Geology:西大滩断裂带瞬态蠕滑揭示的复杂断层交汇、复杂形变过程对断层滑动行为的调节作用

东昆仑断裂带是青藏高原中北部一条大型活动断裂带,其昆仑山口区域是库赛湖断裂、西大滩断裂和昆仑山口断裂的交汇区域,三条断裂交叉相汇,应力相互作用,断层运动学过程和动力学机制复杂。一般大地测量的相关研究认为西大滩断裂为处于震间闭锁状态的地震空区。2001年Mw7.8昆仑山地震后,巨大的同震应力扰动驱动了中下地壳/上地幔的粘弹性松弛,以及库赛湖断裂、昆仑山口断裂的震后余滑。发生同震破裂以及震后余滑的库赛湖断裂、昆仑山口断裂产生的应力扰动也影响了西大滩断裂的震间运动状态。

 在地震动力学国家重点实验室资助下,中国地震局地质研究所形变室的赵德政博士后及其合作者屈春燕研究员、单新建研究员,联合加州大学伯克利分校Roland Bürgmann教授、USGS的Mendenhall博士后Kathryn Materna对西大滩断裂在2001-2021年间的运动学状态变化和机制开展了观测和模拟研究。研究发现西大滩断裂在2001年昆仑山地震后存在显著的且可靠的跨断层形变梯度,这种形变梯度持续了大约10年左右。结合昆仑山地震的震后形变模型,认为跨断层形变梯度和库赛湖断裂、昆仑山口断裂的余滑无关,而和下地壳的粘弹性松弛效应有关。为了研究昆仑山地震同震破裂及其随后的余滑和粘弹性松弛效应在西大滩断裂产生的应力分布和演化,我们基于震后模型计算了20年的库仑应力演化模型,发现了InSAR地表形变观测和断层深部库仑应力状态的耦合性。

 综合以上结果认为,西大滩断裂带仍然是一条处于强耦合状态(运动学耦合并不一定是摩擦闭锁)的断裂带。断层浅部具有速度强化(a-b>0)的摩擦性质,震间期处于强耦合但未闭锁的状态,受到周围同震、震后应力的扰动会发生一定程度的蠕滑,地表产生形变梯度。随着时间的延长,深部大面积闭锁体施加的应力影区效应不断减缓这种蠕滑,使断层又逐渐趋于强耦合状态。相比于现在研究比较多的同震效应触发蠕滑断层加速(creep event)以及受流体调控的蠕滑自发加速和减速(creep burst),西大滩断裂的瞬态蠕滑是由复杂断层交汇和复杂形变过程调节的一种特殊现象。

 项目成果已发表于国际知名地学期刊Geology,该研究成果主要获得了中国地震局地质研究所基本科研业务专项(IGCEA2104), 地震动力学国家重点实验室基金(LED2019A02), 博士后面上基金(2021M702989)、国家自然科学基金(41872229)的联合资助。

 

论文信息如下:Zhao, Dezheng, Qu, Chunyan, Shan Xinjian, Roalnd Burgmann, Chen Han, Katheryn Materna, 2022, Transient fault creep on the Xidatan (Tibet) fault driven by viscoelastic relaxation following the 2001 Kokoxili earthquake: Geology,

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图 1 西大滩断裂带2001-2021年期间的库仑应力扰动和演化