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鲜水河断裂带康定段雅拉河断裂深部应力应变状态及其孕震环境

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岩石学报 2021年第10期37卷 3225-3240,I0001-I0005页

作者：孙丽静赵中宝潘家伟梁凤华张磊张进江中国地质科学院地质研究所自然资源部深地动力学重点实验室北京100037 北京大学地球与空间科学学院北京100871 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广州511458

鲜水河断裂带位于青藏高原东缘,是中国大陆内部地震活动性最强的大型左行走滑断裂之一,揭示其深部应力状态与应变是认识孕震环境和评估断裂带地震危险性的重要依据。本文选择鲜水河断裂带未来强震危险性较高的康定段作为研究对象,聚焦... 详细信息

鲜水河断裂带位于青藏高原东缘,是中国大陆内部地震活动性最强的大型左行走滑断裂之一,揭示其深部应力状态与应变是认识孕震环境和评估断裂带地震危险性的重要依据。本文选择鲜水河断裂带未来强震危险性较高的康定段作为研究对象,聚焦雅拉河断裂带内的糜棱岩,通过光学显微镜和扫描电镜(SEM)的显微构造分析、粒度统计、石英组构和Ti含量测试,确定石英递进变形过程中差应力的变化和不同阶段的变形温度,构建鲜水河断裂带康定段的地壳强度剖面。观测结果显示,糜棱岩在抬升过程中石英发生颗粒边界迁移(GBM)、亚颗粒旋转(SGR)和膨凸重结晶(BLG)三种类型的变形机制。构建的地壳强度剖面显示,雅拉河断裂带应变速率约为6.08×10^(-13)~1.62×10^(-11) s^(-1),脆韧性转化带发生在~12.5±2.5km深度,该处岩石极限强度~145.5MPa。实际岩石强度(μ=0.383)小于理论破裂摩尔圆(μ=0.85)的岩石强度发育应变弱化。当韧性变形阶段由位错蠕变形成的应变局部化以及细粒化等机制降低岩石的强度至临界条件时,会导致破裂频次的增强,应力释放发生地震。同时,位错蠕变引起的应变弱化导致岩石强度降低,使高应力无法积累。

关键词：鲜水河断裂带应变弱化机制地壳强度剖面破裂摩尔圆脆韧性转换带

鲜水河断裂带乾宁段岩石特征与内部结构及其物理-化学性质

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岩石学报 2021年第10期37卷 3204-3224页

作者：吴琼李海兵 CHEVALIER Marie-Luce 米桂龙李超何祥丽李亚林中国地质科学院地质研究所自然资源部深地动力学重点实验室北京100037 中国地质大学(北京) 北京100083 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广州511458 应急管理部国家自然灾害防治研究院北京100085

断裂带的变形行为和断层滑移机制是目前地震研究关注的热点,断裂带岩石特征、内部结构与物理化学性质是确定断层蠕滑或粘滑行为以及断层滑移机制的基础和关键。本文以鲜水河断裂带乾宁段地表出露的断裂岩为研究对象,通过野外地质调查、... 详细信息

断裂带的变形行为和断层滑移机制是目前地震研究关注的热点,断裂带岩石特征、内部结构与物理化学性质是确定断层蠕滑或粘滑行为以及断层滑移机制的基础和关键。本文以鲜水河断裂带乾宁段地表出露的断裂岩为研究对象,通过野外地质调查、室内光学显微镜、扫描电镜、粒度统计、粉末X射线衍射分析(XRD)和薄片X射线荧光光谱分析(XRF)等多种研究方法,对鲜水河断裂带岩石特征、结构构造、物性、矿物成分及化学元素分布开展了详细的分析,并探讨了相关变形行为和滑移机制。分析表明:(1)断裂带核部主要由黑色断层泥、浅黄色及黄色断层角砾岩和灰色碎裂岩、灰色断层角砾岩组成,呈单核对称结构;(2)黑色断层泥厚3~5cm,具有快速滑动结构特征,表现为断层粘滑行为。断层泥可划分出13个滑移带,最窄滑移带厚约40μm,至少代表13期古地震事件;(3)断层泥主要由伊利石、高岭石和石英等矿物组成,其中边部伊蒙混层含量异常高,为最新一次古地震的主滑移带。由于伊利石和伊蒙混层(或蒙脱石)为主要黏土矿物的断层泥渗透率低、孔隙流体压力大,以及发现断层泥楔入脉,表明地震过程中断层滑动存在热增压弱化机制;(4)从断层泥不同滑动带中碎块蚀变程度和矿物分布特征来看,地震主滑动带有向碎裂岩方向迁移的趋势。推测断层在滑动过程中,更趋向于向弱矿物含量高(如伊利石、伊蒙混层)、强矿物含量低(如方解石、高岭石)的围岩一侧迁移。

关键词：鲜水河断裂带岩石组成断层泥内部结构滑移机制

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鲜水河断裂带地热水化学特征及结垢趋势分析

沉积与特提斯地质 2023年第2期43卷 357-372页

作者：袁兴成张云辉王鹰黄珣孙明露吕国森西南交通大学四川成都611756 宜宾西南交通大学研究院四川宜宾644000

地热资源作为潜力巨大的清洁能源,大力开发地热资源是我国实现双碳目标的重要路径。川西鲜水河断裂带地热资源丰富,但地热结垢成为了地热资源开发利用中的主要问题之一。为进一步查明地热资源的赋存状态和结垢趋势特征,本文以鲜水河断... 详细信息

地热资源作为潜力巨大的清洁能源,大力开发地热资源是我国实现双碳目标的重要路径。川西鲜水河断裂带地热资源丰富,但地热结垢成为了地热资源开发利用中的主要问题之一。为进一步查明地热资源的赋存状态和结垢趋势特征,本文以鲜水河断裂带上的磨西、榆林宫、二道桥、中谷、八美和道孚地热区为研究区,采用水化学分析、氢氧同位素、热储温度估算和结垢趋势特征分析等方法,开展了鲜水河断裂带地热水水化学及结垢趋势特征研究。结果表明:地热水的水化学类型主要为Na-HCO_(3)、Ca-HCO_(3)、Ca·Na-HCO_(3)和Na-Cl·HCO_(3)型;地热水主要来源于大气降水的补给且氧漂移现象明显;地热水均未达到完全的水-岩平衡状态,混合冷水后的浅部热储温度为61℃~172℃,深部初始热储温度平均值为183℃~284℃,冷水混合比例平均值为77%~86%;指数分析法和饱和指数判别法得出以上地热区均有可能形成碳酸盐结垢,硅酸盐结垢仅可能会形成于少数SiO_(2)含量异常高的区域,而硫酸盐结垢几乎不形成;依据硅-焓模型估算的冷水混合比例重构得出深层储层流体组分,计算得出二道桥地区的碳酸盐结垢程度是最严重的,主要是因为该区的热储岩性为碳酸盐岩,以及热储温度能促进CaCO_(3)沉淀。对于除垢和预防,可以采用机械拆除、控制CO_(2)分压、控制溶液的pH值和使用化学添加剂(阻垢剂)等。研究成果可为鲜水河断裂带及川西地热资源的可持续开发利用提供理论依据。

关键词：鲜水河断裂带地热水水化学补给来源热储温度地热水结垢

鲜水河断裂带富硼地热水中稀土元素分布特征及其对硼来源的指示意义

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沉积与特提斯地质 2023年第2期43卷 428-441页

作者：袁建飞邓国仕刘慧中中国地质调查局成都地质调查中心(西南地质科技创新中心) 四川成都610218 中国地质科学院北京100037 山东科技大学地球科学与工程学院山东青岛266590

高温地热系统地热水中普遍富含高浓度的硼,其来源的研究一直是地热地质学者关注的热点问题。尽管众多的学者对地热水中硼形成机理开展了广泛的研究,但富硼地热水中稀土元素的分布特征及其迁移规律能否指示热水中硼的来源尚不清楚。本研... 详细信息

高温地热系统地热水中普遍富含高浓度的硼,其来源的研究一直是地热地质学者关注的热点问题。尽管众多的学者对地热水中硼形成机理开展了广泛的研究,但富硼地热水中稀土元素的分布特征及其迁移规律能否指示热水中硼的来源尚不清楚。本研究以鲜水河断裂带富硼地热水为研究对象,通过野外调查取样、室内测试分析、水文地球化学模拟和综合研究等技术手段和方法,探究断裂带地热水中硼和稀土元素的分布特征和迁移规律。研究结果显示:鲜水河断裂带地热水中硼含量90%超过我国饮用水标准规定值0.5 mg/L(地热水中硼含量最大值为10.50 mg/L);地热水中稀土元素含量为0.08~3.49μg/L,且主要以LnCO_(3)^(+)和Ln(CO_(3))_(2)^(−)的络合物形态存在。地热水稀土元素PAAS归一化模式表现为重稀土元素相对于轻稀土元素富集((Nd/Yb)SN均值为0.41),且具有较显著的Eu(均值为0.34)和Ce(均值为0.07)正异常特征。地热水中硼和稀土元素的迁移均受到赋热含水层长英质和碳酸盐岩类矿物溶解过程的影响,且地热水中稀土元素的地球化学特征一定程度上可以指示地热水中硼的富集过程。研究成果拓展了稀土元素在富硼地热水研究中的应用,能为揭示富硼地热水成因研究提供依据。

关键词：富硼地热水稀土元素 Eu和Ce异常硼来源鲜水河断裂带

鲜水河断裂带色拉哈—康定段新发现的活动断层:木格措南断裂

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地质学报 2020年第11期94卷 3178-3188页

作者：潘家伟李海兵 Marie-Luce CHEVALIER 白明坤刘富财刘栋梁郑勇卢海建赵中宝中国地质科学院地质研究所自然资源部深地动力学重点实验室北京100037 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广州511458

鲜水河断裂带位于青藏高原东缘,是中国大陆内部地震活动性最强的大型活动断裂带之一。大量研究证据表明,鲜水河断裂带色拉哈—康定段未来几十年内发生破坏性强震的风险较高。目前正在规划建设的国家重大交通基础建设工程——川藏铁路,... 详细信息

鲜水河断裂带位于青藏高原东缘,是中国大陆内部地震活动性最强的大型活动断裂带之一。大量研究证据表明,鲜水河断裂带色拉哈—康定段未来几十年内发生破坏性强震的风险较高。目前正在规划建设的国家重大交通基础建设工程——川藏铁路,将在康定折多山地区直接穿越鲜水河活动断裂带。本研究通过高分辨率卫星影像的地质地貌解译和详细的野外构造地质填图,新发现一条发育于色拉哈断裂和折多塘断裂之间折多山花岗岩体内的长约24km的全新世活动断层,该断裂空间上可分成北、中、南三段,呈(正滑)左旋右阶雁行状排列,并将其命名为"木格措南断裂"。该活动断裂的发现对完善鲜水河断裂带色拉哈—康定段的精细几何图像和构造组合特征,准确评价鲜水河断裂带的地震危险性具有重要意义,并为川藏铁路施工建设和安全运营提供了重要科学数据支撑。

关键词：鲜水河断裂带木格措南断裂活动断层地震川藏铁路

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鲜水河断裂带北西段跨断层基线变化机理探讨

地球物理学报 2017年第2期60卷 554-563页

作者：李玉江陈连旺刘少峰季灵运占伟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 中国地震局第二监测中心西安710054 中国地震局第一监测中心天津300180

2013年芦山M_s7.0地震发生后,鲜水河断裂北西段的侏倭、虚墟等跨断层测点基线测项均出现不同程度的异常变化,异常核实结果认为基线异常属实.该异常变化是否与芦山地震的发生存在一定关联性,值得深入研究.本文首先分析芦山地震发生前后... 详细信息

2013年芦山M_s7.0地震发生后,鲜水河断裂北西段的侏倭、虚墟等跨断层测点基线测项均出现不同程度的异常变化,异常核实结果认为基线异常属实.该异常变化是否与芦山地震的发生存在一定关联性,值得深入研究.本文首先分析芦山地震发生前后鲜水河断裂北西段不同基线长度的变化特征.基于鲜水河断裂带及邻区三维非线性黏弹性有限元模型,以GPS观测资料、同震静态滑移量作为约束,通过开展多组数值模拟实验,探讨下地壳不同流变特征下,芦山地震发生前后不同阶段,不同跨断层基线长度的时序动态变化特征.初步研究结果表明,1)侏倭、虚墟基线测点原始观测资料均表现出地震发生时基线长度减小,发生后短时间内反向快速恢复及增加的协同变化;2)在以GPS观测数据为约束的块体间差异性运动的动力学边界条件下,鲜水河断裂表现为左旋走滑运动;3)模拟结果显示,地震发生时测点间距离迅速减小,表现为断层右旋的特征,这与实际观测资料反映的结果一致;4)鲜水河断裂带两侧地块的下地壳黏滞系数分别取10^(18)Pa·s、10^(19)Pa·s时,由于黏弹性松弛效应的影响,造成基线长度在地震发生后短时间尺度内快速增加.对比分析认为,地震后短时间内实测资料反映的基线长度快速增加的特征可能是黏弹性松弛效应与构造作用共同作用的结果.

关键词：鲜水河断裂带跨断层基线龙门山断裂带芦山地震黏弹性松弛数值模拟

鲜水河断裂带八美-康定段精细速度结构及强震孕震环境

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中国科学:地球科学 2023年第9期53卷 1982-2001页

作者：赵艳李俊伦徐健姚华建朱高华杨宏峰张金玉鲁人齐中国科学技术大学地球和空间科学学院地震与地球内部物理实验室合肥230026 蒙城地球物理国家野外科学观测研究站合肥230026 中国科学院比较行星学卓越创新中心合肥230026 中国科学院海洋研究所中国科学院海洋地质与环境重点实验室青岛266071 香港中文大学地球系统科学系中国香港999077 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

2022年9月5日鲜水河断裂带康定-磨西段发生了泸定MS6.8地震,造成了较为重大的人员伤亡.鲜水河断裂带八美-康定段距此次泸定地震震中仅数十公里,历史上多次发生中强地震,是川滇菱形块体东边界的重点危险区之一.因此,详细研究该区域的强... 详细信息

2022年9月5日鲜水河断裂带康定-磨西段发生了泸定MS6.8地震,造成了较为重大的人员伤亡.鲜水河断裂带八美-康定段距此次泸定地震震中仅数十公里,历史上多次发生中强地震,是川滇菱形块体东边界的重点危险区之一.因此,详细研究该区域的强震孕震环境以及泸定地震对该区域的影响具有重要意义.2022年7~8月,本研究在该区域布设了由200余个短周期地震仪组成的密集台阵,利用收集的30余天数据开展了高分辨率的地震背景噪声面波成像,获得了台阵区域地壳浅部8km深度之上的高分辨率三维横波速度结构模型.主要结果表明:(1)鲜水河断裂带八美-康定段整体呈条带状低速异常特征,反映了鲜水河断裂作为川滇菱形块体边界的热剪切走滑运动的特征;折多塘断裂及南色拉哈断裂之间的折多山岩体低速异常特征突出,可能是折多山深部存在岩浆热源以及折多山近期的快速隆升共同作用导致局部高温异常的结果.(2)在八美段中古区域附近4km以深存在一个约10km宽的高速异常体,对应了历史中强震的空区,表明了该块体对中强震破裂起到一定的阻碍作用.(3)八美-康定段沿鲜水河断裂带的速度结构差异性表明了该地区的温度差异性,揭示了八美段和康定段孕震强度存在差异的原因;色拉哈断裂、折多塘断裂分布在高低速交界处,具备强震风险性.(4)库仑应力计算表明泸定地震对该区域形成了较为显著的应力加载,可能缩短南色拉哈断裂、折多塘断裂及鲜水河雪门坎段的孕震周期,对穿过该区域的川藏铁路构成潜在威胁.

关键词：鲜水河断裂带八美-康定段泸定地震密集台阵背景噪声成像中强震孕震环境

鲜水河断裂带乾宁段古地震事件与大震复发行为

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地震地质 2017年第4期39卷 623-643页

作者：李东雨陈立春梁明剑高帅坡曾蒂王虎李彦宝中国地震局地质研究所北京100029 四川省地震局成都610041

鲜水河断裂带是巴颜喀拉和川滇2个强烈活动次级块体的边界带,为全球近代最活跃的断裂带之一,近300a就记录有9次7级以上大地震。2008年以来,巴颜喀拉块体东边界龙门山断裂带上相继发生了2008年汶川M_S8和2013年芦山M_S7大地震,南边界带... 详细信息

鲜水河断裂带是巴颜喀拉和川滇2个强烈活动次级块体的边界带,为全球近代最活跃的断裂带之一,近300a就记录有9次7级以上大地震。2008年以来,巴颜喀拉块体东边界龙门山断裂带上相继发生了2008年汶川M_S8和2013年芦山M_S7大地震,南边界带西段玉树-甘孜断裂带上发生了2010年玉树M_S7.1地震,东段鲜水河断裂带上发生了2014年康定M_S6.3地震。研究其晚第四纪地表变形和大震复发行为是认识鲜水河断裂带乃至川西地区未来7级以上大地震危险性的重要基础工作。在前人工作基础上,文中通过地质地貌调查,在离逝时间相对较长的乾宁段上选择龙灯地点进行了组合探槽开挖,获得了鲜水河断裂带乾宁段距今约9 000a以来的5次(古)地震事件序列:8070—6395BC、5445—5125BC、4355—4180BC、625—1240AD和1893年乾宁地震,其大震复发行为并不遵循准周期复发模式,早期复发间隔1000~2000a,至4355—4180BC事件后,有过5 000a左右时长的平静期,之后又进入活跃期,1 000a BP左右以来发生了2次地表破裂型大地震。1893年乾宁地震在探槽地点一带的同震左旋位错量约2.9m。

关键词：鲜水河断裂带乾宁段古地震地震复发行为巴颜喀拉块体

鲜水河断裂带南东段的深部孕震环境与2014年康定M_S6.3地震

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地球物理学报 2015年第6期58卷 1941-1953页

作者：李大虎丁志峰吴萍萍郑晨叶庆东梁明剑中国地震局地球物理研究所北京100081 四川省地震局成都610041 防灾科技学院河北廊坊056201 中国地震局地质研究所北京100029

2014年11月22日16时55分在四川省甘孜藏族自治州康定县发生的6.3级地震,结束了鲜水河断裂带近30多年以来没有较大地震发生的历史,其潜在的地震危险性再次引起国内外地学工作者的关注.为了研究鲜水河断裂带南东段深部孕震环境和探求康定M... 详细信息

2014年11月22日16时55分在四川省甘孜藏族自治州康定县发生的6.3级地震,结束了鲜水河断裂带近30多年以来没有较大地震发生的历史,其潜在的地震危险性再次引起国内外地学工作者的关注.为了研究鲜水河断裂带南东段深部孕震环境和探求康定MS6.3地震的成因,本文先利用四川区域数字地震台网和康定地区及周边所布设的流动地震台阵在2009年1月1日至2014年12月5日期间所记录到7397次区域地震事件的99287条P波到时资料,反演得到了鲜水河断裂带南东段上地壳范围内不同深度的三维P波速度结构特征;再对康定震区及周边的重力、航磁数据进行视密度、视磁化强度反演,得到了壳内不同深度密度的横向变化信息和视磁化强度的分布特征;在此基础上综合研究鲜水河断裂带南东段的深部孕震环境.研究结果表明,雅江—九龙一带的低速区与泸定—宝兴高速区的速度结构特征表明了鲜水河断裂带南东段两侧壳内物质存在显著的横向介质差异,康定MS6.3地震发生在该高低速异常区的分界线上;结合康定MS6.3地震的1028个余震序列的精确定位结果可以看出,重新定位后的余震沿着鲜水河断裂带南东段呈条带状分布,且震源深度优势分布层位深度为8~15km,该余震序列的空间分布特征与鲜水河断裂南东段的深部介质条件密切相关.鲜水河断裂带南东段特有的视密度和视磁化强度异常分布特征反映了康定地区东西两侧块体的基底性质存在明显差异,康定—石棉及其以东地区所表现出的磁异常高和重力高的位场特征,反映该区域由强磁性、高密度物质组成,而康定MS6.3地震就发生在康定—石棉重力梯度变化带上、雅安—泸定磁性穹窿区的西边界线上.随着川青块体向南东方向滑移,受到四川盆地西缘边界刚性基底对川青块体的强烈阻挡,加剧了康定—石棉及其以东地区基底岩层的褶皱变形并产生了强烈的应力积累,所积累的应力突然释放导致了康定MS6.3地震的发生,这正是此次鲜水河断裂带南东段康定地区强震孕育和发生的深部构造环境和介质特征.根据本文对鲜水河断裂带南东段深部孕震环境的综合研究成果可知,石棉段处于重磁异常梯级带上且其北东侧表现出的高密度、强磁性和高波速等物性特征有利于区域应力的相对集中,因此,鲜水河断裂带南东段石棉地区的地震活动趋势和地震危险性背景值得进一步关注和研究.

关键词：鲜水河断裂带康定地震速度结构视密度视磁化强度反演