1、国内地震地质学研究成果及方向,主讲人：王德华 所在单位：中国地震局地壳应力研究所组员：马思远 所在单位：中国地震局地质研究所,资料来源：,1姚大全.地震学和地震地质学研究新进展第六届全欧地学大会简介J.国际地震动态,1991,09:14-18.2顾迈南.会挽雕弓如满月记地震地质学家马宗晋J.瞭望周刊,1992,19:26-28.3曹英.地震地质学发展动向J.地震地质译丛,1993,03:1-9+17.4.“进入21世纪地震地质学发展方向研讨会”在贵阳召开J.地震地质,1999,03:214.5.地震地质学一书简介J.国际地震动态,1999,11:32.6邓起东.世纪之交的地震地质学回顾与展望A
2、.中国地震学会.中国地震学会成立20周年纪念文集C.中国地震学会:,1999:7.7马宗晋.地震地质学的研究现状与展望A.中国地震学会.中国地震学会第三次全国地震科学学术讨论会论文摘要汇编C.中国地震学会:,1986:1.8葛碧如.关于地震地质的定量研究J.地震地质译丛,1980,04:1-7.9汪一鹏,马宗晋,丁国瑜.我国地震地质工作三十年J.地震地质,1979,04:1-9.10.地震地质现状和发展方向讨论会记述J.地震学刊,1983,02:72-74.11孙寿成.中国地震地质现状和发展方向讨论会概况J.国际地震动态,1983,08:7-9+32.,主要内容,一，地震地质学的产生以及概念二
3、，目前国内地震地质学的研究现状和主要成果三，未来国内地震地质学的主要研究及发展方向介绍,一，地震地质学的产生以及概念,左图为著名地震地质学家、中科院院士马宗晋先生。“后来，马宗晋作为中国地质力学的第一个研究生进入北京大学深造。毕业之后，进入科学院地质研究所从事构造力学的研究.。在这之后，中国接连发生的大地震，给全国人们带来了巨大灾难，也给马宗晋和他的同伴们以难得的研究和发展地震地质的机遇，一门新兴的学科-地震地质学，从此悄然而生。”,什么叫地震地质学,国外说法：在国外,很少直接用地震地质学(seismogeology)一词,与之相近或相当的学科术语是构造物理学(tectonoPhysics),
4、这是广义的地震地质学。此外,另一些用得较普遍的同义术语是活动构造学(active tectonics)、新构造学(neotectonics)或地震构造学(seismotectonics),这是狭义的地震地质学。国内说法：地震地质学是运用地质学的理论和方法研究地震成因、地震活动规律的学科。它是地质学和固体地球物理学之间的一门边缘学科。 地震是重大自然灾害之一，是现代地球运动的直接反映。地震地质学在地震预报、减轻地震灾害及研究地球动力学方面有重要的现实意义及理论意义。,主要研究对象和内容,“它的研究对象不是地震本身,而是蕴震的地体环境和蕴震过程的条件。它是在地质学和地球物理学一些单项研究对象与方法
5、原则的部分交叉基础之上摸索前进的。地球动力学是它的一个组成,但它更注意一万年以来短时限的现今动力作用;新构造学是它的一个组成,但它的目的是通过浅表新构造活动认识深部蕴震构造的活动;各种地学场的监测是它的一个组成,但它的工作要点是发现均变场中的异常及其微动态。”马宗晋“我们理解的地震地质学研究领域,应以与地震有关的活动构造研究为主。空间尺度可以大到全球板块构造,小到镜下观察的断层泥显微构造;时间尺度以第四纪(约200万年),特别是全新世(约l万年)以来为主。”李起彤,二，目前国内地震地质学的研究现状和主要成果,1，板块运动2，岩石圈应力场3，断层力学4，活动构造5，长期危险性评估,1，板块运动,
6、主要成果如下：,1，现在把全球划分为12个板块,在12个板块边界上获得了1122个数据,其中包括277个扩张速率,121个转换断层方位和724个地震滑动矢量。由于nuvel-1所用新资料更精确了,故可分辨出宽度更小的转换断层带。如在典型的慢速滑动转换构造带亦能准确分辨宽仅3一10公里的转换断层。这样,可更精确地测定300万年内的板块扩张速率,如印度洋,滑动速率误差从8一12毫米/年减小为3毫米/年。2,震源机制解研究又有很大改进。以前主要根据体波初动,而新的震源机制研究则综合考虑了体波、面波及初动资料,从而能给出更精确的滑动矢量。德梅茨等(C.DeMets,etal、,1990)从全球数字化地
7、震台网提供的5800个CMT震源机制解中选出504个数据确定板块运动。3,大洋岩石圈中的板块边界不总是一条窄带,而是弥散的边界；海洋板块内部是刚性的。4，根据VLBI和SLR大地测量观测资料,发现板块运动是很稳定的,从而使板块构造预测能力扩展到很短的时间间隔。,现在存在的问题：,1，地幔对流学说的不完整；2，地壳上地幔构造的模型问题；3，超深海海底的地震观测问题；4，什么决定了大陆板块变形分布的宽度和形状?5，板块边界变形有多少是以地震形式释放的和有多少是以无震蠕动形式释放的?它们受什么控制?,2，岩石圈应力场,为查明驱动和阻碍板块运动的力,有震、无震断层作用的机制,地壳、上地慢的流变学,必须
8、研究岩石圈的应力状态。近几年在岩石圈应力场研究上取得了很大进展,突出标志是出版了现代世界应力图(M.D.zoback,etal一1989)。,主要成果如下：,1，应力测量精度方面：在矿井稳定性评价和地下废弃物储存等方面都广泛进行了应力测量。地应力测量、钻孔爆裂观测、水压致裂测量和震源机制解等不论是观测数量、还是观测质量,都有了明显增加和提高。此外,地壳中活断层应力状态和活断层强度研究也受到了重视。2，区分应力场性质方面：佐巴克(zoback,1989)首先区分出构造应力场和局部应力场。佐巴克等提出了识别构造应力的方法,如果某种应力在弹性板块厚度二三倍到几百倍的宽广范围内是均匀的,则是构造应力;
9、但局部应力延伸距离则比板块厚度小得多。3，活断层应力状态和强度研究方面：已有相当多的证据说明,有很多(虽不是所有的)活断层,如圣安德烈斯断层在很低水平的剪应力作用下即可滑动。这与传统看法是矛盾的,以前对断层强度的认识是根据实验研究得出的。目前对断层在深部的习性认识还不一致,今后需协调近地表地震地质和地球物理测量、断层带流变学实验研究、活断层带深部物理性质和力学状态测量。这样,我们才能确定活断层弱强度的机制。,3，断层力学,主要成果以及问题：,1，研究应力积累和释放是断层力学的重要课题,如活断层附近的应变在时空上是如何积累的。近4年出现的GPS手段,可用来测量应变的积累和释放,其精度现在虽比地面
10、激光测距低一点,但未来4年在研究与形变有关的地震时,GPS可能取代地面激光测距。GPS可测量相对位移的3个分量,而测站间亦不受通视条件限制,故在未来地震研究中有广阔的应用前景。虽然如此,当今关于应变积累的大部分认识仍是来自地面测量。2，断层稳定滑动表现为蠕动,非稳定滑动则表现为地震。在很多中强地震发生前,用钻孔应变仪等观测到了高质量的应变记录,但不能解决主震前几周到几秒的加速变形,这是受震前力矩太小所限制。震前的力矩仅是同震时的力矩的百分之几,如1989年美国加州洛马普列塔地震仅为0.1%。所以,预测地震的起始比预测地震的终止更困难。由断层非稳定滑动产生的地震可能是浑沌的,要突破短期地震预报,
11、今后尚需更深人地进行断层力学基础理论和实验的研究。,4，活动构造,主要成果：,1，定量活动构造学的建立及与地震危险性评价的结合,2，大地震孕育和发生的深浅构造条件研究 20年来国家地震局先后开展了若干区域性剖面的人工地震探测,特别是在华北和西南地区,如在华北鄂尔多斯块体及其四周的断陷盆地带均有人工地震探测剖面通过,有的还作了大地电磁测深和地热等研究工作,这时阐明这些地区活动构造带和强震发生带的深部构造背景和动力学条件是十分有意义的,它们与地质的结合集中反映在几条地学大断面工作之中。90年代以来,国家地震局除了继续组织区域性剖面探测工作外,还组织地球物理专家对几个大震区进行深地震反射探测,如邢台
12、、唐山、三河一平谷等大震区及延庆盆地和北天山山前活动构造带(玛纳斯大震区)等,并且获得了很好的结果。这些结果与地表地质和上地壳构造研究结合起来,很好地认识了这些大震区的表层和深部构造特征,使我们对这些正断层或走滑正断层及逆断层和活动褶皱区(拉张区和挤压区)大地震发震构造条件获得了更全面的认识。,3，活动构造研究方法的改善 对年轻断层带的研究,方法上应用了第四纪地质学、构造地质学、地貌学和古地震学,从而扩展了有限的形变仪器或历史记录。此外,大地测量和地震学研究也是活动构造研究不可缺少的部分。典型的活动构造研究包括测定正在进行的形变速率、型式(style)和幅度,特别是定量研究与活动构造有关的古地
13、震的大小、分布和频度,从而帮助确定未来地震灾害。4，隐伏断层的研究 90年代年不断发生与隐伏断层有关的中强和大地震,如1988年苏联亚美尼亚的7级地震,1989年美国洛马普列塔的7.1级地震等。大地震时断层在地表不一定总要产生破裂。相反,也有一些地震产生的地表破裂变形远比预料的长,如1987年美国Superstition Hills地震等。在认识隐伏震源特别重要,如有人在美国东部弱活动地震带,从石油工业借用一种新手段,通过地震反射和折射测量,研究隐伏断层上方的变形,应用于震源研究和大地测量。此外,高精度卫星遥感技术、GPS和VLBI等新技术,在活动构造(包括隐伏活动构造)研究中的作用日益明显,
14、随着精度的提高和观测时间的增长,对活动构造研究所起的作用将更大。,5，长期危险性评估,在各种自然灾害中地震可以说是群害之首,为减轻地震灾害损失,很多国家正大力开展地震灾害和危险性的评估研究。解决这个科学难题的途径有多种,一种是进行地震预报研究,其中与地震地质学关系较大的是长期地震预报研究,时间尺度为几十年。另一种是地震危险性分析,其中用得较广泛的方法是地震区划。还有一种是震害预测。,如萨尔马等(S.K.sarma,etal.,1991)对印度次大陆东北部地震危险性做了概率研究。1897年8.7级地震和1950年8.6级地震,摧毁了整个印度东北部地区。1988年又发生一次7.3级地震,震中不在空
15、区,而是发生在地震多发的丛集区。他们用概率法作地震危险性计算,确定M8地震复发期约为50年,高危险区在地震丛集区。又如基拉齐(AKiratzi,1991)通过地震区划,把希腊划分出19个浅震地震带,测定了每个带未来几十年地震参数。如区域最大震级、活动速率、b值等,进行危险性评估,并将在希腊制定中的新建筑规范得到应用。再如苏马莱(p.Sumalee,1991)对泰国、缅甸、印尼做了地震区划和危险性分析。他使用了历史地震资料,应用了极值拟合理论,确定了衰减模型。既作了区划分析,又作了危险性评估。,三，未来国内地震地质学的主要研究及发展方向介绍,“为服务于今后国民经济和地震形势发展,考虑国内外地震地
16、质学发展趋向,今后应继续以“深、大、活”为发展方向,但应予以新意。深要扩为深结构、深过程和深交叉,打下更坚实更综合的现今地球动力学基础;大要分解为大尺度、大震级和大城市。大尺度应理解为一个尺度系列,分全球、区域和局域(震源)三级。大震级是预测研究的主要目标,大地震有其特定规律。大城市是防震的主要场所,城市地震研究已是国内外当前明显的发展方向;活应理解为短时限、微动态和快破裂。短时限即以中新生代构造格架为基础,以全新世以来的现今变动为对象。微动态即在均匀场中微变异常场的暂态过程。快破裂即关于足以激发地震波的快破裂过程的准备和发展规律。”马宗晋,1，多学科、多专业的交叉研究，提高综合性研究水平,地
17、震是一种极其复杂的研究对象，在对其进行地质学研究时，如果不能有效的借用其他专业的资源，势必造成工作量的庞大以及研究结论的片面性，进而无法对地震的预报和预防提出合理建议。21世纪，将GPS、遥感、计算机等技术融入到地震地质学研究是势在必行的。,2，加强活动构造基础理论的研究,板块运动对板内变形和板内地震究竟有怎样和多大的影响?大陆构造有什么基本特征?大陆地震与大陆构造有什么内在联系?大多数地震发生在10一15公里深处,这里往往是物探上的盲区。今后必须加强深部活动构造研究。活断层运动可能与地震有最直接的关系,今后要进一步加强活断层习性研究,其中包括断层活动性在时、空上的变化、活动方式(粘滑和蠕滑)等。还有构造应力场的研究、活断层的基本习性及其与地震的内在联系等都亟待基础理论的支持。,3.重视活动构造应用基础研究,继续坚持活动构造定量研究方向,促进地震危险性和工程安全性评价工作。特别是研究活断层的长期平均滑动速率、地震复发间隔,对预测未来潜在地震最高震级、发生地点和发生时间有重要参考价值。断层活动性工程评价研究、隐伏活断层研究、活断层填图、古地震研究、青藏高原隆升影响研究等等都是重要的研究方向。,4，开拓我国近海海域地震地质研究,填补我国在这方面的空白,并把它与沿海经济发达区地震危险性评价结合起来,以加强对近海地震活动的认识,并对保证海洋工程安全和沿海经济发展作出新的贡献。,谢谢！,
