地震地质

第46卷第3期目次

2024, 46(3): 0-0.

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地震亚失稳过程中前兆异常演化的综合解释——以2014年鲁甸6.5级地震为例

蒋海昆, 邓世广, 姚琪, 宋金, 王锦红

2024, 46(3): 513-535. DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2024.03.001

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文中以2014年鲁甸6.5级地震为例, 在亚失稳实验及理论指导下, 基于震前地震活动及地球物理观测资料并结合地震成核数值模拟结果, 综合分析前兆异常时空演化与亚失稳过程的关系, 首次提供了一个可明确佐证亚失稳阶段震源区成核、震源区附近协同化过程持续加剧的典型震例和观测事实。研究结果显示, 依据大区域强震活动及流动重力观测, 可判定鲁甸地震前研究区已处于高应力状态。在高应力背景判定的基础上, 依据地震活动及地球物理观测前兆异常, 可粗略判定鲁甸地震亚失稳过程可能起始于震前7、 8个月, 最突出的现象或判定指标是由震中附近小地震活跃所表征的断层应力状态由积累为主向释放为主的转变, 以及由定点地球物理观测异常数量显著增加所表征的断层运动协同化现象, 从地震成核的角度与成核后期核心弱化区扩张过程有关。之后至主震发生, 还有2个时间节点需要关注: 一是震前4、 5个月, 定点地球物理观测异常空间分布范围自震中附近向外围的明显扩展, 显示断层变形的加速协同化; 二是震前2个月之后, 震中附近小地震活动开始减弱、微震活动及定点地球物理异常出现向震中的迁移收缩, 与地震成核过程核心弱化区扩展之后的收缩过程相关联。

云南腾冲黑空山火山喷发物地貌DEM遥感研究

王新茹, 马晨语, 潘懋

2024, 46(3): 536-546. DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2024.03.002

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随着科学技术的发展, 卫星能力和数据技术的不断提高, 高分辨率遥感数据在火山学研究领域, 尤其是在人类活动难以涉及的无人区的火山研究中起到了越来越重要的作用。文中以云南腾冲火山区黑空山火山为例, 进行了DEM数字高程试验性研究, 利用DEM模型可视化技术获得了黑空山火山区渲染地形图和光学影像, 解译并分析了研究区内的火山地貌, 总结了不同类型火山锥、熔岩台地的地貌特征, 以及熔岩流流动过程中所形成的特殊流动构造的地貌特点。以前人完成的黑空山火山区熔岩流单元分布为基础, 分析了不同期次喷发物在地形高度上的变化特征, 发现喷发年代越早, 分布距火口越远, 且坡度越缓, 高程越低。晚期喷发物往往堆积在早期喷发物之上, 不同时期的熔岩分布范围有明显的层次性。在上述分析研究基础上, 首次利用高分辨率DEM数字技术完成了黑空山火山区熔岩流动单元区划图, 为理解黑空山火山新期喷发历史和喷发序列的恢复提供了很好的火山地貌证据。此外, 不同时期熔岩流的覆盖范围也客观反映出历史火山灾害的类型和影响范围, 为未来的火山灾害评估、火山灾害区划图的编制提供了基础素材。

阿尔金断裂东段的河流阶地累积位错

李路瑶, 丁锐, 姜大伟, 张世民

2024, 46(3): 547-569. DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2024.03.003

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阿尔金断裂带是青藏高原北缘的大型左旋走滑断裂, 其东段与NW走向的祁连山逆冲断裂带斜接。文中基于无人机摄影测量技术(SfM)获得的高分辨率影像数据, 对阿尔金断裂带东段长约127km的段落开展了详细解译, 并对其中9个典型河流阶地位错点进行测量与统计。沿阿尔金断裂带向E, 晚第四纪左旋累积位移总体呈衰减趋势, 且以断裂带东侧NW走向斜接逆冲断裂或逆冲走滑断裂为界, 其累积位错量在同一断裂段内大致相当, 但相邻断裂段之间表现为阶梯状递减, 指示了斜接断裂的构造转换关系及可能的地震破裂分段作用, 为阿尔金断裂带活动性分段研究与潜在发震能力评价提供了依据。

晚第四纪以来巴曲河填充-下切及驱动机制

张浩, 黄伟亮, 项闻, 杨虔灝, 刘博

2024, 46(3): 570-588. DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2024.03.004

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晚第四纪以来青藏高原东南缘的构造隆升加剧, 导致该区域河流大幅下切并在河谷两侧形成了多层叠置的阶地地貌, 这些地貌面是定量化认识高原隆升过程及气候变化的关键。巴曲河巴塘段地处金沙江中游纵谷地带, 谷底开阔, 河床平缓, 钻探及浅层地震勘探揭示河谷内第四纪地层最厚处为108m, 且至少经历了2次重要的加积阶段, 2次加积事件分别起始于距今318ka和143ka, 对应于MIS 10~9及MIS 6~5的冰川消融阶段。河谷内部发育4级河流阶地, 其中T1—T3为堆积阶地, T4为基座阶地。结合光释光、 ¹⁴C和宇宙成因核素等年代学方法, 确定T1—T3形成于距今1~5ka之间, T4约形成于距今62ka, 与古气候资料进行对比后发现, T1—T3的下切时间分别与气候由冷向暖的转换有关。而基于阶地的年代和拔河高度计算, 在晚更新世—全新世中期, 巴曲河的下切速率为(1.5±0.3)mm/a; 全新世中期至今, 下切速率增加至(5.5±0.8)mm/a, 增强的下切速率与现今的地壳垂向形变速率匹配, 表明全新世以来地壳隆升的加剧可能是驱动河流快速下切的主要因素。

青藏高原东北缘榆木山东缘断裂地表破裂带的新发现及其地震地质意义

陈柏旭, 余中元, 肖鹏, 戴训也, 张世龙, 郑荣荧

2024, 46(3): 589-607. DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2024.03.005

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榆木山东缘断裂的晚第四纪构造变形及最新的活动特征反映了祁连山的向N扩展过程及印度板块向N挤压的远程碰撞效应。文中结合遥感影像解译、探槽古地震、无人机航空摄影测量和晚第四纪测年等方法, 调查并新发现了榆木山东缘断裂的地表破裂带及其活动特征。结果表明, 榆木山东缘断裂整体走向NW330°, 现今的运动学特征以逆冲为主。以黑河为界, 断裂的活动习性存在明显差异。在黑河口段(F_1-1)发现了全新世晚期最新强震活动的地表破裂带。破裂带整体走向NW330°, 倾向SW, 长约10km, 宽3~10m。地表破裂断错年轻的河流阶地、冲沟及台地, 地表陡坎的最大高度为(3.3±0.2)m。光释光年代学结果显示, 最新的地表破裂事件发生于(0.6±0.07)ka BP, 经验公式估算其震级约为M7.5。研究结果表明榆木山东缘断裂的变形特征为前展式逆冲推覆, 其最新前缘的变形已经到达盆地内部。

深地震反射剖面揭示沧县隆起和黄骅坳陷及邻区的地壳精细结构和构造特征

秦晶晶, 刘保金, 酆少英, 徐锡伟, 田一鸣, 朱国军, 左莹

2024, 46(3): 608-626. DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2024.03.006

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为研究华北盆地的地壳精细结构和断裂的深、浅构造关系, 跨冀中坳陷、沧县隆起、黄骅坳陷和埕宁隆起完成了1条长约200km的深地震反射剖面和1条长66km的中—浅层地震反射剖面。结果表明, 沿剖面地壳厚30~35km, 且具有东薄西厚的分布特征, 在冀中坳陷下方, 莫霍面出现明显上隆, 其隆起幅度为2~3km。研究区上地壳反射结构具有凹隆相间的展布特征, 多条规模较大的断裂隐伏于华北盆地之下, 对该区隆起和坳陷的形成与发展具有重要的控制作用。剖面上一系列与主断裂同向或反向的次级断裂将研究区的上地壳切割为多个次级小型地堑或半地堑断陷, 导致整个华北盆地的上地壳结构复杂化。下地壳反射结构由一系列反射能量变化较大、横向上不能稳定成层、产状复杂多变的反射事件构成, 这与反射能量强、横向连续性好及产状近水平展布的上地壳反射明显不同, 暗示研究区上、下地壳物质有着明显不同的形成环境、变形方式和温压条件。中—浅层地震剖面和深地震反射剖面共同揭示的太行山山前断裂表现为一条低角度的大型铲形正断层, 向下可与太行山东缘向E缓倾的大型滑脱构造(拆离断层)相联系; 沧西断裂、沧东断裂和埕西断裂作为沧县隆起、黄骅坳陷、埕宁隆起的边界断裂, 控制了该区堑、垒构造的形成与发展, 是第四纪以来的隐伏活动断裂, 推测其深部终止于深约18km的壳内解耦面上。文中研究结果可为进一步理解华北盆地的深部动力学过程及分析研究区深、浅断裂构造关系提供地震学依据。

2022年东台地震序列区域速度结构和精确定位

于悦颖, 李正楷, 杨云, 康清清, 钱佳威, 王俊菲, 瞿旻, 周昱辰, 李迎春, 许田

2024, 46(3): 627-644. DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2024.03.007

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2022年江苏东台接连发生数十次小地震, 其中, 震级最大的 M_S3.0 地震导致震中附近震感明显。为探究该地区近期地震相对活跃的原因, 文中收集了2008—2022年的地震走时资料, 利用双差层析成像方法对苏北盆地的速度结构和地震位置进行了联合反演, 获得了震中区P波三维速度结构和地震精确定位结果, 并结合断裂分布、震源机制解和当地工业活动等资料, 对地震序列可能的发震机制和发震构造进行了探讨。结果显示: 1)重定位后, 地震序列总体呈近SN向带状展布, 发震优势深度在11~16km, 与已探明的断裂带缺乏明显联系。结合震源机制结果推测, 序列下方可能存在NNE-SSW向隐伏构造。 2)震中区下方速度分布具有明显的非均匀性特征, 15km深度处存在纺锤状P波高速异常体, 地震序列的震源位置表现出从该异常体向远处扩散的发震特点。 3)震中区附近现存多处工业活动, 其中五烈—时堰—溱东作业点、地震序列和深部高速异常三者的位置存在一定的关联性, 且作业时间和发震时间相近。由此推断, 此次地震序列的发生与深部非均匀速度结构有关, 震中附近的工业活动可能改变了区域应力状态, 导致了能量的释放。

2022年泸定M_S6.8地震震前区域变形背景及同震形变特征

徐晶, 季灵运, 刘传金

2024, 46(3): 645-664. DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2024.03.008

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文中利用Sentinel-1 SAR影像获取了2022年泸定6.8级地震的震间形变场(2014—2020年)和同震形变场, 估算了泸定地震的震间断层滑动速率、闭锁深度和同震滑动分布, 分析了此次地震对周边断裂的影响, 并进一步探讨泸定地震的发震构造和磨西断裂及其周边断裂的未来地震发生趋势。震间InSAR形变场及InSAR和GNSS融合的三维形变场结果显示了2022年泸定地震发震断层的长期滑动特征, 滑动速率为(5.9±1.8)mm/a, 主要表现为剪切变形明显且应变集中的特征, 震前磨西断裂存在明显闭锁, 具有强震发生背景。同震滑动分布反演结果表明, 此次泸定地震是以左旋走滑为主的高倾角走滑地震, 最大滑动量可达1.71m, 最大滑动位于10km深处。基于文中获得的同震滑动分布计算了同震位错效应引起的断层面上的库仑应力变化, 结果显示磨西断裂南段的地震破裂段形成应力影区, 而在此次地震中未破裂的北段的库仑应力显著升高, 同时, 折多塘断裂南东部分、安宁河断裂带石棉—冕宁段北西部分、大凉山断裂竹马段南东部分和公益海段南东部分的断层面库仑应力显著增加。2022年泸定地震的发震构造为鲜水河断裂带的磨西断裂, 此次泸定地震的发生并没有完全降低鲜水河断裂带的地震风险, 仍需重点关注磨西断裂未破裂段及其周边具有大地震发生背景的强震破裂空段。

霍山震群区三维地壳速度结构与孕震环境

冀国强, 雷建设, 赵大鹏

2024, 46(3): 665-685. DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2024.03.009

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霍山震群可能是反映华东地区乃至青藏高原地震活动的重要窗口, 其孕震环境与发震机制备受关注。文中手动拾取获得了1 987个地震的7 706条P波、 394条PmP波、9 263条S波和557条SmS波共计17 920条震相到时数据, 采用多震相体波层析成像方法反演获得了霍山震群区下方深至30km的地壳三维P波速度(V_P)、 S波速度(V_S)及纵横波速度比(V_P/V_S)模型。结果显示, 霍山震群区附近存在弱高V_P/V_S结构特征, 但在震群区下方存在强高V_P/V_S结构特征, 且该结构特征沿晓天-磨子潭断裂向深延伸至30km深度, 推测霍山震群区下方存在流体作用。该流体作用可能降低断层面有效正应力, 从而导致在晓天-磨子潭断裂与落儿岭-土地岭断裂交会的薄弱区发生霍山震群活动。这些流体的来源与太平洋板块在地幔转换带滞留脱水所形成的“大地幔楔”结构中的地幔热物质上涌有关, 但还可能与青藏高原壳幔物质沿大别山造山带E向挤出有关, 共同影响了霍山震群活动特征。文中成果也为深入理解霍山震群区的构造活动与华东地区及青藏高原构造活动的关联性提供了地震学证据。

基于相对强度算法和参数遍历试验的地震预测回溯性检验——以中国川滇地区为例

范晓易, 曲均浩, 顾勤平, 陈飞, 王夫运

2024, 46(3): 686-698. DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2024.03.010

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探索地震活动的时空分布对于地震风险评估, 尤其是对于中国川滇地区这样的地震频发区和强震危险区而言具有重要意义。相对强度算法(RI)基于统计学理论, 使用过去的地震强度评估预测同一地点的未来地震强度。其原理简单, 已多次在国内外强震预测的实践应用中取得了良好的效果。目前, 经过多年的发展完善, 该方法的预测性能愈加突出。为了辅助川滇地区的地震活动性预测工作, 文中使用相对强度算法(RI)和参数遍历试验(PTT)进行了全面的参数分析, 深入研究了RI算法在中国川滇地区的适用性, 结果表明: 由于参数选择合理(包括网格大小、异常学习时间窗长度、预测时间窗起始时间和预测时间窗长度), RI和PTT的组合研究表现出了明显优于随机猜测的预测效果, 揭示了川滇地震危险区地震预测的有效参数区间。相对强度算法能够对川滇地区的地震活动进行预测, 文中成果丰富了地震危险区地震趋势预测的参考依据。

方解石热释光定年技术的发展历史与展望

秦可心, 胡贵明, 刘静, 沈续文, 高云鹏, 王文鑫, 温欣语, 蒋帅宇

2024, 46(3): 699-722. DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2024.03.011

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矿物晶体中累积的释光信号与其暴露在辐射环境中的时间相关, 可用于测定沉积物年代。近年来, 依托石英和长石2种矿物释光信号的测年方法日臻成熟, 但这2种矿物的释光信号过早饱和, 限制了其测年上限(通常<300ka)。前人研究表明, 方解石亦有可能成为热释光测年材料, 因为其热释光信号对剂量响应的灵敏度高, 且特征饱和剂量约可达3 000~5 000Gy, 有望将释光测年范围扩展至第四纪尺度。特别地, 这一技术的发展也将拓展目前仅限于剥露速率极高地区的释光低温热年代学的应用范围, 使其更好地贡献于地貌演化和构造活动的研究。文中对方解石热释光的基本原理和测年流程进行了简要概括, 总结了方解石热释光测年应用及动力学参数的研究成果。此外, 利用方解石热释光技术对虎跳峡段的基岩样品进行了测试, 结果表明, ITL-235℃释光信号可用于该地区剥露历史的恢复工作。同时, 文中基于上述内容讨论了方解石热释光技术的应用潜力和待解决问题, 以期为该技术在构造地貌领域的应用提供帮助。

碳酸盐(U-Th)/He同位素定年研究进展与展望

李一闪, 刘红, 孙凤霞, 刘雷

2024, 46(3): 723-738. DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2024.03.012

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近年来, 碳酸盐(U-Th)/He同位素定年技术在地质学领域中引起了广泛关注。该技术以激光原位(U-Th)/He同位素定年为代表, 具有高精度、非破坏性等优点, 在测量年龄方面取得了重大突破。由于样品中He含量低、 U、 Th含量少, 导致实验需要相对较大的样品, 同时需要使用真空炉、质谱仪等先进设备。针对这些要求, 新的(U-Th)/He测年仪也在不断开发。同时, 该技术在古地磁学、沉积学、构造地质学等领域中的应用也得到了广泛的探索。碳酸盐(U-Th)/He同位素定年技术具有广阔的应用前景和研究价值, 其在解决地球科学问题中将发挥重要作用。文中综述了最近20年以来碳酸盐(U-Th)/He方法和技术的进展, 对影响He定年的不确定性因素进行了分析, 并对未来的发展方向进行了展望。

基于RS-Conv的多尺度神经网络LiDAR点云断裂带提取方法

宋冬梅, 王浩, 冯家兴, 单新建, 王斌

2024, 46(3): 739-755. DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2024.03.013

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断裂带与地震、滑坡等自然灾害的发生有着密切关系, 精准提取断裂带不仅可为地震断层的定量化研究提供指导, 还可为地震灾害风险评估及防震减灾决策的制定提供科学依据。针对现有方法中LiDAR点云断裂带提取不完整、连续性差及错误率高等问题, 文中提出了一种基于 RS-Conv 的多尺度神经网络LiDAR点云断裂带提取方法, 以便更好地解决复杂地形区域的断裂带自动提取问题。该方法首先构建不同空间尺度的邻域点集, 从而更全面地考察点云的局部几何结构特征。考虑到RS-Conv算子能够很好地表征中心点与邻域点的空间关系, 文中以RS-Conv算子作为卷积模块构建了多尺度神经网络模型, 以提取出LiDAR点云不同尺度的深层次特征, 对其进行堆叠并输入到全连接层, 以完成对断裂带点的提取。最后, 在ISPRS点云数据集、川滇点云数据集和鲜水河数据集上对文中所述方法与张量分解方法和Deep Neural Networks(DNN)方法进行了对比实验, 结果表明, 文中方法的分类精度最高, 分类总误差最低仅为0.3%, 较其他方法降低了0.91%~2.79%, 证实了该方法在点云断裂带提取方面的优越性。

国际诱发地震研究进展与展望——2024年EGU大会地震成核和诱发地震专题会议侧记

杨旭航, 陶玮, 张迎峰

2024, 46(3): 756-759.

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