扶余／松原－肇東斷裂研究綜述

劉權(quán)鋒盛 儉盧 滔張洪艷盤曉東

（1．防災(zāi)科技學院，河北 三河 065201；2．南京工業(yè)大學，江蘇 南京 211800；3．吉林省地震局，吉林 長春 132011）

扶余／松原－肇東斷裂研究綜述

劉權(quán)鋒1，盛 儉1，2，盧 滔1，張洪艷3，盤曉東3

（1．防災(zāi)科技學院，河北 三河 065201；2．南京工業(yè)大學，江蘇 南京 211800；3．吉林省地震局，吉林 長春 132011）

扶余／松原－肇東斷裂是松遼盆地內(nèi)一條重要隱伏斷裂，因以往記錄到的中強地震較少而缺少對其的研究。近年來該斷裂地震活動明顯增強，是目前東北地震區(qū)地震活動最為強烈的斷裂構(gòu)造，故對斷裂活動性研究十分迫切。在掌握了石油深部資料后，通過收集總結(jié)斷裂相關(guān)的地質(zhì)構(gòu)造背景、地震記錄、地球物理場特征以及地球物理探測資料等，以產(chǎn)狀、地震活動性，最新活動年代為依據(jù)將斷裂分為四段，綜述了各分段斷裂產(chǎn)狀、性質(zhì)、活動歷史及活動年代等，并對斷裂下一步研究提出建議。

扶余／松原－肇東斷裂；松遼盆地；斷裂分段；斷裂特征；發(fā)震能力

0 引言

近年來，松遼盆地中強地震事件增多，這些地震事件主要發(fā)生在扶余／松原－肇東斷裂與查干泡—道字井斷裂交匯處［1－2］，如 2006年的查干花5.0 級地震，2013 年的 5.8 級震群，震群造成20余萬人受災(zāi)，直接經(jīng)濟損失20多億元。扶余／松原－肇東斷裂是松遼盆地內(nèi)一條重要的發(fā)震斷裂［3］，北起肇東，南端延伸至查干花地區(qū)，穿過松原市，并由多條次級斷裂組成［4－5］，在松原地區(qū)與第二松花江斷裂交匯處曾經(jīng)發(fā)生過吉林省最大的地震［6－8］，為 1119 年的 63／4級地震（圖1）。從地震活躍程度分析扶余／松原－肇東斷裂是目前東北地震區(qū)內(nèi)活動最為強烈的斷裂構(gòu)造。然而，由于斷裂處于地震相對較弱的東北地震區(qū)，且均為第四系所覆蓋，因此以往對其的研究主要集中在石油部門生產(chǎn)中進行的探測所得到的資料的分析，該斷裂的研究資料相對較少。

圖2為石油部門的深部地球物理探測資料，其中（a）、（b）兩條測線位于查干花地區(qū)，為東西向布置，深部資料顯示斷裂為正斷層，在（b）測線位置造成了T1（嫩江組底面）反射層的變形，并錯斷T1反射層，控制第四系基底埋深。（c）測線位于松原城區(qū)，為南北方向測線，地震反射剖面顯示扶余／松原－肇東斷裂為逆斷性質(zhì)，分支斷裂具有上凸下凹的構(gòu)造變形特征，這種變形可能是構(gòu)造反轉(zhuǎn)的結(jié)果。

石油資料可以幫助我們清晰地了解斷裂在深部的展布情況，然而也具有淺部數(shù)據(jù)精度不夠或丟失的缺點。近年來該斷裂帶上布設(shè)的淺層人工地震探測測線逐漸增多，為進一步了解該斷裂的活動性提供了有利的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。本文收集了近年來該斷裂帶上的淺層人工地震探測數(shù)據(jù)，對該斷裂的活動性進行了總結(jié)、分析。根據(jù)這些數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)扶余／松原－肇東斷裂在產(chǎn)狀、地震活動性，最新活動年代等特征上存在著較為顯著的差異，可以大致分為四段，分別為扶余－肇東段、扶余北段、孤店段和查干花段斷裂（圖1）。

1 地質(zhì)構(gòu)造背景

扶余／松原－肇東斷裂位于松遼盆地中部，屬深大基底斷裂，在構(gòu)造位置上處于東北斷塊區(qū)松遼斷塊坳陷內(nèi)中央坳陷和東南隆起交界處［9］，為松遼斷塊沉降帶內(nèi)次級構(gòu)造單元的分界帶［10］，并控制著第四系的沉積［11－12］。松遼盆地位于東北地區(qū)中部，四周以深大斷裂為界［13］，是大型中新生代陸相沉積盆地，具有斷坳陷雙重構(gòu)造格局［14－16］。 按 前 人 研 究 的 中 國 構(gòu) 造 單 元 劃分［17－18］，松遼盆地位于布列亞—松遼亞構(gòu)造域的南段，其西部為蒙古—興安亞構(gòu)造域，東部為環(huán)太平洋構(gòu)造域，盆地處在陸間區(qū)的東部和濱太平洋區(qū)北段的內(nèi)帶，受東西方向的應(yīng)力。

圖1 扶余／松原－肇東斷裂分段示意圖（據(jù)松原市活動斷層探測與地震危險性評價，2012王雷等；吉林省松原地區(qū)孤店斷裂活動性研究，2015邵博等；松原市扶余北隱伏活動斷裂地震潛勢研究，2016；扶余／松原－肇東斷層南段活動性鑒定，2015）Fig．1 Sections of Fuyu／Songyuan?Zhaodong Fault

扶余／松原－肇東斷裂總體被第四系所覆蓋，處于隱伏狀態(tài)［19－20］，北部以低平原區(qū)為主，包括河谷低平原、沼澤低平原等，地貌因人類活動破壞較為嚴重，斷裂南部附近，有大大小小的湖泡沿斷裂帶方向呈串珠狀分布，從側(cè)面反映出斷裂的走向。

松遼盆地磁場以低負值疊加寬緩正異常為特征，中北部為寬緩負異常，扶余／松原－肇東斷裂所在盆地中部存在NE方向正值高異常帶，斷裂為基底斷裂，該處磁異常帶可能由斷裂引起。盆地重力異常具有面積大、幅度低和異常梯度小的特點，重力異常帶走向為NNE，西部低負異常且等值線密集，東部為重力異常正值區(qū)［21－22］，盆地內(nèi)部存在若干局部正異常與低負異常，與周圍異常差異明顯，該地區(qū)對應(yīng)盆地中央坳陷與東部隆起帶，可能反應(yīng)了基底局部隆起［23］，對應(yīng)了扶余／松原－肇東斷裂所在位置。李傳友［24］認為扶余／松原－肇東斷裂位于基底等深線突變帶上，是盆地東西部重力、磁異常變化密集帶，在斷裂東西兩側(cè)的新構(gòu)造運動存在差異，屬第四紀斷層。盆地內(nèi)莫霍面變化特征與重力場相似，呈NE方向展布，扶余／松原－肇東斷裂莫霍面埋深最淺，向東西兩側(cè)逐漸加深。

盆地發(fā)育地層由上侏羅統(tǒng)、白堊系、古近系、新近系和第四系組成，并以白堊系為主［25］。上侏羅統(tǒng)包含火石嶺組（J3h）、沙河子組（J3sh）、營城組（J3y）；白堊系分為上下兩統(tǒng)，上統(tǒng)分為明水組（K2m）、四方臺組（K2s），下統(tǒng)自上而下分別為嫩江組（K1n）、姚家組（K1y）、青山口組（K1qn）、泉頭組（K1q）、登樓庫組（K1d）、營城組（K1yc）、沙河子組（K1sh）；古近系有依安組（Ey）；新近系包括大安組（Nd）、泰康組（Nt）［26］。 盆地在不同時期分布范圍變化較大，如今是以晚白堊世四方臺組—明水組及新生代構(gòu)造運動以來盆地邊緣隆起組成的盆地輪廓［16］。目前，普遍認為松遼盆地的演化經(jīng)歷了斷陷、坳陷以及反轉(zhuǎn)三個階段［27—31］，具有“下斷上坳” 的雙層結(jié)構(gòu)［32－35］。 扶余／松原－肇東斷裂沉積蓋層為中新生代沉積巖［36］，斷陷期地層包括火石嶺組，沙河子組和營城組［37－38］，總的地層可劃分為：斷陷構(gòu)造層（火石嶺組—營城組）、坳陷構(gòu)造層（登婁庫組—嫩江組）以及反轉(zhuǎn)構(gòu)造層（四方臺組—泰康組）［13，31］。

扶余／松原－肇東斷裂包括松遼盆地普遍發(fā)生了構(gòu)造反轉(zhuǎn)，大部分正反轉(zhuǎn)構(gòu)造都疊置在斷陷上，于嫩江組末期開始發(fā)生［39］，此時裂陷作用早已停止，大陸板塊間相互作用狀態(tài)改變，產(chǎn)生了區(qū)域擠壓應(yīng)力場［40－41］，扶余／松原 －肇東斷裂位于盆地中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶上，在斷裂東側(cè)，盆地隆升幅度大，抬升剝蝕較多，西部反之，整體呈現(xiàn)出向西傾翹的格局。扶余／松原－肇東斷裂在后期構(gòu)造反轉(zhuǎn)中發(fā)育的逆沖斷層與褶皺構(gòu)造變形對第四紀地層存在影響作用，造成部分地層發(fā)生變形，其活動性已經(jīng)滲入到第四紀（吉林省工程地震研究中心，2007）。

圖2 扶余／松原－肇東斷裂深部地震反射剖面圖Fig．2 Deep Seismic Reflection Profile of Fuyu／Songyuan?Zhaodong Fault

2 扶余－肇東段斷裂

扶余／松原－肇東斷裂原名扶余－肇東斷裂，因區(qū)域規(guī)劃撤扶余區(qū)，改為松原市，所以名稱發(fā)生變化。扶余－肇東段斷裂是扶余／松原－肇東斷裂的北段斷裂，走向NE，北起肇東，南到松原市。在前人的研究中，也把這段斷裂稱之為大洼－薄荷臺斷裂，斷裂整體傾向SE，傾角約60°，逆斷層性質(zhì)［26］。在斷裂位置布設(shè)了人工地震測線，獲得的地震反射剖面如圖1所示，斷裂錯斷了TQ界面，推測TQ反射界面為第四系底面①2012年“松原市活動斷層探測占地震危險性評價”報告。，斷層上盤沉積厚度減薄，下盤增厚，表明斷層控制了TQ與T0之間的地層沉積，并表現(xiàn)出輕微的構(gòu)造反轉(zhuǎn)（禇慶忠等總結(jié)反轉(zhuǎn)構(gòu)造在地震剖面上的特征）。另外，斷裂在肇東附近上下盤基底埋深相差約1000m，說明扶余－肇東段斷裂在第四紀之前甚至第四紀早期有比較明顯的活動［42］，鉆孔的測年資料顯示斷裂為早中更新世斷裂。在記錄到的地震中，扶余－肇東段南端與第二松花江斷裂交匯處小震活動較多［43－44］，沿NE方向延伸有少量地震（吉林省工程地震研究中心，2012），斷裂并沒有記錄到 4.7 級以上地震［45－47］。 地表為平臺沖洪積平原，未發(fā)現(xiàn)有 NE向地裂縫［48］，綜合資料來看，該段斷裂的地震活動性較弱，發(fā)生中強地震的可能性較低，是扶余／松原－肇東斷裂帶最平穩(wěn)的一段斷裂。

3 扶余北段斷裂

在2012年松原市活斷層探測與地震危險性評價項目中，研究人員根據(jù)石油資料以及淺層地震勘探，在松原城區(qū)北側(cè)發(fā)現(xiàn)了一條隱伏斷裂，并將該斷裂命名為扶余北斷裂，此斷裂應(yīng)為扶余／松原－肇東斷裂的扶余北段分支，也是地震活動性較高的一段斷裂。

扶余北斷裂走向近 EW，地下破裂長度26.5km，具有明顯的獨立性，斷層總體傾向 S，視傾角約60°～80°，部分位置傾角近似垂直，早期正斷，中新世以來構(gòu)造反轉(zhuǎn)上部轉(zhuǎn)變?yōu)槟鏀鄬有再|(zhì)，斷層呈花狀構(gòu)造，形成了典型的多邊形斷層系［49－50］。

扶余北斷裂在構(gòu)造反轉(zhuǎn)階段發(fā)生了比較明顯的轉(zhuǎn)變［51－52］，斷層也由N傾轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在的S傾，并在淺部較弱地層中形成反轉(zhuǎn)構(gòu)造褶皺［19］。淺層人工地震勘探剖面顯示斷裂造成第四系地層明顯變形（圖1），鉆孔資料顯示斷裂兩側(cè)青山口組埋深變化較大且?guī)r芯中有裂隙，說明斷裂發(fā)生過強烈地震活動［53］。從地震記錄來看，扶余北斷裂具有明顯地震集中現(xiàn)象，說明斷裂具有較強的地震活動性，利用聯(lián)排鉆孔探測證實了扶余北斷裂在晚更新世地層存在擾動，取斷點位置土樣利用光釋光測年技術(shù)，確定斷裂晚更新世以來存在活動。扶余北斷裂地表人為破壞較嚴重，但斷裂活動性已經(jīng)進入第四系且地震活動較多，目前對斷裂的研究還較少，有必要對其進行更進一步的研究。通過“深部地震構(gòu)造環(huán)境探測”與“斷層鉆孔探測”等工作以及利用經(jīng)驗關(guān)系、構(gòu)造類比、地下破裂參數(shù)擬合法等方法①，綜合認為斷裂具備6.5級左右的地震發(fā)震能力。

4 孤店段斷裂

孤店斷裂位于松遼盆地南部長嶺凹陷與華字井階地的分界線附近，在構(gòu)造上處于盆地中央坳陷區(qū)南部的扶新隆起帶西南端［54－55］，為長嶺斷陷區(qū)控制斷裂之一［56］，其北端與扶余／松原－肇東斷裂中段相連，地下破裂程度相同，應(yīng)為扶余／松原－肇東斷裂在孤店的一段分支。有研究認為［4］該段斷裂是扶余／松原－肇東斷裂帶活動性最強的一條斷裂。

孤店斷裂地下破裂長度66km，北部走向NE，南部走向NW，總體走向近SN，傾向E，展布呈東傾的弓形。斷裂呈鏟形，具有典型的“下正上逆”的正反轉(zhuǎn)構(gòu)造特征，下部斷距較大，上部斷距小且陡（圖1）。

斷裂沉積期活動強烈，并于嫩江組末期發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)［39，57－58］。 關(guān)于孤店斷裂反轉(zhuǎn)構(gòu)造，其形成機制是先存正斷層在后期受SE—NW向擠壓應(yīng)力，地層沿斷面傾向發(fā)生逆向運動，下部保持正斷，上部轉(zhuǎn)變?yōu)槟鏀鄬硬⑿纬神薨櫍?1，59－60］，屬斷層控制型正反轉(zhuǎn)構(gòu)造［61－63］。斷裂在石油剖面上表現(xiàn)為“上凸下凹”的特點，說明構(gòu)造反轉(zhuǎn)的逆斷位移超過上部地層前期正斷位移量但小于下部地層正斷位移。付憲弟等［55］指出孤店斷裂中部反轉(zhuǎn)強度大于兩端，中段反轉(zhuǎn)率在0.3以上，兩端不超過0.2，陳昭年等［64］也指出孤店斷裂位置反轉(zhuǎn)構(gòu)造的反轉(zhuǎn)率為0.254，這都說明斷裂反轉(zhuǎn)程度相對較弱，屬輕度到中等反轉(zhuǎn)構(gòu)造［65］。

在孤店斷裂位置布設(shè)淺層人工地震測線得到的地震反射剖面圖（圖3）顯示斷裂錯斷TQ反射界面，該界面為第四系反射底面，T0為第四系中間層，TQ層以上情況較為模糊。根據(jù)鉆孔勘探資料，在15.0m深處發(fā)現(xiàn)粉質(zhì)粘土層發(fā)現(xiàn)裂隙，兩個鉆孔軟土層底部有0.85m落差，確定斷裂在晚更新世有過活動。斷裂還控制著地層發(fā)育，在深井子段變形帶東西兩側(cè)落差達9m。目前，有研究認為孤店斷裂與1119年63／4級地震有關(guān)［4，54］，根據(jù)變形帶兩側(cè) 9m 地表落差推算晚更新統(tǒng)可能產(chǎn)生垂直落差20m，表明孤店斷裂在晚更新世后仍有構(gòu)造活動，所以這種可能性是存在的。通過地下破裂參數(shù)擬合法，利用Wells等經(jīng)驗擬合公式得到的斷裂最大震級超過Mw6.0 級［4］，斷裂具備孕育 6.5 級左右地震的能力。

圖3 孤店段反射波解譯剖面圖（松原市斷層活動性鑒定與地震危險性評價，2012）Fig．3 Reflection wave interpretation profile of Gudian section

5 查干花段斷裂

查干花段斷裂位于扶余／松原－肇東斷裂南段，是斷裂帶地震活動最為頻繁強烈的一條斷裂，因斷裂穿過查干花地區(qū)，所以稱其為查干花段斷裂。在查干花地區(qū)還存在若干條與查干花段斷裂相交的NW向斷裂，稱之為查干花斷裂組。

斷裂整體被第四系覆蓋，以往對其的研究較少。關(guān)于查干花段斷裂的展布，主要存在兩種觀點，一種是根據(jù)以往資料以及石油部門的深部資料得到的展布情況（圖1）；另外一種為“松原市活動斷層探測與地震危險性評價”項目的研究成果。在2015年的“扶余／松原－肇東斷層南段活動性鑒定”項目中，通過淺層地球物理綜合探測以及控制性鉆孔探測，確定了斷層與石油資料推斷斷層基本上位于同一走向線。斷裂長度約38km，走向NE，主傾向NW，地震反射剖面表現(xiàn)為逆斷層并錯斷了T03反射層（圖4），T03反射層解譯為白堊系嫩江組頂面，顯示為早中更新世斷裂。斷裂在裂陷期活動較為強烈［66］，深部斷層組合成負花狀構(gòu)造（圖2），在局部地段曾發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)［67－68］。

圖4 查干花段反射波解譯剖面圖Fig．4 Reflection wave interpretation profile of Chaganhua section

2013年，查干花段斷裂與NW向查干泡－道字井斷裂的交匯處吉林省前郭縣發(fā)生了5.8級震群。關(guān)于此次震群，張洪艷等［69］利用雙差定位法對地震序列重定位后，發(fā)現(xiàn)地震主要集中在查干泡－道字井斷裂北部東側(cè)，5次5級左右地震深度都在8～15km范圍內(nèi)，沿NW向破裂較EW向破裂更充分，震群長軸展布 NW近 EW 向［70］，認為查干泡－道字井斷裂為此次震群主控斷裂，斷裂兩側(cè)結(jié)構(gòu)差異大，東側(cè)地震強度優(yōu)于西側(cè)，這表明與其共軛的查干花段斷裂也一起控制著地震發(fā)生。王兆國等［71］在研究中表示巖石圈斷裂控制的斷裂帶是淺源地震的發(fā)生部位，尤其是NE和NW向斷裂相交區(qū)域，很可能是淺源強震發(fā)生區(qū)域。通過這次前郭5.8級震群事件，可以確定查干花段斷裂具有6.0級左右地震發(fā)震能力，并且斷裂與NW向查干泡－道字井斷裂相交，可能再次發(fā)生6.0級左右地震。

6 結(jié)論

（1）扶余／松原－肇東斷裂在松遼盆地內(nèi)各分段產(chǎn)狀差異較大，整體都表現(xiàn)為逆斷性質(zhì)，根據(jù)斷裂的產(chǎn)狀、地震活動性、活動年代等，將斷裂分為四段，分別為扶余－肇東段斷裂、扶余北段斷裂、孤店段斷裂、查干花段斷裂。

（2）扶余－肇東段斷裂走向 NE，整體傾向SE，逆斷層性質(zhì)，淺層人工地震勘探資料顯示斷裂具有輕微的構(gòu)造反轉(zhuǎn)特征，鉆孔測年資料顯示最新活動年代為早中更新世。斷裂在南端在與其他斷裂交匯處記錄到較多小震活動，在NE向沿線則地震活動很少，這可能因為斷裂在反轉(zhuǎn)階段構(gòu)造活動幅度較小，是整條斷裂帶最穩(wěn)定的一段。

扶余北段斷裂走向近EW，逆斷層，呈花狀構(gòu)造，中新世開始發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)，導致斷裂性質(zhì)改變，由之前的傾向N變?yōu)閮A向S，上部產(chǎn)生褶皺。扶余北段斷裂曾發(fā)生過強烈地震，晚更新世以來仍有活動，記錄顯示有較強的地震活動性，是扶余／松原－肇東斷裂帶活動時代最新的兩條斷裂之一，也是較活躍的一段斷裂。

孤店段斷裂總體走向近SN，傾向E，具有典型的“下正上逆”的正反轉(zhuǎn)構(gòu)造特征，下部斷距較大，上部斷距小且陡，于嫩江組末期發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)，晚更新世以來仍有構(gòu)造活動，并在地表產(chǎn)生變形。孤店段斷裂是扶余／松原－肇東斷裂規(guī)模最大的一段斷裂，但記錄到的地震活動較少，在2012年的松原市活動斷層探測工作中指出孤店段斷裂是斷裂帶活動性最強的斷裂。

查干花段斷裂走向NE，主傾向NW，剖面顯示為逆斷層，呈負花狀構(gòu)造，局部段曾發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)，活動時代為早中更新世，與NW向查干花斷裂組發(fā)生交匯，在2006年發(fā)生5.0級地震，2013年發(fā)生5.8級地震群，是扶余／松原－肇東斷裂地震活動最強烈的一段。

（3）扶余－肇東段斷裂長度最長，對斷裂整段研究還有所欠缺，之前淺層人工地震勘探的測線主要布設(shè)在靠近松原的地區(qū)，沿斷裂NE方向通過地貌勘察確定下一步探測的位置，可以獲得更多斷裂的性質(zhì)。扶余北段斷裂目前的勘探較少，通過地下深層勘測有助于了解斷裂構(gòu)造活動歷史，斷裂可能具有孕育中強地震的能力，需要更多斷裂晚更新世以來活動的特征證據(jù)，收集更詳盡的資料分析構(gòu)造反轉(zhuǎn)造成的淺部地層變形對地震活動的影響以及相似斷裂特征的地震規(guī)律。孤店段斷裂同扶余北段斷裂，需要更多的資料分析構(gòu)造反轉(zhuǎn)造成淺部地層變形的影響。查干花段斷裂整體被第四系覆蓋，地表破壞情況較為嚴重，對其的勘探較少，為了了解斷層向下延展特征，需進行深部的地震勘探，明確斷裂的構(gòu)造活動歷史等。另外，查干花段斷裂與多條NW向斷裂相交，在研究斷裂時應(yīng)充分考慮相交斷裂對它的影響。

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Research Status of Fuyu／Songyuan?Zhaodong Fault

Liu Quanfeng1， Sheng Jian1，2， Lu Tao1， Zhang Hongyan3， Pan Xiaodong3
（1．Institute of Disaster Prevention，Sanhe065201，China；2．College of Transportation Science＆Engineering，Nanjing Tech University，Nanjing211800，China；3．Jilin Earthquake Agency，Changchun132011，China）

As an important concealed fault in Songliao Basin， the research of the Fuyu／Songyuan?Zhaodong Fault is little due to few recorded moderate seismic activities．But in recent years， the prominently intensifying seismic activities of this fault have made it a fault with most intense seismicity in Northeast seismic region，thus necessitating an urgent study on this fault’s activities．After collecting the in?depth petroleum data， by collecting and summarizing the fault?related research status of geological structure background， seismic records， geophysical field anomalies，geophysical detection data etc．， the fault is divided into four segments on the basis of its occurrence， seismicity， and the latest active age．Then this paper reviews the occurrence， nature， activity history and active age of each fault segment．Finally， some suggestions for further research on the fault are put forward．

Fuyu／Songyuan?Zhaodong Fault； Songliao Basin； fault segmentation； fault characteristic； seismogenic ability

P315．2 文獻標識碼：A 文章編號：1673－8047（2017）03－0008－09

2017－03－30

中國地震局“2015年度我國地震重點監(jiān)視防御區(qū)活動斷層地震危險性評價”項目．

劉權(quán)鋒（1992—），男，碩士研究生，主要從事地震地質(zhì)方面的研究。