地震地质 ›› 2024, Vol. 46 ›› Issue (4): 761-782.DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2024.04.001
收稿日期:
2023-07-17
修回日期:
2023-12-13
出版日期:
2024-08-20
发布日期:
2024-09-23
通讯作者:
韩竹军
作者简介:
牛鹏飞, 男, 1995年生, 现为中国地震局地质研究所构造地质学专业在读博士研究生, 主要从事活动构造研究, E-mail: niupengfei0814@163.com。
基金资助:
NIU Peng-fei(), HAN Zhu-jun*(), GUO Peng, LI Ke-chang, LÜ Li-xing
Received:
2023-07-17
Revised:
2023-12-13
Online:
2024-08-20
Published:
2024-09-23
Contact:
HAN Zhu-jun
摘要:
2022年门源 MS6.9 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。
牛鹏飞, 韩竹军, 郭鹏, 李科长, 吕丽星. 2022年青海门源 MS6.9 地震灾害致灾机理[J]. 地震地质, 2024, 46(4): 761-782.
NIU Peng-fei, HAN Zhu-jun, GUO Peng, LI Ke-chang, LÜ Li-xing. THE DISASTER MECHANISM OF THE MS6.9 EARTHQUAKE IN MENYUAN, QINGHAI PROVINCE, 2022[J]. SEISMOLOGY AND GEOLOGY, 2024, 46(4): 761-782.
图 1 门源MS6.9 地震区域地震构造背景和地表破裂带分布图 a 青藏高原构造位置图; b 青藏高原东北缘主要活动断裂和地震分布图, 断裂位置与性质来自文献(邓起东等, 2007; Guo et al., 2020), 地震数据来自中国地震信息网, 震中位置据中国地震台网中心; c 门源 MS6.9 地震地表破裂带分布图, 地震序列的精定位结果据文献(Fan et al., 2022)。P1为硫磺沟内“引硫济金”枢纽工程的位置; P2为跨硫磺沟公路的位置; P3为一处牧民夏季土坯房的位置
Fig. 1 Seismotectonic setting and surface rupture distribution of the Menyuan MS6.9 earthquake.
图 3 R4地表破裂带与垂直位移分布 a R4地表破裂带分布图; b 垂直位移与沿断裂距离之间的散点图; c—e 局部垂直位移与沿断裂距离之间的散点图
Fig. 3 Distribution of R4 surface rupture zone and vertical displacements.
序号 | 东经/(°) | 北纬/(°) | 沿断层的距离*/m | 垂直位移/cm | 误差/cm | 位错标志 | 来源 |
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1 | 101.2820 | 37.7939 | 32.944 | 19 | 2 | 阶地 | 本研究 |
2 | 101.2821 | 37.7939 | 41.483 | 19 | 1 | 阶地 | 本研究 |
3 | 101.2823 | 37.7939 | 57.172 | 25 | 3 | 阶地 | 本研究 |
4 | 101.2824 | 37.7939 | 65.357 | 46 | 4 | 阶地 | 本研究 |
5 | 101.2826 | 37.7940 | 86.551 | 22 | 2 | 阶地 | 本研究 |
6 | 101.2827 | 37.7940 | 91.492 | 39 | 4 | 阶地 | 本研究 |
7 | 101.2829 | 37.7940 | 106.846 | 31 | 4 | 阶地 | 本研究 |
8 | 101.2830 | 37.7940 | 115.782 | 8 | 1 | 阶地 | 本研究 |
9 | 101.2831 | 37.7939 | 123.787 | 19 | 2 | 阶地 | 本研究 |
10 | 101.2996 | 37.7919 | 1536.330 | 49 | 3 | 阶地 | 本研究 |
11 | 101.2998 | 37.7918 | 1561.798 | 13 | 2 | 阶地 | 本研究 |
12 | 101.2999 | 37.7919 | 1562.520 | 23 | 4 | 冲积扇 | Niu等( |
13 | 101.3001 | 37.7918 | 1580.396 | 32 | 3 | 冲积扇 | 本研究 |
14 | 101.3002 | 37.7919 | 1589.143 | 17 | 1 | 冲积扇 | Niu等( |
15 | 101.3004 | 37.7919 | 1601.827 | 41 | 4 | 阶地 | 本研究 |
16 | 101.3006 | 37.7919 | 1614.612 | 49 | 3 | 阶地 | 本研究 |
17 | 101.3007 | 37.7920 | 1628.376 | 29 | 3 | 阶地 | 本研究 |
18 | 101.3021 | 37.7925 | 1709.277 | 47 | 4 | 冲积扇 | Niu等( |
19 | 101.3032 | 37.7914 | 1848.968 | 15 | 1 | 人工台地 | Niu等( |
20 | 101.3035 | 37.7912 | 1881.883 | 15 | 1 | 人工台地 | Niu等( |
21 | 101.3058 | 37.7902 | 2112.297 | 30 | 2 | 人工台地 | Niu等( |
22 | 101.3061 | 37.7900 | 2151.787 | 25 | 2 | 人工台地 | Niu等( |
23 | 101.3167 | 37.7866 | 3153.499 | 9 | 1 | 阶地 | 本研究 |
24 | 101.3167 | 37.7865 | 3156.668 | 22 | 2 | 阶地 | 本研究 |
25 | 101.3168 | 37.7865 | 3161.461 | 33 | 4 | 阶地 | 本研究 |
26 | 101.3169 | 37.7865 | 3177.988 | 32 | 4 | 阶地 | 本研究 |
27 | 101.3171 | 37.7864 | 3194.096 | 19 | 2 | 阶地 | 本研究 |
28 | 101.3172 | 37.7863 | 3207.794 | 23 | 3 | 阶地 | 本研究 |
29 | 101.3173 | 37.7863 | 3212.872 | 13 | 2 | 阶地 | 本研究 |
30 | 101.3175 | 37.7862 | 3234.938 | 14 | 2 | 阶地 | 本研究 |
31 | 101.3176 | 37.7862 | 3245.941 | 20 | 3 | 阶地 | 本研究 |
32 | 101.3487 | 37.7713 | 6425.543 | 13 | 3 | 阶地 | Niu等( |
33 | 101.3511 | 37.7704 | 6662.401 | 11 | 1 | 冲积扇 | Niu等( |
34 | 101.3534 | 37.7682 | 6946.418 | 10 | 1 | 阶地 | Niu等( |
35 | 101.3581 | 37.7665 | 7395.792 | 20 | 1 | 冲积扇 | Niu等( |
表 1 门源地震R4破裂带的垂直位移
Table1 Vertical displacement of the R4 rupture zone in Menyuan earthquake
序号 | 东经/(°) | 北纬/(°) | 沿断层的距离*/m | 垂直位移/cm | 误差/cm | 位错标志 | 来源 |
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1 | 101.2820 | 37.7939 | 32.944 | 19 | 2 | 阶地 | 本研究 |
2 | 101.2821 | 37.7939 | 41.483 | 19 | 1 | 阶地 | 本研究 |
3 | 101.2823 | 37.7939 | 57.172 | 25 | 3 | 阶地 | 本研究 |
4 | 101.2824 | 37.7939 | 65.357 | 46 | 4 | 阶地 | 本研究 |
5 | 101.2826 | 37.7940 | 86.551 | 22 | 2 | 阶地 | 本研究 |
6 | 101.2827 | 37.7940 | 91.492 | 39 | 4 | 阶地 | 本研究 |
7 | 101.2829 | 37.7940 | 106.846 | 31 | 4 | 阶地 | 本研究 |
8 | 101.2830 | 37.7940 | 115.782 | 8 | 1 | 阶地 | 本研究 |
9 | 101.2831 | 37.7939 | 123.787 | 19 | 2 | 阶地 | 本研究 |
10 | 101.2996 | 37.7919 | 1536.330 | 49 | 3 | 阶地 | 本研究 |
11 | 101.2998 | 37.7918 | 1561.798 | 13 | 2 | 阶地 | 本研究 |
12 | 101.2999 | 37.7919 | 1562.520 | 23 | 4 | 冲积扇 | Niu等( |
13 | 101.3001 | 37.7918 | 1580.396 | 32 | 3 | 冲积扇 | 本研究 |
14 | 101.3002 | 37.7919 | 1589.143 | 17 | 1 | 冲积扇 | Niu等( |
15 | 101.3004 | 37.7919 | 1601.827 | 41 | 4 | 阶地 | 本研究 |
16 | 101.3006 | 37.7919 | 1614.612 | 49 | 3 | 阶地 | 本研究 |
17 | 101.3007 | 37.7920 | 1628.376 | 29 | 3 | 阶地 | 本研究 |
18 | 101.3021 | 37.7925 | 1709.277 | 47 | 4 | 冲积扇 | Niu等( |
19 | 101.3032 | 37.7914 | 1848.968 | 15 | 1 | 人工台地 | Niu等( |
20 | 101.3035 | 37.7912 | 1881.883 | 15 | 1 | 人工台地 | Niu等( |
21 | 101.3058 | 37.7902 | 2112.297 | 30 | 2 | 人工台地 | Niu等( |
22 | 101.3061 | 37.7900 | 2151.787 | 25 | 2 | 人工台地 | Niu等( |
23 | 101.3167 | 37.7866 | 3153.499 | 9 | 1 | 阶地 | 本研究 |
24 | 101.3167 | 37.7865 | 3156.668 | 22 | 2 | 阶地 | 本研究 |
25 | 101.3168 | 37.7865 | 3161.461 | 33 | 4 | 阶地 | 本研究 |
26 | 101.3169 | 37.7865 | 3177.988 | 32 | 4 | 阶地 | 本研究 |
27 | 101.3171 | 37.7864 | 3194.096 | 19 | 2 | 阶地 | 本研究 |
28 | 101.3172 | 37.7863 | 3207.794 | 23 | 3 | 阶地 | 本研究 |
29 | 101.3173 | 37.7863 | 3212.872 | 13 | 2 | 阶地 | 本研究 |
30 | 101.3175 | 37.7862 | 3234.938 | 14 | 2 | 阶地 | 本研究 |
31 | 101.3176 | 37.7862 | 3245.941 | 20 | 3 | 阶地 | 本研究 |
32 | 101.3487 | 37.7713 | 6425.543 | 13 | 3 | 阶地 | Niu等( |
33 | 101.3511 | 37.7704 | 6662.401 | 11 | 1 | 冲积扇 | Niu等( |
34 | 101.3534 | 37.7682 | 6946.418 | 10 | 1 | 阶地 | Niu等( |
35 | 101.3581 | 37.7665 | 7395.792 | 20 | 1 | 冲积扇 | Niu等( |
图 4 R4地表破裂带西端的地貌位错特征 a 红色箭头代表地表破裂带; b 地貌面解译与破裂带分布特征; c 连续的断层陡坎; d 垂直位移(31±4)cm
Fig. 4 Tectonic features of the western end of the R4 surface rupture zone.
图 6 硫磺沟大桥西侧逆断层剖面 a 剖面野外照片; b 剖面解译图; c 剖面局部放大图; d 剖面北约20m的另一处破裂延伸到墙体
Fig. 6 Cross-section of the reverse fault on the western side of the Liuhuanggou bridge.
图 7 硫磺沟大桥区段北支断裂的野外照片 a 冰面挤压破裂; b 破裂切割T1阶地的冲沟沟壁及剖面图, 地层年代据文献(韩竹军等, 2022); c 清晰的地表破裂迹线
Fig. 7 Field photograph of the northern branch fault in the Liuhuanggou bridge section.
图 10 R4地表破裂带硫磺沟大桥东的地貌位错特征 a 红色箭头代表地表破裂带; b 地貌面解译与破裂带分布特征; c 连续的断层陡坎; d 垂直位移(22±2)cm
Fig. 10 Tectonic displacement features of the R4 surface rupture zone in the east of the Liuhuanggou bridge.
图 11 硫磺沟大桥东侧T2阶地逆断层剖面 a 地震地表破裂带; b 小型冲沟右岸沟壁剖面图; c 剖面解译图, 地层年代据文献(韩竹军等, 2022)
Fig. 11 Cross-section of the reverse fault on the eastern side of the T2 terrace at the Liuhuanggou bridge.
图 13 建筑物破坏状况的现场调查照片 a 跨硫磺沟的公路桥; b 跨硫磺沟公路桥的桥墩与桥体连接处出现开裂; c 牧民夏季土坯房基本完好; d 硫磺沟“引硫济金”枢纽工程; e、 f “引硫济金”枢纽工程管理处
Fig. 13 On-site investigation of building damage condition.
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