走滑活动断裂带同震位移梯度及破裂终止问题研究 ——以1920年海原地震破裂西端为例

论文摘要

走滑活动断裂带的地震破裂通常是间断分布,受阶区等几何不连续结构分隔,由一个个的段落组成。阶区等几何不连续结构对破裂的传播通常会起到一定的减缓作用,甚至会阻止破裂的传播。对较大震级历史走滑地震的统计及数值模拟研究表明,走滑断裂带阶区宽度和临近阶区的同震位移梯度是控制破裂能否穿过阶区的两个主要控制因素。1920年海原Mw 8.3地震破裂突破断裂沿线多个阶区,其西端终止于4 km宽的景泰阶区而未能跳跃至老虎山断层,而东端终止于具有较强逆冲缩短性质的六盘山东麓断裂。究竟是什么因素控制着1920年海原地震地表破裂的终止?1920年海原地震地表破裂通过其它阶区时具有怎样的特点?海原断裂带西端的地表位移时空分布具有怎样的分布规律?随着越来越多的高精度地形数据应用于断错地貌位移测量的研究,对使用不同精度和类型的地形数据开展位移测量的准确性和适用性的讨论更加必要。同时,在获取走滑断裂带累积位移数据的基础上,研究人员通过累积位移频率分布特征(Cumulative Offset Probability Density,COPD)对位移数据进行期次划分,并与特征位移和特征地震等理论模型相关联,但是其中仍然存在待考察的不确定性因素。高精度地形数据的获取方法越来越成熟,相比于海原断裂带1 m分辨率的LiDAR DEM,使用同步获取的航空影像基于SfM方法获取的0.2 m分辨率的DEM可以更加清晰、准确地展现断裂带沿线断裂微地貌特征,为研究海原断裂带西端断错微地貌位移量和分析断裂带几何结构提供了前所未有的高清晰度基础数据。基于高精度地形数据断错地貌解译及使用LaDiCaoz位移测量软件进行位移测量为海原断裂带西端终止问题研究提供了更丰富、准确的位移数据。对基于三维地形数据与光学影像数据进行位移测量获取的位移数据误差特点的比较,发现高精度三维地形数据可以更加客观地刻画断错地貌的误差分布形式,这可能与影像数据不能够有效识别冲沟沟壁等因素有关。对多组同震位移和累积位移数据的对比表明,基于COPD模型进行位移数据期次划分的准确性受位移误差、数据量、位移沿断层的变化以及是否考虑断层分支等因素的影响。对全球同震位移归一化频率分布的分析表明,各类型地震同震位移的分布情况既可用于分析全球同震位移分布的一般性规律,也可以作为单次地震位移分布的参考。海原断裂带西端累积位移频率分布特征为研究各段位移复发模式提供了可靠的数据,同时也凸显了在存在明显位移梯度的整段使用COPD模型对位移分布特征进行描述的局限性。以断裂带沿线局部最大位移值作为研究对象,显示1920年海原地震水平位移自震中向两端呈“波浪式”递减的形式,在各次级破裂段靠近震中一端呈现“波峰”,而在远离震中一端呈现“波谷”,其中断裂沿线的阶区是主要控制因素。本研究获取的地震破裂西端同震位移梯度最大值为82 cm/km,与前人所统计的阶区宽度、位移梯度与破裂传播关系作比较,表明1920年海原地震破裂西端的破裂终止是非常迅速的,并且具有很强的跳跃阶区的可能性,也就意味着西端具有较大的地震危险性。但是事实上1920年海原地震破裂在西端“戛然而止”,4km宽的阶区可能是其重要控制因素。阶区阻止地震破裂传播的动态过程可能包括:(1)当地震破裂靠近阶区时,断裂带中结构复杂性的增加可能会将主破裂的形变转化为其它形式的变形,并以拉张、压缩、褶皱等形式体现出来;(2)当地震破裂接近阶区,破裂行为会受到断裂系统中早期地震应力的相互作用而停止传播;(3)断层走向的变化可能会使地震破裂沿着并非最佳应力降的方向传播,其中断层弯折可能会导致位移的减小;(4)可能与断层两侧岩体弹性模量的差异有关。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 韩龙飞

导师: 尹金辉,刘静

关键词: 年海原地震,高精度地形数据,同震位移梯度,破裂端点,位移频率分布

来源: 中国地震局地质研究所

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地质学,地球物理学

单位: 中国地震局地质研究所

分类号: P315.2

DOI: 10.27489/d.cnki.gzdds.2019.000022

总页数: 79

文件大小: 11890K

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