第四纪活动断层及地震研究进展——以龙门山断裂带为例
中国第四纪岩层及其相关分支学科的研究意义
中国第四纪岩层及其相关分支学科的研究意义摘要:第四纪岩层作为与人类活动最密切相关的地层,在研究物种进化及人类活动中占据了重要的地位。
本文以第四纪生物与人类活动为例探讨研究第四纪岩层的重要意义,同时指明了研究第四纪岩层对人类工程建设及灾害预防的重要性。
关键词:第四纪;第四纪生物;第四纪断层;人类活动;地震1第四纪简介自“国际地层表”(2004)将第四系从“国际地层表”中取消之后,反响强烈。
由于国际地科联并没有批准取消第四系,所以有关第四系存在与否的不同意见还在激烈争辩中。
2005年9月在比利时召开了国际地层委员会的工作会议,就这一问题再次进行了专题讨论,讨论的最后结果有待国际地层委员会正式公布。
第四系是地质史最年轻的一个系。
法国学者德斯诺伊尔斯在研究巴黎盆地的底层时,将第三系之上的松散沉积物划分出来,命名为第四系。
第四系延续时限相对于其它系很短,仅为2、48Ma或1、64Ma。
因为第四纪与现代相距最近,第四纪的生物总貌也与现代最为接近,高等植物与现代几乎没有区别,我们熟悉的植物如杉树、松树等在第四纪时广泛繁殖,并且繁衍至今。
哺乳动物的演化已经出现生种类:马、野牛、象等。
而最为重要的是人类的出现,这更是第四纪最重要的事件之一,也是作为划分第四系低界的重要标志之一。
2022年底,日本考古学家在马来西亚发现大量穴居人类使用过的非常古老的硅制工具，柄石英岩制成的斧头。
经过东京地质年代鉴定委员会研究认为,该石斧距今已有180万年左右。
这柄石斧的发现,佐证了人类起源于多地的说法，直立人演变成智人的过程几乎是同时在地球的各个地方发生,同时也反驳了目前所流行的非洲是人类起源地这一理论。
由于第四纪与人类起源的密切关系,所以对其的研究就显得相当重要与有趣,其中包括第四纪的松散堆积物、生物活动、地质事件、第四系成因、第四系与地质灾害的关系等各个方面及其分支学科的研究。
同时,第四纪地层在矿产普查勘探、水文地质、工程地质勘探、环境地质、环境地貌研究等方面也有非常重要的意义。
龙门山推覆构造带中段山前断裂晚第四纪活动的地质与地球物理证据
龙门山推覆构造带中段山前断裂晚第四纪活动的地质与地球物理证据任俊杰;徐锡伟;孙鑫喆;谭锡斌;李康;康文君;刘保金【期刊名称】《地球物理学报》【年(卷),期】2012(055)006【摘要】龙门山逆冲推覆构造带中段山前断裂的存在和最新活动时代一直是个争论的问题.石油地震探测资料和浅层地震剖面揭示该断裂的存在,并断错了第四系；野外调查表明,龙门山中段山前存在明显的线性地貌特征,山前断裂断错晚了更新世晚期的洪积台地；探槽剖面揭示距今约1500 a之前在山前断裂上曾发生过一次地表破裂型事件,而该断裂未来具备发生强震的潜势.断错地貌的差分GPS测量和年代学分析显示山前断裂晚第四纪垂直滑动速率大于0.36 mm/a,其与龙门山中段主干断裂活动强度相当,说明龙门山山前断裂在龙门山逆冲推覆构造带的变形中也承担着重要的作用.该研究不仅能为成都平原的地震危险性评价提供基础资料,也有助于全面理解青藏高原东缘的隆升机制.%The existence and the latest active time of the range-front fault along the mid-segment of the Longmen Shan thrust belts are controversial for a long period. Petroleum seismic reflection and high-resolution shallow seismic reflection profile discovered the existence of the range-front fault which offset the Quaternary strata. Based on detailed field observation, we found that there is an obvious linear feature along the mid-segment of the Longmen Shan front and the range-frontrnfault that displaced the late Quaternary alluvial terrace. Trench log indicates that a surface-rupture event occurred before ~1500 aalong the range-front fault. Differential GPS surveying and dating of alluvial terrace show that the range-front fault during late Quaternary had a vertical slip rate bigger than 0. 36 mm/a, approximately equivalent to that along the main faults of the Longmen Shan thrust belts, which demonstrates that the range-front fault also took an important role in accommodating the deformation of the Longmen Shan thrust zone. This study not only provides the fundamental data for seismic hazard assessment of the Chengdu Plain, but is helpful for the overall understanding of uplift mechanism of east Tibet.【总页数】13页(P1929-1941)【作者】任俊杰;徐锡伟;孙鑫喆;谭锡斌;李康;康文君;刘保金【作者单位】中国地震局地质研究所国家活动断层研究中心,北京100029;中国地震局地壳应力研究所(地壳动力学重点实验室),北京 100085;中国地震局地质研究所国家活动断层研究中心,北京100029;中国地震局地质研究所国家活动断层研究中心,北京100029;中国地震局地质研究所国家活动断层研究中心,北京100029;中国地震局地质研究所国家活动断层研究中心,北京100029;中国地震局地质研究所国家活动断层研究中心,北京100029;中国地震局地球物理勘探中心,郑州 450002【正文语种】中文【中图分类】P546【相关文献】1.华山山前断裂中段晚第四纪活动的地貌表现及响应 [J], 杨源源;高战武;徐伟2.龙门山后山断裂中段汶川-茂县断裂的晚第四纪活动性分析 [J], 王旭光;李传友;吕丽星;董金元3.龙门山前山断裂北段晚第四纪活动性研究 [J], 陈立春;陈杰;刘进峰;李峰;杨晓平;冉勇康4.西南天山柯坪推覆构造柯坪塔格山前逆断裂东段晚第四纪的古地震 [J], 冉勇康;杨晓平;程建武;徐锡伟;陈立春5.龙门山断裂带中段晚第四纪活动速率 [J], 马保起;苏刚;侯治华;舒赛兵因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
龙门山断裂带北段第四纪活动的地质地貌证据
地㊀震㊀地㊀质
Ｓ Ｅ Ｉ Ｓ ＭＯ Ｌ Ｏ Ｇ ＹＡ Ｎ ＤＧ Ｅ Ｏ Ｌ Ｏ Ｇ Ｙ
Ｖ ｏ ｌ ．３ ０ ，Ｎ ｏ ．３ ，２ ０ ０ ８ Ｓ ｅ ｐ ｔ ．
龙门山断裂带北段第四纪活动的 地质地貌证据
） ） ） 杨晓平 １ ㊀ 冯希杰 ２ ㊀ 戈天勇 ３ ） ） ） 宋方敏 １ ㊀ 师亚芹 ２ ㊀ 刘玉法 ３
１ ㊀ 龙门山断裂带基本特征
现今龙门山的位置大致与中生代板块碰撞带位置一致， 那时羌塘地块与华北 －昆仑 －柴达 木地块、 华南地块碰撞而导致古特提斯 洋 闭 合。 构 造 变 形 开 始 于 晚 三 叠 纪 的 印 支 造 山 运 动 （ Ｌ ｉ ｅ ｔ ａ ｌ ． ， ２ ０ ０ ３ ） ， 一直延续到晚白垩纪。在板块碰撞期 间， 包含 松 潘 －甘孜 残 留 洋 盆 的 三 叠 纪 海 相 沉积在内的巴颜喀拉地块向 Ｓ Ｅ逆冲到华南地块上， 形 成晚 三叠纪 以来 的 前 陆 盆 地 和 复 杂 的 褶 皱冲断带（ Ｃ ｈ ｅ ｎｅ ｔ ａ ｌ ． ， １ ９ ９ ４ ；Ｂ ｕ ｒ ｃ ｈ ｆ ｉ ｅ ｌ ｅ ｔ ａ ｌ ． ， １ ９ ９ ５ ；Ｌ ｉ ｅ ｔ ａ ｌ ． ， ２ ０ ０ ３ ） ， 具有约 ４ ２ ％ Ｌ ｉ ｅ ｔ ａ ｌ ． ， ２ ０ ０ ３ ） 。 短率（ 龙门山断裂带南起泸定、 天全， 向东北经都江堰、 汶川、 茂县、 北川、 青川、 朝天驿、 宁强， 与勉 略断裂带在勉县 一 带 斜 交， 终 止 于 勉 县 一 带。 总 体 呈 Ｎ Ｅ－Ｓ Ｗ 向 展 布， 长约 ６ ０ ０ ｋ ｍ ， 宽 ３ ０ （ 图１ ） 。该断裂带是一个巨大的推覆构造 带， 由 多条 挤压逆 冲断 裂 和 多 个 推 覆 体 组 成， 自 ５ ０ ｋ ｍ Ｎ Ｗ向 Ｓ Ｅ依次称为后山断裂、 中央断裂、 前山断裂和山前隐伏断裂。后山断 裂占据 了龙 门山的 主脊线， 包括青川断裂、 茂县 －汶川断裂、 耿 达 －陇 东 断 裂。 中 央 断 裂 包 括 盐 井 －五 龙 断 裂、 北 茶坝 －林庵寺断裂。前山断 裂 包 括 大 川 －双 石 断 裂、 灌 县 －安 县 断 裂 和 江 油 断 川 －映秀断裂、 裂。山前隐伏断裂由大邑断裂等组 成。 ４条 主 干 逆 冲 断 裂 及 其 控 制 的 逆 冲 推 覆 体 组 成 具 有 前 展式特点的推覆构造带。本文讨论 的 龙 门 山 断 裂 带 东 北 段， 是指东经 １ ０ ５ ʎ 以东的龙门山后山 断裂— — —青川断裂；龙门山中央 断 裂— — —茶 坝 －林 庵 寺 断 裂。 龙 门 山 前 山 断 裂 的 东 北 段— — — 江油断裂的活动性研究见本专辑中陈立春等的相关研究（ 陈立春等， ２ ０ ０ ８ ） 。 ４ ３ ％ 的地壳缩
青川断裂晚第四纪活动性及其对区域构造运动模式的约束
青川断裂晚第四纪活动性及其对区域构造运动模式的约束孙浩越【期刊名称】《国际地震动态》【年(卷),期】2016(000)006【总页数】3页(P32-34)【关键词】青藏高原东缘;龙门山断裂带;青川断裂;晚第四纪活动性;古地震历史;构造地貌;构造运动模式【作者】孙浩越【作者单位】中国地震局地质研究所，北京 100029【正文语种】中文【中图分类】P315.2印度板块与欧亚板块的碰撞造成了青藏高原的隆升和高原内部活动块体的向东运动。
由于相对刚性的四川盆地的阻挡，巴颜喀拉块体与其发生了挤压碰撞，并使得中生代的古龙门山构造带复活，发生逆冲推覆运动。
虽然龙门山断裂带表现出来的滑动速率非常低，不到1 mm/a，但是却先后于2008年和2013年在断裂带的中段和南西段产生了汶川MS 8.0地震和芦山MS7.0地震，显示了断裂带非常强的发震能力。
这两个地震的相继发生使地学界关注的焦点集中到了尚未发生地震的龙门山断裂带北东段上。
汶川地震对周边断裂造成的静态库仑应力扰动的计算结果表明，汶川地震在断裂带的北东段上激发了1.8×104 Pa的静态库仑应力增量，使该断裂段未来破裂地震的发生时间提前了230年，意味着该断裂段可能具有较高的地震相较于岷山隆起，龙门山断裂带北东段过去的地震活动明显较少，似乎表明断裂带中段上的滑动变形主要向北东方向传递到了岷山隆起及其边界断裂上，使得断裂带的北东段被屏蔽而不再活动。
但是，汶川地震产生的地表破裂并未联接或终止于岷山隆起，反而越过了岷山隆起向北东发展，终止在断裂带北东段的青川断裂南侧。
汶川地震重新定位的余震分布也显示，地下的破裂已经发展到了青川断裂上。
那么，龙门山断裂带的北东段究竟是不是活动的，是否具有发生强震的能力？到目前为止，对断裂带北东段的活动性仍存在较大争议。
一些研究结果表明，龙门山断裂带北东段在晚更新世之前曾活动过，但晚更新世以来活动已经停止；而一些研究则表明，北东段的青川断裂全新世仍在活动。
龙门山南段及其前陆区晚第四纪构造变形的河流地貌研究
龙门山南段及其前陆区晚第四纪构造变形的河流地貌研究作为青藏高原的东边界,巴颜喀拉块体与四川盆地的接触带,龙门山自中新世以来发生了强烈隆升,形成了世界上最陡峻的地形梯度带。
从四川盆地西边界到青藏高原仅50 km范围内高差达4.5 km,龙门山因此成为研究青藏高原物质向东运动及青藏高原东缘隆升机制的重要场所。
关于青藏高原东缘的变形机制主要有两种端元模型:一种是以地壳缩短为主的大陆逃逸模式,认为青藏高原东缘的变形主要集中在重要的活动边界断裂上;另一种是下地壳流模式,认为青藏高原东缘存在整体性的隆升变形。
这两个模型的合理性有待于活动构造定量研究数据的检验。
在构造样式方面,龙门山存在明显的南北分段特征。
龙门山中北段构造组合简单,主要由后山断裂（汶川-茂汶断裂）、中央断裂（北川-映秀断裂）与前山断裂（灌县-安县断裂）等三条分支断裂组成叠瓦状冲断带。
而龙门山南段逆冲构造则由叠瓦状冲断带及其前陆褶皱带两部分组成,其北西侧尚与金汤弧形构造带相接,构造格局复杂。
2008年汶川Ms 8.0级地震沿龙门山中北段形成了270 km 长的地表破裂带,沿中央断裂与前山断裂形成了数米高的断层陡坎,提供了龙门山最新活动的直接证据。
而2013年发生在龙门山南段的芦山Ms 7.0级地震却未产生显著的地表破裂,却又为发震构造研究带来了困扰。
芦山地震如何受龙门山南段逆冲构造控制,尽管引起广泛关注,但受制于该地区活动构造研究缺乏,有关问题难以深入讨论。
目前对龙门山断裂带南段晚第四纪活动性研究,仅限于大川-双石和盐井-五龙断裂。
依据青衣江河流阶地变形得到盐井-五龙断裂晚第四纪平均垂直错动速率约0.6<sup>1</sup>.2 mm/yr,大川-双石断裂没有明显的垂直错动。
这两条断裂的逆冲位移之和明显小于龙门山断裂带中段约2<sup>3</sup> mm/yr的总垂直错动速率。
鉴于龙门山南段与中段有大致相当的地势,龙门山断裂带南段的逆冲变形是否有可能分配到其他分支断裂或者是前陆褶皱带,是该地区最基本的活动构造问题。
龙门山断裂带晚第四纪的大地震活动——来自古地震研究的资料
龙门山断裂带晚第四纪的大地震活动——来自古地震研究的资料冉勇康;王虎;陈立春;陈文山;梁明剑;徐锡伟【期刊名称】《地球物理学报》【年(卷),期】2018(061)005【摘要】2018年5.12汶川地震后,龙门山断裂带的大地震活动特征一直是倍受关注的科学问题.而探槽古地震研究是最直接揭示活断层带晚第四纪大地震活动规律的重要途径.本文通过系统总结龙门山断裂带近十年来探槽古地震研究成果,全面分析了龙门山断裂带不同段落的晚第四纪大地震活动与复发特征.结果显示:龙门山断裂带的大地震活动具有明显的分段性,北川—映秀断裂和江油—灌县断裂中段(包括小鱼洞断裂)是全新世以来,最为活跃的段落,约距今6000年以来,发生过3次位移量近似相等的事件,分别发生在5920-5730 cal BP和3300 2300 cal BP,大地震活动具有3000年左右的准周期复发特征;北川—映秀断裂的北段具有独立破裂的能力,该段汶川地震前一次事件发生在大约665-1030 AD,可能是历史上记载的942 AD 地震事件,另一次事件发生在8240-7785 BC;江油—灌县断裂的南段(大川—双石断裂)发震能力明显弱于断裂带中段和北段.现有古地震数据表明,沿北川—映秀断裂,除汶川地震以外,并未显示出不同段落间在全新世期间存在级联破裂的证据,这可能意味着2008年汶川M8地震是龙门山断裂带上罕见的巨大地震事件.另外,青川断裂上探槽揭露的古地震变形事件不像是断裂直接位错的结果,更可能是被动响应北川—映秀断裂右旋位错的现象.【总页数】11页(P1938-1948)【作者】冉勇康;王虎;陈立春;陈文山;梁明剑;徐锡伟【作者单位】中国地震局地质研究所,活动构造与活动火山重点实验室,北京100029;西南交通大学地球科学与环境工程学院,成都611756;中国地震局地质研究所,活动构造与活动火山重点实验室,北京100029;中国地震局地质研究所,活动构造与活动火山重点实验室,北京100029;台湾大学地球科学系,台北106;中国地震局地质研究所,活动构造与活动火山重点实验室,北京100029;四川省地震局,成都610041;中国地震局地壳应力研究所,北京 100085;中国地震局地质研究所,活动构造与活动火山重点实验室,北京100029【正文语种】中文【中图分类】P541;P315【相关文献】1.建立在雷达卫星影像判读基础上四川龙门山断裂带晚第四纪活动特征研究 [J], 江娃利;张景发;谢新生;刘旭东;龚丽霞;姜文亮;孙昌斌2.龙门山断裂带西南段晚第四纪活动性调查与分析 [J], 张岳桥;李海龙3.龙门山断裂带晚第四纪活动性分段的初步研究 [J], 陈国光;计凤桔;周荣军;徐杰;周本刚;黎小刚;叶友青4.龙门山断裂带北段晚第四纪活动性讨论 [J], 李传友;宋方敏;冉勇康5.龙门山断裂带中段晚第四纪活动速率 [J], 马保起;苏刚;侯治华;舒赛兵因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
龙门山断裂带地壳形变及应力特征研究
龙门山断裂带地壳形变及应力特征研究地震灾害以其突发性和不可准确预测性给人类生活带来了巨大的影响,2008年的汶川地震对中国人民造成巨大生命和财产损失。
20世纪地震学的最大进展之一是发现地震发生在断层上,随着空间技术的发展,GPS技术能够精确的获取地壳的形变信息,结合地质和地球物理资料,探求强震的孕育、发生以及发展规律,从而最大限度的降低地震的破坏程度。
本文以龙门山断裂带为研究区域,采用汶川地震同震GPS观测数据对该区域的速度场分区进行模拟。
运用平均矩张量技术对龙门山断裂地壳应力应变特征进行分段分析。
结合所构建的断层滑动分布模型,采用coulomb3.3软件<sup>[1,2]</sup>分析汶川地震所触发的库仑应力及对周边断层活动的影响。
论文的主要工作与成果如下:（1）采用多面函数模型,幂函数模型,最小二乘配置模型对所研究区域的速度场分别进行分区拟合,并对上述三种模型的拟合结果进行比较分析,其结论为多面函数模型的拟合效果最佳。
（2）运用Tam 技术<sup>[3]</sup>（平均矩张量技术）结合汶川地震余震震源机制解对研究区域的应力场特征进行分段研究,并与采用多面函数计算的应力场结果进行分析比较,得出利用平均矩张量技术所获得的龙门山断裂应力场分布特征具有一定的可靠性。
其应力场结果表明,汶川地震是一次以逆冲为主,兼少量右旋走滑分量的地震,其主压力P轴方位为NWW,与龙门山构造带应力场方位一致。
（3）通过RPS算法<sup>[4]</sup>（基于粒子群算法的全局最优化）反演龙门山断层滑动速率,利用该滑动速率模型和USGS的滑动分布模型<sup>[5]</sup>在coulomb3.3软件的基础上分别计算上述两个不同断层模型在指定接收断层和断层最优破裂面上所触发的库仑应力,通过对计算结果的比较分析,可得利用该滑动速率模型计算汶川地震所触发的库仑应力具有一定的可行性。
龙门山后山断裂中段汶川－茂县断裂的晚第四纪活动性分析
为岷江在汶川 －茂县断裂区段主要发育 ５级阶地。结合前 人 研 究 获 得 的 阶 地 年 龄，文 中 将 Ｔ１—Ｔ５ 阶 地 年龄分别限定在 ３～１０ｋａ、约 ２０ｋａ、４０～５０ｋａ、６０ｋａ和 ８０ｋａ。另外，通过对区域内断裂沿线的阶地、
冲沟等地质地貌的野外调查，结合卫星影像解译 和 差 分 ＧＰＳ测 量 等 工 作，认 为 汶 川 －茂 县 断 裂 在 Ｔ３ 阶地（４０～５０ｋａＢＰ）形成后、Ｔ２ 阶地（约 ２０ｋａＢＰ）形成前有过活动，而在 Ｔ２ 阶地形成 以 来 不 再 活 动。 结合中央断裂、前山断裂均为全新世活动断裂的认 识，推 测 龙 门 山 断 裂 带 的 活 动 已 转 移 到 更 靠 近 盆
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图 １ 龙门山断裂带及邻区活动构造分布图 Ｆｉｇ．１ ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｍａｐｏｆａｃｔｉｖｅｔｅｃｔｏｎｉｃｓｉｎＬｏｎｇｍｅｎｓｈａｎｆａｕｌｔｚｏｎｅａｎｄｉｔｓｖｉｃｉｎｉｔｉｅｓ．
象（Ｓｕｎｅｔａｌ．，２０１５），这一问题尚需进一步 研 究；位 于 南 段 的 耿 达 －陇 东 断 裂 晚 第 四 纪 活 动 不 明显（陈立春等，２０１３）；而中段的汶川 －茂县断裂，前人 关于 断裂在晚第 四纪特别 是全新 世以 来是否活动并没有明确 的 认 识 （唐 荣 昌 等，１９９１；赵 小 麟 等，１９９４；邓 起 东 等，１９９４；马 保 起 等，２００５；周荣军等，２００６）。那么，汶川 －茂县断裂的晚第四纪活动性到底如何？断裂 的最新 活动性对于理解青藏高原东缘 的 构 造 变 形 模 式 又 有 怎 样 的 启 示？ 为 解 决 上 述 问 题，本 文 通 过 详细的野外调查，结合 卫 星 影 像 解 译，从 分 析 汶 川 －茂 县 断 裂 区 域 内 岷 江 阶 地 的 发 育 情 况 入 手，并通过差分 ＧＰＳ测量等手段来研 究 阶 地 和 冲 沟 山 脊 等 地 质 地 貌 的 构 造 变 形 情 况，进 而 探 讨汶川 －茂县断裂的晚第四纪活动性以及青藏高原东端的最新构造变形行为。
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图1 龙门山断裂带的展布及其分段物理风化作用：岩石在地表条件下，在原地产生机械破碎，而不改变其化学成分的过程。
发生强震的构造条件。
3.2 北川-映秀断裂
该断裂位于龙门山主中央断裂的中段，主中央断裂南西端始于泸定附近，向东北经过盐井、映秀、北川、南坝和茶坝插入陕西境内，与勉县-阳平关断裂相交。
断裂西侧为龙门山高山区，东侧则为中低山区，断裂两侧地形反差悬殊。
北川-映秀断裂的线性影像清晰，保存完好，在龙门山构造带几条主干断裂中显示出较强的活动性。
3.3 灌县-安县断裂
该断裂位于龙门山山前断裂的中段，山前断裂南西端始于天全附近，向北东经过芦山、江油、广元等地插入陕西汉中一带消失。
4.结论
2008年5月12日的汶川8.0级地震，给人民造成了严重的生命财产损失。
地震后，龙门山断裂带在地球科学领域得到了广泛深入的研究，本文在总结前人研究成果的基础上，综合分析了龙门山断裂带的构造演化以及和汶川地震的形成联系，并对2013年4月20日的雅安地震做了简要评述，得出以下结论：
（1）第四纪地壳活动日益强烈，断层的活动一般伴随着地震的发生。
（2）龙门山断裂带是青藏高原向扬子板块俯冲碰撞形成的冲断褶皱带，是中国大陆南北构造带中一条重要的断裂带。
图2 龙门山逆冲推覆构造带剖面
图3 茂汶-汶川断裂剖面
①条带状硅质岩； ②灰白色硅化白云岩；
③钙质胶结断层角砾岩； ④疏松的破碎岩
温差作用：因气候变化而导致岩石产生崩解。
【地球科学小名词】。