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滑动速率及系统刚度对断层滑动性质影响研究

南京理工大学学报 2007年第6期31卷 784-788页

作者：王威任青文杜小凯徐磊河海大学土木工程学院江苏南京210098

为进一步探索活动断层滑动性质及断层系统演化过程的影响因素,基于单自由度弹簧-滑块模型,引入速率-状态依赖摩擦本构关系,建立了单自由度弹簧-滑块系统的静力平衡方程,采用龙格-库塔法解非线性方程组,重点研究了滑动速率及系统刚度对... 详细信息

为进一步探索活动断层滑动性质及断层系统演化过程的影响因素,基于单自由度弹簧-滑块模型,引入速率-状态依赖摩擦本构关系,建立了单自由度弹簧-滑块系统的静力平衡方程,采用龙格-库塔法解非线性方程组,重点研究了滑动速率及系统刚度对断层滑动性质、系统演化过程的影响。研究表明:活动断层滑动速率越大,系统响应越大;系统刚度越大,越不易失稳。系统刚度低于临界刚度时,一旦断层产生滑动,系统将向失稳方向发展,系统的运动轨迹将越来越远离平衡点;系统刚度等于临界刚度时,活动断层将保持周期性滑动,滑动速率越大,应力振荡的幅值也越大,此时系统的运动轨迹为一极限环;系统刚度大于临界刚度时,断层经过短暂的周期滑动后,很快达到稳定滑动状态,此时系统的运动轨迹趋向于并最终达到系统的吸引子。

关键词：滑动速率系统刚度断层临界刚度弹簧-滑块模型摩擦龙格-库塔法

综合利用多种地壳形变观测资料计算鲜水河断裂带现今滑动速率

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地球物理学报 2019年第4期62卷 1323-1335页

作者：李铁明祝意青杨永林徐云马安艳芬张瀛冯胜涛槐岩珂杨九元中国地震局地质研究所北京100029 中国地震局第二监测中心西安710054 四川省地震局测绘工程院四川雅安625000 中国地震局第一监测中心天津300180 长安大学地质工程与测绘学院西安710054

本文首先沿走向将鲜水河断裂带划分为炉霍、道孚、乾宁、康定和磨西五个断裂段,利用沿断裂带布设的跨断层短基线、短水准场地测量资料计算了近场的断层活动参数,利用覆盖断裂带相对较大区域的重力、GPS观测资料计算了重力场动态变化、GP... 详细信息

本文首先沿走向将鲜水河断裂带划分为炉霍、道孚、乾宁、康定和磨西五个断裂段,利用沿断裂带布设的跨断层短基线、短水准场地测量资料计算了近场的断层活动参数,利用覆盖断裂带相对较大区域的重力、GPS观测资料计算了重力场动态变化、GPS速度场.基于重力场动态变化和GPS速度场采用蚁群算法和粒子群算法(具有全局优化的优势)分别反演计算了五个断裂段断层活动参数,将结果中的走滑分量作为五个断裂段的现今走滑速率.通过对以上三类现今走滑速率及五个断裂段的地质平均滑动速率进行融合与对比分析,将重力资料反演计算结果作为断裂带整体走滑速率,与跨断层短基线、短水准测量计算的断层滑动速率结果进行对比分析,初步判定了各跨断层短基线、短水准场地所跨断裂的性质,最终给出了五个断裂段的现今整体左旋走滑速率和部分分支断裂左旋走滑速率,结果为:(1)炉霍段为9.13mm·a^(-1),虾拉沱区域西支断裂为2.46mm·a^(-1),东支断裂为5.84mm·a^(-1).(2)道孚段为8.57mm·a^(-1),东南段沟普区域西支断裂为1.78mm·a^(-1),东支断裂为6.79mm·a^(-1).(3)乾宁段为7.67mm·a^(-1).(4)康定段为6.14mm·a^(-1).(5)磨西段为4.41mm·a^(-1).本文还定性讨论了断裂带两侧重力、GPS测点覆盖范围内活动地块的三维弹塑性变形和古地震、历史地震造成的永久位错.

关键词：鲜水河断裂带地壳形变测量分段反演计算滑动速率

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陕西中南部现今断层滑动速率和闭锁深度反演

地球物理学报 2019年第12期62卷 4648-4657页

作者：崔笃信郝明秦姗兰王文萍中国地震局第二监测中心

位于华北板块和扬子板块之间的陕西中南部由渭河盆地、秦岭造山带和汉中盆地构成,其新构造运动主要形式为山脉隆升、盆地断陷,因此以重复水准测量为手段的地壳垂直运动研究尤为重要.基于研究区1970年以来的多期精密水准测量数据,用GPS... 详细信息

位于华北板块和扬子板块之间的陕西中南部由渭河盆地、秦岭造山带和汉中盆地构成,其新构造运动主要形式为山脉隆升、盆地断陷,因此以重复水准测量为手段的地壳垂直运动研究尤为重要.基于研究区1970年以来的多期精密水准测量数据,用GPS垂直运动速率约束的动态平差方法获得了区域垂直运动速度场.以此为基础,用倾滑位错模型、网格搜索方法反演了研究区主要断层倾滑速率和闭锁深度,结果显示:秦岭北缘断裂倾滑速率为2.25~4.53 mm·a-1,闭锁深度为7.7~10.0 km;华山山前断裂倾滑速率为2.35~2.71 mm·a-1;闭锁深度为2.8~5.0 km,反映了该断裂在华县大地震之后,可能还没有完全闭锁,发生大震的应变能积累条件不足;渭河盆地北缘断裂的倾滑动速率为2.0~2.5 mm·a-1,闭锁深度仅为3.0 km左右,说明该断裂以蠕滑运动为主;略阳断裂倾滑速率为3.02 mm·a-1,闭锁深度6.7 km,是陕南较活动的断裂.

关键词：滑动速率闭锁深度精密水准测量渭河盆地秦岭

海原断裂带老虎山段晚第四纪滑动速率精确厘定与讨论

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地球物理学报 2018年第4期61卷 1281-1297页

作者：刘金瑞任治坤张会平李传友张竹琪郑文俊李雪梅刘彩彩中国地震局地质研究所活动构造与火山实验室北京100029 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

如何准确测定断裂滑动速率是近年来活动构造研究的前沿与热点.随着高精度地形数据获取手段与第四纪测年方法的不断进步,位错量和地貌面年龄的精度均得到大大提高.在进行滑动速率计算时还要考虑地质过程是否合理,蒙特卡洛方法为获取更加... 详细信息

如何准确测定断裂滑动速率是近年来活动构造研究的前沿与热点.随着高精度地形数据获取手段与第四纪测年方法的不断进步,位错量和地貌面年龄的精度均得到大大提高.在进行滑动速率计算时还要考虑地质过程是否合理,蒙特卡洛方法为获取更加符合地质过程的滑动速率提供了重要工具.本文以滑动速率研究程度较低的海原断裂带老虎山段为例,基于LiDAR高精度地形数据,测得T1—T4阶地面年龄分别为1~3ka,9~11ka,15~17ka,40~45ka,陡坎前缘的位错分别为7~14m,28~36m,59~66m,180~190m.综合多地点的左旋走滑位错量及不同时代的地貌面年龄数据,并考虑滑动历史,利用蒙特卡洛模拟方法,将位错-时间两个参数的不确定性定量化,限定老虎山断裂45ka以来平均滑动速率为4.3±0.16mm·a-1,17ka以来的平均滑动速率为4.0±0.15mm·a-1,与前人研究得到的狭义海原断裂滑动速率4.5±1.0mm·a-1基本一致.综合整个海原断裂带滑动速率,本文结果更支持低滑动速率变化趋势,即海原断裂带整体滑动速率趋于稳定,向东至六盘山断裂,滑动速率开始降低,推测海原断裂带的左旋走滑在尾端主要为马东山—六盘山隆起所吸收.结合老虎山断裂历史地震资料和深部锁闭浅部蠕滑的动力学特征,推测老虎山断裂具备与相邻断裂一起触发强震的能力.

关键词：青藏高原东北缘海原断裂带 LiDAR 蒙特卡洛模拟滑动速率

天山地震带境内外主要断层滑动速率和地震矩亏损分布特征研究

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地球物理学报 2016年第5期59卷 1647-1660页

作者：刘代芹 LIU Mian 王海涛李杰程佳王晓强新疆维吾尔自治区地震局乌鲁木齐830011 University of Missouri Columbia MO 65211 USA 中国地震台网中心北京100045

本文搜集、整理1998—2013年境内外天山及周边地区（包括中国新疆、哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦等）500余个GPS观测点数据,采用GAMIT/GLOBK软件对其进行解算和平差计算,并利用了弹性块体模型计算区域块体边界断层闭锁深度、块体运动参数... 详细信息

本文搜集、整理1998—2013年境内外天山及周边地区（包括中国新疆、哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦等）500余个GPS观测点数据,采用GAMIT/GLOBK软件对其进行解算和平差计算,并利用了弹性块体模型计算区域块体边界断层闭锁深度、块体运动参数和主要活动断层的滑动速率.研究结果表明,东、西昆仑地震带闭锁深度最大（19km）,其次为南天山地区,闭锁深度达到17km,闭锁深度最小的为哈萨克斯坦（13km）;各块体相对欧亚板块作顺（逆）时针旋转,旋转速率最大（-0.7208±0.0034°/Ma）为塔里木块体,其围绕欧拉极（38.295±0.019°N,95.078±0.077°E）顺时针方向转动,旋转速率最小为天山东段（0.108±0.1210°/Ma）,而天山东、西两段无论是在旋转速率上还是在旋转方向上都有显著的区别.西昆仑断裂带的滑动速率（10.2±2.8mm·a-1）最大,南天山西段滑动速率为9.5±1.8mm·a-1,其东段为3.9±1.1mm·a-1;而北天山东段滑动速率（4.7±1.1mm·a-1）高于北天山西段（3.7±0.9mm·a-1）;塔里木盆地南缘的阿尔金断裂带平均滑动速率为7.6±1.4mm·a-1,其结果与阿勒泰断裂带滑动速率（7.6±1.6mm·a-1）基本相当;天山断裂带运动方式主要以挤压为主,而阿尔金、昆仑、阿尔泰以及哈萨克斯坦断裂带均是以走滑运动方式为主,除阿勒泰断裂带走滑方式为右旋以外,其余几个断裂带均为左旋运动.最后,利用主要断裂带的滑动速率计算出各地震带的地震矩变化率以及1900年以来地震矩累计变化量,其结果与利用地震目录计算所得到的地震矩进行比较,判定出各地震带上地震矩均衡分布状态,研究结果显示阿尔金、西昆仑、东昆仑和北天山东段断裂带存在较大的地震矩亏损,均具有发生7级以上地震的可能性,南天山东段和哈萨克斯坦断裂带地震矩亏损相对较小,具有孕育6~7级地震的潜能,而天山西段、阿勒泰地震矩呈现出盈余状态,不具在1~3年内有发生强震的可能.

关键词：弹性块体 GPS 断层滑动速率地震矩亏损

青藏高原东北缘冷龙岭断裂全新世左旋滑动速率

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地震地质 2017年第2期39卷 323-341页

作者：郭鹏韩竹军姜文亮毛泽斌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 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 中国地质大学(北京) 地球科学与资源学院北京100083

冷龙岭断裂是青藏高原东北缘1条重要的左旋走滑断裂,断裂滑动速率对于青藏高原东北缘构造形变的动力学研究以及认识断裂的活动习性和地震危险性具有重要意义。但是,冷龙岭断裂的滑动速率仍然存在较大争议,被限定在3~24mm/a一个较为宽泛... 详细信息

冷龙岭断裂是青藏高原东北缘1条重要的左旋走滑断裂,断裂滑动速率对于青藏高原东北缘构造形变的动力学研究以及认识断裂的活动习性和地震危险性具有重要意义。但是,冷龙岭断裂的滑动速率仍然存在较大争议,被限定在3~24mm/a一个较为宽泛的范围内。文中以青海省门源县他里花沟上游走滑断裂断错地貌现象较为典型的牛头沟地区(37.440 2°N,102.094 0°E)和柴陇地区(37.447 3°N,102.063 0°E)作为研究对象,采用地基LiDAR获取的高分辨率DEM和高精度Google Earth卫星影像对断错地貌进行了位错演化模式分析和位错量的恢复测量,结合地貌面上开挖地层探坑和剥离新鲜地层剖面上的年代样品采集与测试,确定了断错地貌面的废弃年代。在牛头沟地区和柴陇地区得到的滑动速率分别为(6.4±0.7)mm/a和(6.6±0.3)mm/a,2个研究地区获得的结果存在较好的一致性。考虑到滑动速率的误差范围,认为冷龙岭断裂全新世以来的左旋滑动速率为(6.4±0.7)mm/a,该滑动速率介于前人采用地质方法获得的结果中间,也在In SAR得到的滑动速率4.2~8mm/a范围内,但比GPS速率((4.0±1.0)mm/a)稍大。祁连-海原断裂带弧形分布的晚第四纪滑动速率在冷龙岭地区达到最大,青藏高原东北缘在该地区最强烈的隆升也从1个侧面证实了冷龙岭断裂在调节青藏高原相对于戈壁-阿拉善地块向E运动方面所处的重要地位。

关键词：冷龙岭断裂滑动速率全新世青藏高原东北缘

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钻探揭示的黄河断裂北段活动性和滑动速率

地震地质 2014年第2期36卷 464-477页

作者：雷启云柴炽章郑文俊杜鹏谢晓峰王银崔瑾孟广魁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 宁夏回族自治区地震局银川750001

黄河断裂是银川盆地内展布最长、切割最深的一条深大断裂,也是银川盆地的东边界。由于其北段呈隐伏状,因此,该段的活动性和滑动速率长期未知,影响了对盆地演化和地震危险性的认识。文中选择具有石油地震勘探基础的陶乐镇为研究场点,以... 详细信息

黄河断裂是银川盆地内展布最长、切割最深的一条深大断裂,也是银川盆地的东边界。由于其北段呈隐伏状,因此,该段的活动性和滑动速率长期未知,影响了对盆地演化和地震危险性的认识。文中选择具有石油地震勘探基础的陶乐镇为研究场点,以人工浅层地震勘探结果为依据,在黄河断裂北段布设了一排钻孔联合剖面,并对标志层进行年代测试,获得了断裂的活动时代和滑动速率。结果表明,黄河断裂北段在晚更新世末期或全新世有过活动,在(28.16±0.12)ka BP以来的累积位移为0.96m,晚第四纪以来的平均滑动速率为0.04mm/a,该值明显低于南段灵武断层(0.24mm/a);尽管向下切割了莫霍面,黄河断裂晚第四纪活动强度和发震能力均要低于切割相对浅的贺兰山东麓断裂;黄河断裂可能在新生代之前已经强烈活动并深切莫霍面,新生代以来,银川盆地的构造活动迁移分解到以贺兰山东麓断裂为主的多条断裂之上,地壳双层伸展模型可解释银川盆地现今深浅部构造活动间的联系。

关键词：黄河断裂钻探滑动速率银川盆地

小江断裂带南段全新世活动的地质地貌证据与滑动速率

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地震地质 2017年第1期39卷 1-19页

作者：韩竹军董绍鹏毛泽斌呼楠谭锡斌袁仁茂郭鹏中国地震局地质研究所北京100029 中国地质大学(北京) 地球科学与资源学院北京100083 陕西省地震局西安710068

小江断裂带南段位于近SN向的鲜水河-小江断裂系与NW向的红河-哀牢山断裂系的交会地带。在遥感影像上,小江断裂带南段线状特征清楚,且连续分布,表现为1条贯通的、单一的断裂构造,全长约70km,总体走向N20°E左右,中间呈略向E凸出的弧形。... 详细信息

小江断裂带南段位于近SN向的鲜水河-小江断裂系与NW向的红河-哀牢山断裂系的交会地带。在遥感影像上,小江断裂带南段线状特征清楚,且连续分布,表现为1条贯通的、单一的断裂构造,全长约70km,总体走向N20°E左右,中间呈略向E凸出的弧形。在龙潭村两岔河一带,沿着该断裂段存在比较典型的山脊、冲沟同步左旋位错现象。在跨断塞塘开挖的探槽剖面上,断裂分布状况、断错地层的沉积学特征、产状变化以及初步年代测试结果揭示了3次明显断错地表的古地震事件,显示了小江断裂带南段具有重复孕育和发生强震的能力。利用Trimble 5800 GPS实时差分测量系统,对两岔河地区存在典型同步位错特征的2条冲沟及其它们中间的台地进行了精细测量,位错量为(18.3±0.5)m;T_2阶地面是断裂西盘2条冲沟之间及其邻近地带的最高层状地貌面,通过不同深度年代数据的线性回归分析,该地貌面停止接受沉积的时代约为2606a BP。根据地质方法获得了小江断裂带南段全新世左旋走滑速率为(7.02±0.20)mm/a,与利用GPS数据获得的结果有着较好的一致性。对小江断裂带南段活动性和滑动速率的初步研究结果表明,在滇东南地区不存在川滇块体向S或SSE方向滑移被曲江断裂和石屏-建水断裂挤压变形吸收、而使得小江断裂带南段左旋走滑速率大幅度减小的现象,该断裂段是1条活动性明显的全新世断裂。这些初步认识为小江断裂带南段的未来地震危险性评价以及川滇地区的地震构造模型建立和检验提供了可以借鉴的基础地质资料。

关键词：小江断裂带南段全新世活动滑动速率古地震事件

东昆仑断裂滑动速率变化及其对2017年九寨沟地震的应力加载

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地球物理学报 2019年第3期62卷 912-922页

作者：李琦谭凯赵斌张彩红鲁小飞王东振余建胜中国地震局地震研究所中国地震局地震大地测量重点实验室武汉430071

为了解东昆仑断裂活动对2017年8月8日九寨沟M_S7.0地震的影响,本文选取1999—2007年、2013—2017年GPS速度场作为约束,基于块体-位错模型反演计算东昆仑断裂两个时间段的块体运动速率、断裂滑动速率和滑动亏损率,并进一步研究青藏高原... 详细信息

为了解东昆仑断裂活动对2017年8月8日九寨沟M_S7.0地震的影响,本文选取1999—2007年、2013—2017年GPS速度场作为约束,基于块体-位错模型反演计算东昆仑断裂两个时间段的块体运动速率、断裂滑动速率和滑动亏损率,并进一步研究青藏高原东缘最大剪应变率场和九寨沟震区的震间库仑应力累积速率.结果显示,东昆仑断裂中西段左旋走滑速率较高,东段走滑速率较低,自西向东逐步递减,存在明显的梯度.在两个时间段,阿坝块体刚性运动的方向顺时针偏转0.2°,运动速率由12.22mm·a^(-1)增大到15.96mm·a^(-1);东昆仑断裂左旋走滑速率升高,其中西段较为明显(升高约1.2±0.3mm·a^(-1));东昆仑断裂东段闭锁深度和闭锁程度增加;2013—2017年,东昆仑断裂滑动引起的九寨沟震区库仑应力累积速率是1999—2007年的3倍,最大剪应变率也明显升高.因此本文认为:2008年汶川地震和2013年芦山地震后,龙门山断裂部分解锁,阿坝地块活动性增强,东昆仑断裂滑动速率增大,导致九寨沟震区库仑应力加载速率增加,加速了九寨沟地震的孕育过程.

关键词：九寨沟地震东昆仑断裂滑动速率震间库仑应力累积速率