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——————习近平

【李康,Paul Tapponnier,徐锡伟,康文君-EPSL】青藏高原东北缘海原断裂带:2022年门源Ms 6.9级地震地表破裂,古生代缝合带再活化,滑动速率和地震空区

发布时间: 2023-10-18

来源: 地震灾害研究中心

       2022年1月8日,在青海省门源县境内,冷龙岭断裂与托来山断裂连接区附近发生Ms 6.9级地震,为进一步厘清海原断裂系的几何展布提供了机会(图1)。基于大疆无人机(Phantom 4-RTK)获取的高分辨率影像和野外调查工作,我们对门源地震地表破裂的几何展布进行了详细填图,并精细测量了同震位移。结果显示,门源地震破裂了NWW走向的冷龙岭断裂西段∼22 km长和EW走向的托来山断裂东段∼4 km长,最大左旋位移分别约为3.4和0.95 m(图2)。根据经验关系,本次事件(Mw 6.7)的最大及平均(~2 m)同震位移均较大,认为主要由于破裂较浅(<6 km)引起的(Luo and Wang,2022)。

       冷龙岭与托来山破裂之间形成了一个2.8 km宽的左旋左阶-拉分阶区,而不是之前推断的拉张弯区。至于海原断裂系为什么不沿冷龙岭断裂继续向西延伸,而是形成一个左阶-阶区,我们推断海原断裂主要沿着流变学上弱的古生代的祁连山缝合带发育。冷龙岭断裂与托来山断裂在深部可能沿着古缝合带连接在一起,正如余震分布和InSAR数据反演结果。古缝合带在地表表现为不连续的、梭形的蛇绿岩/蛇纹岩露头(~1-6 km长)。

       全新世(~10 ka)和末次冰盛期(LGM,~20 ka)以来,冷龙岭断裂与托来山断裂累积位移分别为∼55 m和∼71 m(图4),这可能意味着对应的平均滑动速率分别为∼5±0.5 mm/yr和∼3.5±0.4 mm/yr,与InSAR/GPS研究结果一致(Huang et al.,2022)。更为推测的,这些速率将暗示沿冷龙岭断裂西段与托来山断裂东段发生≈Mw 6.5地震的复发间隔分别为约500年和715年。

       沿古浪断裂,我们开展了无人机基础的野外调查工作(图5),结合Gao et al.(2022)的年龄结果,获得古浪断裂的滑动速率为∼2.57±0.32 mm/yr,与InSAR结果∼2.9 ± 0.2 mm/yr(Huang et al.,2022)和晚更新世速率∼2.50 ± 0.32 mm/yr (Zhang et al.,2019)一致,向东沿香山-天景山断裂速率衰减到∼1.1 ± 0.2 mm/a(Li et al., 2017, 2019)。Shi et al.(2019)探槽显示古浪断裂没有错断约1420 a BP地层,结合野外考察没有发现相对新鲜的地表破裂,推测冷龙岭断裂和古浪断裂在1927年古浪M 8级地震中都没有破裂。

       2022年门源地震地表破裂以东,同震库仑应力增加,加之冷龙岭断裂在过去几百年中没有破裂,其中东段(~100 km)有发生Mw 7.4级地震的风险。这也可能意味着,如果发生级联破裂事件,一场大地震(M 8?)可能会破裂该段以及东边的天祝地震空区(~200 km)。尽管托来山断裂的强震历史我们知之甚少,但其地震风险不容忽视,可能已经积蓄了Mw 7.3地震(Huang and Zhou, 2022)。

       2016年门源逆冲型地震和2022事件发生在冷龙岭断裂及其北侧,余震平面分布上基本连接,为了解区域深部三维构造提供了机会。深度剖面上,2016和2022事件余震带分别显示为缓倾角(~43°)和陡倾角(~80°),与InSAR反演和震源机制解结果基本一致。联合高分辨率的地貌数据,允许我们构建该区域三维构造模型,模型显示近于平行的海原走滑断裂和祁连山前缘逆冲断裂带形成一个斜向滑移分配构造(图6)。

       上述研究成果发表在国际期刊Earth and Planetary Science Letters上,中科院分区1区Top。详见:Li, K.*, Tapponnier, P., Xu, X.W., Kang, W.J., (2023). The 2022, Ms 6.9 Menyuan earthquake: Surface rupture, Paleozoic suture re-activation, slip-rate and seismic gap along the Haiyuan fault system, NE Tibet. Earth and Planetary Science Letters, 622:118412. 原文链接:http://doi.org/10.1016/j.epsl.2023.118412

图1 青藏高原东北缘活动断裂及海原断裂展布


图2 门源地震破裂展布及同震位移分布

图3 左旋剪切相关破裂特征

图4 托来山断裂位错累积位移

图5 古浪断裂地貌断错特征及累积位移
 
图6 海原走滑断裂与祁连山前缘逆冲断裂带三维模型