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汶川地震科学钻探2号孔(WFSD-2)随钻泥浆氢和汞浓度与断裂构造关系

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地球物理学报 2018年第5期61卷 1771-1781页

作者：张彬刘耀炜方震官致君张磊郭丽爽中国地震局地球物理研究所北京100081 中国地震局地壳应力研究所(地壳动力学重点实验室) 北京100085 安徽省地震局合肥230031 四川省地震局成都610041

以WFSD-2钻孔为研究对象,分析了随钻泥浆氢(H_2)和汞(Hg)浓度特征,在垂向上存在显著不均匀性,出现多段浓度异常高值.研究表明:(1)H_2和Hg浓度异常与次级断裂和岩石构造性质有较大关系,以断裂带或破碎带为通道运移而产生高值异常;(2)随... 详细信息

以WFSD-2钻孔为研究对象,分析了随钻泥浆氢(H_2)和汞(Hg)浓度特征,在垂向上存在显著不均匀性,出现多段浓度异常高值.研究表明:(1)H_2和Hg浓度异常与次级断裂和岩石构造性质有较大关系,以断裂带或破碎带为通道运移而产生高值异常;(2)随钻泥浆H_2和Hg浓度特征暗示了汶川地震WFSD-2孔中主滑移带位置,表明随钻流体特征是识别地下裂隙带、破碎带或断裂带的途径之一;(3)H_2和Hg浓度异常还可能与构造块体边界强震活动和断裂带近场中等地震活动有关.本文研究结果为分析大震过程中深部流体活动行为提供了H_2和Hg地球化学特征依据,对地震前兆机理研究也具有重要的参考价值.

关键词：汶川地震科学钻探映秀—北川断裂带氢气汞

2008年汶川大地震中北川地区极重震害的物理机制研究

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地球物理学报 2018年第5期61卷 1863-1873页

作者：朱守彪袁杰中国地震局地壳应力研究所(地壳动力学重点实验室) 北京100085

2008年汶川特大地震中北川地区受灾特别严重,而该地区远离汶川主震震中超过100多千米.尽管汶川地震发生已近10年,但这种不正常现象一直困扰着地学工作者,至今没有给出合理的解答.为此,本文利用有限单元方法模拟汶川地震的主要发震断裂带... 详细信息

2008年汶川特大地震中北川地区受灾特别严重,而该地区远离汶川主震震中超过100多千米.尽管汶川地震发生已近10年,但这种不正常现象一直困扰着地学工作者,至今没有给出合理的解答.为此,本文利用有限单元方法模拟汶川地震的主要发震断裂带(即:映秀—北川断层)的自发破裂动力学过程.模型中,几乎平直的映秀—北川断裂带在高川地区发生拐折,形成高川右弯.模拟结果显示,破裂沿着映秀—北川断裂带向东北方向前行,当破裂前端到达高川右弯时,破裂形态发生剧烈变化,破裂传播速度由亚剪切破裂突然转化为超剪切破裂.与断层阶区促进超剪切破裂明显不同的是,这种超剪切破裂形态的转化不需要时间停顿.由于超剪切地震破裂的产生,破裂辐射的地震波发生相长干涉,形成马赫波,地震动被大大放大.计算给出的强地面运动峰值加速度在北川地区不仅数值高,而且高值区分布范围广,造成了北川地区的震害特别严重.模拟结果还表明,若高川右弯不存在(即映秀—北川断层面为平直),则北川地区的断层不会形成超剪切破裂;如果高川右弯附近断层的不连续程度较大,则破裂会被终止;这些情况下,北川地区的震害都没有那么严重.所以,高川右弯的几何形状对于超剪切破裂的形成起着决定性作用,也是造成远离震中的北川地区震害特别严重的主要原因.因此,分析发震断层几何对于研究震源动力学过程及震害评估等有着非常重要的科学意义和实际应用价值.

关键词：汶川地震映秀—北川断裂带高川右弯超剪切破裂北川地区地震灾害

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汶川地震断裂作用研究新认识

地球学报 2015年第3期36卷 257-269页

作者：王焕李海兵司家亮孙知明付小方刘栋梁裴军令李成龙张佳佳宋圣荣郭力伟 MORI James 薛莲 BRODSKY E. Emily 云锟龚正中国地质科学院地质研究所大陆构造与动力学国家重点实验室北京100037 中国地质科学院地质力学研究所北京100081 四川省地质调查院四川成都610081 中国地质大学(武汉) 湖北武汉430074 成都理工大学四川成都610059 国立台湾大学台湾台北10617 日本京都大学防灾研究所日本京都6110011 加州大学圣克鲁兹分校地球与行星科学系美国加州95064

2008年汶川地震后,人们不得不思考问题是：大地震是如何发生的？下一次大地震什么时候发生？也就是涉及地质学家和地球物理学家一直未解决的科学问题：断层是如何破裂的？震后断裂是如何愈合的？我们试图通过对汶川地震断裂带结构、断... 详细信息

2008年汶川地震后,人们不得不思考问题是：大地震是如何发生的？下一次大地震什么时候发生？也就是涉及地质学家和地球物理学家一直未解决的科学问题：断层是如何破裂的？震后断裂是如何愈合的？我们试图通过对汶川地震断裂带结构、断裂摩擦行为和断裂愈合过程的研究来回答这些问题。本文将介绍通过对地表露头和汶川地震断裂科学钻探一号孔（WFSD）岩心中汶川地震主滑移带的详细研究,以及钻孔中长期温度监测来分析有关汶川地震断裂动态弱化和摩擦行为,并结合钻孔中长期水文监测计算所得断裂带渗透率变化,分析震后断裂愈合过程,进而探讨和认识汶川地震断裂作用所涉及的上述问题。经过详细研究,确定了汶川地震断裂带（映秀—北川断裂带）宽105~240 m、具有五个不同断裂岩组合的内部结构,是一条经常发生大地震、具多种弱化机制的断裂带;发现了汶川地震不仅具有同震石墨化作用,而且测量到目前世界上最低的动态摩擦系数（≤0.02）,同时首次记录到大地震后断裂快速愈合信息。这些研究结果不仅直接回答了一直困扰在地震地质和地震物理学领域几十年的关键问题,而且对完善地震断裂理论和认识汶川地震机制具有极其重要的意义,为防震减灾提供了理论依据。

关键词：汶川地震同震弱化断裂愈合摩擦系数映秀—北川断裂带龙门山

2008年汶川地震(Ms8.0)非对称同震破碎带的确定：来自WFSD-1随钻流体的证据

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中国地质 2015年第2期42卷 480-494页

作者：龚正李海兵劳昌玲唐力君罗立强李成龙云锟张佳佳王雷振中国地质科学院地质研究所大陆构造与动力学国家重点实验室北京100037 国家地质实验测试中心北京100037 中国地质大学(武汉) 湖北武汉430074 成都理工大学四川成都610059

地震过程中相当可观的一部分能量消耗于裂隙的活化与形成,来自汶川地震断裂带科学钻探一号孔(WFSD-1)的随钻流体表明,地震新形成的裂隙对应有较强的流体异常,它们为流体的入侵提供了良好的通道。随钻流体呈非对称性分布于主滑移面的两侧... 详细信息

地震过程中相当可观的一部分能量消耗于裂隙的活化与形成,来自汶川地震断裂带科学钻探一号孔(WFSD-1)的随钻流体表明,地震新形成的裂隙对应有较强的流体异常,它们为流体的入侵提供了良好的通道。随钻流体呈非对称性分布于主滑移面的两侧,主要的流体异常带集中在主滑移带下方须家河组顶部120 m范围内,该带中气体的含量以及变动的频率明显高于上部相同的宽度范围以及下部沉积岩层,来自地球物理测井的资料同样显示这一带破碎严重并伴随有大量水的侵入,暗示汶川地震形成的裂隙具有非对称性分布的特征。这一特征可能同时受控于断裂上盘彭灌杂岩与下盘须家河组岩层的力学性质差异以及地震破裂过程中形成的非对称性应力分布。

关键词：随钻流体异常同震破碎带非对称汶川地震映秀—北川断裂带 WFSD-1

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汶川地震断裂带多次地震活动新证据

中国地质 2016年第1期43卷 43-55页

作者：裴军令周在征李海兵王焕刘锋盛美赵越国土资源部古地磁与古构造重建重点实验室中国地质科学院地质力学研究所北京100081 中国地质科学院地质研究所北京100037

虹口乡八角庙出露完整的映秀—北川断裂带剖面断层岩,高分辨率磁化率测试揭示出多个具有高磁化率特征的断层岩带。系统的岩石磁学分析证明一层褐色断层岩相对围岩具有最大的磁化率值,存在新生成的磁铁矿和拥有相似的天然剩磁(NRM)和非... 详细信息

虹口乡八角庙出露完整的映秀—北川断裂带剖面断层岩,高分辨率磁化率测试揭示出多个具有高磁化率特征的断层岩带。系统的岩石磁学分析证明一层褐色断层岩相对围岩具有最大的磁化率值,存在新生成的磁铁矿和拥有相似的天然剩磁(NRM)和非磁滞剩磁(ARM)强度衰减过程。高磁化率特征是含铁顺磁性矿物受到断层滑移过程产生摩擦生热作用生成磁铁矿所致。同时断层岩还获得了热剩磁,记录了地震活动磁学信息。结合汶川地震科学钻探项目1号孔(WFSD-1)磁化率和岩石磁学研究结果,说明映秀—北川断裂带包含多层具有高磁化率特征的断层岩,暗示了多次强震的发生。具有高磁化率特征的断层岩可以作为判定地震活动的标志之一。

关键词：汶川地震断裂带映秀—北川断裂带断层岩磁化率摩擦生热