裂带走向调整、 走滑速率和运动性质沿走向的变化与川滇块体绕喜马拉雅东构造结顺时针旋转一致; 深部构造作用与浅部构造变形具有明显的耦合关系。小江断裂带各段现今的强震危险性均较高, 特别是北段巧家—东川地区和南段与红河断裂带交会的地区, 应予以高度重视。
为了开展山西裂谷更精细的构造应力场及其形成机制研究, 文中主要利用山西裂谷自观测以来至今较为丰富的中小地震的震源机制解, 采用阻尼应力反演方法对山西裂谷分别进行全域、 分盆地、 0.5° 网格等划分并反演构造应力场, 得到应力场参数和应力形因子(R值)。结果表明, 山西裂谷全域的构造应力场总体为NW-SE向拉张型应力场, 局部存在走滑型应力场; 分盆地结果也显示山西裂谷呈现非均匀的应力场特征, 南、 北两端盆地(运城盆地和大同盆地)为走滑型应力场, 中部忻定、 太原、 临汾盆地为拉张型应力场。0.5° 网格的应力场结果表明, σ3的方位以NW-SE向为主, 倾伏角近水平, 与山西断陷盆地主控断裂的走向大体垂直, 而σ1的方位则大体平行于主控断裂走向, 倾伏角空间变化不均匀。此外, GPS速度剖面结果也显示山西裂谷现今存在约0.5mm/a的拉张运动, 且局部有走滑运动。从相对定量的角度, 二者都反映出山西裂谷拉张剪切变形的特征。这与太平洋板块俯冲和印欧大陆碰撞挤压的远程作用相关。
华北地区强震活动频繁, 主要集中分布在鄂尔多斯盆地周缘、 渤海湾盆地及华北平原内部等构造活跃区域, 其强震的空间分布格局与该地区活动地块的几何结构及其动力学行为密切相关。文中综合了华北地区活动地块划分方案、 GNSS速度场及强震时空分布等数据, 构建了华北及其周边地区的三维数值模型, 采用有限元方法模拟了华北地区在一级、 二级、 三级活动地块划分方案下的构造应力场和应变场, 并探讨了华北地区西部海原断裂带、 六盘山断裂带、 龙门山断裂带的活动对华北地区构造变形的远程效应。模拟结果显示, 华北地区现今的地块构造格局主要受一级、 二级活动地块及其边界带的控制, 相较之下, 三级活动地块及其边界带对华北地区构造变形的贡献相对有限。印度板块与欧亚板块的碰撞作用及太平洋板块和菲律宾板块的俯冲作用, 在华北地区南部和北部形成了一对剪切力偶, 使得华北地区整体呈现逆时针旋转的运动特征, 但华北地区内部的鄂尔多斯地块、 太行山次级地块、 冀鲁-豫皖次级地块及鲁东-黄海地块的逆时针旋转程度不同, 以稳定的华南地块为参考系, 这些地块的旋转速率分别为 2.3×10-9rad/a、 2.2×10-9rad/a、 2.0×10-9rad/a、 3.4×10-9rad/a。华北地区内部活动地块的差异性运动主要受控于2个关键因素: 一方面是华北地区内部应力场在空间上的非均匀性分布, 另一方面是活动地块在运动变形过程中引起的地块边界处的挤压和拉张效应。华北地区内部活动地块间的不协调变形运动, 导致华北地区内部活动地块间及其与周缘地块间的边界带产生了不同程度的应力集中和变形特征, 形成了强震孕育的重要构造背景。此外, 海原断裂带的左旋走滑运动、 六盘山断裂带和龙门山断裂带的逆冲推覆作用通过作用于鄂尔多斯地块西南缘或华南地块, 直接或间接地影响了华北地区活动地块的运动变形, 其中海原断裂带的走滑运动和六盘山断裂带的逆冲推覆作用对华北地区构造变形的影响尤为显著。
位于台湾岛东部的NNE向纵谷断裂是一条重要的构造边界带和强震活动带。2022年9月17日、 9月18日分别在纵谷断裂的南部发生了ML6.6(MW6.5)、 ML6.83(MW6.9)2次强震。根据台湾地区气象局(CWB)提供的地震信息可知2次地震的震中仅相距11km, 发震时间仅相隔17h, 而与9月17日的左旋走滑地震不同的是, 9月18日的地震为逆冲兼走滑地震。文中利用CWB提供的近场强震数据及定位结果, 基于美国地质调查局给出的震源参数, 采用迭代反褶积和叠加(Iterative Deconvolution and Stacking, IDS)方法研究了这2次地震的震源破裂过程和应力触发关系, 并利用地震波数据的高时间分辨率优势分离了这2次地震的同震形变场。结果显示: 2次地震的主破裂分别持续了27s和48s, 断层滑动分布分别呈现单驼峰和双驼峰的形状。9月17日地震的滑动分布集中在震中西南侧, 9月18日地震的滑动分布在震中东北侧, 为不对称的双侧破裂模式, 滑动分布的深度都在0~30km处, 2次地震的累积最大滑动量分别为1.06m和3.19m, 9月17日地震对9月18日地震产生了明显的应力触发作用。这种应力触发作用可能是导致2次地震在短时间内相继发生的重要原因之一。
依兰-伊通断裂是郯庐大断裂东北段两大分支中的西支, 其北段地区(汤原—萝北段、 方正—汤原段)地震活动较为活跃。具体表现为汤原—萝北段中小地震频发, 而方正—汤原段具备发生7级以上强震的背景。文中基于依兰-伊通断裂北段震源机制解、 GPS应变场, 定点形变和重力潮汐因子异常, 以及日本本州近海俯冲带强震对依兰-伊通断裂静态库仑应力影响等计算结果, 分析并讨论了依兰-伊通断裂北段的应变状态及发震机制。研究结果表明: 依兰-伊通断裂北段应变场受背景应力场控制, 呈NE向挤压与NW向拉张特征。区域应变场、 定点形变及重力潮汐因子异常与地震活动之间存在一定相关性。在西太平洋板块俯冲作用下, 依兰-伊通断裂汤原—萝北段两侧的三江断陷盆地相对小兴安岭隆起产生运动差异, 在NW向次级断裂群区域岩石易错动破裂, 引发中小规模浅震活动。依兰-伊通断裂区域构造应力场、 日本本州近海俯冲带强震同震和震后库仑应力正向加载触发(叠加)和震后黏弹性弛豫等共同作用, 可能是推动方正—汤原段发生强震的重要因素之一。
北京时间2022年9月5日12时52分, 四川甘孜州泸定县发生 MS6.8 地震。为研究泸定地震序列所在的鲜水河断裂磨西段形状, 文中首先采用1701个精定位地震事件, 利用基于模糊聚类的断层面形状确定方法得到了鲜水河断裂磨西段上2段沿NNW-SSE向排列断层的形状参数, 分别为: B断层, 走向为159.94°、 倾角为88.10°; C断层, 走向为157.15°、 倾角为87.14°。为了进一步研究这些断层的滑动性质, 文中搜集了发生在鲜水河断裂磨西段及其邻区的地震震源机制, 其中1个丛集中存在相当数量的正断型地震, 经聚类发现这些震源机制的节面聚类结果与鲜水河断裂平行。基于该类群中的震源机制求解了应力场, 发现这里的应力场相对于背景构造应力场发生了较大偏转。采用去除鲜水河断裂磨西段西侧区域异质震源机制的数据, 求解得到了沿主发震断裂的余震区应力场, 其中压轴方位为101.48°、 倾伏角为0.86°, 张轴方位为10.06°、 倾伏角为58.99°, 应力形因子R为0.70, 最大主压应力轴近水平, 最小主应力轴显示垂向拉张分量, 这一应力状态与青藏高原东缘受印度板块NE向挤压、 四川盆地刚性阻挡导致的物质SE向挤出的动力学背景高度吻合。将得到的构造应力场投影到泸定地震拟合的断层面上, 发现B断层的滑动角为13.0°、 C断层的滑动角为14.7°, 两者近垂直, 以左旋走滑为主。以上结果对认识该地区的断裂活动特性和地震动力学有一定意义。
本文根据云南及邻区1966年以来152组M≥5.0地震序列统计结果, 对地震序列类型及其空间分布特征、 最大余震震级和时空分布特征进行了分析, 结果表明: 1)研究区域地震序列以主余型为主, 多震型次之, 孤立型最少; 同一序列类型中, 随着地震震级增大, 主余型、 多震型地震所占的比例增加, 孤立型逐渐减少; 对于不同破裂类型, 正断型地震中, 没有孤立型地震序列; 逆冲型地震中, 多震型的比例较高, 且主要分布在滇东北地区。2)主震与最大余震震级线性回归结果显示, 多震型线性相关性最好, 其次是主余型, 孤立型序列数据离散程度较高; 最大余震的发生时间与序列类型和主震震级有一定关系; D1值以红河断裂和小江断裂为界, 具有明显的空间分布差异特征。3)地震序列空间分布具有较明显区域性特征, 多震型比例最高的是小滇西, 其次是滇东北; 地震序列类型最单一的区域是滇中, 相对复杂的区域为小滇西。4)多震型地震的孕震环境可能与复杂共轭的构造环境、 新生断裂、 上地壳低速区及历史大地震分布有一定的关系。
余震持续时间是地震活动研究中的关键问题, 对区域地震危险性分析和抗震设防具有重要意义。文中基于1970—2022年期间的现代地震目录与历史地震记载, 系统研究了6次7级以上大地震的余震持续性, 包括1668年郯城M8½、 1679年三河-平谷M8、 1937年菏泽M7.0、 1966年邢台M7.2、 1975年海城M7.3及1976年唐山M7.8地震。通过分析余震区小地震的空间分布和震级-频次随时间的变化, 发现上述地震的余震活动均未完全衰减。其中, 郯城地震和三河-平谷地震的余震序列已持续354a和343a; 菏泽地震余震持续近90a; 邢台、 海城及唐山地震震区仍有小地震频发。研究结果表明, 华北地区8级以上大地震的余震活动可持续超过300a, 而邢台、 海城及唐山等近代大地震的余震序列至完全衰减仍需较长时间。
文中基于滇西北地区74个台站记录的2a的垂直分量连续波形数据, 在提取1~20s周期的基阶Rayleigh波相速度频散曲线的基础上, 采用面波三维方位各向异性直接反演方法, 获取了中上地壳20km深度以浅的三维方位各向异性模型, 对滇西北地区的变形特征和应力场状态进行研究。结果表明: 1)滇西北地区方位各向异性存在较为明显的分区性, 总体以维西-乔后断裂为界, 东、 西两侧方位各向异性表现出较大差异。断裂以西区域, 方位各向异性一致性较好, 且随深度变化不明显, 快波方向总体呈NNW和NW向, 与区域主压应力场方向一致。2)在维西-乔后断裂以东区域, 方位各向异性在10km深度上、 下两侧表现出较大差异。在10km深度以浅, 快波方向总体呈顺时针旋转特征, 且从北部的NNW和NW向逐渐向S过渡为26°N以南的近SN向, 地壳变形总体受控于区域的走滑运动。在10~20km深度范围内, 快波优势方向为NNE和NE向, 与程海断裂的走向较为一致, 各向异性可能与程海断裂附近强烈挤压或走滑导致地壳岩石中的云母、 角闪石等矿物沿断裂走向呈定向排列有关。3)维西-乔后断裂南端(漾濞以南地区), 方位各向异性优势快波方向呈SWW和近EW向。初步认为该变形特征可能与该区域在NNW向的水平挤压下, SWW向受到水平拉张的构造应力作用, 从而形成了断裂正断层错动的力学机制有关。
白鹤滩水电站位于金沙江下游, 是中国同时也是世界第二大水电站。库区内地形地貌、 地质构造和气候环境复杂, 滑坡等地质灾害频发, 库区上游小江流域还分布着中国最为典型的东川泥石流沟。文中聚焦白鹤滩水电站库区金沙江干流及其支流小江沿线区域, 采用野外调查和遥感影像目视解译方法对白鹤滩库区滑坡进行了解译, 构建了详尽的库区蓄水前滑坡数据库, 并在此基础上利用空间统计分析和地理探测器模型对比分析了金沙江主干河段和支流小江沿线滑坡的分布规律及其主要控制因素。解译结果表明, 该地区至少发育3335个现代滑坡。其中, 在干流段解译出1566个滑坡, 滑坡数量密度(LND)为0.53个/km2, 滑坡面积百分比(LAP)为0.34%; 在小江段解译出1769个滑坡, LND为1.18个/km2, LAP为0.87%。小江段滑坡的LND与LAP均大于干流段。10个影响因子的分析结果表明, 在海拔<1500m, 坡度为40°~60°, 坡向SE、 S、 SW, 绝对曲率>4, 灰岩与泥岩、 粉砂岩地层覆盖, PGA大的地区更容易发生滑坡, 在靠近河流和断裂的地区更容易发生滑坡。同时, 干流段在降雨量低、 距道路近的地区更容易发生滑坡, 但这2个因素并不是小江段滑坡分布的主控因素。对干流段而言, 岩性、 降雨量、 坡度和与断裂的距离是影响滑坡分布主要因子, 而小江段的滑坡分布则主要受到岩性、 PGA、 高程和坡度的影响。此外, 造成小江段滑坡发育较干流段更密集的主要原因为2个地区的地形陡峭程度差异、 降雨不均匀分布和地质构造及历史地震活动性差异。文中相关成果可为白鹤滩水电站库区蓄水后库区的滑坡危险性评价和灾害防治等研究提供基础数据和科学参考。
完整连续的柴达木盆地新生代地层是揭示青藏高原东北缘盆-山格局演化、 地表构造变形时间及高原向N扩展模式和动力学机制的重要研究载体。其中, 碎屑锆石物源分析又是厘清柴达木盆地构造演化过程、 重建周缘造山带隆升历史的关键研究方法之一。然而, 以往的碎屑锆石物源研究多是基于简单定性的特征对比, 缺乏定量的分析手段, 直接导致在一些关键认识上出现重大分歧。文中选取大红沟、 红山、 怀头他拉3个典型的柴北缘新生代剖面, 汇总收集了具有代表性的碎屑锆石U-Pb数据, 并重新定义了南祁连山、 东昆仑山和柴北缘中生界3个潜在物源区。基于碎屑锆石数据的正演和反演物源模拟, 我们发现柴北缘中生代地层也是新生代盆地的重要物源区之一, 其物源贡献量不能被忽视。此外, 大红沟剖面、 红山剖面、 怀头他拉剖面的物源演化规律具有明显的时空异质性, 仅在距今12~10Ma发生了一期准同步的物源变化, 可能是高原中部岩石圈拆沉的地表响应。因此, 简单的碎屑锆石年龄分布对比无法满足复杂盆-山系统下的物源分析工作, 定性和定量研究手段的联合使用和综合判断有利于得到更加可靠、 更加深刻的认识。
山西地堑系蔚广盆地南缘边界断裂带, 由展布于基岩区的山前正断层和展布于沉积区的山麓正断层共同组成。但是, 关于2条断层是否为同期活动、 是否同为控震断层仍存在不同认识。2条断裂的活动性如何, 盆地的地震危险性主要受控于山前或山麓的某一条断层还是由2条断层共同控制, 这些问题亟待回答。文中以蔚广盆地南缘断裂唐山口段为研究对象, 通过小型无人机航测、 地质剖面分析和第四纪测年方法, 对山麓正断层和山前正断层的活动时代、 活动幅度和活动速率开展研究。结果显示, 山麓正断层在距今32.9~31.9ka以后发生了一次古地震事件, 活动幅度未知; 在距今(23.4±2.1)~(20.8±1.8)ka发生过同震倾滑位移量为0.4~0.5m的古地震事件, 全新世伸展变形速率为0.8mm/a。山前正断层在距今10.1~8.2ka以来的累积垂直位移量约为7m, 全新世伸展变形速率为0.4~0.5mm/a, 更新了前人对该段山前正断层在晚第四纪以来已基本停止活动的认识。研究结果表明, 唐山口段基岩区和山麓正断层为全新世活动断裂, 且均发生了地表破裂型地震事件, 两者对区域伸展变形速率和边界带的应变分配均具有承载作用。因此, 在断陷盆地边界带开展区域伸展变形计算时, 需要同时对基岩区和沉积区2支断裂进行对比分析、 综合考虑, 从而科学构建区域伸展变形模型, 正确把握断陷盆地边界带的运动学特征和动力学机制。
交城断裂带是山西地堑系中部太原盆地内规模最大的发震断层和边界主控断裂, 其活动特征对于太原盆地的形成与演化及强震的孕育与发生均具有决定性作用。为进一步理解晚更新世以来交城断裂带的垂向活动速率及其演化特征, 文中系统开展了沿线构造地貌、 开挖探槽、 跨断层水准、 GPS及InSAR等综合研究。基于多源数据的断裂带垂向活动速率分析结果表明, 晚更新世以来, 交城断裂带的垂向活动速率具有显著的空间活动分段性与时空演化特征, 具体表现为: 1)晚更新世以来, 交城断裂带上兰段的平均垂向活动速率为0.82~0.90mm/a, 晋祠段为0.98~1.17mm/a, 清徐—文水段为0.51~1.66mm/a, 汾阳段为0.43mm/a; 2)全新世以来, 断裂带整体平均垂向活动速率有所减弱, 上兰段为0.63~1.04mm/a, 晋祠段为0.23~0.45mm/a, 清徐—文水段为0.44~1.54mm/a, 汾阳段近似为0; 3)交城断裂活动存在N向延伸的趋势, 但其垂向活动活跃地段一直围绕清徐—文水段。此外, 基于现代观测手段得到的交城断裂带垂向活动速率的研究结果表明, 现今交城断裂带仍具有较强的垂向活动性, 其活跃区域仍主要集中于中部的清徐—文水段。文中的研究结果进一步阐明了交城断裂带垂向活动的显著空间活动分段性与时空演化特征。
华北平原新生代正断裂大多在晚更新世以来停止活动, 但大量历史强震震中却位于这些隐伏断裂的附近。那么, 强震是先存正断裂的继续活动还是新生断裂造成的?文中通过钻孔探测结合年代学测定, 研究雄安新区徐水南断裂和牛东断裂晚第四纪活动性, 探讨华北平原区新生代先存正断裂的继承性活动及其机制。钻孔联合剖面探测确定徐水南断裂中段和牛东断裂中段东支的上断点分别深约24m和42m。测年结果表明, 断裂分别在距今约20ka和36ka仍然活动, 皆为晚更新世断层。结合浅层地震勘探, 可知徐水南断裂和牛东断裂晚更新世之后活动性减弱, 仅在中段活动。徐水南断裂和牛东断裂作为容城凸起和牛驼镇凸起的边界断层, 其深部具有特殊的岩石圈结构, 断裂易于积累应变, 且又为深部流体通道, 虽然晚第四纪以来活动性减弱, 但仍有可能被触发, 从而发生强震。
