基岩断层面的古地震研究

Paleo-earthquake research is the most effective method to obtain relatively complete seismic records and expand the history of seismic records. At present, the most commonly used trenching technique cannot be used to do paleo-earthquake research in bedrock areas. This project will use a fault surface morphology Based on “Quantitative study of high-resolution fault surface morphology (40872128)” and “Relationship between morphologic characteristics of a fault surface and rupture process (41372210)”, we will make a study of paleo-earthquake on bedrock fault surface, using high-precision morphologic analysis and cosmogenic nuclides dating techniques. Continuous weathering and periodic seismic activity result in significant vertical zoning of bedrock fault surface, and each zoning band is related to an earthquake. The correlation between the morphologic parameter and exposure age is fitted based on the morphologic analysis and cosmogenic nuclides dating of several test fault surface. According to this correlation, we obtain the paleo-earthquake series of the target fault and the earthquake spatio-temporal distribution in the study area. Finally, combined with the results of previous trenching paleo-seismological researches, we construct a recurrence model of strong earthquakes to the test study area and target faults.

古地震研究是获得较为完整地震记录、拓展地震记录历史的最有效方法，目前最常用的探槽技术无法解决基岩区活动断层的古地震研究难题。本项目将在“高精度断层面形貌学定量研究（40872128）”和“断层面形貌几何特征与破裂过程的相关性研究（41372210）”的基础上，采用高精度断层面形貌分析技术和宇宙成因核素测年技术，开展基岩断层面的古地震研究。连续的风化侵蚀作用和周期性的地震活动造成基岩断层面的显著垂直分带性，每个分带都与地震相关；基于形貌分析技术获得的分带的形貌特征参数、宇宙成因核素测年技术获得的分带的暴露年龄，拟合断层面形貌特征与暴露时间的相关关系；根据这一相关关系，获取目标断层的古地震系列和研究区的地震时空分布规律；最后，结合探槽古地震研究成果，构建研究区和目标断层的强震复发模型。

古地震研究是获得较为完整地震记录、拓展地震记录历史的最有效方法，目前最常用的探槽技术无法解决基岩区活动断层的古地震研究难题。针对传统的判定方法在基岩区难以发挥作用的问题，本项目选取了位于山西地堑系北部的蔚广盆地南缘断裂、中部的交城断裂和南部的罗云山山前断裂这3条断裂为目标断裂，开展基岩断层古地震研究工作。这3条断裂不仅在空间上从北到南涵盖了整个地堑系，而且均发育有大量的盆山边界基岩断层和丰富的出露于基岩区的断层崖面。. 本项目在3条目标断裂的典型区段甄选了5个基岩断层面研究点，基于小型无人机航测技术，获取了基岩断层面周围的典型断错地貌证据；使用陆基LiDAR获取了基岩断层面的高精度形貌数据，基于分形几何分析方法进行断层面形貌条带划分，识别古地震期次和并获取同震位移量；同时采集了宇宙成因核素36Cl暴露定年样品，测定古地震事件的发震年代。基于上述研究结果，计算获取了3条目标断层的晚更新世-全新世以来的同震位移量、震级大小、滑动速率和最新一次活动时间等活动构造的定量参数。. 本项目取得的主要认识如下：1.针对地堑系内盆山边界的这支基岩断裂开展基岩断层面古地震研究工作，可以有效地厘定基岩断裂的活动性、查清潜在的地震灾害风险源、明确其在整条断裂中滑动速率的分配、从而更加客观合理地进行地震危险性评价。2.对于一条断裂在空间上沿走向依次展布于基岩区和第四系覆盖区的情况，针对展布于基岩区的断层段开展基岩断层面古地震研究工作，可以提取更多的蕴藏在基岩区的断层活动信息、有效地限定该断层段的最新一次活动时间，从而有助于恢复一条断裂完整的地震活动历史。. 本项目成功构建了“小型无人机航测—断层面三维形貌分析—宇宙成因核素定年”这一开展基岩区古地震研究的技术体系。这一成功探索，不仅能够迅速推进基岩活动断层的探测工作、准确查清我国基岩区的地震灾害风险源，而且可以完善断层活动性评价体系、提高我国地震危险性评价的整体水平。