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1、1906年旧金山大地震，发生于1906年4月18日清晨5点12分左右，芮氏规模为7.8，震中位于接近旧金山的圣安地列斯断层上。自奥勒冈州到加州洛杉矶，甚至是位于内陆的内华达州都能感受到地震的威力。这场地震及随之而来的大火，对旧金山造成了严重的破坏，可以说是美国历史上主要城市所遭受最严重的自然灾害之一。,旧金山地震,目录,地震概况 地震地质现象 发震构造 地震地质特征 相关技术,区域地震概况,历史地震： 1906年4月18日旧金山大地震。主震余震型。时间：1906年4月18日当地时间早上5时12分。震级：里氏震级7.8 持续时间：4560秒。震中：圣安德列斯，476公里长。灾情：天气干燥导致大火
2、连烧3天，全市5.3万座房屋中2.8万座被摧毁，全市近40万居民中22.5万失家园，估计损失约4亿美元。 1989年10月17日旧金山大地震，时间：1989年10月17日当地时间下午5点零4分。震级：里氏6.9级。震中：旧金山东南80km处劳玛普瑞塔圣安德列斯断层带上。 2004年8月24日，当地时间凌晨3点20左右，美国加州旧金山北部地区(北纬38.21 西经122.32)，发生6.0级地震，震源深度11千米。,旧金山大地震（1906）,旧金山大地震（1906）,被1906年旧金山地震弄翻的生物学家路易斯阿加西斯的雕像，美国加利福尼亚州斯坦福大学,旧金山大地震（1906）,旧金山大地震（19
3、06）,Pictured is a lump of silver slag removed from a charred cashbox in San Francisco after the Great Earthquake and Fire of 1906. The silver coinage melted, but due to their higher melting-point the nickels retained their details and were embedded in molten metal. A stray screw was apparently also
4、in the box and was entombed as well. This interesting artifact illustrates the enormous heat generated by the fires that swept through the city after the quake,旧金山大地震（1906）,旧金山大地震（1906）,Intensity map for the 1906 San Francisco Earthquake deduced from the Lawson report,旧金山大地震（1906）,1906 San Francisco
5、 earthquakes seismogram recorded in Gottingen, Germany.,旧金山大地震（1906）,Fusakichi Omori,旧金山大地震（1906）,便翻阅任何一份有关世界地震的资料、图表，1906年4月18日发生在美国金山的8.3级大地震必在其中，这不仅仅囚为这场空前绝后的浩劫给旧金山带来了惨重的损失，也不因为它是一次著名的地震，而是这次地震所表现出来的特征很具代表性。把这次地震定为旧金山地震其实不是十分确切，因为它实际是由沿着长约400公里的圣安德烈斯断层重新滑动的结果。,微地貌,圣安德烈斯断层系是美国研究最详细的一个断裂系。从板块构造观点出发
6、,圣安德烈斯主断层被认为是转换断层,具有明显的右旋走向滑动性质,全长超过1000公里。沿该断层,新构造运动和地震活动的地质标志至今保留甚好,或为各种仪器记录的资料所证实。,圣安德列斯断层（系）,圣安德列斯断层系的主要构造特征,圣安德列斯断层几乎纵贯加利福尼亚西部大致与西海岸平行，走向近西北，中部略向西南突出。断裂北端在阿雷纳角的北边伸入太平洋，在岸外与近东西向的门多西诺断层相接，南端出国境至加利福尼亚湾。 成为太平洋和北美两大板块的活动边界,具有明显的右旋走向滑动性质,断面一般陡直,局部地段由于断面倾斜而具有冲断层的特点。表现为一条比单一的转换断层要复杂得多的边界转换断层,圣安德列斯断层系的主
7、要构造特征,两侧地质和地貌的差异： 南北两段出露的岩性亦有很大不同。在南段沿断裂分布前寒武纪火山岩和变质岩,以及古生代、中生代片岩和花岗岩。 北部大部分初露中生界和新生界地层。,圣安德列斯断层系的构造特征,安德烈斯断层作为一条活动的走滑断层，有关他的水平错动位移量可以追溯到前白垩纪时期。据研究结果，中、新生代以来的错动位移量如右： 在塔夫特附近，圣华金谷地的白奎纪前的岩石与其相对应的西侧靠近海边的阿雷纳角相同岩石对比表明，他们在一亿五千万年来错动350英里。 在坦布洛山脉所见白要纪岩石，现在在罗斯堡附近的断层西侧同样可以找到。它们在一亿年间错动了320英里。 在坦布洛一圣埃米迪奥和圣克鲁兹山出
8、露的始新世地层很相似，可能在始新世以来(5800万年)移动225英里。,圣安德列斯断层系的构造特征,圣埃米迪奥和加比兰两地岩石类型和顺序是极为相似，表明早中新世以来(2500万年)移动175英里。 坦布洛山脉东南端的页岩与断层西部卡连特山脉的页岩相近介，因此估计在约2000万年内移动65英里。 在圣埃米迪奥和坦布洛山出露的砾石的相互关系，说明在不到100万年间错开10英里。 此外，在过去20万年前与圣安德烈斯断层相交切的加洛克断层和大松断层可能是连在一起的，现在所见的大松断层已沿圣安德烈斯断层向北西推移6英里。 圣安德烈斯断层长期以来处于明显的右旋水平运动中。,圣安德列斯断层上的地震活动特征,
9、圣安德列斯断层上的地震活动特征,(一)两次大地震 1906年旧金山大地震(M =8.3)和19 57年南加州大地震(M=8)是这里有文字记载以来发生的两次最大地震。这两次地震深刻揭露了它们与断裂运动之间的关系。 1 .1906年旧金山大地震 (A . s . Lawson等，1908 )。图3就是当时利用修订的R FM烈度表勾绘的等震线图。 这张图表明释放地震能量的震源并非是点源，而是地质上的一条大断层，地震能量释放的性质写声波传播相类似，具有明显的定向性，介质对地震波传播有明显的影响。,圣安德列斯断层上的地震活动特征,2 . 1857年2月9日的加州大震，以前常称为蒂洪堡大地震。这个地震，当
10、时并没有专门的考察研究。D.C. Agnew和K.E. Sieh(1978)勾绘出这个地震粗略的等震线图(图4)，震中烈度为。从它的影响场范围来看，这个地震规模接近于1906年大震。,圣安德列斯断层上的地震活动特征,(二)地震性地表破裂 圣安德烈斯断层带上发生过20余次6级以上的地震，它们均生成明显的地表裂缝。 1966年3月4日英佩里尔镇发生3. 6级地震，最大烈度为5度，居然出现地震裂缝，呈明显的右移运动性质。 地震性地表破裂的特点地裂缝的重复性。例如科约特溪断层，断层上的1968年博雷戈地震，地震裂缝都发生在全新世断层陡崖上;1968年地震位错同早期地震具有完全相同的右旋性质，甚至表现在
11、各个具体细节部位上;1968年地震的逆断层出现在奥科蒂洛韦尔之北几公里处，那里正是这条走滑断层在全新世表现逆断层的唯一地方。同样的重复性，在圣安德热斯断层的其它地段也表现出来。 沿断层上的多处开挖结果，进一步表明全新世断层活动部位只限于数公里宽的老断裂带中的几米范围之内，证实全新世破裂过程的重复性和力学过程的长期稳定性。,圣安德列斯断层系的,在活动断裂上方，开展气体地球化学研究已广泛引起国内外科学界的重视，赋存于岩石中的气体，可以通过断层的破碎带从地下深处向地表迁移.因此，研究断裂带上方土壤气体的变化，可以了解地下气体的运移状况及断层的活动性,断裂带氡气测量,断裂带氡气测量,地震的发生是一个十
12、分复杂的力学一物理一化学过程.迄今为止，人们已认识到在地壳的浅部，地震发生的最重要原因是断层的大规模滑动，而地下温度、有效围压、孔隙流体化学和岩石类型是决定是否能够引起大型滑动的重要变量.其中地震的流体化学效应是当今地震成因研究中的最薄弱环节.由于地震的发生与断层活动有着十分密切的关系，因此，我们选择了现今构造活动十分强烈的圣安德列斯断裂带，研究活动断层及其附近地区地下流体沿断裂带逸出的特征. 氡是放射性铀系列中唯一的气体元素，是惰性气体，因而测试方法干扰小，但氡可被其它固体物质所吸附，以机械搬运或自身的对流扩散作用在通道良好的条件下进行迁移.因此，在构造破碎带上及其附近氡射气易于逸出。 大量
13、的观测实践已清楚地表明，在断裂带上，特别是活动断裂上方，可观测到氡的放射性异常.,沿圣安德列斯断裂带选择了断层的开启段、断层闭锁段、断层蠕滑段进行跨断层的土壤气氡测量，观测结果分述如下:,断裂带氡气测量,断层开启段土壤气氡测量结果： 垂直断层测线. 沿裂缝测线. 图2a给出了该线土壤气氡的观测结果.由图可以看出，该地区氧值低，在0-4个脉冲范围内波动，但在地震新形成的二条断裂上方，氧值可达25和27个脉冲，异常十分突出.,断裂带氡气测量,图3给出了另一条测线上土壤气氡主测线和复测线测量结果. 由图可以看出，在无裂缝穿过的地区，氧值在0-2个脉冲范围内波动. 在穿过地震裂缝的上方，氧值明显增大，
14、高值可达11和17个脉冲成几倍和十几倍增长.二条测线的测量结果具有很好的一致性，异常形态相似，氧的高值全部出现在地震裂缝的上方.,断裂带氡气测量,本次测量布设的跨断层测线位于Olema，全长139. 5 m，共有测点21个，结果显示于图4b. 该地区土壤中氧气的背景值在30-40个脉冲范围内变化，而在断裂带上方，氛值偏高，最高值可达219个脉冲，是正常值的6-7倍.高值区分布在断层中线的两侧共3C多米的宽度内，该宽度正好与1906年大震活动破裂带的宽度相吻合.在此范围以外地区，氧值已恢复到正常值水平. 上述观测结果表明，在圣安德列斯断层上方，处于闭锁状态的地震断层破碎带上，仍然可观测到土壤气氡
15、的高值异常区.,断层闭锁段土壤气氡测量结果,图6a给出了该地段土壤气氧的观测结果 .由图可看出，该地区土壤气氡背景值在0-30个脉冲范围内变化，总体上看氧的高值出现在断裂带的上方，但高值点不像以往文献中所指出的出现在断层的正上方， 而是在其两侧.在断层的东盘距断层中线(图中0点处)39 m观测到氧的最高值，其测值可达158个脉冲，而在断层中线(0线部位)氧值仅为58个脉冲。,断层蠕滑段土壤气氡测量,跨圣安德列斯断层测线 图6b给出了该测线土壤气氧的观测结果.由图可以看出，在该测线所获取的观测结果与上段测线蠕滑段所取得的结果一致，土壤气氧的高值出现在断层中线两侧。 上一段测线氧的高值点的间距小于
16、这一段，在该断层的西盘27 m处观测到氧的高值为90个脉冲，断层东盘9 m氧的高值也达90个脉冲，而正常背景值在该地区一般在0-30个脉冲范围内波动.,断层蠕滑段土壤气氡测量,关于异常,氡在蠕滑断层上的分布形态是由以下原因造成的: 其一，由于断层已出露于地表，断层蠕滑造成的地表破坏非常明显，断层的走向十分清楚，因而本次测量与国内开展的类似测量相比，容易布设测线，加之测点间距较密，最小间距可达1. 5-3. 0 m，因而可以探测到土壤气氧随空间变化的细节; 其二，由于断层长期蠕动，使断层泥部分的土质变得致密而坚硬.在测量过程中，我们对测线上的土质条件、环境条件进行了认真的调查，发现在相同的土质条件和环境条件下，蠕滑部分的土质致密，因而透气性要比相邻两侧差，所以出现了逸出氧低于两侧的结果.,结语,浅源构造地震，总是伴随着构造活动发生的，地震又大多发生在原已存在的活动断裂带上， 因此本项研究选择在大型的圣安德列斯活动断裂带上，在不同的构造活动类型的地段，开展了断层气上方气体地球化学研究，获取了断层开启段、闭锁段、蠕滑段的土壤逸出
