本文關(guān)鍵詞：龍門山構(gòu)造帶地震斷裂機(jī)制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：活動(dòng)斷裂包括地震斷裂和非地震斷裂,本論文針對地震斷裂開展研究,認(rèn)識(shí)其組成與結(jié)構(gòu)特征,并探討與之相關(guān)的地震斷裂機(jī)制。2008年5月12日汶川大地震(Mw7.9)發(fā)生在青藏高原東緣龍門山構(gòu)造帶,造成映秀—北川和灌縣—安縣斷裂同時(shí)產(chǎn)生破裂(即汶川地震斷裂帶),并分別形成-270km和～80km長的不同性質(zhì)的地表破裂帶。汶川地震斷裂帶科學(xué)鉆探項(xiàng)目作為快速回應(yīng)大地震的科學(xué)鉆探于2008年11月6日開始實(shí)施。本論文以在映秀—北川斷裂帶南段,都江堰市虹口鄉(xiāng)八角廟地區(qū)地表露頭以及汶川地震斷裂帶科學(xué)鉆探—號(hào)孔(WFSD-1)巖心為主要研究對象,通過詳細(xì)的野外地質(zhì)調(diào)查測量和巖心編錄,采用偏光顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡等多種儀器,對系統(tǒng)采集的樣品進(jìn)行不同尺度顯微結(jié)構(gòu)觀察分析,同時(shí)借助同步輻射、粉末X射線衍射、巖心綜合測試系統(tǒng)(MSCL)等多種測試方法對樣品的化學(xué)成分及物理性質(zhì)進(jìn)行分析測定。在此基礎(chǔ)上識(shí)別出WFSD-1巖心中汶川地震主滑移帶的位置、映秀—北川斷裂組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征,并對汶川地震斷裂帶中所蘊(yùn)含的地震斷裂機(jī)制進(jìn)行探討,初步取得了以下主要成果和認(rèn)識(shí)： (1)識(shí)別出映秀—北川斷裂帶在地表出露的寬度約為240m,在巖心中的厚度約為105m,具有多核結(jié)構(gòu),由5個(gè)具不同特征的斷裂巖組合帶構(gòu)成,從北西到南東依次為碎裂巖帶、黑色斷層泥和角礫巖帶、灰灰色斷層角礫巖帶、深灰色斷層角礫巖帶以及黑色斷層泥和角礫巖帶。碎裂巖帶主要由碎裂巖和假玄武玻璃組成的,位于彭灌雜巖體中；其余4個(gè)帶主要由斷層角礫巖和／或斷層泥組成,位于上三疊統(tǒng)須家河組沉積巖中。 (2)通過對WFSD-1巖心中斷層泥詳細(xì)的顯微結(jié)構(gòu)分析,結(jié)合鉆井溫度剖面測量、地球物理測井異常分析、斷層泥中粘土礦物特征、隨鉆流體監(jiān)測以及化學(xué)成分分析等多種證據(jù),我們確定了WFSD-1巖心～589.2m深處為汶川地震主滑移帶位置。 (3)從虹口八角廟地表露頭來看,汶川地震地表破裂帶位于映秀—北川斷裂帶的下部靠近底部位置,其走向與映秀北川斷裂帶總體走向之間存在約15°～25°的夾角；在WFSD-1巖心中,汶川地震主滑移帶(PSZ)位于映秀—北川斷裂帶上部靠近頂部的位置。汶川地震斷裂帶主滑移帶斜切了映秀—北川斷裂帶,暗示汶川地震斷裂與映秀—北川斷裂可能不是同—個(gè)斷裂體系。 (4)在映秀—北川斷裂帶中發(fā)現(xiàn)了與碎裂巖、超碎裂巖伴生的灰色、褐色及黑色的假玄武玻璃脈,脈體厚度由幾毫米到約10cm不等。假玄武玻璃中的微晶、球粒狀微晶、蜂窩狀氣孔構(gòu)造、流動(dòng)構(gòu)造以及深熔蝕的港灣狀碎塊等特征構(gòu)造表明其為熔融成因；不同顏色條帶的假玄武玻璃脈體及其相互疊加關(guān)系顯示其為多期次形成的,表明產(chǎn)生假玄武玻璃的大地震事件在映秀—北川斷裂帶內(nèi)重復(fù)發(fā)生。 (5)在WFSD-1巖心中～732m深度的樣品中發(fā)現(xiàn)了發(fā)育大量不規(guī)則形態(tài)裂隙并且不含氣孔的熔融體,表明地震過程中存在大量的流體。摩擦熔融體的產(chǎn)生使得斷層弱化更易滑動(dòng)；而大量流體的出現(xiàn),使熔融體瞬間冷卻,有助于斷層強(qiáng)化進(jìn)而停止滑動(dòng),表明大量流體在同震滑動(dòng)過程中可能起到強(qiáng)化斷層的作用。這是目前世界上首次發(fā)現(xiàn)的自然界中地震過程中斷裂從弱化到強(qiáng)化的直接證據(jù),為認(rèn)識(shí)地震破裂過程奠定了重要的理論基礎(chǔ)。 (6)映秀—北川斷裂帶中發(fā)育厚達(dá)105～240m的斷裂巖,并且具有多核特征,說明沿著映秀—北川斷裂帶重復(fù)發(fā)生過多次強(qiáng)地震活動(dòng),每次地震會(huì)形成不同規(guī)模的地表垂直位移及水平位移,無數(shù)次的地震活動(dòng)造成的地表抬升的累積使得龍門山快速抬升。低溫?zé)崮甏鷮W(xué)的研究推斷映秀—北川斷裂帶的形成時(shí)代為15～10Ma,自形成以來,映秀—北川斷裂帶的長期活動(dòng)控制著龍門山的快速隆升。映秀—北川斷裂帶中五個(gè)不同斷裂巖組合帶可能與龍門山五次不同的隆升速率期有著一定的聯(lián)系。 (7)彭灌雜巖中假玄武玻璃和沉積巖中熔融體物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)表明地震斷層活動(dòng)過程中存在熔融潤滑機(jī)制。熱增壓機(jī)制和機(jī)械潤滑機(jī)制在斷裂滑動(dòng)過程中普遍存在。也就是說,在一次地震斷層滑動(dòng)事件中,在斷裂的不同位置及深度可能存在不同的斷裂機(jī)制。WFSD-1巖心中汶川地震PSZ中出現(xiàn)石墨局部富集現(xiàn)象,表明汶川地震滑動(dòng)過程中斷裂在-589m深度是以熱增壓機(jī)制為主,并且斷裂強(qiáng)度極低。石墨沿滑移帶的富集不僅可以作為上地殼地震滑移期間瞬時(shí)摩擦生熱的標(biāo)志,而且可以作為判斷大地震發(fā)生的標(biāo)志。這一結(jié)果對認(rèn)識(shí)汶川地震破裂過程及古地震的判定具有重要意義。
【關(guān)鍵詞】：汶川地震 斷裂機(jī)制 斷層泥 假玄武玻璃 龍門山構(gòu)造帶
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)科學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P315.2
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-46
• 1.1 選題依據(jù)及研究意義12-15
• 1.1.1 選題背景和依據(jù)12-14
• 1.1.2 項(xiàng)目依托14
• 1.1.3 研究意義14-15
• 1.2 研究現(xiàn)狀15-41
• 1.2.1 斷裂帶及斷裂巖的研究15-20
• 1.2.2 斷裂帶科學(xué)鉆探研究20-39
• 1.2.3 斷裂機(jī)制研究39-41
• 1.3 研究內(nèi)容與研究方法41-44
• 1.3.1 研究內(nèi)容41-42
• 1.3.2 研究方法42-44
• 1.4 創(chuàng)新點(diǎn)44-45
• 1.5 工作量45-46
• 第二章 研究區(qū)地質(zhì)背景46-58
• 2.1 構(gòu)造特征46-50
• 2.2 區(qū)域地層特征50-54
• 2.3 汶川地震斷裂帶特征54-58
• 第三章 汶川科鉆一號(hào)孔(WFSD-1)巖心特征及汶川地震主滑移帶(PSZ)位置的確定58-90
• 3.1 前言58
• 3.2 汶川地震斷裂帶科學(xué)鉆探(WFSD)簡介58-63
• 3.3 WFSD-1巖心特征63-74
• 3.3.1 巖性特征63-67
• 3.3.2 斷裂巖分布特征67-69
• 3.3.3 斷裂帶分布及特征69-74
• 3.4 汶川地震主滑移帶(PSZ)的位置74-81
• 3.4.1 測井曲線特征76-77
• 3.4.2 巖心及顯微構(gòu)造特征77-79
• 3.4.3 流體及化學(xué)元素特征79-81
• 3.5 汶川地震同震弱化機(jī)制81-89
• 3.6 本章小結(jié)89-90
• 第四章 汶川地震斷裂帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征及構(gòu)造意義90-111
• 4.1 前言90-92
• 4.2 地表露頭特征92-98
• 4.3 WFSD-1巖心中斷裂帶的特征98-100
• 4.4 斷裂巖顯微構(gòu)造及成分分析100-103
• 4.4.1 斷裂巖顯微構(gòu)造分析100
• 4.4.2 斷裂巖X射線衍射(XRD)分析100-103
• 4.5 討論103-110
• 4.5.1 映秀—北川斷裂帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其與汶川地震主滑動(dòng)面的關(guān)系103-104
• 4.5.2 映秀—北川斷裂帶的滑移機(jī)制104-108
• 4.5.3 映秀—北川斷裂帶結(jié)構(gòu)與斷裂活動(dòng)演化的關(guān)系108-109
• 4.5.4 映秀—北川斷裂帶的形成時(shí)代及其與龍門山隆升的關(guān)系109-110
• 4.6 本章小結(jié)110-111
• 第五章 汶川地震斷裂帶內(nèi)假玄武玻璃特征及多重弱化機(jī)制探討111-136
• 5.1 前言111-114
• 5.2 地質(zhì)背景114
• 5.3 假玄武玻璃的宏觀特征114-118
• 5.3.1 假玄武玻璃的分類114-117
• 5.3.2 虹口露頭中假玄武玻璃特征117-118
• 5.4 假玄武玻璃的顯微結(jié)構(gòu)特征118-128
• 5.5 XRD成分分析128-130
• 5.6 討論130-135
• 5.6.1 映秀—北川斷裂帶中假玄武玻璃的形成機(jī)制130-131
• 5.6.2 多期次假玄武玻璃及其意義131-132
• 5.6.3 映秀—北川斷裂帶中假玄武玻璃的同震弱化作用132-134
• 5.6.4 假玄武玻璃的構(gòu)造意義134-135
• 5.7 本章小結(jié)135-136
• 第六章 WFSD-1巖心斷層泥中熔融體特征及大地震斷層弱化與強(qiáng)化作用136-173
• 6.1 前言136-137
• 6.2 地質(zhì)背景137
• 6.3 樣品采集及研究方法137-141
• 6.4 樣品的物理—化學(xué)特征141
• 6.5 樣品顯微結(jié)構(gòu)特征141-161
• 6.5.1 偏光鏡下特征141-144
• 6.5.2 掃描電鏡(SEM)下的特征144-149
• 6.5.3 透射電子顯微鏡(TEM)下的特征149-161
• 6.6 同步輻射原位XRD分析161-163
• 6.7 討論163-171
• 6.7.1 熔融體產(chǎn)生的過程及溫度范圍163-165
• 6.7.2 熔融體中不規(guī)則裂隙的成因——快速冷卻165-167
• 6.7.3 WFSD-1巖心斷層泥中熔融體的形成過程——地震滑移模型167-169
• 6.7.4 斷裂帶中大量流體出現(xiàn)的作用和意義169-171
• 6.8 本章小結(jié)171-173
• 結(jié)論173-178
• 存在問題178-181
• 致謝181-183
• 參考文獻(xiàn)183-203
• 個(gè)人簡歷203-207

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號(hào)：471806