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Journal of Geophysical Research-Solid Earth:阿尔金断裂阿克塞阶区古地震研究及其对地震破裂的指示意义

2018-05-31

活动断裂上的几何结构不连续部位,如阶区、构造弯曲或分叉等,控制着其地震活动破裂的起始、演化和终止,以及最大潜在地震震级方面起到了重要作用。然而,这些不连续部位是如何影响相邻断裂段的应变变化及其之间应变传递的,一直存在争论。已有的数值模拟结果表明,当走滑断裂走向发生20°以上转折时,转折构造会在不同程度上对地震破裂起阻挡作用,使得有些地震破裂能穿过,而有些则不能。简化了各种边界条件的数值模拟虽然和实际结果有出入,但是正确的数值模拟可以指导我们思考总结理论的方向。如何验证以上数值模拟正确与否或其能否代表自然界中断裂活动特征,需要野外证据作为支撑,而最直接的证据就是断裂上的地震复发历史。复发历史需要通过历史地震和古地震来获得,而单条断裂上历史地震记录有限,难以满足总结其复发习性。因此,获取高精度的古地震长序列是当前最有效的途径之一。

中国地震局地质研究所博士生邵延秀,在导师刘静研究员和美国加州大学戴维斯分校Michael Oskin教授的指导下,以中国大陆内部重要的活动断裂——阿尔金断裂为研究对象,对该断裂中部的阿克塞阶区的古地震序列做了详细的研究,并深入探讨了双弯构造对地震破裂的控制作用。  

图1 阿克塞阶区几何结构和古地震探槽开挖


研究结果显示,在过去6000年里阶区的南支断裂上发生4次古地震事件,发震时间从新到老分别为:765 - 1347 A.D., 787 - 590 B.C., 2411- 2296 B.C., 和 3382 - 3132 B.C.;而北支断裂也发生了4次古地震事件,从新到老发震之间分别为:468 B.C. -1305 A.D., 1191 - 678 B.C., 2019 - 1905 B.C., 和 3652 - 3473 B.C.。两条断裂上的地震复发近似为准周期性的,但两支断裂上的大部分地震时间相关性小,说明阿克塞阶区具有复杂的发震历史。两支断裂上的最后两次地震在发震时间上有重叠,但是现代地表的断错地貌表明,南支断裂上的最新一次地震事件要比北支晚。倒数第二次地震事件在两支断裂上具有很好的时间重合,与阶区两侧的古地震序列相对比发现,该次地震事件可能贯穿了整个阶区,从西边的平顶山到东边肃北附近,破裂长度可超过300 km。在这次地震之前的至少4000 年里,南北两支断裂上发生过3次或更多地震事件,且并未穿过阶区。


2 阿尔金断裂中东段古地震时空序列


这一结果表明,多次地震后积累的残余应力能促进产生穿过阿克塞阶区和各分支断裂上的弯曲构造的大地震。本研究结果为前人关于地震破裂的数值模拟提供了重要的野外数据。因此,结合活动断裂带的发震历史和数值模拟,可以更好的评估未来级联破裂的可能性。

以上研究成果发表于美国地球物理杂志 Journal of Geophysical Research: Solid Earth 上 ( Shao Yanxiu, Jing Liu-Zeng, Michael E. Oskin et al. 2018. Paleoseismic investigation of the Aksay restraining double-bend, Altyn Tagh fault, and its implication for barrier-breaching ruptures. J. Geophys. Res. Solid Earth, DOI:10.1029/2017JB015397.)
原文链接:https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2017JB015397