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青藏高原陆陆碰撞-挤出活动构造体系控震作用:以1990年以来强震活动为例

地质力学学报 2024年第2期30卷 189-205页

作者：吴中海中国地质科学院地质力学研究所北京100081 自然资源部活动构造与地质安全重点实验室北京100081 中国地质调查局新构造与地壳稳定性研究中心北京1000811

青藏高原是地中海-喜马拉雅地震带上强震活动最频繁的区域之一,深入认识该区的活动构造体系控震效应对于区域强震危险性分析具有重要科学意义。从陆陆碰撞-挤出活动构造体系角度,对青藏高原自1990年以来的MW≥6.0强震活动及控震构造机... 详细信息

青藏高原是地中海-喜马拉雅地震带上强震活动最频繁的区域之一,深入认识该区的活动构造体系控震效应对于区域强震危险性分析具有重要科学意义。从陆陆碰撞-挤出活动构造体系角度,对青藏高原自1990年以来的MW≥6.0强震活动及控震构造机制进行分析发现,青藏高原陆陆碰撞-挤出构造体系对区域强震活动起到显著控制作用,区域强震事件尤其是MW≥6.5地震主要出现在构造体系的主要边界断裂带上,并显示出相对有规律的时空迁移过程,而且青藏高原东部的多层次挤出-旋转活动构造体系构成了1990年以来强震过程的主要控震构造,其次是喜马拉雅主前缘逆冲断裂带。因此,青藏高原挤出构造体系应是未来强震活动趋势分析最值得关注的区域,尤其是当前最为活跃的巴颜喀拉次级挤出构造单元。对比分析土耳其安纳托利亚板块及周边的强震活动发现,该区具有类似的陆陆碰撞-挤出构造体系及控震效应,表明该构造体系是陆内造山中的一种典型的控震构造。进一步综合分析认为,活动构造体系控震效应的主要表现:一是构造体系中主要断块的边界断裂带通常是强震活动的主要场所;二是构造体系中不同构造带的强震活动常具有联动效应或相互触发关系,其中的复杂或特殊构造部位则是易出现双震或震群活动的场所;三是当构造体系中某个构造单元或构造带处于活跃阶段时,便会出现强震丛集现象。另外,充分认识构造体系中主要活动断层间的协调变形关系,活动断层带上的强震活动的分段破裂行为,以及活动断层上强震原地复发通常存在“周期长、准周期性和丛集性”的特点等,有助于在根据活动构造体系分析区域未来强震活动趋势时更为准确地判定活动断层带的未来强震危险性。

关键词：青藏高原陆陆碰撞造山活动构造体系强震活动活动断裂

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地下资源开采与诱发地震:现状与进展

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地质论评 2023年第2期69卷 691-700页

作者：陈鹏吴中海马立成周春景中国地质科学院地质力学研究所北京100081 自然资源部活动构造与地质安全重点实验室北京100081 中国地质调查局新构造与地壳稳定性研究中心北京100081

页岩气、地热等清洁能源正成为全球能源开发日益重要的组成部分,也是我国未来能源产量增长的主体,对保障能源资源安全、支撑双碳目标意义重大。然而随着页岩气、地热等地下工业开采活动规模的不断扩大,由此引发的地震灾害问题正日益受... 详细信息

页岩气、地热等清洁能源正成为全球能源开发日益重要的组成部分,也是我国未来能源产量增长的主体,对保障能源资源安全、支撑双碳目标意义重大。然而随着页岩气、地热等地下工业开采活动规模的不断扩大,由此引发的地震灾害问题正日益受到人们的关注。强化工业活动与诱发地震关系研究、管控相关诱发地震灾害风险成为全球面临的重要课题和挑战。基于此,笔者等调研了工业活动诱发地震的全球典型案例,系统介绍了不同国家(美国、加拿大和韩国)工业活动诱发地震的现状及其差异,并对流体注入诱发地震的主要途径、物理机制、相关作业参数和诱发地震关系等做了全面的综述。发现诱发地震不仅与流体注入参数(体积、速率等)相关,还受控于特定的区域地质背景和断裂条件。合理管控地震灾害风险、促进相关能源的开采,应该统筹开采区地质地球物理的综合调查和开采过程的动态监测。

关键词：能源开采流体注入注入参数诱发地震断裂条件

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福建龙海—漳浦沿海地区火山岩激光40Ar/39Ar年龄

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地质通报 2019年第9期38卷 1511-1520页

作者：孙东霞吕同艳沈晓丽薛蕾中国地质科学院地质力学研究所北京100081 活动构造与地壳稳定性评价重点实验室北京100081 山东科技大学地球科学与工程学院山东青岛266590 厦门地震勘测研究中心福建厦门361021

福建东南沿海龙海—漳浦地区是新生代佛昙群玄武岩的分布区之一。对该区域火山岩而言,前人的研究主要集中在岩石地球化学特征、形成演化方面,对年代学研究较少,玄武岩喷发期次划分仍以20世纪80、90年代测定的K-Ar结果为依据,或通过下覆... 详细信息

福建东南沿海龙海—漳浦地区是新生代佛昙群玄武岩的分布区之一。对该区域火山岩而言,前人的研究主要集中在岩石地球化学特征、形成演化方面,对年代学研究较少,玄武岩喷发期次划分仍以20世纪80、90年代测定的K-Ar结果为依据,或通过下覆地层孢粉组合时代推断而来。为了更精确地测定该地区火山作用的时代及进一步确定其喷发期次,选取龙海—漳浦地区4个玄武岩样品,利用激光40Ar/39Ar测年方法进行精细定年。样品年龄为10.1~14.8Ma,明确了龙海-漳浦新生代玄武岩在中新世中晚期存在一次喷发期次。

关键词： 40Ar/39Ar年龄火山岩佛昙群龙海-漳浦地区

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青藏高原巴塘断裂带地震滑坡危险性预测研究

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水文地质工程地质 2021年第5期48卷 91-101页

作者：杨志华郭长宝吴瑞安钟宁任三绍中国地质科学院地质力学研究所北京100081 自然资源部活动构造与地质安全重点实验室北京100081 中国地质调查局新构造与地壳稳定性研究中心北京100081

全新世以来青藏高原东部巴塘断裂带活动强烈,地形地貌和地质构造复杂,历史地震频发,并诱发大量滑坡灾害。基于巴塘断裂带地震滑坡长期防控的需要,在分析区域地质灾害成灾背景和发育分布特征的基础上,采用Newmark模型完成了巴塘断裂带50... 详细信息

全新世以来青藏高原东部巴塘断裂带活动强烈,地形地貌和地质构造复杂,历史地震频发,并诱发大量滑坡灾害。基于巴塘断裂带地震滑坡长期防控的需要,在分析区域地质灾害成灾背景和发育分布特征的基础上,采用Newmark模型完成了巴塘断裂带50年超越概率10%的潜在地震滑坡危险性预测评价,并完成地震滑坡危险性区划。结果表明:巴塘断裂带及其临近的金沙江断裂带区域、金沙江及其支流沿岸具有较高的潜在地震滑坡危险性,地震滑坡危险区具有沿断裂带和大江大河等峡谷区分布的总体趋势,受活动断裂和地形地貌影响显著;距离断层越近、坡度越大的斜坡,地震滑坡危险性越高;规划建设中的川藏铁路经巴塘县德达乡、白玉县沙马乡,向西北延伸,跨越金沙江,可以穿越较少的地震滑坡危险区,金沙江水电工程规划建设需加强潜在地震滑坡危害研判及防控。巴塘断裂带潜在地震滑坡危险性评价结果可为区域城镇开发和重大工程规划建设的地震滑坡长期防控提供科学参考。

关键词：青藏高原巴塘断裂带概率地震地震滑坡危险性 Newmark模型

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活断层与工程应用Ⅰ:定义与分类

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地球科学与环境学报 2022年第6期44卷 922-947页

作者：吴中海中国地质科学院地质力学研究所北京100081 自然资源部活动构造与地质安全重点实验室北京100081 中国地质调查局新构造与地壳稳定性研究中心北京100081

中国大陆在新构造时期发育了复杂的活断层体系,工程建设经常面临活断层灾害及其相关风险问题。采用合理的、有针对性的活断层定义和分类,有助于科学应对或防范工程建设中的活断层相关危害。通过系统梳理总结和分析相关领域的国内外研究... 详细信息

中国大陆在新构造时期发育了复杂的活断层体系,工程建设经常面临活断层灾害及其相关风险问题。采用合理的、有针对性的活断层定义和分类,有助于科学应对或防范工程建设中的活断层相关危害。通过系统梳理总结和分析相关领域的国内外研究现状与进展,以及工程领域的应用情况与存在问题等,并结合中国活动构造环境和活断层特点,针对工程应用的实际需求,形成了3点主要结论和建议。①活断层定义的本质是“在人类关心的未来断层发生活动的可能性”,建议工程领域采用“工程活断层”定义,即“在工程寿命期内(未来约100年内)可能出现地表活动或发生M≥5.0破坏性地震的断层,尤其是那些在距今约800 ka或约130 ka以来(即中更新世或晚更新世以来)多次活动的断层”,并注意区分“地表活断层”与“地震断层”和重点关注工程寿命期内相对危险的地表断层。②工程领域的活断层分类适合采用最新活动时代和活动强度方案。结合中国活动构造环境和活断层发育特点,建议在工程评价中可将场地区的断层按照活动时代区分为“历史的、晚第四纪(晚更新世和全新世两个亚类)、早—中更新世、新构造和不活动断层”5类,按照活动强度分为三大类5个级别:强、中等(包含3个亚类:中—强、中等和中—弱)和弱活动。③工程评价中需正确处理活断层的活动性与危险性关系。活动性强的断层或全新世断层并不意味着在工程寿命期内危险性高。因此,工程勘察中需对近场区及场址内的地表活断层进行危险度分级,其中的高、中危险度活断层才是工程绕避或防范的重点,而非所有活断层。

关键词：新构造地表活断层工程活断层危险断层能动断层核设施工程安全性评价

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地震作用下高陡岩质斜坡动力响应规律研究

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地质力学学报 2020年第1期26卷 115-124页

作者：刘铮李滨贺凯高杨王晨辉中国地质科学院地质力学研究所北京100081 活动构造与地壳稳定性评价重点实验室北京100081 中国地质调查局水文地质环境地质调查中心河北保定071000

在西南山区高陡单面斜坡研究基础上运用FLAC3D有限差分法对双面斜坡的动力响应规律进行分析,研究了斜坡坡高、坡角及顶宽变化对响应规律的影响,结果发现:对斜坡输入不同中心频率Ricker子波时,坡体卓越频率整体处于1~4 Hz之间,且斜坡不... 详细信息

在西南山区高陡单面斜坡研究基础上运用FLAC3D有限差分法对双面斜坡的动力响应规律进行分析,研究了斜坡坡高、坡角及顶宽变化对响应规律的影响,结果发现:对斜坡输入不同中心频率Ricker子波时,坡体卓越频率整体处于1~4 Hz之间,且斜坡不同部位卓越频率不尽相同。从规律上看,坡高决定了斜坡动力响应的表现形式,体现在坡高较低时加速度放大系数等值线平行于坡底而增大后变为平行于坡面展布的闭合区域,反映在放大效果上即为加速度随坡高线性增加(坡高较低时),而后呈现增减反复出现的情况(坡高较高时);另外,坡角增大未影响斜坡动力响应的表现形式,仅改变了斜坡内部放大系数等值线的走向,使得陡倾斜坡加速度水平及竖向放大效果均大于缓倾斜坡。双面斜坡随坡形变化的动力响应规律与单面坡近乎相同,但由坡形改变所致地震波反射与折射现象使得双面坡对地震波的放大效果更加明显,表现为放大系数等值线密集程度增大,加速度较相同单面斜坡成倍增加。

关键词：地震高陡斜坡地形地貌动力响应放大效应数值模拟

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元谋‒昔格达断裂及其附近上新世以来的构造应力场特征及地貌响应

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大地构造与成矿学 2022年第2期46卷 202-216页

作者：卢海峰张伟松张进忠中国地质科学院地质力学研究所北京100081 自然资源部活动构造与地质安全重点实验室北京100081 中国地质调查局新构造与地壳稳定性研究中心北京100081 中国地震局地壳应力研究所北京100085 山东省第五地质矿产勘查院山东泰安271000

基于传统的古构造应力场重建方法,依据元谋‒昔格达断裂及其附近的构造形迹,恢复了区域构造应力场。结果表明,研究区自上新世以来,主要受早期(中更新世之前)的NNE-SSW向和晚期(中更新世以来)的NNW-NWW向水平主压应力作用;而江边‒下雷弄... 详细信息

基于传统的古构造应力场重建方法,依据元谋‒昔格达断裂及其附近的构造形迹,恢复了区域构造应力场。结果表明,研究区自上新世以来,主要受早期(中更新世之前)的NNE-SSW向和晚期(中更新世以来)的NNW-NWW向水平主压应力作用;而江边‒下雷弄、化同‒秧田井、一平浪‒罗川一带的元谋‒昔格达断裂晚第四纪倾滑特征与相应段落处的局部构造应力场密切相关,反映了构造应力场对断裂的活动性质具有重要的影响和调整作用。结合该构造第四纪活动方式和区域构造应力场变化,粗略勾画出研究区及其邻区的新生代晚期动力学模型。

关键词：元谋‒昔格达断裂及其附近古构造应力场重建构造形迹局部构造应力场动力学模型

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怒江断裂带邦达断裂中段全新世活动证据及其古地震记录

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地质论评 2022年第6期68卷 2021-2032页

作者：钟宁杨镇张献兵丁莹莹吴瑞安王炀郭长宝李海兵自然资源部活动构造与地质安全重点实验室中国地质科学院地质力学研究所北京100081 中国地质调查局新构造与地壳稳定性研究中心北京100081 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083 自然资源部深地动力学重点实验室中国地质科学院地质研究所北京100037

活动断裂带常是大地震的发震构造,并诱发地质灾害,产生黏滑位错和蠕滑变形,并形成断裂破碎带,进而对城市和工程安全直接造成威胁。因此,厘定活动断裂的空间几何展布、活动性对工程地质研究和防灾减灾具有重要的指导意义。通过遥感解译... 详细信息

活动断裂带常是大地震的发震构造,并诱发地质灾害,产生黏滑位错和蠕滑变形,并形成断裂破碎带,进而对城市和工程安全直接造成威胁。因此,厘定活动断裂的空间几何展布、活动性对工程地质研究和防灾减灾具有重要的指导意义。通过遥感解译、错断地貌、槽探和14C测年,对怒江断裂带邦达断裂中段的发育分布特征与活动性进行了调查研究。结果表明:邦达断裂中段在1457±51 a BP/1598±47 a BP发生过古地震事件,为引发中强地震的全新世活动断裂。断裂活动主要受控于川滇菱形块体的南向逃逸挤出和印度板块NEE向直接挤压作用,表现为走滑兼有逆冲分量的高角度活动断裂。该研究为了解怒江断裂带邦达断裂中段活动性和工程抗震设防提供了基础资料。

关键词：活动断裂全新世古地震邦达断裂中段怒江断裂带

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降雨条件下黄土边坡现场试验研究

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工程地质学报 2019年第2期27卷 466-476页

作者：孙萍王刚李荣建张真霍旭挺李振菲祝恩珍中国地质科学院地质力学研究所北京100081 活动构造与地壳稳定性评价重点实验室北京100081 西安理工大学岩土工程研究所西安710048 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083

黄土边坡的变形破坏多发生于降雨期间,由此也造成了大量的损失。为减小降雨诱发黄土滑坡的影响,开展降雨型滑坡现场实验研究,具有现实意义。本文选取泾阳一天然黄土边坡为研究对象,利用自行设计的模拟降雨系统,设计并进行了3组不同雨强... 详细信息

黄土边坡的变形破坏多发生于降雨期间,由此也造成了大量的损失。为减小降雨诱发黄土滑坡的影响,开展降雨型滑坡现场实验研究,具有现实意义。本文选取泾阳一天然黄土边坡为研究对象,利用自行设计的模拟降雨系统,设计并进行了3组不同雨强下的大型黄土边坡人工模拟降雨试验,旨在研究不同雨强条件下天然黄土边坡的入渗规律及变形破坏模式。通过对边坡内埋设的土壤水分传感仪、土压力盒和张力计管的读数变化及试验现象进行分析,进而得出降雨条件下大型黄土边坡现场试验的变形破坏规律,总结出该类边坡的水分入渗规律和变形破坏模式。试验结果表明,边坡入渗呈现一定的规律:降雨条件下,坡肩入渗深度和速率最大,坡脚次之,坡面最小;同时,降雨强度越大,雨水入渗速率越快,入渗时间越长,边坡相同位置处体积含水率和土压力增大幅度越大,基质吸力减小的幅度越大。降雨条件下天然黄土边坡的变形破坏模式为:坡肩侵蚀及侵蚀扩展→坡面裂隙形成扩展→坡肩裂隙形成扩展→局部滑塌;若继续降雨,则坡肩局部裂隙逐渐贯通进而形成滑面,最终导致滑坡发生。

关键词：黄土边坡现场试验降雨渗透变形

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基于DEM数据预处理的小流域泥石流防治工程效果分析——以漳县方家沟泥石流为例

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水文地质工程地质 2024年第4期51卷 206-219页

作者：渠敬凯杨为民申俊峰张春山万飞鹏马思琦徐传成唐海兵中国地质科学院地质力学研究所北京100081 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083 自然资源部活动构造与地质安全重点实验室北京100081 中国地质调查局新构造与地壳稳定性研究中心北京10081

2013年7月22日岷县—漳县6.6级地震后,漳县方家沟爆发泥石流。为减轻泥石流的潜在危害,2015年在沟内修建了三级拦挡坝和排导槽,以调节泥石流峰值流量,减轻对下游堆积扇保护对象的威胁。当前研究区防治工程是基于前期泥石流发育特征所设... 详细信息

2013年7月22日岷县—漳县6.6级地震后,漳县方家沟爆发泥石流。为减轻泥石流的潜在危害,2015年在沟内修建了三级拦挡坝和排导槽,以调节泥石流峰值流量,减轻对下游堆积扇保护对象的威胁。当前研究区防治工程是基于前期泥石流发育特征所设计,未来防治效果有待检验。在野外调查的基础上,采用双线性插值法精细化处理DEM数据,结合高精度遥感影像,重新构建了方家沟小流域的拦挡坝以及地形模型,运用FLO-2D软件模拟分析了不同降水概率条件下方家沟泥石流的运动特征和危险性,以评价方家沟泥石流防治工程治理效果。结果表明:随着降雨强度的逐渐增大,拦挡坝对于泥石流的停淤能力逐渐增强,泥石流均未越过拦挡坝;泥石流流速限制效率达到了80.1%,大大弱化了泥石流冲击破坏能力;泥石流高危险区面积降低了约45.34%,有效地减小了泥石流的影响范围。综上所述,在构建方家沟拦挡坝的模拟条件下泥石流拦挡工程治理效果显著,研究成果可为类似小流域泥石流拦挡工程可行性检验提供借鉴。

关键词：方家沟泥石流 DEM数据处理双线性插值法 FLO-2D 危险性分析治理效果

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