中國地震地質圖
Ⅰ 地震與地質構造之調查與研究有哪些
這方面首推中國地質學創建者之一、翁文灝最為傑出,1921年在《地質匯報》第3號上發表了《甘肅地震考》,他以近代科學的觀點和方法,分析和論述了地震現象,特別在第四部分中說:「……此蓋地殼構造,新經變動,基礎未固,易生搖撼也。由是理論,窮其究竟,大抵甲類地震,原於外力,即所謂動力起於地質構造之外(諸如:殼內火山噴發,岩漿上沖等);而地質構造,特予以易受動力之弱點;乙類地震,則震動之因,在地質構造之中,原動力之力,即自地質變動之日,雖無外力,亦將自動……」。簡要分析,表明作者對構造地質起因,並提出地殼內外變動,決定地震的強弱和頻率以及性質、烈度震級等。文中還引述了1913年出版的上海黃司鐸編的,J.Tobar.H.Gauthier校補的,法文《中國地震表》(Catalogue das tremblenents de Terre Signales en Chine Dapres les sourees chinoises)集古今圖書之大成,值得參閱。
1922年他在出席了比利時布魯塞爾召開的13屆國際地質大會,並發表了《中國地質構造對產生地震的影響》,最早向國際上介紹中國地質構造格局及與中國歷代地震的影響,受到重視。論文發表在《第13屆國際地質大會論文集》(1922)。
1933年在《會志》上發表《地震對中國某些地質構造的影響》(《會志》2卷3-4),文中附有一張珍貴的中國地震分布圖,突出地反映出大地震與大斷裂的密切關系,並按其構造特點劃分若乾地震帶,列舉出各地震帶的歷史地震震中表,同時文中還對雲南洱海大地震研究成果做了介紹,翁文灝先生作為中國地震構造研究的創建者,是當之無愧的。
1938年常隆慶在《地質論評》第3卷3期上發表《四川疊溪地震調查記》中,論及了地震地質構造的特點。
著名地震學家李善邦等,也對荷澤地震做過調查與研究,較早地提出斷層錯動是發震的主因的科學論斷;1940年米尼爾、李亞衛在《地質論評》5卷第5期上發表《地震與地動》,文中高度評價德國魏格納的大陸漂移理論所倡導的活動論和大陸水平運動,同時也評述了美國泰勒和喬利以及奧地利著名學者休斯及其《地球的面貌》對地震構造理論的推動與影響;1947年王竹泉在《論評》12卷1-2期上發表《河北灤縣地震》等。
Ⅱ 中國大陸地震構造及現今地球動力學若干問題
葉洪陳國光郝重濤周慶
(中國地震局地質研究所,北京100029)
摘要在現今地球動力學體制下,中國大陸板塊內部的構造活動表現為6個各具特色的構造運動及內部變形的一級塊體(青藏塊體、甘新塊體、東北塊體、華北塊體、華南塊體及東南沿海塊體。中國大陸地震活動與現代構造運動受制於特提斯-喜馬拉雅構造帶及西太平洋構造帶兩方面的影響。中國大陸西部現代構造運動的力源主要來自印度板塊與歐亞板塊的碰撞,而中國大陸東南地區及東北地區則主要分別受菲律賓海板塊及太平洋板塊的影響。華北的情況比較復雜,太行山以西的華北西部以特提斯-喜馬拉雅構造帶的影響為主,郯廬帶以東的華北東部以西太平洋構造帶影響為主,介於以上兩者之間的華北中部地區可能是兩種影響混雜的過渡地帶。大陸板內各個塊體之間的邊界在很多段落上表現出彌散性變形的特點,它們之間的相對運動幅度是有限的,這些都與岩石圈大板塊之間的相對運動及變形方式有很大不同。在上述塊體內部,應變能的釋放主要沿著原有的構造軟弱帶進行。在中國大陸東部的各個塊體內古裂谷或被動大陸邊緣的地殼頸化帶是最重要的構造軟弱帶。而在中國大陸西部,一些古生代以來褶皺帶的主邊界斷裂或主中央斷裂仍是當地主要的構造軟弱帶。大地震往往沿著上述構造軟弱帶成帶狀分布。板內大地震復發間隔的統計結果表明,中國大陸板內塊體運動及變形的速率比板塊邊界要小一到兩個數量級,這對板內塊體運動學模型是一個重要的限定。
關鍵詞地震構造地球動力學中國大陸
1引言
從本世紀初阿爾岡(E.Argand)最早提出喜馬拉雅大陸碰撞的設想算起,中國大陸地球動力學問題的研究已經經歷了中、外學者好幾代人的努力。到目前為止,這仍是世界上地球動力學研究的一塊熱土。各種科學基金及國際協作組織爭相立項,各國地球科學家紛至沓來,都想在中國大陸內部地球動力學的研究中佔有一席之地。
中國大陸的這一科學魅力首先來自於它在全球構造格架中所佔的獨特的構造位置(圖1)。從全球構造的角度看,中國大陸正好處在目前世界上最大的兩條全球規模巨型擠壓構造帶:特提斯-喜馬拉雅構造帶與環太平洋構造帶的接合部位。特提斯-喜馬拉雅構造帶代表著全球規模南、北大陸的聚斂與碰撞,它橫貫歐、亞、非三洲自西向東延伸,在中國大陸內部東經104°附近嘎然終止。這一巨型構造在這里的突然收尾,顯然是因為受到了近南北向西太平洋構造帶的阻擋,在這里它的巨大的近南北向壓縮變形必須以某種方式與西太平洋邊緣近東西向板塊聚斂運動影響下的中國大陸東部構造變形相協調。
圖1中國及鄰區現代板塊及板內運動示意圖
中國大陸地質的另一個重要特點是它本身的復雜拼合結構。中國大陸既不同於典型的北大陸地塊(如西西伯利亞、俄羅斯),也不同於典型的南大陸地塊(如非洲、澳大利亞、南美等)。它是由部分北大陸碎塊、部分南大陸碎塊以及若干位於南、北大陸之間的小陸塊拼合而成的。在漫長的拼合歷史過程中,圍繞著相對比較剛性的古陸塊形成了大量相對比較韌性的不同年齡褶皺帶。
中國大陸基底這種軟硬相間的拼合結構,加上上述兩個超級構造動力學系統在這里的強烈對抗與相互協調,必然使其現代構造運動及變形表現出獨特的復雜性及多樣性。中國大陸內部一系列令世人矚目的現今地球動力學現象就是在這樣的構造背景下發生的。例如:青藏高原的快速隆升、縮短、地殼增厚及向東擠出;天山、阿爾泰山的再生隆起與塔里木、准噶爾盆地邊緣的快速沉降;華北一系列新生代裂谷盆地的拉開與遷移;華南地塊的持續緩慢隆升及東移;菲律賓海板塊與歐亞板塊在台灣東部斜向碰撞及其在中國東南沿海引起的擠壓剪切變形等,這些都與在現今地球動力學體制下中國大陸內部軟硬相間塊體間的相對運動有關。這些熱點課題的研究不僅具有區域性意義,而且對於認識整個地球大陸岩石圈構造行為及變形機制具有普遍意義。
地震構造分析歷來是研究現今地球動力學的一個重要途徑,從構造地質學的角度來看,地震就是岩石圈構造變形過程中的破裂-錯動事件。目前已有日趨成熟的地震地質學及地球物理學方法可對地震與構造的關系進行系統研究,包括各次地震的構造力學背景、震源破裂過程以及地震活動在最近地質歷史時期的時空分布規律等。這些研究成果對認識大陸內部現今地球動力學過程,特別是大陸內部塊體相對運動及塊體內部變形無疑具有十分重要的意義。
近十多年來,配合聯合國國際減災10年計劃,我國在地震區劃、重大工程及城市地震危險性分析等方面開展了廣泛的工作,這些工作涉及到地震構造方面的一系列基礎研究。由此產生的大量研究成果,是我們進一步認識中國大陸現今地球動力學過程的新的基礎。在本文中,作者想應用近年來在地震區劃及工程地震工作中積累與收集到的各種地震活動性、震源機制、古地震、大地震地表破裂及形變帶等資料,對中國大陸地震構造特徵作一次再分析,在此基礎上,從地震構造的側面對中國大陸現今地球動力學研究中大家關心的某些問題作概要的討論。
2中國地震構造分區及大陸板內塊體
地震的空間分布曾是確定現代岩石圈板塊邊界的重要依據,同樣,大陸板塊內部現代構造運動的塊體性,在地震的空間分布上也有相應的反映。但是,由於板內地震分布的彌散性,情況比較復雜,研究方法也應有所不同。對於岩石圈板塊,一般根據巨型地震帶的展布,就可以相當明確地劃分板塊邊界,而對於板內塊體,除了需要考慮地震空間分布外,還需要更多地從地震構造的區域特點上去進行分析,也就是首先需進行地震構造分區。
根據地震空間分布及地震構造的區域性特點。我們將中國劃分為以下10個地震構造區(圖2):甘新地震構造區、青藏地震構造區、喜馬拉雅地震構造區、東北地震構造區、華北地震構造區、華南地震構造區、東南沿海地震構造區、台灣中西部地震構造區、台灣東部地震構造區、南海地震構造區。
上述10個地震構造區中,有兩個地震構造區,即喜馬拉雅地震構造區及台灣東部地震構造區分別與喜馬拉雅板塊碰撞帶及台灣東部板塊碰撞帶相對應。另有兩個地震構造區,即台灣中西部地震構造區及南海地震構造區,可看作是板緣及板內構造區的過渡。其餘的6個地震構造區則具有板內地震構造區的性質。
將這6個板內地震構造區的位置與前寒武紀結晶基底的分布進行對比,可以看出,上述板內地震構造區大多都是以一兩個前寒武紀古陸塊為核心,古陸地之外,一般圍繞著古生代以來的褶皺帶。例如:華北地震構造區是以著名的中朝地台為核心的;東北地震區以松嫩地塊為核心,周邊為古生代褶皺帶;華南地震構造區以揚子地台西部為核心,東側圍繞有古生代褶皺帶;東南沿海地震構造區大致以華夏古陸塊為核心;甘新地震構造區由塔里木地台、准噶爾地塊以及發育其間的古生代褶皺帶組成;青藏地震構造區的情況比較特殊,它主要是由古生代以來各個時代的褶皺帶組成,但其中夾雜著一系列較小的古陸塊,如:柴達木地塊、羌塘地塊、岡底斯地塊、松潘-碧口地塊等。上述各個地震構造區具有各自獨特的現代構造應力場特徵、地殼變形和地震能量釋放方式以及塊體運動方向。因此應被看作是在現代構造運動體制下中國大陸板內的一級塊體。
圖2中國震中分布及地震構造分區
Ⅰ—甘新一級地震構造區;Ⅱ—青藏一級地震構造區;Ⅲ—喜馬拉雅地震構造區;Ⅳ—東北一級地震構造區;Ⅴ—華北一級地震構造區;Ⅵ—華南一級地震構造區;Ⅶ—東南沿海一級地震構造區;Ⅷ—台灣中西部地震構造區;Ⅸ—台灣東部地震構造區;Ⅹ—南海地震構造區
這些大陸板內塊體的邊界一般沿襲先存的斷裂帶或古陸塊縫合線發育,但並不一定與前期構造單元的邊界完全吻合。
與板塊邊界的情況不同,板內塊體邊界的地震活動性在許多段落上表現出明顯的彌散性,地震活動的強度也很不均勻。依據地震活動性的強度及分布特點可以將板內一級塊體的邊界分為三種類型:
(1)線性快速運動邊界。例如青藏塊體北邊界,沿著阿爾金斷裂、祁連山山前斷裂發生大規模走滑運動,地震密集分布,這類板內塊體邊界,類似於板塊邊界,邊界兩側塊體間的相對運動速率較大,最大可達到1cm/a左右的量級。
(2)彌散型運動邊界。例如青藏塊體東緣及華北塊體與華南塊體邊界的西段,地震沿著多條斷裂呈寬頻狀分布,塊體間的相對運動,總體來說可能有相當大的幅度,但位移不是沿著一、兩條主幹斷裂發生的,而是通過有相當寬度的彌散型變形(distributed deformation)來實現的。
(3)微弱運動邊界。例如華北塊體與東北塊體的邊界,華北塊體與華南塊體邊界的東段,華南塊體與東南沿海塊體之間的邊界,地震活動性不強,塊體間的相對運動微弱。
板內塊體邊界地震活動的這些特徵說明大陸板塊內部塊體的相對運動與板塊間的運動相比,在活動強度與方式上均有很大差別。
3中國大陸板內一級塊體運動模型
在現今地球動力學體制下,中國大陸內部的各個板內塊體,都以各自不同的方式進行著相對運動及內部變形調整[25]。地震的震源機制解及大地震所產生的地表破裂帶為研究大陸內部現代構造應力場及塊體構造運動模型提供了重要依據(圖3、圖4)。根據我國大量地震震源機制解[5]及50多個大地震的地表破裂帶[3,4,23,27~29,31~36],我們對大陸內部塊體的現代構造運動得到如下認識:
中國西部受印度板塊推擠向北運動,總的來說表現為近南北方向的地殼壓縮變形並相對於中國東部向北作右旋扭動。其南部的青藏塊體內主要是由古生代以來各個時代的褶皺帶組成。雖然內部及邊緣有小塊古陸塊捲入,但總的來說比較韌性,因此,內部變形調整量較大,整個塊體發生強烈壓縮變形,地殼加厚,地面隆升。由於它處在特提斯-喜馬拉雅構造帶的尾部,南北向擠壓具有明顯的不對稱性,其西側的擠壓強於東側的擠壓,造成青藏塊體在向北運動過程中同時向東呈喇叭型擠出,其北部向北東東方向運動,其南部向南東東方向運動。位於青藏地塊以北的甘新塊體主要由剛性較強的古陸塊組成,在古陸塊之間夾持著相對比較韌性的褶皺帶。在青藏塊體的推擠下,甘新塊體向北運動,現代構造應力場主壓應力方向近南北向,內部變形調整主要表現為古陸塊間的褶皺帶的壓縮變形與地殼增厚,致使原來已經夷平的天山、阿爾泰等古生代褶皺帶上升形成再生山脈。
圖3中國地震震源機制解
圖4中國大地震地表破裂帶
中國大陸東部的基底由松遼、華北、揚子、華夏等古陸塊及圍繞著這些古陸塊的古生代至早—中生代褶皺帶組成。以上述古陸塊為核心,自北向南形成東北塊體、華北塊體、華南塊本及東南沿海塊體,其中受西部動力學過程影響最大的是華北塊體。華北塊體的西部現代構造應力場主壓應力方向為北東東向。受甘新塊體及青藏塊體向北及北東方向運動的影響,沿著近南北及北北東方向的斷層發生右旋張扭運動並在尾端形成北東或近東西向的拉張盆地。這一運動形式在太行山以西表現得最為典型,並可部分影響到郯廬帶以西的華北中部地區。郯廬帶以東的華北東部地區現代構造應力場主壓應力方向為近東西向,地震斷層往往表現為北東及北西兩組共軛剪切斷層的活動,這一情況與華北西部地區的以北北東向右旋扭動為主的張扭性活動方式明顯不同,說明華北東部地區的現代構造活動主要是受西太平洋邊緣板塊運動的影響。震源機制結果還表明:這一來自西太平洋邊緣構造帶的影響可以越過郯廬帶影響到華北中部地區。因此位於太行山以東及郯廬帶以西的華北中部地區是受東西兩種影響混雜的過渡地帶。以華夏古陸殘塊及沿海晚古生代,早中生代褶皺帶為基底的東南沿海塊體明顯受到菲律賓海板塊呂宋弧與台灣陸殼碰撞的影響,現代構造應力場主壓應力方向為北西西向,沿海有一系列等間距排列的北西-北北西向張扭性斷裂及北東東向壓扭性斷裂,北東走向的山地緩慢隆起,地震活動強度從沿海向內陸海逐漸減弱。位於東南沿海塊體與青藏塊體之間的華南塊體其西半部基底為揚子古陸塊,東半部基底由加里東褶皺帶組成。在東南沿海塊體及青藏塊體的東西兩側擠壓下緩慢隆升,現代構造應力場主壓應力方向也為北西向,但現代構造活動較弱,是中國大陸地震活動強度最低的塊體。東北塊體的基底為松嫩古陸塊及其周圍的褶皺帶,受太平洋板塊俯沖及日本海小板塊反向俯沖的影響,現代構造應力場主壓應力方向為近東西向。
4大陸塊體內部變形及應變能釋放方式
4.1塊體內部構造軟弱帶
地震的空間分布表明中國大陸板塊內部應變能的釋放除了沿著上述板內一級塊體的邊界進行外,還有相當一部分是在塊體內部沿著各種先存的構造軟弱帶進行的。當先存的構造軟弱帶方向與現代構造應力場最大剪應力方向相近時,具有最大的活動性。
中國大陸東部的前寒武紀古陸塊特別是華北地塊,在中、新生代時期曾普遍遭受過裂谷作用的改造。在裂谷強烈擴張時期,沿著裂谷帶上地幔軟流圈上拱,地殼減薄,形成地殼頸化地帶[17]。地殼頸化帶是中國大陸東部重要的構造軟弱帶,華北的板內大地震大多沿著這些地殼頸化帶展布。例如,汾渭帶、銀川-河套帶、華北平原帶、郯廬帶中段等。東南沿海最重要的一條地震帶——廣東濱海地震帶,則與南海第三紀擴張時形成的被動大陸邊緣地殼頸化帶有關。
在中國大陸西部,一些晚古生代或中生代褶皺帶的主邊界斷裂或主中央斷裂仍是當地最重要的構造軟弱帶,許多大地震沿著這些地帶分布。
4.2塊體內部主要變形方式
4.2.1走滑及共軛剪切網路
從地震震源機制及大地震地表破裂及變形帶上可以看出,走滑斷層作用是中國大陸板內地塊內部最常見的變形方式。無論是中國東部地區還是西部地區,大部分地震都是以走滑錯動分量為主的。走滑一般沿著那些與現代構造應力場的最大剪應力方向相近的原有構造軟弱帶發生。由於最大剪應力是成對出現的,因此在適當的條件下會形成各種規模的共軛剪切網路。例如,在華北地塊的中部,主壓應力方向以北東東向為主,地震大多沿著北北東向古近紀古裂谷地殼頸化帶及北西西向古裂谷橫向斷裂發生,形成銳角指向北東東的共軛剪切網路。在東南沿海地塊存在著銳角指向北西西的較小規模的共軛剪切網路。
4.2.2走滑拉分
走滑斷層引起的尾部拉張或錯列部位拉張,是中國大陸東部地區常見的另一種塊體內部變形方式。中國大陸東部有一部分地震的震源機制解具正斷層性質,它們都是由走滑拉分引起的。特別是華北地塊的西部,因受到青藏地塊向東北方向的推擠,沿著北北東方向及近南北向的右行走滑斷層發育一系列北東走向至近東西走向的走滑拉分盆地。這些盆地的邊緣及內部主要斷層大多以正斷層或正-走滑斷層為主。例如圖3所示河套盆地1979年五原地震,即是典型的正斷層。
4.2.3逆沖及地殼縮短
在中國西部,除了走滑斷層引起的地震外,尚有相當一部分地震是由逆沖斷層引起的。例如圖3所示的1963年烏恰地震、1965年烏魯木齊地震、1969年烏什地震,以及1985年烏恰地震等。地震資料還表明,在中國西部即使是走滑斷層性質的地震也往往都含有逆沖斷層的分量。由此可見,逆沖作用以及與此相伴的地殼縮短作用在中國西部板內地塊內部的變形中起了重要作用。可以這樣說,在中國西部,板內塊體內部變形及應變能的主要釋放方式是走滑加逆沖,而在中國東部,則是走滑加拉分,兩者形成明顯對比。
4.2.4塊體旋轉
近來塊體旋轉在大陸板內塊體運動及內部變形中所起的作用日益受到重視。一些研究結果曾指出華北地塊西部的鄂爾多斯塊體存在著反時針旋轉。另一些研究結果則指出在青藏地塊的東緣,存在著一系列北西向小地塊的順時針旋轉。我們設想由於板內塊體運動受到周圍環境的限制,不可能像岩石圈板塊那樣作大幅度的平動,因而往往需要用塊體轉動來調整各自的位置及釋放應變能量。
著名的「南北地震帶」沿著特提斯-喜馬拉雅構造帶收尾的部位展布。它是中國西部大陸相對於東部大陸作右旋扭動的結果。沿著南北地震帶,發生較多的塊體旋轉不是偶然的,它說明塊體旋轉可能在調節中國西部及東部這兩個截然不同的構造變形區方面,起了相當重要的作用。由於西部大陸相對東部大陸作右旋扭動,因此南北地震帶以西的塊體轉動多為順時針方向,其以東的塊體旋轉多為反時針方向。
5大地震復發周期與板內塊體運動及內部變形速率
近十多年來迅速發展起來的史前地震研究對現有地震資料是一個極有意義的補充與外延,它不但大大拓寬了我們對地震空間分布的視野,並且使我們對地震事件在最近地質歷史時期的時、空分布規律開始獲得某些認識[24,26]。
我國現在通過野外地震地質考察發現並進行過年代測定的全新世史前地震遺跡已達近百處[6]。在很多地方通過詳細的槽探工作,證實了史前地震事件的多次重復,並採用14C,熱釋光,ESR等多種測年手段估算了大地震的復發間隔。
從表1列出的史前地震復發間隔時間可以看出,青藏塊體及其周邊大地震的復發間隔一般在1000~2000a;甘新塊體大地震的復發間隔約為2000~3000a;華北塊體的大地震復發間隔一般為2000~5000a或更長,這與板緣地震帶大地震復發間隔僅為100~200a相比,相差了一到兩個數量級,這一事實與上面提到的板內塊體邊界運動的彌散性及微弱性均表明大陸板內塊體的相對運動速率及規模是有限的。在周邊板塊的推擠下,中國大陸內部塊體之間存在著一定幅度的相對運動,並以此來調節板塊間的運動,但是否像某些外國學者所認為的那樣普遍存在水平運動年速率高達厘米級的大陸擠出運動(continental escape),看來是很值得商榷的。
表1中國大陸史前地震事件重復間隔
從大震復發間隔的時間來看,可以認為在中國大陸內部年速率達厘米級的板內塊體水平運動是很個別的。板內一級塊體的邊界及內部主要活動斷裂一般具有毫米級的水平運動速率,西部較高、東部較低。同時在中國大陸東部相當普遍地存在著低於毫米級的緩慢或極緩慢板內斷裂活動。需要指出的是,在這里「緩慢」或「極緩慢」僅只是相對於板緣的活動速率而言的。這些「緩慢」或「極緩慢」的板內斷裂活動同樣可以造成破壞性地震的發生並留下各種構造形跡,只不過其復發周期相對較長,時間非線性特徵更加復雜而已。而這,正是板內地震預報及工程地震安全性評價的難點之所在。
6結語
地球動力學研究的進展,在很大程度上依賴於觀測技術的發展。在某種意義上甚至可以說,有什麼樣的觀測技術,就會有什麼樣的地球動力學。
盡管近十多年來,人們在深部探測、地球物理資料解釋、空間技術的應用、地球化學及地質測年技術方面取得不少重要進展。但是應該看到,就整體而言,我們對地球深部的探測能力及對地質歷史的追溯能力目前仍然是相當有限的。存在著許多觀測能力上的「盲區」及「模糊區」。在這種情況下,目前的不少推斷與解釋(包括本文中提出的一些認識)只具有階段性的意義,其中有一些日後可能被證實為不充分資料基礎上的誤解。
在未來的一二十年內,地球動力學研究能取得多大進展不完全取決於地球科學家的努力,它在很大程度上還取決於人類整體科學技術水平所能提供給地球科學家的技術支持能力。不過,作為一個地球科學家也不應該僅僅只是等待別的學科的發展給自己帶來新的「技術利劍」,而應該主動地到別的學科的武器庫中去尋找,應該主動跟蹤別的學科的技術發展前沿,或者再加上自己的「創意」,組裝出地球科學新一代的「干將」與「莫邪」。
致謝本論文是在國家自然科學基金項目(編號49572155)及中國地震局重點項目(編號85-07-01及95-05-02)的支持下完成的。作者感謝丁國瑜、馬宗晉、汪一鵬、鄧起東、張裕明、時振梁、高維明,多年來在地震地質工作中給予的各種支持與幫助,感謝北京大學錢祥麟老師在中國區域構造及大陸結晶基底方面給予的熱情指教。此外,周永東、楊文龍、張華等曾在不同程度上參與本項工作,在此一並致以誠摯謝意。
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Ⅲ 構造活動與地震地質
區域上挽近期構造活動較強烈,歷史上在上述斷裂的不同地段曾發生過中強地震。三條主幹斷裂的地震活動水平大體相近,同一斷裂不同段活動性存在明顯差異,即表現出明顯分段活動特徵。2008年,前工程區及其鄰近地區(40km范圍)無強震發生記錄,除茂汶斷裂的草坡—汶川—茂縣段外,構造活動性微弱,區內地震烈度主要受外圍地區歷史強震的影響,地震烈度最大不超過Ⅵ度。僅在1787年12月13日於工程區附近灌縣發生過一次4.7級的中強地震,震中烈度為Ⅵ度,因此工程區的地震烈度主要受外圍地區歷史強震的影響。《紫坪鋪水庫初設地質報告》根據外圍幾次典型的強烈地震統計(表2-1),對工程區的影響烈度最高可達Ⅹ度(2008年汶川大地震)。區內弱震活動雖然頻繁,但據統計,大部分微弱震都隨機發育,分布在映秀斷裂西北側的雜岩體內,弱微震的分布也與斷裂不相吻合,亦無明顯的線性排列,庫區及其附近的斷裂並非控震構造,無強震活動的跡象。
表2-1 外圍歷史強震對工程的地震影響烈度表
(據中國水電顧問集團成都勘測設計研究院,1994,參照5·12汶川大地震補充)
同時,根據川內地區72個震源機制解求出區域上主壓應力方向以NWW為主(達70%),次為NW向,龍門山及附近外圍地區的震源機制解(19例)得出的主壓應力方向平均值為N86°~75°W。在這種區域應力環境條件下,龍門山構造帶主要受到壓應力的作用,而剪切分量卻較少,加之鮮水河與安寧河兩斷裂帶對來自西部地殼應力所起的屏障作用,使本區現今構造活動性減弱。
岷江上游地區的新構造運動主要表現為掀斜和差異抬升,但沒有強烈的逆沖推覆和大規模褶皺作用。據區內斷裂最新活動性測年和形變資料,龍門山構造帶的主要活動斷裂在晚更新世時期經歷了一次較強烈的活動,一直延續至晚更新世末期。三條主要斷裂的活動強度屬弱至中等強度,自北向南活動性由強至弱。末次冰期海平面(侵蝕基準面)下降120~150m,地殼抬升和強烈溯源侵蝕的加深下切作用,致使岷江主河道下切更加強烈,其最大下切深度已達到現代岷江谷底(730m)。
此外,據深斷裂規模等綜合判定,樞紐區斷層幾乎不曾活動,特別是F3斷層僅在150萬年前曾輕微活動過。因此該區屬地殼基本穩定區,活動年齡和形變資料見表2-2。
表2-2 工程區斷裂新活動年齡及形變綜合分析
(據中國水電顧問集團成都勘測設計研究院,1994,參照2008年5·12汶川大地震略有修改)
構成工程區的三條骨幹斷裂的地震活動水平大致相近,同一條斷層具有分段活動性,強震往往發生在斷裂的最新活動段上,如安縣—灌縣斷裂帶南西段比較活動,地質歷史上曾發生過Ms≥6.0級(天全,1327年8~9月)和6.2級大地震(大邑,1970年2月24日);北—川映秀斷裂帶北東段活動較強,北川1958年2月8日發生6.2級大地震,2008年5·12汶川8.0級大地震,紫坪鋪大壩距映秀震中17km,距地震斷裂8km,實際影響烈度Ⅸ~Ⅹ度;平武—茂汶斷裂帶草坡—汶川—茂縣段活動較強,1657年4月21日就在汶川發生過6.5級地震。
2008年5·12汶川大地震時,紫坪鋪大壩壩頂強震儀記錄最大峰值加速度達1.5g(g=980cm/s2)。
Ⅳ 中國地震的分布
中國是世界上地震較多的國家之一,這主要與其所處的地球動力學環境有關。中國位於歐亞板塊東南部,受印度洋板塊、歐亞板塊、太平洋板塊和菲律賓板塊夾持。同時,在其東面有環太平洋地震帶的西太平洋地震帶通過,西部和西南邊界是地中海-南亞地震帶經過的地區。由此看來,我國處於世界上兩個最活動的地震帶之間,有些地區本身就是這兩個地震帶的組成部分,並且廣大地區都受它們的影響。因而我國的地震活動不僅頻繁而且強烈,如圖1-3所示。根據地震活動的強度和頻度,大致可分以下三種情況:
(1)地震活動強烈的地區 包括台灣、西藏、新疆、甘肅、青海、雲南、寧夏、四川西部等省區。這些地區除少數地方歷史記載較早以外,大部分地區由於人煙稀少,只從1900年後才有記錄。近百年來,中強地震一再發生,在強度和頻度方面已大大超過其他地區,是我國地震活動最顯著的地區,佔全國地震總數的80%。
(2)地震活動中等的地區 地震震級可達7~8級,但頻度較低。屬於這種情況的有河北、山西、陝西關中地區、山東、遼寧南部、吉林延吉地區、安徽中部、福建一廣東沿海地區及廣西等省區。佔全國地震的15%。
(3)地震活動較弱的地區 僅偶爾發生破壞性地震,最大震級只有6級左右,強震間隔時間也較長,一般都在百年以上。屬於這類的省份和地區有江蘇、浙江、江西、湖南、湖北、河南、貴州、四川東部、黑龍江、吉林及內蒙古的大部分。佔全國地震的5%左右。
應當指出,上述地震活動性分區是按我國行政區劃考慮的,但地震的分布是受地質構造控制,集中在一些特定的區域或帶。因此,即使地震活動強烈地區的地震也不是均勻分布,有的地段相對集中,有的地方則很零散。
總的來說,中國西部地區的地震活動性比東部強。西部地震主要沿強烈隆起的青藏高原周邊、橫斷山脈、天山南北麓、祁連山一帶。東部地震則主要發生在強烈凹陷下沉的平原或斷陷盆地,以及近期活動的大斷裂帶附近,如汾渭地塹、河北平原、郯城-廬江大斷裂帶等。如圖1-3所示。
我國境內發生的地震,絕大部分為震源在地殼中的淺源地震。中源地震分布於三處:一處是台灣東部沿海,如基隆東北、宜蘭及花蓮以東的海里;另一處是西藏雅魯藏布江以南的江孜、錯那等地區;再一處是新疆西南部的塔爾庫爾干、麻扎一帶。深源地震僅分布於吉林省和黑龍江省東部交界處的安圖、琿春、穆棱、東寧和牡丹江一帶,震源深度多在400~600km之間。
根據地震空間分布規律的總結,地震活動帶大多與不同地殼塊體的接合帶相吻合。按其接觸關系的不同,分為以下幾種類型:
(1)不同性質的地殼互相銜接地帶 太平洋的周邊屬於這種類型,太平洋的大洋型地殼分別與亞洲、大洋洲、美洲及南極洲等不同的大陸型地殼相接,形成一個規模巨大的地殼破裂帶。由於不同性質地殼塊體間的互相運動,造成在這個破裂帶能量易於聚集和釋放的條件。
圖1-3 中國地震(M≥6.0)震中分布略圖
(2)性質相同的不同地殼塊體的接合帶 喜馬拉雅至地中海一帶是沿東西方向的南北兩個大陸型地殼的接合帶。由於北部的亞歐大陸地殼與南部的岡瓦納大陸地殼彼此頂撞,形成強烈的擠壓帶,北部的塊體上沖於岡瓦納大陸之上,造成強烈的地形隆起,成為世界上大陸地殼最厚、地形最高的地區,並在該接合帶形成了地球上另一個強震集中的地段。
(3)相同性質的地殼彼此分離的地帶 大洋中脊和中隆所形成的地震帶即屬這類地帶。該帶至今仍活動著的大斷裂帶,是海洋地殼張性裂隙的發展。被轉換斷層錯開的斷距越大,地震活動性也就越強。
(4)大陸地殼內的巨型構造活動帶 它與地震的關系也極為密切,是斷裂構造活動的結果,一般均具有較長時間的發展歷史,並且現今仍在活動著。這種地震在我國境內,中亞地區,北美大陸及東非地塹系內均有分布。
Ⅳ 讀「中國地震局發布汶川8.0級地震烈度分布圖」,完成(1)~(3)題。 (1)此次地震的烈度大致A.以汶川為中心
B C B Ⅵ 誰能發給我一張中國地質分布圖啊(包括地震帶和火山分布)
中國地震主要分布在五個區域:台灣地區、西南地區、西北地區、華北地區、東南沿海地區和23條地震帶上。 Ⅶ 地震地質建模 淮南顧橋勘探區域新生界第四系地層的膠結程度較差,吸收作用嚴重,比較接近黏彈性介質。地震波在黏彈性介質中傳播時,高頻部分被強烈吸收,地表附近激發的地震波在地球介質較深處傳播時表現為低頻,即長波長。野外地震觀測和實驗室研究發現,層狀介質中傳播的地震波的波速呈現出明顯的各向異性現象。最明顯的表現為,地球介質中平行岩層面的波速在許多情況下都要高於垂直於岩層分界面傳播的速度。 對於類似於煤系地層的沉積地層來說,在沉積物膠結成岩的過程中,會形成很多具有薄互層結構的沉積岩體,如砂泥岩薄互層、煤矸互層等。這些薄層在測井的解析度上可以看成是一種各向同性的介質;但是在地震頻帶內,一個地震波長范圍內包括了多個薄層,此時用基於各向同性的常規地震技術對地質體進行研究必然會導致認識上的誤差,所以建立接近煤系地層的地震地質模型必須基於各向異性理論。由於成層的沉積與重力壓實作用,煤系地層可以看成一種特殊的各向異性介質:橫向各向同性介質,簡稱TI(Transverse Isotropy)介質。由於受到區域構造應力的作用,TI介質可以根據對稱軸的方向劃分為圖1.6所示的3種類型:具有垂直對稱軸的VTI(Vertical Transverse Isotropy)介質、具有水平對稱軸的HTI(Horizontal Transverse Isotropy)介質和具有傾斜對稱軸的TTI(Tilt Transverse Isotropy)介質。 圖1.6 不同對稱軸的TI介質示意圖 當研究沉積岩體時,TI介質可以近似地用來表示水平層狀介質中周期性沉積的薄互層所表現的各向異性,所以這種介質也可稱為各向異性介質PTL(Periodic Thin-Layer)。在VTI介質中,地震波的傳播速度與方位無關,可稱為方位各向同性介質。當地層中存在較強的水平應力時,岩層中會發育定向排列的垂直裂縫,這種岩層可以用HTI介質來描述。由於介質中裂縫誘導的TI特性反映了水平地應力的方位與強度信息,這種TI介質也被稱為泛張各向異性介質EDA(Extensive Dilatancy Anisotropy)或方位各向異性介質。如圖1.7所示,煤層是一種抗壓(抗拉)程度較差的介質,地應力的存在會導致煤層中裂隙的廣泛發育,所以煤層是一種典型的EDA介質。 圖1.7 具有EDA特徵的煤層 綜合以上分析,本次試驗區的地層可以用黏彈性、VTI、EDA以及各向同性介質的組合進行描述,建立的模型如圖1.8所示。鬆散的第四系覆蓋層近似黏彈性介質,對地震高頻的吸收作用強;整套煤系地層可以看成VTI介質與EDA介質的互層,各向異性特徵較為復雜;1煤下方的灰岩與砂岩較厚,岩性單一,可以看成是各向同性介質。在這種各向異性地震模型中,地震波會發生復雜的波形轉換與極化偏振;而基於各向同性地震理論的常規三維地震採用單分量檢波器接收反射波場,獲得的只是三維空間局部振動的投影,難以記錄真實、足夠反映地下各向異性信息的波場。所以解決這種復雜各向異性地質體的勘探難題需要立足於各向異性地震理論。 3D3C地震勘探在三維觀測系統中,用3個分量接收地下的反射波場,能夠獲得完整的地震波矢量信息,為研究地下的各向異性提供了充分的數據來源。對3D3C地震數據進行解釋與反演時,才能夠提取真實可靠的各向異性信息,為煤系地層地震地質模型的重構提供依據。 圖1.8 試驗區典型地震地質模型 Ⅷ 中國地震帶分布圖的研究項目 2004年6月,國家重大科來學工程項目自「中國地震活動斷層探測技術系統大城市活動斷層探測與地震危險性評價」開始實施,中國地震局地質研究所研究員徐錫偉是該項目首席專家。 項目選擇在北京、上海、天津、福州、沈陽等內地的21個大城市進行了探測研究。該項目於2008年4月順利完成,已基本查明了21個城市及其鄰區的主要斷層的分布、最新活動性和發震危險性,特別是排除了上海、天津、廣州、沈陽、銀川、青島等城市的其中80條斷層的活動性。 Ⅸ 中國地震帶的分布情況
我國的地震活動主要分布在五個地區的23條地震帶上。 Ⅹ 中國地震烈度區劃圖的分類 國際上大致有三類地來震烈度自區劃圖: 熱點內容
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