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?Geosphere:高精度地形數據揭示的阿爾金斷裂東段的特征位移分布和古地震復發模型

2020-01-02

阿爾金斷裂帶作為青藏高原北緣的一條主控邊界斷裂(如圖1),具有較高的晚第四紀滑動速率,控制著一些大地震孕育和發生(Avouac et al., 1993; Tapponnier et al., 2001),其晚第四紀左旋滑動速率在東經90°以西的中段大于8mm/yr (Washburn et al., 2003; Mériaux et al., 2004; Wallace et al., 2004; Cowgill, 2007; Zhang et al., 2007; Gold et al., 2011),東段沿走向向北東減小至疏勒河三聯點,滑動速率約2.2~4.8mm/yr (Xu et al., 2005; Zhang et al., 2007; He et al., 2013),最后終止于寬灘山附近的赤金,滑動速率小于2 mm/yr (Meyer et al., 1996; 張寧 et al., 2016)。沿阿爾金斷裂帶東段線性地貌清晰,但該地區地震完整記錄不足百年,歷史上沿阿爾金斷裂帶東段沒有地表破裂型地震發生,其大震復發模型仍不清楚。

  

 圖1 阿爾金斷裂帶東段構造和地貌背景、斷裂分段、LiDAR數據范圍(圖B中白色長矩形),SH—肅北到紅柳溝段; HS—紅柳溝段到石包城段; SB—石包城到巴格峽段; BS—巴格峽到疏勒河段; SC-疏勒河到赤金段

上世紀八十年代以來,盡管地震科學家引入了一系列用以描述活動斷層上地震復發及其位移分布的概念模型,如位移可變模型、均勻位移模型和特征位移模型(Schwartz and Coppersmith, 1984; Sieh and Jahns, 1984),但受當時技術手段的限制,其活動斷層定量研究精度較低,難以評價其大震復發模式。地震危險性評價中常用來外推大地震發生率的G-R關系多用于較大區域范圍內,不適用于單條活動斷層(Schwartz and Coppersmith, 1984);一些研究則認為單條活動斷層上中小地震似乎符合G-R關系(e.g., Ben-Zion, 2008; Wesnousky, 1994),大震符合準高斯分布(e.g., Pacheco et al., 1992; Scholz, 1988; Zielke and Arrowsmith, 2008)。因歷史記錄明顯短于大震復發周期,且可能存在漏記,當前大多活動斷層上僅有一次大震或缺少記錄,無法分析其大震的復發行為。因此,獲得活動斷層上盡可能長的大震復發歷史,包括位移量的大小及空間分布特征等詳細的定量參數,是構建活動斷層大震復發模型的關鍵所在。

針對上述問題,澳門威尼l斯人網址的康文君博士,在徐錫偉研究員的指導下,與美國加州大學戴維斯分校的Michael E. Oskin教授合作,基于高分辨率LiDAR數據和航空攝影數據,通過系統地測量沿阿爾金斷裂帶東段(95.4°E-97.2°E)約150公里長(LiDAR與UAV數據)的地震位移分布,分段繪制了概率密度分布圖,并結合前人的古地震研究結果,進行了深入的分析討論,獲得了以下3個主要結論:

1、在阿爾金斷裂帶東段(疏勒河三聯點以西),水平累計位移表現為約6米的整數倍,且變異系數(圖2中的CV值)小于0.25,表現為6米的準特征位移;然而在疏勒河三聯點以東,特征位移不明顯(圖2)。

2、沿阿爾金斷裂東段的水平位移分布表現為兩種不同波長的波動(圖2),波長為米到數十米級別的短波長的波動和數公里級別的長波長波動;關于前一種短波長波動,前人認為與非常淺部的斷層面物理條件變化有關(Zielke et al., 2015),而后一種長波長的波動可以歸因于斷裂帶幾何展布復雜性(斷裂階區、構造三聯點等)(Klinger et al., 2006; DuRoss et al., 2016)

3、假設10公里的破裂深度和30GP的剪切模量,根據相應公式估算出阿爾金斷裂東段(共180公里的破裂長度)的特征震級約為Mw 7.6;并綜合分析前人的古地震研究,我們認為復發間隔應該在1170-3790年之間。

  

  圖2 沿阿爾金斷裂東段(95.4°E-97.2°E)水平地震位移(帶誤差棒)分布

上述研究成果發表于美國地質學會期刊Geosphere上:Kang, W.J., Xu, X.W.(通訊作者), Oskin, M.E., Yu, G.H., Luo, J.H., Chen, G.H., Luo, H., Sun,

X.Z., and Wu, X.Y., 2019, Characteristic slip distribution and earthquake recurrence along the eastern Altyn Tagh fault revealed by high-resolution topographic data: Geosphere, v. 16, no. X, p. 1–15, https://doi.org/10.1130/GES02116.1.

原文鏈接:

https://pubs.geoscienceworld.org/gsa/geosphere/article/doi/10.1130/GES02116.1/579771/Characteristic-slip-distribution-and-earthquake


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