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强震孕育发生的大陆活动地块理论未来发展与强震预测探索

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科学通报 2022年第13期67卷 1352-1361页

作者：郑文俊张竹琪郝明陈九辉王庆良中山大学地球科学与工程学院广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室广州510275 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519082 中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室西藏拉萨地球物理国家野外科学观测研究站北京100029 中国地震局第二监测中心西安710054

1地震预测预报研究的学术高地——强震孕育发生的大陆活动地块理论框架建立地震作为一种重大自然灾害,直接影响着人类生活和自然环境.20世纪中叶板块构造学说的建立,对发生在板块边缘约占全球80%地震的分布特征、形成机制、活动规律、... 详细信息

1地震预测预报研究的学术高地——强震孕育发生的大陆活动地块理论框架建立地震作为一种重大自然灾害,直接影响着人类生活和自然环境.20世纪中叶板块构造学说的建立,对发生在板块边缘约占全球80%地震的分布特征、形成机制、活动规律、动力过程等给出了合理解释,但是却很难解释发生在远离板块边缘,特别是大陆板块内部成灾性最大的大型、特大型地震[1,2].

关键词：板块构造学说大陆板块板块边缘活动地块强震预测强震孕育地震预测预报研究重大自然灾害

磷灰石4He/3He热年代学--一种低温热年代学研究的新技术

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地震地质 2014年第4期36卷 1009-1019页

作者：杨静郑德文陈文张竹琪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 中国地质科学院地质研究所同位素热年代学实验室大陆构造与动力学国家重点实验室北京100037

磷灰石He的封闭温度（约70℃）是目前已知体系中最低的,4He在磷灰石中空间分布包含了样品经历的低温阶段（30～90℃）的热历史信息.磷灰石4-He/3He热年代学是根据经典的扩散理论,并用质子照射磷灰石使其内部生成均匀分布的3He,然后应用... 详细信息

磷灰石He的封闭温度（约70℃）是目前已知体系中最低的,4He在磷灰石中空间分布包含了样品经历的低温阶段（30～90℃）的热历史信息.磷灰石4-He/3He热年代学是根据经典的扩散理论,并用质子照射磷灰石使其内部生成均匀分布的3He,然后应用一种数学方法来确定磷灰石中4He的空间分布,由此可以限制样品所经历的热历史.文中简单介绍了该方法的数学原理、模拟方法、应用以及现存的主要问题等,虽然这一方法还处于不断探索中,但是其对低温热历史的灵敏性使得这种方法有广阔的前景.

关键词： 4He/3He热年代学磷灰石热历史 4He空间分布

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龙门山高倾角逆断层结构与孕震机制

地球物理学报 2010年第9期53卷 2068-2082页

作者：张竹琪张培震王庆良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 中国地震局第二形变监测中心西安710054

针对汶川8.0级地震的主破裂面是否以陡立倾角延伸至地壳深部的争议,我们的研究旨在明确发震断层形态随深度分布的二维结构特征,即断层的倾角及相应段落的深度,并在此基础上分析发震断层的孕震和发震机理.利用子空间置信域非线性反演方法... 详细信息

针对汶川8.0级地震的主破裂面是否以陡立倾角延伸至地壳深部的争议,我们的研究旨在明确发震断层形态随深度分布的二维结构特征,即断层的倾角及相应段落的深度,并在此基础上分析发震断层的孕震和发震机理.利用子空间置信域非线性反演方法,通过拟合近场的同震水准变形,获得了分别对应于清平北川和南坝一青川发震断层的二维弹性位错模型.结果显示,此次龙门山中央断裂带的发震断层系统存在明显的南北分区特征.以北川南坝为过渡带,北川以南至清平的发震构造为二元结构,包括两部分:一是浅部高倾角的逆断层,倾角在70°～80°以上,底部深度可达10～15 km,同震位错主要发生在10 km以上深度,平均位错超过6 m;二是深部缓倾角的逆断层,反演得其倾角约25°,底部可达30 km深度,位错主要分布于断层的顶部和底部,平均位错约4 m.南坝以北的发震断层为单一结构的逆断层,倾角约60°～70°,逆断层位错分布于10 km深度以上,平均位错小于2 m.余震分布和主震震源机制也支持清平以南发震断层为二元结构的推论.有限元模拟显示,在二元结构的逆断层系统中,通过提高断层面上正的库仑应力,深部缓倾角的逆断层活动对浅部高倾角逆断层有明显的促震作用.模拟还显示地壳缩短不是现今松潘地块地表垂直变形的主要原因,垂直变形更可能反映了青藏高原东缘相对四川盆地的差异抬升.对高倾角逆断层的库仑应力作用显示,差异抬升对龙门山逆断层活动有重要的促进作用.

关键词：汶川地震龙门山高倾角逆断层二元结构松潘地块川西高原四川盆地

1997年伽师震群中相邻正断层和走滑断层之间相互应力作用

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中国科学（D辑） 2008年第3期38卷 334-342页

作者：张竹琪陈永顺林间北京大学地球与空间科学学院地球物理系北京100871 Department of Geology and Geophysics Woods Hole Oceanographic Institution Woods Hole MA 02543 USA

自1997年1月21日开始,在将近4个月的时间内,位于塔里木盆地西北边缘的新疆伽师地区发生了7次Ms≥6.0的大地震.前人地震精定位结果显示这些地震发生在两条相邻的破裂带上.根据前人震源机制解和精定位结果,计算了这7个大地震间库仑应力作... 详细信息

自1997年1月21日开始,在将近4个月的时间内,位于塔里木盆地西北边缘的新疆伽师地区发生了7次Ms≥6.0的大地震.前人地震精定位结果显示这些地震发生在两条相邻的破裂带上.根据前人震源机制解和精定位结果,计算了这7个大地震间库仑应力作用,还分析了伽师震群附近的1996年阿图什地震对伽师地震群的影响.计算结果显示第4个地震震源附近的库仑应力受之前地震影响增加了0.5bar左右,而在第2,3,5和6个地震震源附近的库仑应力均增加了约0.8bar.研究表明通过改变邻区断层上库仑破裂应力状态,1997伽师震群中各地震之间存在明显的应力触发作用.而更重要的是伽师地区的正断层活动促进了雁形走滑断层间发生地震的循环触发.

关键词：伽师震群正断层走滑断层库仑应力变化地震触发

柴达木盆地新生代地层年代框架与沉积-构造演化

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科学通报 2022年第28期67卷 3452-3475页

作者：王伟涛张培震段磊张博譞刘康黄荣刘彩彩张竹琪郑德文郑文俊张会平中山大学地球科学与工程学院珠海519082 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519082 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 中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室广州510640

柴达木盆地的新生代地层非常发育,保存了从新生代早期至第四纪之间连续、完整的沉积记录.更为重要的是,柴达木盆地中发育丰富的新生代动、植物化石,为利用磁性地层学与古生物地层学方法建立盆地尺度的新生代地层年代框架,揭示盆地沉积... 详细信息

柴达木盆地的新生代地层非常发育,保存了从新生代早期至第四纪之间连续、完整的沉积记录.更为重要的是,柴达木盆地中发育丰富的新生代动、植物化石,为利用磁性地层学与古生物地层学方法建立盆地尺度的新生代地层年代框架,揭示盆地沉积演化、构造变形,以及青藏高原隆升、扩展的过程和动力学机制提供了重要的年代学制约.然而,目前关于柴达木盆地新生代地层层序和地层时代的认识还存在诸多矛盾之处。本文在野外观测、测量的基础上,总结、分析了柴达木盆地近年发表的相对连续、完整(厚度≥4500m)的磁性地层剖面,厘定了柴达木盆地新生代各岩石地层单元的地质年代.在此基础上,我们发现柴达木盆地西缘可能自始新世开始沉积,中部自渐新世(约31Ma)开始沉积,晚渐新世-早中新世沉积范围扩大至盆地东部柴达木盆地大部分地区自渐新世(31~26Ma)开始沉降,接受沉积的现象表明,青藏高原东北缘受印度板块与欧亚板块碰撞的影响开始发生构造变形.中中新世(约15Ma)以来,柴达木盆地沉积速率显著增加,盆地周缘山脉强烈隆升,揭示印度板块与欧亚板块持续汇聚作用导致的地壳缩短开始主宰高原东北部的构造变形,使柴达木盆地及其周缘造山带成为青藏高原向东北方向扩展过程中最新的组成部分.

关键词：柴达木盆地新生代地层磁性地层学沉积-构造演化

数值模型显示的隐伏弯曲断层同震地表位移特征

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地震地质 2013年第2期35卷 452-460页

作者：张竹琪陈涛任治坤王伟涛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 中国地震局地壳运动监测工程研究中心北京100036

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... 详细信息

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。

关键词：芦山7 0级地震弯曲断层隐伏断层逆断层地表位移

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侧向侵蚀相关的走滑断裂滑动速率计算新方法

地震地质 2014年第4期36卷 1020-1028页

作者：任治坤张竹琪陈涛王伟涛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 中国地震局地壳运动监测工程研究中心北京100036

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... 详细信息

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.

关键词：全新世断层滑动速率侧向侵蚀差值法

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鄂尔多斯活动地块西缘强震间库仑应力作用

地球物理学报 2021年第10期64卷 3576-3599页

作者：张瑞张竹琪郑德文刘兴旺雷启云邵延秀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 中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室广州510640 中国地震局兰州地震研究所兰州730000 宁夏回族自治区地震局银川750001 天津大学表层地球系统科学研究院天津300072

本文在梳理相关历史地震和活动构造研究的基础上,详细厘定了鄂尔多斯活动地块西缘1219—1920年10个M≥61/2的历史强震的震源参数,建立了相应的黏弹性位错模型,计算分析了强震的同震和震后库仑应力变化与迁移,及其对后续强震断层面上应... 详细信息

本文在梳理相关历史地震和活动构造研究的基础上,详细厘定了鄂尔多斯活动地块西缘1219—1920年10个M≥61/2的历史强震的震源参数,建立了相应的黏弹性位错模型,计算分析了强震的同震和震后库仑应力变化与迁移,及其对后续强震断层面上应力作用特征.结果表明,公元1495—1920年间的7个强震存在明显的应力触发关系:随着前序强震的发生与作用,直至后序强震发生前,其断层面整体的累积库仑应力变化都出现了由缓慢变化到快速升高现象,其增长速率相差几倍到几十倍不等.与该现象相反,公元1495年前的强震间累积库仑应力变化以负值为主,没有显示出明显的触发关系.进一步的模拟研究还显示,这些早期的强震对1495及其后强震的发震断层所受到的库仑应力作用的极性和大小影响都不明显.整体上看,1495年前后强震间的库仑应力作用特点与同时期该地区地震应变能释放的相对缓慢和相对快速的两个阶段存在一致性,这种一致性指示出强震引起的库仑应力变化与迁移对鄂尔多斯活动地块西缘边界带可能存在的强震丛集发挥了重要作用.本研究所展示的强震间库仑应力变化的演化特点为进一步揭示强震间触发机制及其演化趋势提供了依据.

关键词：鄂尔多斯活动地块西缘库仑应力变化与迁移应变能强震丛集

相邻左旋走滑和逆冲断层之间的相互作用:1976年松潘震群

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科学通报 2008年第13期53卷 1582-1588页

作者：岳汉张竹琪陈永顺北京大学地球与空间科学学院地球物理系北京100871

根据前人研究所得1976年四川省松潘地震序列的震源参数,构造了主要地震事件的断层模型,并计算了该序列中主要地震引起的邻近区域内静弹性库仑应力变化.计算结果显示,松潘地震序列的余震主要集中分布在库仑应力增加的区域,说明大地震较... 详细信息

根据前人研究所得1976年四川省松潘地震序列的震源参数,构造了主要地震事件的断层模型,并计算了该序列中主要地震引起的邻近区域内静弹性库仑应力变化.计算结果显示,松潘地震序列的余震主要集中分布在库仑应力增加的区域,说明大地震较好地触发了余震.计算结果还显示,左旋走滑机制的1号地震(MS=7.2)引起逆断层性质的2号地震(MS=6.7)震源处库仑应力增加了约5bar,说明1号地震对2号地震有明显的触发作用.3号地震也是左旋走滑型事件,计算显示3号震源受到1号和2号地震的共同触发不太明显.通过对右旋走滑断层和正断层理论模型的计算,显示出相邻的右旋走滑断层与逆断层间存在较好的触发关系,而平行走滑断层间的触发关系相对较弱.对比松潘地震序列中3个大震的断层组合关系,研究认为3号地震存在被触发的可能.

关键词：松潘地震库仑应力左旋走滑断层逆断层应力主轴