GSA Bulletin:2018年印尼帕鲁Mw7.5地震地表破裂与发震构造模型

苏拉威西岛位于澳大利亚板块、巽他板块和菲律宾板块之间的三结点,构造运动活跃(e.g., Katili et al., 1978; Bellier et al., 2001; Watkinson and Hall, 2017;图1A)。2018年9月28日,苏拉威西岛帕鲁市发生里氏7.5级地震,造成严重人员伤亡。此次地震的发震断层为Palu-Koro断层,为全球主要走滑断裂之一。该断层是贯穿苏拉威西岛的主要断层(Socquet et al., 2006,图1B),GPS实测数据显示其活动速率约35-42 mm/yr (Walpersdorf et al., 1998; Stevens et al., 1999; Socquet et al., 2006)。沿着Palu-Koro断裂系的左旋剪切承担了东侧Sula块体碰撞驱动的顺时针旋转(4°/Myr)和西侧Makassar块体的逆时针旋转(1°/Myr)运动(图1B)。以往地质记录的Palu盆地内的Palu-Koro断裂位于盆地东西两侧山前,但此次地震主破裂面却穿过Palu盆地,为一条新断裂。这引起了学术界关于Palu-Koro断裂的构造特征的极大关注。虽然此前也有学者认为盆地内部存在一条隐伏断层,但具体位置及其内部的构造特征尚不清晰。那么盆地内部的Palu-Koro断裂的具体位置在哪里?其构造特征是怎样的?此次地震的发生为确定Palu-Koro断裂的具体位置并厘清其构造特征提供了绝佳的机会。

中国地震局地质研究所任治坤研究员、陈杰研究员、冉洪流研究员、尹功明研究员、刘金瑞博士和郭鹏博士一行六人在帕鲁市经历了此次地震(https://www.eq-igl.ac.cn/zhxw/info/2018/19094.html),并在地震发生一天后立即对震区地表破裂进行了实地考察,获取了大量一手地震破裂数据。基于以上野外考察数据与资料,强震构造与地震危险性研究室博士生武登云在任治坤研究员的指导下,对帕鲁地震的同震地表破裂以及Palu-Koro断裂的发震构造特征提出了新的认识。本研究主要获得如下认识和结论:

(1)此次地震同震地表破裂以左旋位移、雁行张性裂缝、鼓包隆起和大面积的砂土液化为主要特征。

(2)Palu-Koro断裂带在Palu盆地内可分为三个分支:F1断层造成的破坏和人员伤亡最为严重,以左旋走滑为主,最大位移量约6.2 m(图2),该断层为新发现活动断层;帕鲁盆地西侧的F2断层主要表现为张性裂缝,没有明显的左旋位移和垂向位移;东侧F3断层在此次地震中没有发现明显的地表破裂特征。

(3)Palu地震地表破裂带有助于确定Palu-Koro断裂在帕鲁盆地内的确切位置。本次研究揭示Palu地震的发震构造为负花状构造(图3)。

(4)Palu地震启示我们为了避免类似的灾难,印尼政府应尽快开展城市活断层探测,以减轻城市地震灾害风险。

图1 区域构造背景图(Bellier et al., 2001; Socquet et al., 2006; Watkinson and Hall, 2017)。

图2 沿破裂带走滑位移分布。(A)与前人研究结果对比。(B)Palu-Koro断裂展布及位移测量点分布。

图3 Plau-Koro断裂在Palu盆地内的负花状构造模型示意图。

研究成果以“Coseismic surface rupture during the 2018 Mw 7.5 Palu earthquake, Sulawesi Island, Indonesia”为题发表在国际期刊《Geological Society of America Bulletin》上。论文连接:https://pubs.geoscienceworld.org/gsa/gsabulletin/article/doi/10.1130/B35597.1/592227/Coseismic-surface-rupture-during-the-2018-Mw-7-5