中国井下地震观测研究回顾与展望——从井下到东海深井垂直地震台阵

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作者 徐纪人 李海兵 +2 位作者 曾祥芝 许健生 赵志新 《地震学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期919-935,共17页

目前我国约有数百个井下地震观测台。井下观测可以避免地表噪声干扰和场地效应,填补在高噪声区域获取高精度地震资料的空白。增加井下观测台站可以弥补地表观测能力的不足,使观测台站的布局更加科学合理,从而也为地震学观测研究开辟新... 目前我国约有数百个井下地震观测台。井下观测可以避免地表噪声干扰和场地效应,填补在高噪声区域获取高精度地震资料的空白。增加井下观测台站可以弥补地表观测能力的不足,使观测台站的布局更加科学合理,从而也为地震学观测研究开辟新途径。井下台网观测波形有利于准确测定地震参数,建立高精度波速模型,探索地震成因,从而推动地震预报工作。唐山强震就发生在低速体与高速体之间,文安地震前波速出现了可信的地震前兆性降低异常。井下地震仪可观测到地表反射波,对研究地壳精细结构和资源评估均有重要意义。井下观测到的震级、矩震级以及拐角频率均小于地面台站观测结果。江苏东海大陆深井垂直地震台阵井下波形的平均信噪比为70 dB以上,在高噪声背景区可获得高保真度的地震波形,也为研究震源提供更直接的约束条件,有利于高可信度的震源理论研究,以及地震波传播的非线性效应和场地效应的研究,进而提高强地面运动预测的精确度。井下与地面观测的震级差异可能与上层介质的波形非线性增幅效应及波的频率有关,它们拐角频率差异可能与上层介质对不同频率波分量的影响有关。这些差异的成因也具有多重复杂性,有待于深入地科学研究和探索。我国近期将建设更多井下地震观测台站,井下观测网和垂直地震台阵观测研究是创新未来地球物理学发展的重要途径。 展开更多

关键词 井下观测 井下垂直地震台阵 地震学 高精度观测研究 低噪声 震源

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江苏东海深井观测地震波形及其信噪比研究 被引量：1

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作者 徐纪人 李海兵 +1 位作者 曾祥芝 赵志新 《地震学报》 CSCD 北大核心 2022年第6期1007-1018,共12页

为了探索在高噪声干扰地区获取高信噪比地震信息的有效途径,本文分析了我国第一个超深井地震观测站江苏东海地壳活动国家野外科学观测研究站设置在地面与井下三个不同深度处的地震仪所记录的波形及其信噪比特征。结果显示:由于观测研究... 为了探索在高噪声干扰地区获取高信噪比地震信息的有效途径,本文分析了我国第一个超深井地震观测站江苏东海地壳活动国家野外科学观测研究站设置在地面与井下三个不同深度处的地震仪所记录的波形及其信噪比特征。结果显示:由于观测研究站周围强烈的噪声扰动,地面地震仪记录中无法识别M_(L)0.8地方震波形,而深井地震仪可清晰地记录到该小震波形,且深井地震仪可观测到较地面地震仪更多的零级或负震级地震;井下三组不同深度地震仪所记录波形的信噪比均远高于地面地震仪,且不同深度地震波形信噪比的平均值随仪器深度的增大而增加。井下1559.5 m处的地震仪的波形平均信噪比为69.20 dB,2545.5 m处的信噪比达到74.15 dB,均达到高保真波形的信噪比值,这说明1500 m深处地震仪所观测到的波形可以有效地避免地面干扰,因此深井地震观测能够提供高信噪比的波形资料,为研究震源过程和场地效应等提供真实可靠的基础资料,这也预示着深井观测将促进深井地震学的研究与发展。 展开更多

关键词 东海深井观测站 深井地震学 微小地震 波形保真度 波形信噪比

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UAV SfM技术在活动构造研究中的应用——以青藏高原西北部龙木错断裂为例 被引量：3

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作者 江晨轶 潘家伟 +5 位作者 张丽军 李海兵 孙知明 Marie-Luce Chevalier 刘富财 苏强 《地质力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期332-347,共16页

为探讨搭载与未搭载实时动态差分技术/动态后处理技术(RTK/PPK)模块的无人机平台通过运动恢复结构(SfM)方法处理获得的数字高程模型(DEM)数据质量差异,以及建立不同无人机平台野外数据采集和室内数据处理过程的快速流程,利用大疆经纬M 3... 为探讨搭载与未搭载实时动态差分技术/动态后处理技术(RTK/PPK)模块的无人机平台通过运动恢复结构(SfM)方法处理获得的数字高程模型(DEM)数据质量差异,以及建立不同无人机平台野外数据采集和室内数据处理过程的快速流程,利用大疆经纬M 300 RTK无人机(搭载禅思L1激光雷达(LiDAR)和测绘相机)与大疆精灵4 Pro无人机(搭载可见光相机)分别对青藏高原西北部龙木错断裂上1处位错阶地进行了数据采集,获得了该处高分辨率、高精度DEM数据和数字正射影像图(DOM)数据。对比结果显示,M 300 RTK无人机平台L1负载系统获得的LiDAR和SfM地形数据精度接近,两者在约100 m的飞行高度获得的DEM数据在水平和垂直方向的均方差分别为0.135 m、0.111 m和0.201 m、0.180 m;无RTK模块的精灵4 Pro无人机获取的DEM数据虽然绝对精度较差(水平和垂直方向均方差分别为1.707 m和249.280 m),但其反映的相对地形与实际地形接近,经过地面控制点校正后精度可以达到分米级。研究表明,RTK SfM技术克服了使用地面控制点的局限性,为活动构造研究领域微地貌测量提供了更高精度、更高效率的解决方案。当对测区的绝对三维坐标要求不高,仅需相对的地形起伏时,未搭载RTK模块的无人机也能够在无地面控制点约束的情况下满足地貌位错测量基本需求。 展开更多

关键词 无人机 运动恢复结构 摄影测量 活动构造 精度评估 龙木错断裂

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西南天山迈丹断裂周缘地壳应力演化及地震危险性分析 被引量：1

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作者 庞亚瑾 武艳强 +3 位作者 苏广利 陈长云 杨少华 李海兵 《岩石学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期4020-4029,共10页

迈丹断裂是一条位于西南天山南缘的相对高角度断裂,历史记录到的强震活动较少。2024年1月迈丹断裂东段发生了乌什7.1级地震,引发了对迈丹断裂孕震环境和未来地震危险性的关注。除持续的构造加载外,迈丹断裂周围的地壳应力还可能受一系... 迈丹断裂是一条位于西南天山南缘的相对高角度断裂,历史记录到的强震活动较少。2024年1月迈丹断裂东段发生了乌什7.1级地震,引发了对迈丹断裂孕震环境和未来地震危险性的关注。除持续的构造加载外,迈丹断裂周围的地壳应力还可能受一系列强震和冰川融化的影响。本文通过计算震间构造加载、历史强震和地表水文质量损失引起的地壳应力变化,定量分析迈丹断裂周缘的地壳应力积累特征。数值模拟结果表明,震间构造加载驱动迈丹断裂库仑应力增加,速率约为1.1~1.4kPa/yr。历史强震导致迈丹断裂主要断层段库仑应力降低,其中,在2024年乌什7.1级地震震中位置处,库仑应力下降约37kPa,因此历史强震可能推迟了这次地震事件的发生。尽管地表水文质量卸载造成天山山脉明显的垂直形变,但与长期构造加载相比,其引起的地壳应力变化量很小,可以忽略不计。综合区域地壳应力演化、地震活动和构造变形特征,本文认为迈丹断裂东段具有较高的应力积累,未来地震危险性更高。 展开更多

关键词 迈丹断裂 震间构造加载 历史强震 地表水文质量变化 地壳应力演化

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鲜水河断裂带炉霍段北部断裂岩特征与变形行为研究 被引量：1

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作者 白明坤 李海兵 +4 位作者 郑勇 吴琼 CHEVALIER Marie-Luce 潘家伟 任治坤 《岩石学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期3998-4019,共22页

鲜水河断裂带是中国陆内活动性最强、强震频率最高的活动断裂之一,断裂岩以及大地测量学研究发现该断裂带可能具有广泛的蠕滑变形。研究该断裂带几何结构和变形行为有助于认识蠕滑与粘滑机制,并为评估其强震危险性提供关键科学依据。本... 鲜水河断裂带是中国陆内活动性最强、强震频率最高的活动断裂之一,断裂岩以及大地测量学研究发现该断裂带可能具有广泛的蠕滑变形。研究该断裂带几何结构和变形行为有助于认识蠕滑与粘滑机制,并为评估其强震危险性提供关键科学依据。本文以鲜水河断裂带炉霍段北部断层剖面及其中的断裂岩为研究对象,通过野外地质调查、显微构造观察、扫描电镜以及X射线衍射(XRD)分析等方法,对断裂带的几何结构、断裂岩物理特征与矿物组成等开展了详细分析。结果显示,炉霍段北部的最新主断面位于断裂变形带东部边界,走向N110°,倾向北东,倾角约50°,具有左行走滑兼正断的运动学特征;主断面附近的断层泥相对发育,上盘以棕色为主,宽约3cm,下盘以黑色为主,宽约20~30cm,成分主要为粘土矿物和石英。靠近主断面强矿物含量达70%以上,矿物颗粒均以棱角状、长条状为主,存在矿物颗粒被截切形成平直截切面的现象,指示其应以粘滑变形行为为主;断裂带内的断层泥透镜体则显示,粘土矿物含量极高(>60%),定向明显且面理发育,Al和K元素富集等现象,指示可能存在前期蠕滑变形行为。上述结果指示,鲜水河断裂带炉霍段可能经历了从蠕滑到粘滑变形行为的转变。以上研究结果与鲜水河断裂带以高角度左行走滑,广泛存在蠕滑变形的认识不同,表明断裂带变形行为存在明显的空间分布不一致的特征,除了围岩性质和流体作用以外,断裂的空间几何结构也是重要的控制因素。新的研究结果可以为更深入了解大型走滑断裂带变形行为、孕震机制以及未来强震危险性提供科学依据。 展开更多

关键词 鲜水河断裂带炉霍段 断裂几何结构 变形行为 蠕滑/粘滑 断层泥

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龙门山断裂带晚三叠世大地震的孕震深度和环境的岩石磁学证据

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作者 张蕾 李海兵 +5 位作者 孙知明 周祐民 曹勇 王焕 郑勇 司家亮 《岩石学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期3984-3997,共14页

假玄武玻璃可以形成于深部孕震带到近地表的不同深度,确定其形成深度对揭示断裂带力学性质和大地震孕震环境具有重要意义。本文以龙门山映秀-北川断裂带南段八角庙出露的晚三叠世假玄武玻璃及其围岩(碎裂岩和初碎裂岩)为研究对象,通过... 假玄武玻璃可以形成于深部孕震带到近地表的不同深度,确定其形成深度对揭示断裂带力学性质和大地震孕震环境具有重要意义。本文以龙门山映秀-北川断裂带南段八角庙出露的晚三叠世假玄武玻璃及其围岩(碎裂岩和初碎裂岩)为研究对象,通过岩石磁学、显微结构和地球化学测试,探讨了龙门山断裂带晚三叠世大地震的孕震深度和孕震环境。岩石磁学结果表明,假玄武玻璃和碎裂岩中主要磁性矿物是磁铁矿、单斜磁黄铁矿和顺磁性矿物;初碎裂岩中主要磁性矿物是磁铁矿和顺磁性矿物。假玄武玻璃具有高磁化率值特征,其形成的主要原因是顺磁性矿物在同震摩擦热作用下生成了磁铁矿和单斜磁黄铁矿。磁性矿物的转换过程指示了含有硫化物的弱流体作用的还原性的孕震环境。热磁曲线(χ-T)测试结果揭示了初碎裂岩在自然界中经历的最高温度约为275~300℃,根据地温梯度推算初碎裂岩和假玄武玻璃的形成深度为12.8~14.0km。根据孕震深度、假玄武玻璃构特征和地震机制估算,龙门山断裂带孕震深度的正应力σ≤240.2~264.1MPa,剪应力τ≤144.1~158.5MPa。龙门山断裂带在其漫长的演化过程中发生了多次大地震活动,其中在孕震深度(<14km)固结的碎裂岩带内形成的假玄武玻璃比较容易保存在地震断裂带内,并记录了深部较强的应力特征和弱流体作用的还原性环境。 展开更多

关键词 假玄武玻璃 岩石磁学 孕震深度和环境 映秀-北川断裂带

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俯冲动力学数值模拟中的网格选择

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作者 杨少华 潘家伟 李海兵 《地质学报》 北大核心 2025年第4期1442-1453,共12页

包括俯冲动力学数值模型在内的地学中各种基于数学物理方程的数值模型必然涉及由离散节点组成的计算网格,它控制着数值计算精度进而控制着数值模型在解决实际地球科学问题中的可信度。近年来俯冲动力学数值模拟取得了长足进步,然而随意... 包括俯冲动力学数值模型在内的地学中各种基于数学物理方程的数值模型必然涉及由离散节点组成的计算网格,它控制着数值计算精度进而控制着数值模型在解决实际地球科学问题中的可信度。近年来俯冲动力学数值模拟取得了长足进步,然而随意使用计算网格导致的数值计算误差仍然不清楚。本文针对经典科学问题,基于3套分辨率不同的计算网格构建了数值模型,通过比较不同分辨率计算网格导致的数值结果偏差,评估了低分辨率网格在实际研究过程中的可能影响。本文认为近十年来较常用的加密区分辨率为2 km×2 km的计算网格有可能得到包含明显数值误差的计算结果,进而影响数值模型在地学中的应用。因此,可能有必要重新审视近年来低分辨率网格的模型及其相应的地学结论。随着俯冲动力学有限差分数值模型越来越高的非线性特征,选择尽可能高分辨率的计算网格可能是必然选择。对于高非线性问题使用低分辨率网格的情况,需要确切证据证明网格可靠性。本文提出了一套新的适用于俯冲动力学的网格剖分形式:含悬挂点的局部加密结构化四边形网格。该网格可能在网格总数较少的情况下完成高精度数值计算,并且实现过程相对简单。 展开更多

关键词 计算网格 数值误差 数值模拟 俯冲动力学

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GNSS约束的喜马拉雅东构造结周边应变率场及其地球动力学意义

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作者 杨少华 潘家伟 李海兵 《岩石学报》 北大核心 2025年第11期3884-3892,共9页

地球表面的运动学与变形特征是理解地壳演化的关键要素。基于现代大地测量网络估算区域运动场与变形场是一种有效研究手段。本研究基于高精度全球导航卫星系统(GNSS,Global Navigation Satellite Systems)速度场数据,采用赤池贝叶斯信... 地球表面的运动学与变形特征是理解地壳演化的关键要素。基于现代大地测量网络估算区域运动场与变形场是一种有效研究手段。本研究基于高精度全球导航卫星系统(GNSS,Global Navigation Satellite Systems)速度场数据,采用赤池贝叶斯信息准则(ABIC,Akaike's Bayesian Information Criterion)算法系统计算了喜马拉雅东构造结区域的地壳应变率场。计算得到的最大剪应变率显示嘉黎断裂及其分支断裂(帕隆藏布断裂)的活动性呈现显著差异:嘉黎断裂东段最大剪应变率最大,帕隆藏布断裂次之,嘉黎断裂西段最小。这表明嘉黎断裂西段走滑活动性最弱,帕隆藏布断裂较强,嘉黎断裂东段最强。东段的最大剪切应变率幅度与鲜水河断裂带相当,表明其可能是青藏高原东南缘物质向东逃逸的主要西边界。计算得到的主应变率场清晰揭示了“两段式”地壳变形模式:95°E以西表现为弥散式变形,以东则表现为伸展-逃逸主导型变形。该变形特征与晚新生代地表破裂记录高度一致,指示95°E是构造变形模式转换的关键分界线。相对于稳定欧亚大陆,近30°N以南地壳呈现显著的北东向水平运动,同时强烈的膨胀应变率揭示了该区域正处于剧烈的地壳增厚和垂向隆升过程,深刻反映了印度板块与欧亚板块在东构造结区域的持续会聚效应。本研究定量刻画了东构造结的复杂应变分布与断裂活动性,深化了对青藏高原东南缘地壳变形机制与物质运移途径的理解,对区域地震危险性评估与防灾减灾具有潜在应用价值。 展开更多

关键词 应变率 全球导航卫星系统 喜马拉雅东构造结 扩展-逃逸

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2025年M_(w)7.1西藏定日地震地表破裂与同震位移分布特征 被引量：6

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作者 刘富财 潘家伟 +6 位作者 李海兵 杨少华 吴坤罡 苏强 张斯琪 Marie-Luce CHEVALIER 卢海建 《地质学报》 北大核心 2025年第3期685-703,共19页

2025年1月7日9时5分,西藏日喀则市定日县发生了M_(w)7.1级强烈地震,震中位于措果乡(28.50°N,87.45°E),震源深度10 km。震后的野外现场考察表明,这次地震是一次伴随左行走滑分量的正断型地震事件,发震构造为青藏高原南部申扎-... 2025年1月7日9时5分,西藏日喀则市定日县发生了M_(w)7.1级强烈地震,震中位于措果乡(28.50°N,87.45°E),震源深度10 km。震后的野外现场考察表明,这次地震是一次伴随左行走滑分量的正断型地震事件,发震构造为青藏高原南部申扎-定结裂谷南段的丁木错断裂。地震沿丁木错地堑东缘和拉轨岗日山西侧谷地东缘形成了长约35 km的不连续同震地表破裂带。破裂带沿先存断层陡坎发育,整体近SN走向,以新鲜、西倾的正断层陡坎和张裂隙为主,并在部分位置具有显著的右阶雁列组合特征。根据破裂发育规模和连续性特征,自北向南将同震地表破类带分为羊母丁错姆、尼辖错北东、古荣村东和丁木错段。其中连续性较好的尼辖错北东段和古荣村东段的长度分别为~6 km和~3 km,测量获得的最大同震垂直位移量分别为2.7±0.6 m和~0.9 m,最大走滑位移量分别为~1.1 m和~0.4 m。灾区不同乡村的震害程度与发震断层上盘效应及其与破裂带的距离密切相关。此外,定日地震造成的区域应力变化可能触发了发震断层南东侧郭加断裂和日玛那穹隆的活动,因此郭加断裂、定结断裂未来强震风险增加,需重点关注。 展开更多

关键词 M_(W)7.1定日地震 同震地表破裂 同震位移 丁木错断裂 申扎-定结裂谷

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藏东南然乌湖地区约33 ka以来古冰川作用的沉积响应

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作者 李静 卢海建 +5 位作者 梁晓 李海兵 潘家伟 刘栋梁 赵中宝 程欢 《地质学报》 北大核心 2025年第9期3209-3220,共12页

第四纪以来,青藏高原东南缘广泛发育了冰川地貌,说明了冰川作用对地质过程起了主导作用。然而,目前对晚第四纪沉积物在冰川作用下是如何连续演化的认识仍不清楚。藏东南然乌湖地区良好地出露了一个连续的晚更新世沉积剖面,自下而上依次... 第四纪以来,青藏高原东南缘广泛发育了冰川地貌,说明了冰川作用对地质过程起了主导作用。然而,目前对晚第四纪沉积物在冰川作用下是如何连续演化的认识仍不清楚。藏东南然乌湖地区良好地出露了一个连续的晚更新世沉积剖面,自下而上依次发育了成层坡积物、河道堆积、冰碛物与黄土等四种沉积物。本文首先通过沉积学、古水流、以及砾石统计等手段分析了该剖面的沉积特征;随后对其进行了光释光(OSL)测年;最后讨论了其成因机制。初步认为:①剖面底部的成层坡积物由砂和砾组成,具有明显的韵律层理,形成于约33 ka。该沉积可能反映了气候冷暖交替变化,是一种受到寒冻风化和冻融作用控制的冰缘沉积;②剖面下部的河道堆积主要由直径大小不一的砾石组成,可见明显的叠瓦构造,沉积于32.8~25.1 ka,可能由北东向的冰湖溃堤导致的大规模洪水控制;③剖面上部的冰碛物由分选极差的砾石、粗砂、粉砂和泥组成,形成于25.1~11.1 ka,明显受到了末次盛冰期(LGM)冰川作用的影响;④剖面顶部的黄土主要由细砂和粉砂组成,堆积于LGM后的间冰期(11.1 ka),可能由冰川风搬运冰川融水产生的碎屑物而形成。综上所述,成层坡积物和河道堆积形成于末次冰期的间冰期,可能对应海洋氧同位素阶段3的弱暖期晚期(MIS 3a);而冰碛物和黄土堆积则分别对应着LGM和新仙女木(YD)事件。因此,然乌湖地区约33 ka以来的沉积序列良好地反映了冰川变化对沉积演化的控制作用。 展开更多

关键词 藏东南 晚更新世 沉积演化 冰川作用 光释光测年

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变质岩中磷灰石变形与元素分布特征:以青藏高原东构造结变质岩为例

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作者 张岩岩 赵中宝 +4 位作者 杜瑾雪 梁凤华 毛小红 田作林 马绪宣 《地质学报》 北大核心 2025年第4期1150-1168,共19页

变质变形岩石中副矿物的变形及元素分布特征能记录变质变形岩石的变质变形信息,特别是结合原位定年,可以更为精确地揭示岩石的变质变形历史。磷灰石是变质岩中常见的副矿物,伴随着磷灰石原位定年技术的快速发展,使其成为岩浆岩和矿床学... 变质变形岩石中副矿物的变形及元素分布特征能记录变质变形岩石的变质变形信息,特别是结合原位定年,可以更为精确地揭示岩石的变质变形历史。磷灰石是变质岩中常见的副矿物,伴随着磷灰石原位定年技术的快速发展,使其成为岩浆岩和矿床学研究中重要的定年矿物,在不同变质-变形过程中,磷灰石的变形机制与行为及其对元素扩散过程的制约效应等一系列重要问题还未得到解决。本研究选取喜马拉雅造山带中构造变形和变质作用最强的东构造结内的岩石开展研究。通过SEM和CL观测,显示麻粒岩中的磷灰石并未显示明显的成分环带,而糜棱岩化片岩中的磷灰石则呈现规律的明暗变化,也即成分变化。通过对薄片中磷灰石的展布特征统计发现两类变质岩中磷灰石的长轴方向近平行于面理的方向。EBSD组构分析显示麻粒岩中的磷灰石呈现出明显的粒内形变,而糜棱岩化片岩中的磷灰石几乎未发生粒内形变。EPMA对磷灰石成分面扫的结果显示麻粒岩中磷灰石的主量元素分布相对均匀,而糜棱岩化片岩中磷灰石的Si元素分布呈现明显的环带或者不均匀,这和CL图像的结果相一致。综合以上的磷灰石变形和元素分布特征可初步得出:(1)尽管麻粒岩中的磷灰石定向分布,参与了岩石的变形,但可能由于其变质温度较高,促使了元素的快速扩散,使元素分布趋于均一,但是后期的流体作用在沿着低角度颗粒边界或者近垂直于最大拉伸应力方向的裂隙发生了成分交代;(2)糜棱岩化片岩中磷灰石平行于糜棱面理排列,但其几乎未发生粒内形变,可能是由于形变温度较低(<450°),或者是由于糜棱岩化片岩的应变主要集中在石英和云母域,而相对强硬的磷灰石并未参与变形,其CL图像和部分主量元素分布图显示的成分变化可能是原生的,这预示着较低变质变形温度可能并未导致磷灰石中元素的快速扩散;(3)初步的年龄结果显示麻粒岩中磷灰石记录了多期年龄,指示继承的磷灰石发生元素再平衡和晚期流体对磷灰石同位素体系的改造,而长英质糜棱岩化片岩中磷灰石则是在糜棱岩化过程中流体不断活动致使磷灰石再结晶的结果。这些重要的认识为变质变形岩石中磷灰石年龄的解释提供了重要的信息。 展开更多

关键词 喜马拉雅造山带 麻粒岩 糜棱岩化片岩 磷灰石粒内形变 磷灰石元素分布特征

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青藏高原大型地震断裂带的变形机制

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作者 张蕾 李海兵 +12 位作者 王焕 吴琼 杨少华 孙知明 司家亮 Marie-Luce CHEVALIER 曹勇 郑勇 潘家伟 刘栋梁 赵中宝 马绪宣 卢海建 《地球学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期854-870,共17页

近年来,大震频发,地震发生机制和地震断裂作用的研究已成为当今社会的重大课题,而断裂带的变形机制,尤其是大型地震断裂带的变形机制是认识断裂活动性和地震发生机制的关键。本文通过介绍青藏高原东缘龙门山断裂带和鲜水河断裂带的最新... 近年来,大震频发,地震发生机制和地震断裂作用的研究已成为当今社会的重大课题,而断裂带的变形机制,尤其是大型地震断裂带的变形机制是认识断裂活动性和地震发生机制的关键。本文通过介绍青藏高原东缘龙门山断裂带和鲜水河断裂带的最新研究成果,探讨青藏高原大型地震断裂带的变形机制,主要认识如下:(1)汶川地震使不同性质断层同时破裂,并在地壳浅部(~732.6 m深度)富流体断层泥中发生了熔融作用,颠覆了地震的传统认识,深化了对浅部断层力学性质的认识。(2)龙门山断裂带映秀—北川断裂带在晚三叠世曾经发生Mw7.4~7.9级的逆冲-左行走滑大地震,断裂岩的高磁化率各向异性度值指示了大地震活动。(3)汶川—茂县断裂带在新生代时期存在三期不同构造变形,青藏高原东缘不存在下地壳隧道流模式。(4)龙门山断裂带汶川—茂县断裂带曾经发生了摩擦热温度>500℃的大地震活动,孕震环境为还原性的含有硫化物的低温热液流体环境。(5)强震频发的鲜水河断裂带是藏东南物质外迁的主要边界,具有长期蠕滑变形行为,流体作用较强,流体的注入明显提高断层核部强矿物含量,促进了蠕滑断层的局部变强。上述认识丰富和完善了断裂作用理论,提高了对青藏高原大型地震断裂带变形机制的认识,为断裂带活动性、地震发生机制、地震危险性评估和防震减灾提供了科学依据。 展开更多

关键词 断裂岩 变形机制 龙门山断裂带 鲜水河断裂带 青藏高原

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江西寻乌地区及邻区浅层三维速度结构及其孕震构造初探

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作者 王向腾 谢超灵 +6 位作者 邓中豪 邓居智 章双龙 邹勇军 包丰 姚振岸 李志伟 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期4651-4665,共15页

寻乌地区位于邵武—河源断裂带中段,发生过多次破坏性地震,其中包括1806年M6地震以及1941年M~5.75地震和1987年M~5.5地震群,是邵武—河源断裂带地震活跃的区域之一,也是江西省防震减灾重点关注区域之一.获取该地区的浅层速度结构有助于... 寻乌地区位于邵武—河源断裂带中段,发生过多次破坏性地震,其中包括1806年M6地震以及1941年M~5.75地震和1987年M~5.5地震群,是邵武—河源断裂带地震活跃的区域之一,也是江西省防震减灾重点关注区域之一.获取该地区的浅层速度结构有助于提高地震定位以及震动图计算的精度.然而,该地区固定台网稀疏,加之研究区NW以及NE向断层交错发育,增加了地震构造环境研究的难度.本文基于寻乌地区布设的密集台阵,获得了持续一个多月的连续波形数据,计算了台站对噪声互相关,并提取了瑞利面波相速度(0.5~6 s)信息,进而采用面波层析成像方法反演了寻乌以及邻区的地壳浅部6 km速度结构.相速度以及S波速度反演结果均很好地展示了断层的浅部空间特征、断陷盆地以及岩体的分布.约3 km深的浅层低速带揭示了会昌和寻乌等断陷盆地的分布,也与邵武—河源断裂带在周田附近"S"型急转弯有很好的对应关系,进一步说明区域断裂带对盆地发育的控制作用.区域典型地震集中在高低速结构过渡区,S波速度高低速变化显示了NW走向断层在深度上的空间展布情况,推测NW向断裂主导了研究区域的地震. 展开更多

关键词 寻乌地区 噪声成像 密集台阵 浅层速度 邵武—河源断裂

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台湾-吕宋双火山弧的可能成因:菲律宾板块北西向加速运动 被引量：3

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作者 杨少华 李海兵 +2 位作者 潘家伟 郑勇 柳畅 《地质学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期2917-2926,共10页

台湾-吕宋双火山弧绵延近500 km,南北向展布于台湾岛和吕宋岛之间,其成因尚无定论。前人将其归因于轻质物质(南海洋中脊或南海北部轻质高原)的俯冲,然而数值模拟研究并不能有效支持该观点。随着欧亚-菲律宾板块的会聚,南海东部次海盆被... 台湾-吕宋双火山弧绵延近500 km,南北向展布于台湾岛和吕宋岛之间,其成因尚无定论。前人将其归因于轻质物质(南海洋中脊或南海北部轻质高原)的俯冲,然而数值模拟研究并不能有效支持该观点。随着欧亚-菲律宾板块的会聚,南海东部次海盆被动俯冲于菲律宾板块之下。为了验证被动俯冲和主动俯冲对俯冲角度的控制作用,本文构建了二维高精度数值对比模型,在其他因素完全相同的情况下,考察会聚方向的差异对俯冲角度的影响。模拟结果显示,仅仅改变会聚方向,俯冲角度就能够发生巨大变化。在被动俯冲背景下如果条件合适则易于发生低角度俯冲。综合前人研究成果可以发现,南海-菲律宾俯冲系统的条件满足发生低角度俯冲的要求,表现在两方面:①南海东部次海盆的年龄从最新的洋中脊向北波动增加,最老为33 Ma,小于低角度俯冲洋盆年龄要求的40 Ma;②欧亚-菲律宾板块的会聚速率大于低角度俯冲速率要求的4 cm/a。由此,本文认为菲律宾-欧亚板块在被动俯冲背景下的低速会聚形成了高角度俯冲从而导致西弧的形成;之后菲律宾板块北西向加速运动导致俯冲角度减小,西弧停止活动而东弧开始形成。本文模型不需要俯冲的轻质物质提供额外的浮力进而促使板片角度减小。西弧和东弧存在分叉现象,我们认为原因可能是洋壳年龄向北增加和(或)菲律宾板块旋转。本文提出了台湾-吕宋双火山弧另一种可能的演化机制,有助于推进对该双火山弧和该俯冲系统的理解,也能够为认识其他被动俯冲过程提供参考实例。 展开更多

关键词 台湾-吕宋双火山弧 马尼拉俯冲带 被动俯冲 板块旋转

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南海潜在海啸传播过程的数值模拟:初始海啸衰减的影响

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作者 杨少华 石耀霖 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期3802-3815,共14页

准确预估南海海啸风险是有效防灾减灾的前提.前人一般把弹性半无限空间背景下解算出来的海底位错直接等同于初始海啸分布,继而开展海啸传播过程研究.由于断层破裂并非瞬时完成,破裂过程会导致初始海啸波高小于海底位错量,即初始海啸衰减... 准确预估南海海啸风险是有效防灾减灾的前提.前人一般把弹性半无限空间背景下解算出来的海底位错直接等同于初始海啸分布,继而开展海啸传播过程研究.由于断层破裂并非瞬时完成,破裂过程会导致初始海啸波高小于海底位错量,即初始海啸衰减.本文基于高精度地形和高密度网格,求解非线性浅水方程,分别针对马尼拉断裂带的南段、中段和北段,构建南海海啸传播数值模型,试图定量考察初始海啸衰减作用对南海海啸的影响.模拟结果表明一定幅度的初始波高衰减将导致几乎相同幅度的海啸波高衰减,相应的偏差可以忽略.在保守的初始海啸衰减幅度(10%)下,模拟结果显示我国东南沿海、越南东部沿海和巴拉望岛为海啸危险区.另外,模型显示科里奥利力导致的波高变化幅度小于5 cm且其分布样式符合预期,这进一步佐证了数值模型的可靠性,也表明在实际南海海啸模拟中可以忽略科里奥利力进而提高计算效率.结合前人的沉积学认识和本文的数值模拟结果,本文认为南澳岛、西沙东岛和越南绥和周边曾同时遭受海啸侵袭,产生海啸的断裂带最有可能是马尼拉断裂带南段.后续有必要加强南澳岛、西沙东岛和越南东部的沉积学研究,识别更早的海啸事件,以期有力约束南海下次海啸事件的发生年份. 展开更多

关键词 海啸危险性 初始海啸衰减 数值模拟 科里奥利力 南海

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龙门山汶川-茂县断裂带的岩石磁学特征及其地震作用的指示意义 被引量：4

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作者 张蕾 李海兵 +4 位作者 孙知明 葛成隆 叶小舟 曹勇 郑勇 《岩石学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期3817-3832,共16页

汶川-茂县断裂带是龙门山后山断裂,是松潘-甘孜褶皱带与龙门山断裂带之间的边界断层,然而,在2008年M_(W) 7.9级汶川大地震中并没有发生破裂。同时,汶川-茂县断裂带在汶川地震之前是否发生过历史大地震仍缺少确切的证据。这不仅制约着汶... 汶川-茂县断裂带是龙门山后山断裂,是松潘-甘孜褶皱带与龙门山断裂带之间的边界断层,然而,在2008年M_(W) 7.9级汶川大地震中并没有发生破裂。同时,汶川-茂县断裂带在汶川地震之前是否发生过历史大地震仍缺少确切的证据。这不仅制约着汶川地震发生机制的认识,而且还影响对龙门山形成演化过程的理解。因此,确定汶川-茂县断裂带的断裂作用环境对于认识龙门山断裂带的地震发生机制至关重要。断裂岩的岩石磁学可以有效地揭示断裂带的物理和化学环境。本文以汶川-茂县断裂带北部地表露头的断裂岩为研究对象,通过岩石磁学研究,并结合显微结构观察和地球化学分析,探讨汶川-茂县断裂带的断裂作用环境。断层泥和断层角砾岩最大磁化率值分别约为围岩的30倍和15倍,具有高磁化率值特征。断层泥的主要载磁矿物为磁铁矿、磁黄铁矿、针铁矿;断层角砾岩的主要载磁矿物为磁黄铁矿、针铁矿。断层泥的高磁化率值异常的主要原因是围岩中的含铁矿物在地震摩擦热和流体作用下新生成磁铁矿和磁黄铁矿。断层角砾岩的高磁化率值异常是围岩在含有大量硫元素的低温热液流体作用下生成了磁黄铁矿。大量针铁矿指示了震后期还原性的低温热液流体作用。断裂岩的高磁化率值异常和新生磁铁矿指示了汶川-茂县断裂带曾经发生了摩擦热温度>500℃的大地震活动,发震和震后期均为还原性的硫元素含量较高的低温热液流体环境。 展开更多

关键词 断层泥 岩石磁学 断裂作用环境 大地震活动 汶川-茂县断裂带

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华南、巽他和掸邦地块之间边界断裂的上新世—第四纪大规模构造反转 被引量：2

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作者 Marie-Luce CHEVALIER Paul TAPPONNIER +3 位作者 Phan Trong TRINH Anne BRIAIS 李海兵 徐锐 《地质学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期2833-2852,共20页

印度-亚洲碰撞后,大陆板块沿着大型的左行走滑断裂挤出。规模最大的哀牢山-红河剪切带(ASRR)将印支地块(巽他地块)与华南地块分隔开来。长约1000 km的红河活动断裂(RRF)沿哀牢山的北侧延伸,目前呈现出右行走滑兼正断的活动性质。本文在... 印度-亚洲碰撞后,大陆板块沿着大型的左行走滑断裂挤出。规模最大的哀牢山-红河剪切带(ASRR)将印支地块(巽他地块)与华南地块分隔开来。长约1000 km的红河活动断裂(RRF)沿哀牢山的北侧延伸,目前呈现出右行走滑兼正断的活动性质。本文在讨论了红河断裂系及其周缘的第三纪和现今变形特征(滑移性质反转、渐新世/第四纪位错、全新世滑动速率、GPS测量、地震机制等)基础之上,重点论述了其在上新世—第四纪从云南东南部到越南西北部、北部湾西部、再到更南的沙巴地区的断裂分布和运动学特征。新的数据证实,跨过三联点和越南西北部的奠边府断层之后,华南地块与巽他地块之间的现今大部分右行走滑主要沿着Da River断裂向Day Nui Con Voi(或称大象山)东南方向延伸。Da River断裂与RRF大致平行,是2020年M_(w) 5.0莫州地震的发震断层。进一步研究表明,Da River断裂很可能沿着渐新世—中新世莺歌海/宋红盆地西缘和越南东南海岸(归仁剪切带)向南延伸得更远,至少延伸到“Ile des Cendres”火山群,并可能继续延伸到沙巴-文莱逆冲带的西端,靠近婆罗洲北部的近海活动边缘。最后,我们讨论了在菲律宾群岛、台湾岛和巽他群岛之间南海大部分地区大规模构造反转的运动学效应。 展开更多

关键词 南海 红河断裂—Da River断裂 历史地震 年轻火山作用 走滑构造反转 块体构造

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鲜水河断裂带乾宁段蠕滑变形及局部粘滑变形的岩石学记录

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作者 吴琼 李海兵 +5 位作者 CHEVALIER Marie-Luce 潘家伟 米桂龙 葛成隆 赵中宝 李亚林 《岩石学报》 SCIE EI CAS 北大核心 2023年第12期3797-3816,共20页

鲜水河断裂带作为控制青藏高原物质大规模向东侧向挤出的北部边界,是中国乃至世界上大陆内部强震活动最频繁的断裂带之一,但大地测量学研究表明它具有广泛的浅部蠕滑变形行为。认识断裂带蠕滑与粘滑兼具的变形行为及其控制因素是评估鲜... 鲜水河断裂带作为控制青藏高原物质大规模向东侧向挤出的北部边界,是中国乃至世界上大陆内部强震活动最频繁的断裂带之一,但大地测量学研究表明它具有广泛的浅部蠕滑变形行为。认识断裂带蠕滑与粘滑兼具的变形行为及其控制因素是评估鲜水河断裂带地震活动性的关键。本文以鲜水河断裂带乾宁段在四川甘孜州龙灯乡出露的宽约800m的岩石-构造剖面为研究对象,通过野外地质调查、室内光学显微镜及扫描电镜观察、粉末X射线衍射分析和微区X射线荧光光谱分析等方法,对断层岩的结构构造、矿物组成和地球化学性质开展详细研究。研究剖面由约100m宽的砂岩破碎带和约700m宽断层岩组成,广泛发育断层角砾岩和薄层且呈弥散式分布的断层泥,断层岩内普遍具有压溶构造,但局部断层岩具有快速滑动结构特征,表明断裂带在蠕滑变形过程中存在局部地震粘滑变形行为。断裂带内流体作用使断层岩中长石和白云母蚀变成以伊利石为主的粘土矿物(含量5%~11%),新生的粘土矿物在密集的面理中定向排列,促进了断层的弱化和在浅部(4km以上深度)的蠕滑变形。而在断裂带局部裂隙较为发育的位置,流体的注入导致了大量碳酸盐矿物(方解石和白云石,含量12%~33%)的沉淀和Ca元素的富集,使断层岩内强矿物(石英、长石、方解石和白云石)增多,造成了蠕滑断层的局部强化,促进了断层浅部变形行为由非震蠕滑向地震粘滑的转变。该认识可更好地了解蠕滑断层的地震行为并为区域防震减灾提供科学依据。 展开更多

关键词 断层岩 变形行为(蠕滑/粘滑) 矿物组成 流体作用 鲜水河断裂带乾宁段

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