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Tectonics: 受河流侵蚀控制的地形荷载影响了龙门山的断层活动性

2018-09-18

地表剥蚀作用会影响地震吗?如何影响?近30年来,地球的外动力对造山带断裂活动的影响受到越来越多的重视,但是依然存在一些争议:对于一个局部区域来说,往往很难区分内动力和外动力的影响,并且容易出现“鸡和蛋”的争论。青藏高原东缘的龙门山为这一争论提供了一些新的见解,因为龙门山中段的内动力沿走向相对一致,但是外动力沿走向存在明显的差别,并且事实上,龙门山中段的断层活动性也存在着明显的沿走向差异。龙门山中段的这一构造背景,有利于避免“鸡和蛋”之争,从而评估“纯”外动力对断层活动的影响。

中国地震局地质研究所谭锡斌副研究员及其合作者对龙门山中段的地形、河流侵蚀能力、同震滑移、同震滑坡等的沿走向差异进行了详细分析,并且计算了地形重力对断层面正应力的影响(图1)。研究结果表明,在内动力作用基本一致的情况下,河流侵蚀能力的沿走向差异造成了龙门山中段地形的沿走向差异,地形荷载的差异进一步引起断裂活动性的沿走向差异。因此,河流侵蚀作用(外动力)是龙门山中段地区断层活动沿走向差异的主要驱动力。另外,龙门山中段地区的平均坡度值在震前达到了极限值(32±2°),并且在汶川地震震后出现了明显的降低,表明地貌参数会随着地震周期而产生变化(图2),因此平均坡度值或者其它一些相关地貌参数可以应用于地震危险性评价。

研究结果对于龙门山造山机制的理解具有重要意义,并且为造山带地区的地震危险性分析提出了一种新思路。研究结果发表于美国地球物理学会主办的杂志Tectonics上:

(Tan X.*, Yue H., LiuY., Xu X., Shi F., Xu C., Ren Z., Shyu J.B.H., Lu R., and Hao H., 2018. Topographicloads modified by fluvial incision impact fault activity in the Longmenshanthrust belt, eastern margin of the Tibetan Plateau, Tectonics, 37. http://doi.org/10.1029/2017TC004864)


图1龙门山中段地形荷载在断层面上产生的应力分布


图2地震周期内的地形和平均坡度值变化