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Geophysical Research Letters:大地电磁剖面揭示阿尔金断裂阿克塞挤压阶区断裂带深部几何结构

2017-07-12

走滑断裂的大型挤压阶区造成局部断面上正应力增强,从而限制大地震的破裂传播和震级大小。认识构造弯折部位对地震破裂传播的控制作用需要确定断裂的深部形态。通过认识挤压阶区断裂几何性质,包括断裂连通性和运动学,可建立地震破裂传播模型。阿尔金左旋走滑断裂作为青藏高原和塔里木盆地的分界线,其主断层迹线走向70°-75°,断裂中段为4个主要的挤压双弯构造所分割。在阿克塞地区,挤压双弯构造导致区域高地形,其最高峰为阿尔金山。该双弯构造由近平行的北阿尔金断裂(NATF)和南阿尔金断裂(SATF)两条分支断裂构成,且均在走向上发生高达20°的膝折。

中国地震局地质研究所肖骑彬和刘静研究员及其合作者利用大地电磁测深(MT)方法研究阿尔金断裂大型挤压阶区的断层成像,其中新MT剖面横跨阿克塞挤压双弯构造的两条分支断裂。




图1. 阿尔金断裂阿克塞挤压阶区附近的三条大地电磁剖面,电性结构和断裂带深部几何结构解译图。


跨过阿克塞双弯构造的大地电磁二维和三维反演模型都显示阿克塞双弯构造可能处于正花状构造的中心部位,表现为向地下延伸至~40km深度的一个高阻体,两侧为近垂直的且狭窄的低阻带,与地表南、北阿尔金断裂分支位置对应(图1)。在阿克塞构造双弯的西部,南、北阿尔金断裂都表现为低阻结构;在构造双弯的东部,除了近垂直的南、北阿尔金断裂分支对应的低阻结构外,还显示一个南倾的低阻界面连接南北两分支,表明这些断裂在深部的连通。相比阿尔金北支断裂,南支断裂在深部的低阻异常带更宽且更突出,这表明在该处阿尔金南支断裂比北支剪切带的宽度可能更宽,且更富集流体。

前人研究表明当金山口附近阿尔金断裂北支第四纪位错地貌比南支更清晰,第四纪滑动速率更高,GPS和InSAR震间加载却集中在南支,而非北支。因此,震间加载部位与大地震发生部位不匹配。这种平行断裂分支应变积累和释放的非对称性困扰众多研究人员。造成这种现象的可能原因包括:1)断裂两盘的物性差异--坚硬的塔里木块体与软弱的青藏高原粘滞度不同造成的非对称性;2)断裂带几何结构差异--断裂活动性在深部与地表的非重合性;或者两者兼备。新获取的大地电磁数据及反演结果分析支持第二种机制--断裂带几何结构差异的合理性。阿尔金南支断裂比北支低阻带更宽,断裂带可能更弱,是承载深部塑性变形或蠕变带的有利部位。

 以上研究成果发表在国际权威期刊Geophysical Research Letters上(Xiao Q, Yu G, Liu-Zeng J, Oskin M, Shao G. Structure and geometry of the Aksay restraining double bend along the Altyn Tagh Fault, northern Tibet, imaged using magnetotelluric method. Geophysical Research Letters, 2017, 44. 4090-4097, doi:10.1002/ 2017GL072581.)