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2022年青海门源M_(S)6.9地震地表破裂带宽度调查与启示

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地球物理学报 2024年第2期67卷 548-570页

作者：牛鹏飞韩竹军郭鹏李科长吕丽星中国地震局地质研究所北京100029

地震地表破裂带是地震破裂在地表的直接表现,其宽度是活断层"避让带"和工程抗震设防重要的指示参数.无人机等测量手段的发展为获取地表破裂带的高分辨率影像数据、精细测量破裂带宽度、分析破裂带宽度空间分布特征以及限定合理的活断层... 详细信息

地震地表破裂带是地震破裂在地表的直接表现,其宽度是活断层"避让带"和工程抗震设防重要的指示参数.无人机等测量手段的发展为获取地表破裂带的高分辨率影像数据、精细测量破裂带宽度、分析破裂带宽度空间分布特征以及限定合理的活断层"避让带"提供了有利条件.2022年门源M_(S)6.9地震在青藏高原东北缘冷龙岭与托莱山断裂阶区部位产生了显著的左旋走滑型地表破裂带.基于震后获取的高精度无人机正射影像和数字高程模型,文中在门源地震地表破裂带全段精细解译的基础上,沿走向间隔100 m测量了251个宽度数据,R1破裂带最大宽度为209.78±14 m,平均宽度为42 m,R2破裂带最大宽度为115.31±15.72 m,平均宽度为26.14 m.宽度沿走向具有差异性,这主要受控于同震变形强度、破裂带几何结构以及地表第四系松散层发育状况;具体表现为同震位移量大、阶区等复杂几何结构以及穿过第四系松散层区段的破裂带比同震位移量小、平直段以及基岩区段的破裂带要宽.通过对去除离散值后的破裂带宽度数据统计分析,计算出95.4%和68.2%置信区间的有效宽度分别是70或50 m.在工程抗震设防中,若走滑型活断层评估的最大潜在震级与此次门源地震震级相近(~M 7.0),根据建(构)筑物类别,建议确定"避让带"宽度时参考本文获得的破裂带有效宽度(70或50 m).对于单一走滑型错动面发育地段,按建(构)筑物类别向两侧各扩展35或25 m即可;而对于活断层斜列阶区、平行断层围限区、走向弯曲区和双陡倾角错动面发育地段,在这些复杂几何结构分布范围的基础上需要各向两侧扩展35或25 m.本文研究结果可为建(构)筑物选址避让走滑型断层提供参考依据.

关键词：走滑型地震地震地表破裂带活断层"避让带"宽度门源M_(S)6.9地震工程抗震设防

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地电阻率观测中信噪比与观测精度

地震地质 2024年第4期46卷 955-971页

作者：张宇王兰炜张世中张兴国胡哲中国地震局地球物理研究所北京100081 中国地震局地震预测研究所北京100036

地电阻率观测方法在地震监测、预测研究中发挥了重要作用。地震监测、预测研究要求测量系统误差小且观测精度高,在测量系统性能指标满足测量最大允许误差的前提下,观测精度就取决于测量过程的信噪比,即观测场地的干扰情况。文中从理论... 详细信息

地电阻率观测方法在地震监测、预测研究中发挥了重要作用。地震监测、预测研究要求测量系统误差小且观测精度高,在测量系统性能指标满足测量最大允许误差的前提下,观测精度就取决于测量过程的信噪比,即观测场地的干扰情况。文中从理论上研究了地电阻率观测中信噪比和观测精度之间的关系,分析了地表和井下不同观测装置条件下信噪比的变化情况。当供电电流不变且主要受到均匀场的干扰影响时,减小极距可有效提高测量的信噪比。当地表装置的测量极距缩小为原来的1/3,或井下装置的测量极距缩小为原来的1/4时,信噪比可提高约20dB。以江宁台不同深度、极距观测结果为例,讨论了江宁台井下装置设计的合理性。文中研究结果可为今后地电阻率观测装置的设计和观测场地的选择提供参考。

关键词：地电阻率信噪比观测精度极距

2022年青海门源M S_(6.9)地震灾害致灾机理

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地震地质 2024年第4期46卷 761-782页

作者：牛鹏飞韩竹军郭鹏李科长吕丽星中国地震局地质研究所北京100029

2022年门源M S_(6.9)地震发生在青藏高原东北缘祁连-海原断裂带冷龙岭和托莱山断裂的阶区部位。兰新高铁硫磺沟大桥及南侧大梁隧道被完全毁坏,致使高铁干线首次因地震破坏而完全中断。在地处极震区的硫磺沟内未见大规模地震滑坡和崩塌,... 详细信息

2022年门源M S_(6.9)地震发生在青藏高原东北缘祁连-海原断裂带冷龙岭和托莱山断裂的阶区部位。兰新高铁硫磺沟大桥及南侧大梁隧道被完全毁坏,致使高铁干线首次因地震破坏而完全中断。在地处极震区的硫磺沟内未见大规模地震滑坡和崩塌,只有规模较小的滚石和滚石堆积体及局部河床存在砂土液化现象,显然很不合常理。此次地震除形成2条走滑型地表破裂带外,还在冷龙岭断裂西段北侧的硫磺沟内产生了1条长约7.9km的逆冲型地表破裂带。该破裂带的走向不稳定,倾向S,主要由断续分布的弧形挤压破裂、挤压鼓包、张裂隙和地震陡坎组成;经统计,沿地表破裂带共获得了35个垂直位移量数据,最小位移量为(8±1)cm,最大位移量为(49±3)cm,平均垂直位移量约为24cm,位移沿走向分布不均匀。该条地表破裂带近垂直穿过兰新高铁硫磺沟大桥,产生了宽泛的地表变形与位错,这可能是导致硫磺沟大桥毁坏的直接原因。这些调研成果启示我们在对跨断层重大线状工程进行抗震设防时,需要关注逆冲型地表破裂带宽泛的剪切作用。

关键词：门源M S_(6.9)地震地震地表破裂带地震灾害工程抗震设防

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内蒙古达里诺尔晚新生代火山裂隙喷发特征

地震地质 2024年第4期46卷 876-892页

作者：常枥文赵勇伟李霓孙金恒中国地震局地质研究所吉林长白山火山国家野外科学观测研究站北京100029

内蒙古锡林郭勒盟地区分布近万平方千米的熔岩台地,它们是裂隙式火山喷发的产物。这类火山作用在晚新生代以来仍有过强烈活动,未来具有潜在喷发危险性。锡林郭勒盟达里诺尔火山群中的贝力克地区分布了该区域形成时代最晚的熔岩台地。文... 详细信息

内蒙古锡林郭勒盟地区分布近万平方千米的熔岩台地,它们是裂隙式火山喷发的产物。这类火山作用在晚新生代以来仍有过强烈活动,未来具有潜在喷发危险性。锡林郭勒盟达里诺尔火山群中的贝力克地区分布了该区域形成时代最晚的熔岩台地。文中以贝力克熔岩台地为研究对象,分析其喷发特征,研究熔岩喷发时的温度、黏度和流动速度,以限定其灾害效应。区内火山产物主要由结壳熔岩组成,在接近喷发裂隙地区成群出露高3~8m、长数十米至数百米的低矮山脊,推测该熔岩脊代表近火口熔岩地貌。在距喷发裂隙较远处(>3km),熔岩流整体呈带状分布,熔岩流中部隆起,向两侧边缘呈外倾产状,显示熔岩堤特征。在距喷发裂隙最远的熔岩台地边缘,熔岩表面平坦,常出现大型龟裂状裂理。一些台地边缘剖面显示出层状熔岩相互叠置的特点,说明其流动过程以层流形式进行。这些地质特征均符合溢流玄武岩喷发的特征。全岩地球化学和矿物地球化学研究表明研究区的熔岩属于橄榄拉斑玄武岩和碱性橄榄玄武岩,熔岩中包含橄榄石和单斜辉石(主要为普通辉石)斑晶。利用单斜辉石-熔体地质温压计估算得到贝力克熔岩的喷发温度为1123.2~1173.4℃,利用前人的黏度计算模型得到熔岩喷发时的黏度为30~187Pa·S。在此基础上,文中计算了研究区发生溢流玄武岩喷发时熔岩的流动速度大部分在0.4~1m/s区间内,个别熔岩流速度可达2.5m/s。文中揭示了贝力克地区溢流玄武岩喷发特征,限定了岩浆喷发温度、黏度和速度等物理参数,可为未来火山喷发灾害防御提供基础数据支撑。

关键词：火山裂隙晚新生代火山达里诺尔熔岩流动速度

水对Carrara大理岩断层激活及滑动稳定性影响的实验研究

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地球物理学报 2024年第5期67卷 1927-1943页

作者：牛露周永胜徐锡伟姚文明马玺应急管理部国家自然灾害防治研究院北京100085 中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心北京100055 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 中国地质大学(北京) 北京100083

为探究脆塑性转化带流体(水)对断层激活及滑动稳定性的影响,本文采用Carrara大理岩预切断层(saw-cut)光面样品来模拟新鲜断层,在气体介质三轴高温岩石力学实验系统上开展了摩擦实验研究,实验温度(T)为70~500℃,围压(P)为60和130 MPa,孔... 详细信息

为探究脆塑性转化带流体(水)对断层激活及滑动稳定性的影响,本文采用Carrara大理岩预切断层(saw-cut)光面样品来模拟新鲜断层,在气体介质三轴高温岩石力学实验系统上开展了摩擦实验研究,实验温度(T)为70~500℃,围压(P)为60和130 MPa,孔隙水压(Pp)为30 MPa.为获得摩擦滑动的稳定性参数(A-B)值,位移速率在0.08μm·s^(-1)、0.4μm·s^(-1)、2μm·s^(-1)、10μm·s^(-1)之间切换.实验力学数据和滑动面微观结构分析表明,Carrara大理岩断层在实验温度和围压条件范围内出现了断层稳滑、慢滑、震颤、黏滑、断层闭合等5种滑动行为,其中,低有效围压(P_(eff)=30 MPa)下,T=70℃时,断层被激活表现为稳滑、震颤和慢滑,摩擦强度的速率依赖性表现出速度强化向速度弱化过渡的特征;T=100~400℃时,断层被激活表现为慢滑和黏滑,摩擦强度的速度依赖性为速度弱化;T=500℃时,断层被激活,但表现为稳滑,摩擦强度的速度依赖性重新转变为速度强化.然而,高有效围压(P_(eff)=100 MPa)下,T=70~300℃时,断层均未见明显滑动,原有断层处于闭合状态.本研究获得的含孔隙流体(水)条件下Carrara断层发生不稳定滑动的温度范围为100~400℃,大于相同温度压力条件下干燥样品激活断层不稳定滑动的温度范围200~300℃,充分说明孔隙流体(水)对大理岩断层激活及滑动行为等具有影响,可以有效地促进断层发生不稳定滑动.所有样品主要变形机制为碎裂、扩容、及晶体塑性变形,且随着温度和围压升高,孔隙流体(水)的溶蚀作用、颗粒的重结晶作用增强,特别在P_(eff)=30 MPa、T=400℃时,滑动面上发育方解石菱形颗粒、溶蚀孔等,外加孔隙流体(水)对颗粒的润滑作用,以及压溶作用引起的断层愈合,共同促进了断层的重新激活及强烈的不稳定滑动.假定地温梯度为25~30℃·km-1,推测以碳酸盐岩为主的断层在地壳大约2~4 km深度即开始出现不稳定滑动,随后在深度13~20 km范围内断层重新过渡为稳定滑动,之后逐步闭合.

关键词： Carrara大理岩水摩擦滑动断层稳定性溶解和沉淀

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几种特殊火山碎屑岩的形成机制及研究意义

地震地质 2024年第2期46卷 297-311页

作者：魏海泉陈正全刘永顺白志达中国地震局地质研究所吉林长白山火山国家野外科学观测研究站北京100029 首都师范大学北京100048 中国地质大学(北京) 北京100083

火山碎屑岩是火山物理学研究的最直接对象,也是鉴别碎屑化过程最重要的研究对象。一些特殊类型的火山碎屑岩及相关岩石往往可以反映出某些特征的火山岩浆作用过程,这正是甄别不同类型火山灾害发生概率的基本依据。火山灾害是与火山和火... 详细信息

火山碎屑岩是火山物理学研究的最直接对象,也是鉴别碎屑化过程最重要的研究对象。一些特殊类型的火山碎屑岩及相关岩石往往可以反映出某些特征的火山岩浆作用过程,这正是甄别不同类型火山灾害发生概率的基本依据。火山灾害是与火山和火山喷发有关的灾害,它是人类在自然界面临的最重要的灾害类型之一。火山灾害与火山喷发类型直接相关,其中的爆破性火山喷发则可以形成最为致命的强烈火山灾害。爆破性火山喷发的直接产物是形成各式各样的火山碎屑岩,它们代表了喷发过程所带来的不同类型与强度的火山灾害。原生火山碎屑与次生碎屑反映了火山喷发期与喷发间歇期火山表面过程的差异,而岩浆喷发、射汽岩浆喷发和射汽喷发堆积物的鉴定则标志了现代火山学研究的系统性深化,它们是从事火山灾害研究的先导性工作。细粒空降火山灰在水盆地里保存的火山灰纹层因其良好的等时面与环境指示意义而受到人们的重视,与其伴生的岩石则可能需要区分层凝灰岩、沉凝灰岩、凝灰质泥岩等各种不同火山沉积作用类型。熔岩流动碎屑化产生的自碎角砾岩和熔岩流水下淬火形成的碎玻熔岩代表了与熔岩流直接相关的碎屑化,而不是与爆破性火山作用相关的碎屑化。通常把它们划归为原生火山作用碎屑,但其灾害意义却完全不同。不同类型的火山碎屑岩形成于不同的碎屑化机理与成岩方式,其中一些特定的火山碎屑岩更是代表了极为特殊的火山灾害类型与规模。对于隐爆角砾岩,尽管它是一种火山碎屑岩的岩石名称,但其实我们更关心它的资源经济学意义。

关键词：特殊类型火山碎屑岩碎屑化过程成因分类命名灾害性分析

GNSS约束的2022年泸定M6.8地震滑动分布及同震应力变化

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地球物理学报 2024年第3期67卷 1022-1036页

作者：余建胜赵斌董培育刘刚刘成利徐锐陈正松黄功文房立华熊维王明明林牧聂兆生乔学军中国地震局地震研究所武汉430071 中国地震局地震大地测量重点实验室武汉430071 中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院武汉430074 四川省地震局成都610041 自然资源部大地测量数据处理中心西安710054 中国地震局地球物理研究所北京100081

2022年9月5日四川泸定县发生M6.8级强震,震中位于鲜水河断裂东南末端,野外地质调查初步结果显示本次地震并未发现明显的地表破裂迹象.本文基于震后科考GNSS流动观测和震中周边连续站观测资料,解算并提取震中90 km范围内31个测站的静态... 详细信息

2022年9月5日四川泸定县发生M6.8级强震,震中位于鲜水河断裂东南末端,野外地质调查初步结果显示本次地震并未发现明显的地表破裂迹象.本文基于震后科考GNSS流动观测和震中周边连续站观测资料,解算并提取震中90 km范围内31个测站的静态水平向同震位移.结果显示:GNSS同震形变场空间分布呈现明显的左旋走滑特征,观测到的最大水平向同震位移达23 cm,震中距50 km范围内同震位移量普遍大于1 cm.基于GNSS观测资料反演得到的同震滑动分布显示泸定地震地表破裂主要集中在磨西至田湾之间,主破裂深度2~8 km,最大滑动量~1.96 m,地震矩9.25×10^(18)N·m,对应矩震级M_W6.6.静态库仑应力结果显示本次地震增强了震源破裂区周边活动断层的库仑应力,并触发了大量余震,余震主要发生在库仑应力增强区域.结合震间闭锁分布、历史地震及库仑应力变化,我们认为未来需要密切关注与磨西断裂交接的安宁河、大凉山断裂以及康定—磨西段的地震危险性.

关键词：泸定地震 GNSS 同震位移滑动分布库仑应力变化

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青藏高原东北部上地壳剪切波分裂特征

地震地质 2024年第4期46卷 916-933页

作者：李抒予高原金红林刘同振中国地震局地震预测研究所地震预测重点实验室北京100036

由羌塘、巴颜喀拉、柴达木和祁连等几个二级块体组成的青藏高原东北部与华南块体及华北块体接触,产生强烈的构造变形。文中利用青藏高原东北部2010年1月—2021年9月的小地震波形事件,使用剪切波分裂分析方法计算得到快波偏振方向与慢波... 详细信息

由羌塘、巴颜喀拉、柴达木和祁连等几个二级块体组成的青藏高原东北部与华南块体及华北块体接触,产生强烈的构造变形。文中利用青藏高原东北部2010年1月—2021年9月的小地震波形事件,使用剪切波分裂分析方法计算得到快波偏振方向与慢波时间延迟2个各向异性参数,并对参数的空间分布进行分析。快波偏振方向以NEE为主导,与区域主压应力方向大致平行,祁连块体北部和东南部、羌塘块体北部存在NNW、NWW或近EW等多个相对较弱的第2快波偏振方向,与区域内广泛分布的NW走向断裂近平行。柴达木块体东北缘的快波偏振方向较离散,受到应力、断裂、岩石性质等因素的共同作用。祁连块体北部逆冲断裂系东部的时间延迟大于西部,体现了两者应力环境的差异。祁连块体东南部及柴达木块体东北缘大致相当的时间延迟分布可能与其具有类似的岩石类别物性及构造环境相关。柴达木盆地北缘存在NWW向快波优势偏振方向和相对一致的时间延迟,可能是断裂在深部高压变质作用的响应。羌塘块体北部的时间延迟小于拉脊山断裂周缘(祁连块体东南部与柴达木块体东北缘),可能与岩石类别物性与构造环境的差异有关。

关键词：青藏高原东北部剪切波分裂各向异性上地壳快波偏振慢波时间延迟变形

21世纪全球三次M_W9.0左右地震的孕育过程研究

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地球物理学报 2024年第3期67卷 1081-1092页

作者：陈学忠李艳娥陈丽娟中国地震局地球物理研究所北京100081 重庆市地震局重庆401147

系统分析了21世纪以来全球范围内发生的三次M_W9.0左右地震的孕育过程.验证了实际地震孕育过程与岩石力学实验揭示的应力积累过程和后续的临界状态(或亚失稳阶段)特征具有一致性.研究中利用视应力和b值分析构造应力动态变化,以描述地震... 详细信息

系统分析了21世纪以来全球范围内发生的三次M_W9.0左右地震的孕育过程.验证了实际地震孕育过程与岩石力学实验揭示的应力积累过程和后续的临界状态(或亚失稳阶段)特征具有一致性.研究中利用视应力和b值分析构造应力动态变化,以描述地震活动与地球自转之间的相关性的统计检验参量P值评价震中及其附近地区地壳介质的临界状态.得到的结果显示,三次M_W9.0左右地震前震中及附近地区构造应力都表现出明显而连续的增加过程,持续6~10年左右.通过对应力增长期间震中附近较大区域内的b值下降幅度空间扫描,发现震前在破裂区及其附近存在一个b值下降幅度高值区,其相对下降幅度比其他地区都大,反映的是这个地区的应力增加幅度比其他地区都大.低P值(地震活动与地球自转之间的相关性显著,即,与地球自转相关的地震活动所在区域地壳介质处于临界状态.P值随时间变化表明,一般低P值在震前约4年内出现.在P值达到最低值期间,低P值(研究所得结果不仅对利用岩石力学实验研究地震孕育过程,利用实验结果指导地震预测研究具有现实意义,同时对实际地震震情判定也具有重要意义.

关键词： 9.0级左右地震孕育过程应力积累临界状态地震预测