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重结晶碳酸盐ESR年代学在碳酸盐岩基岩区断层和滑坡活动性研究中的应用进展

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地震地质 2024年第1期46卷 63-80页

作者：刘春茹袁仁茂尹功明姬昊魏传义田颖颖马玺党嘉祥中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室北京100029

开展发震断层活动历史研究是地震、滑坡等自然灾害研究和防治的基础,年代测定一直是断层活动历史研究的热点和难点。在缺乏第四纪沉积物的碳酸盐岩基岩区,宇生核素暴露测年是确定断层活动历史的主要手段,但测年结果受曝露面表面风化、... 详细信息

开展发震断层活动历史研究是地震、滑坡等自然灾害研究和防治的基础,年代测定一直是断层活动历史研究的热点和难点。在缺乏第四纪沉积物的碳酸盐岩基岩区,宇生核素暴露测年是确定断层活动历史的主要手段,但测年结果受曝露面表面风化、侵蚀和溶蚀作用影响较大。碳酸盐是ESR年代学研究的主要测年矿物之一,可以测量碳酸盐的结晶年龄。在碳酸盐岩基岩区的大型断层面和滑坡滑动面上,因高速摩擦生热可形成重结晶碳酸盐,为ESR测年提供了可靠的测年计时零点,有望通过ESR测年法获得重结晶碳酸盐的结晶年龄,即断层和滑坡最近一次的活动时代。以往用于ESR测年的碳酸盐都是自生碳酸盐,如珊瑚、石笋、文石等,尚未对断层和滑坡滑动面上的重结晶碳酸盐开展过相关研究。因此,文中介绍了重结晶碳酸盐ESR测年的最新研究,以丽江-小金河断裂剑川剖面的断层面和小江断裂与则木河断裂交会处的巧家滑坡后缘滑动面上的重结晶碳酸盐为研究对象,通过微观结构观察、热退火实验、光晒退实验及与前人的沉积物14C和光释光测年结果进行比对等,对将重结晶碳酸盐ESR测年法用于碳酸盐岩基岩区断层和滑坡活动性分析的可行性和可靠性进行分析和论证,并建立了重结晶碳酸盐ESR测年技术,该技术可广泛地用于碳酸盐岩基岩区的断层和滑坡活动历史研究。

关键词： ESR测年碳酸盐岩基岩断层滑坡重结晶

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逆断层上覆土层地表破裂影响因素的数值模拟

地震地质 2023年第5期45卷 1200-1218页

作者：郭婷婷徐锡伟袁仁茂杨宏智山东省地震工程研究院济南250021 山东省地震局济南250014 中国地质大学(北京) 北京100083 应急管理部国家自然灾害防治研究院北京100085 中国地震局地质研究所地震与火山灾害重点实验室北京100029 山东省物化探勘查院济南250013

强震发生时,震源断层错动引发上覆土体变形破裂是地面建(构)筑物破坏的重要原因。为研究和分析上覆土层地表变形与破裂特征及其影响因素,文中通过有限元数值模拟方法,综合分析断层倾角、断层错动位移量、上覆土层厚度对上覆土层地表变... 详细信息

强震发生时,震源断层错动引发上覆土体变形破裂是地面建(构)筑物破坏的重要原因。为研究和分析上覆土层地表变形与破裂特征及其影响因素,文中通过有限元数值模拟方法,综合分析断层倾角、断层错动位移量、上覆土层厚度对上覆土层地表变形与破裂的影响及其规律。结果表明:1)断层垂直位错量为上覆土层厚度的3.3%、倾角仅为30°时,发生地表破裂;断层垂直位错量为上覆土层厚度的5%、倾角为30°、45°时,发生地表破裂;断层垂直位错量为上覆土层厚度的6.6%、倾角为30°、45°、70°时,发生地表破裂;断层垂直位错量为上覆土层厚度的10%、倾角为30°、45°、70°与逼近90°时,均发生地表破裂。2)随垂直位错量的增加或上覆土层厚度与断层倾角的减小,地表等效应变逐渐变大,越容易发生地表破裂。3)随着断层倾角由30°、45°增加至70°,上、下盘地表破裂宽度比值从约3︰1增加至3︰2~1︰1。4)上覆土层的变形与破裂,首先始于断层基岩与土体交界面的土体破裂,随着位错量的增加,当断层倾角为30°、45°、70°时,地表均出现了1个初始破裂点;当断层倾角逼近90°时,地表出现了2个初始破裂点,最后上覆土层出现贯通破裂。

关键词：数值模拟逆断层上覆土层地表破裂断层倾角垂直位错量等效有效应变

基于D-InSAR和PFC2D技术的白格滑坡稳定性分析

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地震地质 2023年第1期45卷 153-171页

作者：靳立周王盈常文斌田颖颖袁仁茂中国地震局地质研究所北京100029 中国地震应急搜救中心北京100049 中国地震局兰州地震研究所兰州730000

2018年10月11日和11月3日,位于金沙江上游右岸的西藏江达县波罗乡白格村先后发生了2次特大规模的滑坡堵江事件,经人工干预后险情得以解除。运用差分干涉合成孔径雷达(D-InSAR)技术对白格滑坡后缘的潜在危岩体进行了7.5d连续不间断的监测... 详细信息

2018年10月11日和11月3日,位于金沙江上游右岸的西藏江达县波罗乡白格村先后发生了2次特大规模的滑坡堵江事件,经人工干预后险情得以解除。运用差分干涉合成孔径雷达(D-InSAR)技术对白格滑坡后缘的潜在危岩体进行了7.5d连续不间断的监测,结果表明:滑坡体上侧区域目前仍然不稳定,具有再次发生滑坡堵江的危险。基于此,文中利用颗粒流软件PFC2D模拟了滑坡后缘潜在危岩体在自身重力、强降雨、地震条件下的稳定性状况。模拟结果表明:后缘潜在危岩体在静力作用下不会产生明显的失稳滑动,在强降雨和强地震动条件下会发生失稳破坏,可能会再次堵塞金沙江并形成堰塞湖。根据文中的模拟结果可对滑坡稳定性做出科学评价,同时为以后类似滑坡的防灾减灾提供参考。

关键词：白格滑坡潜在危岩体 D-InSAR PFC2D 稳定性分析

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汶川地震剪切滑动面微-纳米级颗粒的特征、形成机制及地震意义

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中国科学：地球科学 2014年第8期44卷 1821-1832页

作者：袁仁茂张秉良徐锡伟林传勇史兰斌李萧中国地震局活动构造与火山重点实验室、中国地震局地质研究所北京100029 北京科技大学冶金工程研究院北京100083

在2008年汶川5.12大地震同震主地表破裂带—北川-映秀破裂带中,多处断层滑动面上可见到具有强烈变形特征的薄层断层泥.在地表垂直位移量较大的西南段和东北段,选取八角庙、和尚坪和沙坝探槽中的断层泥为研究对象,利用立体镜和扫描电镜... 详细信息

在2008年汶川5.12大地震同震主地表破裂带—北川-映秀破裂带中,多处断层滑动面上可见到具有强烈变形特征的薄层断层泥.在地表垂直位移量较大的西南段和东北段,选取八角庙、和尚坪和沙坝探槽中的断层泥为研究对象,利用立体镜和扫描电镜对断层泥的组构特征和Y剪切面上的微-纳米级颗粒进行形态和结构研究.观测研究结果显示,汶川5.12大地震的同震断层泥发育有明显的Y和R剪切和平直擦痕.断层滑动摩擦面磨损、研磨、粉末化则是汶川同震断层泥中微-纳米级颗粒形成的主要途径.地震断层滑动会产生摩擦热,但并不排除热分解在断层泥滑动面上纳米粒子形成过程中的重要作用.断层摩擦滑动面上普遍存有微-纳米单体及其复合体两类颗粒,微-纳米颗粒形态有球状、蚕虫状、饼状和块状等.其主要结构是散布状和堆积状结构,但也有少量条带状和层状结构,而结构单元之间常有空隙,显现松散接触.在条带状和层状结构中,仅有异化的单体颗粒,而在散布状和堆积状结构中除了主要是由单体颗粒异化形成的蚕虫状,块状和圆饼状形态的复体颗粒外,还有未变形的单体球状颗粒.Y剪切面上微-纳米颗粒的散布状、堆积状、条带状和层状结构都是在相同的地震快速变形过程中极端不平衡条件下形成的.条带状和层状结构是塑性变形,而散布状和堆积状则是脆性变形,不连续的动态摩擦(断层粘滑)是松散结构形成的主要机制.汶川地震同震断层滑动面微-纳米级颗粒的结构是地震断层滑动留下的地质形迹(不是假玄武玻璃),是地震断层滑动的记录,它可作为判定古地震断层的一种标准.

关键词：汶川地震断层滑动面微-纳米级颗粒松散结构

基于频率比—层次分析法的金沙江巧家段滑坡灾害易发性评价

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河北地质大学学报 2023年第4期46卷 131-140页

作者：王盈袁仁茂中国地震应急搜救中心北京100049 中国地震局地质研究所北京100029

滑坡灾害经常会造成重大的经济损失,并威胁生命安全,特别是地势高陡的地区,滑坡灾害的威胁更为严重。金沙江流域地势高陡,构造活跃,加上人类工程活动的影响,地质灾害非常发育。基于野外调查以及遥感解译,获取了金沙江巧家段流域的3573... 详细信息

滑坡灾害经常会造成重大的经济损失,并威胁生命安全,特别是地势高陡的地区,滑坡灾害的威胁更为严重。金沙江流域地势高陡,构造活跃,加上人类工程活动的影响,地质灾害非常发育。基于野外调查以及遥感解译,获取了金沙江巧家段流域的3573个滑坡灾害的空间分布,并基于层次分析法与频率比法相结合的方法,建立了金沙江巧家段滑坡的易发性评估模型。首先以高程、地形起伏度、坡度、坡向、土壤、土地利用类型、岩性、多年平均降雨量、地面峰值加速度(PGA)等因子作为触发因素,确定相应的滑坡相对频率(mLRF)。然后采用层次分析法确定各滑坡影响因子的相对权重,并对权重分配进行一致性检验。再根据权重将各影响因子的图层进行叠加计算,得到金沙江巧家段的滑坡灾害易发性评价图,结果表明:研究区60%以上属于中低易发性,约12%为高易发性区域,并多位于河谷两侧。最后,利用相等面积的滑坡和非滑坡像元,通过统计ROC曲线的线下面积(AUC)检验模型的准确性,结果为0.827,说明该模型是可靠的。由此,可以根据研究区的易发程度而采取相应的防灾减灾规划措施,以减轻该地区的滑坡风险。

关键词：滑坡频率比层次分析法易发性评价巧家地区

Newmark方法在芦山地震诱发滑坡分布预测研究中的应用

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地震地质 2013年第3期35卷 661-670页

作者：陈晓利袁仁茂庾露中国地震局地质研究所活动构造与火山重点实验室北京100029

对于地震滑坡灾害而言,进行地震滑坡危险区划是降低损失的有效手段之一。因此,地震滑坡危险性预测方法的研究成为这一领域的热点。2013年4月20日芦山地震诱发了大量的滑坡崩塌,造成了严重的人员伤亡和社会经济财产损失。文中通过对地震... 详细信息

对于地震滑坡灾害而言,进行地震滑坡危险区划是降低损失的有效手段之一。因此,地震滑坡危险性预测方法的研究成为这一领域的热点。2013年4月20日芦山地震诱发了大量的滑坡崩塌,造成了严重的人员伤亡和社会经济财产损失。文中通过对地震灾区震后航片、遥感影像等的解译,初步获得此次地震诱发滑坡的分布概况。在芦山地震灾区的地形和岩性分析的基础上,基于Newmark物理平衡模型,对该区的潜在地震滑坡危险区进行了分析预测,通过对比本研究获得的潜在滑坡区域预测结果与解译的滑坡分布情况,表明Newmark模型是一种有效的地震诱发滑坡预测分析方法。进一步探讨了不同滑坡影响范围估算方法的差异,认为震级与产生滑坡最远距离之间的关系是一种较好的估算方法。

关键词：芦山地震滑坡 Newmark方法危险区预测

北京地区新近沉积土不同沉积相的工程地质特性及其评价

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北京大学学报（自然科学版） 2004年第1期40卷 139-143页

作者：李树德袁仁茂吕红华孙宏伟北京大学环境学院北京100871 北京市勘察设计研究院北京100038

　冲积平原上河流冲积物所具有的沉积层向上逐渐变细的正韵律特点会引起新近沉积土的工程地质特性随沉积层变化而变化。同时 ,河流出山以后 ,河谷展宽 ,水力梯度减小 ,使得冲积平原上的河流冲积物从上游至下游具有逐渐变细的趋势 ,各不... 详细信息

　冲积平原上河流冲积物所具有的沉积层向上逐渐变细的正韵律特点会引起新近沉积土的工程地质特性随沉积层变化而变化。同时 ,河流出山以后 ,河谷展宽 ,水力梯度减小 ,使得冲积平原上的河流冲积物从上游至下游具有逐渐变细的趋势 ,各不同沉积相土层的工程地质性质也随之发生相应的变化。以永定河的河流冲积物为例分别从垂向上和水平方向上来讨论新近沉积土的工程地质特性与沉积相变化之间的关系 ,并对新近沉积土的工程地质特性进行了评价。

关键词：新近沉积土沉积相工程地质特征

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国家大剧院新近沉积粘性土特征初探

北京大学学报（自然科学版） 2003年第2期39卷 194-199页

作者：李树德袁仁茂任明达岳升阳孙宏伟北京大学城市与环境学系北京100871 北京市勘察设计研究院北京100038

利用国家大剧院及其周围一些工地勘察资料的土工实验成果 ,并结合国家大剧院岩土工程开挖剖面的实际观察 ,初步分析了新近沉积粘性土与一般沉积粘性土的区别特征 ,并应用数理统计的方法 ,对国家大剧院及其周边地区的新近沉积粘性土与一... 详细信息

利用国家大剧院及其周围一些工地勘察资料的土工实验成果 ,并结合国家大剧院岩土工程开挖剖面的实际观察 ,初步分析了新近沉积粘性土与一般沉积粘性土的区别特征 ,并应用数理统计的方法 ,对国家大剧院及其周边地区的新近沉积粘性土与一般沉积粘性土的某些特征进行了相关性对比分析 ,建立了相应的相关方程。从而探讨出一些影响物理力学性质的主要指标对新近沉积粘性土和一般沉积粘性土影响的差异。

关键词：新近沉积土特征相关性分析

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大同地裂缝灾害形成机理

北京大学学报（自然科学版） 2002年第1期38卷 104-108页

作者：李树德袁仁茂北京大学城市与环境学系北京100871

近年来 ,大同市在区域构造应力作用下 ,已产生 9条地裂缝 ,总长 30 8km ,其展布为NE SW或NEE SWW方向。通过对地裂缝分布及其特征的研究 ,发现大同地裂缝的产生 ,主要是由于新生代以来 ,大同盆地受来自青藏高原和太平洋方向的侧向挤... 详细信息

近年来 ,大同市在区域构造应力作用下 ,已产生 9条地裂缝 ,总长 30 8km ,其展布为NE SW或NEE SWW方向。通过对地裂缝分布及其特征的研究 ,发现大同地裂缝的产生 ,主要是由于新生代以来 ,大同盆地受来自青藏高原和太平洋方向的侧向挤压 ,而导致右旋剪切拉张以及地幔上隆 ,使区内地壳减薄 ,基底地壳断裂发展到上地幔。于是 ,伴随着断陷作用而发生地震和地裂缝 ,而且地裂缝仍在扩展中。

关键词：大同市构造应力地裂缝灾害形成机理地壳断裂裂缝分布