地震地质培训2018

构造地震与火山地震 引自徐锡伟，2014
人工地震
流体注入诱发地震概念性模型
（Byrer et al，2001；魏晓琛等，2014）
◆ 断层的类型、性质和几何结构特征
正断层
走滑断层
逆断层
走滑断层的组合形式
(Cunningham et al.,2007)
理想逆冲断裂带的构成 —冲断席/推覆体，叠瓦扇，脊、底主冲断，滑脱面
前陆
冲断 前端
冲断带由内陆向前陆发展
叠瓦冲断扇：复合型推覆体（ 推覆构造）
内陆 背脊主冲断（roof thrust）
晚 盲冲断层
主滑脱面 汶川地震破裂
底板主冲断（主滑脱面）
早
—随冲断带的发展，断层面褶皱 变形的程度与形成时间呈正比
from: /learnstructure/index.htm
工程场地主要断裂为2条正断层，
（Albaricet al., 2014）
（Albaricet al., 2014）
（Albaricet al., 2014）
（Albaricet al., 2014）
诱发地震最大震级仅仅为3个Mw2.4和1个Mw2.5地震。
韩国Pohang盆地和澳大利亚Paralana的EGS项目注水诱发地震差异性
（引自闻学泽，2000）
破裂分段
（据安艳芬，2010）
活动断层分段在地震预测中的作用
◇ 在没有历史地震地表破裂带的情况下，限定最大发震能力 ◇ 根据历史地震的破裂分段，识别地震空段 ◇ 判别级联破裂的可能性 ◇ 为地震活动统计分析提供更合理的构造依据 ◇有助于认识不同断裂段之间的地震破裂相互关系
断层的分段性 ◇ 断层的几何结构分段
根据断层的几何展布和排列组合特征划分 ◇ 断层的活动性分段
根据断层的长期活动性差异和强弱划分 ◇ 活动断裂的破裂分段
根据活动断裂上大地震产生的破裂状况划分 断层段的概念
（引自丁国瑜等，1993）
以走滑断裂为例
(Cunningham et al.,2007)
分段标志
四川盆地及其周缘地区的1:50万地质图
地层时代和 岩性描述
图幅编号和名称
图例
地层剖面
图幅的位置
地质图中的断层类型标注
注意：地质图上的一条断裂线，在野外并不是仅仅一条线那么简单！
甘孜-玉树断裂 活动块体边界断裂带的基岩破碎带宽达上百米，甚至数百米。
断层的最新滑动面不一定与基岩断层带一致。
最新的滑动面
（McCalpin, 2009）
（McCalpin, 2009）
（McCalpin, 2009）
◆ 活动断裂大地震破裂行为特征的应用
（Berryman et al., 2012）
活动断裂的大地震复发行为要比想象的复杂得多！
收集别人的古地震研究资料，整理古地震序列，分析大地震的破裂行为
海原断裂的例子
EGS项目的概念模型
韩国Pohang盆地及其区域的地质概况
主要发育NNE向走滑断裂和NNE-NE向正-走滑断裂 （Kim et al., 2018）
◇ 钻井工程开始于2012年9月，于2015年11月结束； ◇ 工程场地10km范围内1978-2015年期间没有记录到Ml ＞2.0的地震； ◇ 在2006-2015年期间，仅记录到6个Ml1.2-1.9地震。
◇ 震级大小差异大，韩国的震级最大达Mw5.4，澳大利 亚仅Mw2.5；
◇ 韩国的诱发地震分布沿着隐伏断裂分布，澳大利亚的 诱发地震仅集中在注水井头附近；
◇ 启示：韩国Pohang注水诱发地震，可能导致了断裂 活化；澳大利亚Paralana注水诱发地震仅是导致岩体张 裂。
（3）地下流体（温泉）选址的构造思考—共和盆地为例 青藏高原东北缘活动构造分布简图（据袁道阳）
◆ 区域构造与动力学环境的作用
（引自徐锡伟PPT）
中国大陆活动块体及7级以上地震分布
（据杜方等，2018）
中国现代构造应力场图（据崔效锋等，2008）
青藏高原GPS速度场 （引自张培震）
不同的区域构造环境，其大地震的破裂特性不一样
（引自张培震）
不同的区域构造环境，其大地震的破裂特性不一样
第一类地震空区：地震带或大型活动构造带上那些 已较长时期没有发生大地震的段落，积累了相对更 高的应力应变，可能是未来大地震发生的危险段落。
第二类地震空区：大地震发生之前，潜在发震区段 及其周围的小地震活动相对平静区域，而空区外围 的地震活动可能会呈增加的趋势。
引自闻学泽
2010年玉树7.1级地震
M≥5地震活动 1966-1979
地震地质在地震预报中的应用
（中国地震局监测预报司，2018）
地震地质在地震预报中发挥怎么样作用？
一、基础知识与理论
◆ 地震的类型 ◆ 断层的类型、性质和几何结构特征 ◆ 活动断裂的定量参数 ◆ 地震的两个重要概念
二、地震地质在地震预报日常工作的应用
◆ 地质构造资料的获取和认识 ◆ 区域构造与动力学环境的作用 ◆ 活动断裂识别的基础技巧 ◆ 活动断裂大地震破裂行为特征的应用 ◆ 地震地质分析实例
九寨沟7.0级地震震源机制解
（USGS、IG-CEA、IEF-CEA、谢祖军等（2017））
九寨沟地震同震滑坡解译图
（据中国地震局地质研究所，许冲，2017）
（2）注水诱发地震
流体注入诱发地震概念性模型
（Byrer et al，2001；魏晓琛等，2014）
韩国的Enhanced Geothermal System (EGS)实验场
◆ 活动断裂识别的基础技巧
学会看遥感影像，学会使用googleearth
受构造活动控制的线性行迹 遥感影像可以帮助我们分析一下构造不明的地震活动区的可能构造行迹。
炉霍尤斯村附近的地震地表破裂
无人机获得的高分辨影像和DEM构建的立体图
影像分辨率越高，我们从影像解译的断裂行迹特征越详细。
地层地貌中识别地震事件
NNE向断层
NNE向断层
NNE向断层和EW向次级断层未发现晚第四纪新活动的证据， 而且它们早期的构造变形影响范围也很有限。
温泉的热源是什么？
（中国地质调查局水文地质环境地质调查中心，2018）
共和隐伏干热岩分布图 （中国地质调查局水文地质环境地质调查中心，2018）
干热岩（HDR），也称增强型地热系统（EGS），是一般温度大于200℃，埋 深数千米，内部不存在流体或仅有少量地下流体的高温岩体。
正断层的组合形式：地堑和地垒
（Thompson and Turk）
◆ 活动断裂的定量参数
正断层
断层运动的性质 走滑断层
逆断层
断层的运动性质帮助我们认识特定区域断层活动特征和可能发生地震的错动类型
断层的几何结构、规模、产状
◇ 几何结构：应用与断层分段、分形研究等； ◇ 规模：用于估算震级上限； ◇ 产状：分析潜在地震的破裂特征，构造模型分析
地震空区理论：板块边界带/活动断裂带上那些已较长时期没有发生大地 震破裂的段落，其相对于相邻的、发生大地震破裂不久的段落可积累起 更高的应力应变，因而可能是未来大地震最有可能先发生的地段 （Fedotov, 1965; Skykes, 1971）。
（引自M7工作组）
◆理论起源：明治、大正时期日本地震学家大森房吉“构成地震 带的每个部分依次发生”的思想。
2001年昆仑山口8.1级地震前
1966-1990 1966-2001.11
据闻学泽
二、地震地质在地震预报 日常工作的应用
◆ 地质构造资料的获取和认识
需要注册 无需注册，部分数据可下载 下载需要注册，可在线查看
四川盆地及其周缘地区的1:250万地质图
一、基础知识与理论
◆ 地震的类型
◇ 构造地震：与活动构造有关，弹性回跳理论。 ◇ 火山地震：与火山活动有关，局部规模。 ◇ 塌陷地震：与溶洞崩塌有关，局部规模. ◇ 人工地震：人类活动有关，尤其一些工业活动，局部规模。
◇ 浅源地震：0-60公里 ◇ 中源地震：60-300公里 ◇ 深源地震：300公里以上
南北地震带北段的例子
思考：大地震与中等-中强地震的危险性耦合问题
（叶友清，叶友清，2018）
◆ 地震地质分析实例
（1）九寨沟7.0级地震的发震构造应急分析
九寨沟7.0级地震震区及其周边活动断裂分布 F1：东昆仑断裂东段：F1-1：罗叉段，F1-2：东北段，F1-3：塔藏段；F2：岷江断裂；F3：虎牙断裂；
断层的滑动速率 逆-走滑断裂断错水系和河流阶地的位错模式图
（Thompson et al., 2002）
滑动速率指示应变积累的快慢，可以用于估算地震的复发间隔； 还可以用于研究区域动力学。
断层的大地震复发间隔
（Schwartz and Coppersmith, 1984）
（Shimazaki and Nakata, 1980）
F4：龙日坝断裂；F5：哈南－青山湾－稻畦子断裂带；F6：白龙江断裂；F7：雪山梁子断裂
查找1:20万地质图
没标有断裂
查看googleearth影像
没发现典型走滑断裂的连续线性地貌
◇ 困难：应急科考调查断裂行迹并不明显，零星出 露一些地质剖面；
◇ 问题：树正断裂到底归属东昆仑断裂，还是虎牙 断裂。
典型断裂的大地震复发模式
（Berryman et al., 2012）
地震复发间隔可以用于分析地震的破裂行为特征，分析 地震危险性，进行危险性的概率计算。
◆ 地震的两个重要概念
弹性回跳理论：是一个解释发生地震原因的理论。在1906年旧金山大地震后 由 Henry Fielding Reid 提出，是根据观测圣安德列斯断层产生水平移动而提出 的一种假说，是出现最早、应用最广的关于地震成因的假说。
断裂新活动导致了Q1-2的河湖相沉积地层发生倾斜。
断层三角面
断层也没前展推覆到盆地内
温泉附近的Q3湖相地层产状呈水平
（据谢虹修改，2018）
茶卡盆地北缘断裂
教科书似的构造断错地貌
（艾明，2018）
台地上的断层陡坎连续分布
温泉点附近的2条次级断层
NNE向断层和EW向断层
NNE向断层
◇ 区域有青海南山南缘断裂（距离10km）和哇玉香卡断裂（距离40km），其中 哇玉香卡断裂曾发生过1990年地震； ◇ 温泉沿着断裂呈线性分布。
貌似很理想的流体（温泉）观测点！
请思考：
◇ 温泉的热源是什么？ ◇ 温泉是否有深部背景？ ◇ 构造对其影响到底有多大？
（据谢虹修改，2018）
青海南山南缘断裂
（Kim et al., 2018）
韩国Pohang注水诱发地震（Kim et al., 2018）
澳大利亚Paralana的EGS项目
（Albaricet al., 2014）
（Albaricet al., 2014）
区域的主要断裂为场区西部的painter山前的Paralana断裂，为逆断裂。
◆理论成型：1965年苏联费道托夫（S.A.Fedotov）和美国艾伦（C. Allen）对日本-千叶群岛-堪察加岛弧一带和加利福尼亚地区地震 活动研究时提出的观点：除已发生大地震震源带外的空隙即为未 来发震区。
◆明确定义：1979年，茂木清夫（Kiyoo Mogi）给出了两类地震空 区及其定义。
1979年，茂木清夫（Kiyoo Mogi）提出了两类地震空区 及其定义：
（中国地质调查局水文地质环境地质调查中心，2018）
温泉的热源主要来自于干热岩，与近场构造无直接关系； 所以该地点的温泉并不是理想的流体观测点。