Remote Sensing:青藏高原东南缘建水断裂滑动行为:来自断错河道陡坎和机载lidar数据的认识

断裂位错地貌记录的构造变形事件和变形量可以用于重建断裂的滑动分布和滑动历史,为研究断裂的地震复发行为和评估地震危险性提供重要信息(Haddon et al., 2016; Sieh, 1978; Zielke et al., 2015)。地貌对于断裂位错的响应以及在空间上的演化研究较多(Cowgill, 2007; Harbert et al., 2018; Reitman et al., 2019; Van Der Woerd et al., 2002),但在没有年代数据限定的情况下,通过位错地貌未能较好地约束断裂在时间尺度上的位错特征。

在高植被覆盖区,高分辨率光学影像可以大致确定断裂的位置,但由于断裂微地貌易被植被所遮挡,导致断裂微地貌特征较难识别,活动断裂的研究通常局限在少量断错微地貌点或大型位错地貌的长期累积变形上(e.g. Densmore et al., 2007; Schoenbohm et al., 2006b; Shi et al., 2018)。lidar数据包含多重回波信息,可以获得去除植被信息的真实地表面的高精度高程数据,这为高植被覆盖区活动断裂的识别、精细几何结构、位错地貌特征和活动习性的研究提供了机会(Chen et al., 2015; Cunningham et al., 2006; De Pascale et al., 2014; Lin et al., 2013)。

由于小江断裂带沿线植被覆盖严重,对于断裂带在多个地震周期中的滑动行为研究较少。建水断裂位于小江断裂带最南段、靠近红河-哀牢山断裂系分布,该断裂是研究断裂带构造运动如何向南传递以及应变释放模式的关键性断裂。在国家自然科学基金项目(41772218,41372219)和中国活断层探查项目(201108001)的资助下,中国地震局地质研究所郭鹏助理研究员、韩竹军研究员以及研究团队其他人员以建水断裂为研究对象,通过高分辨遥感影像解译、地质地貌填图和高精度lidar地形测量,对断裂沿线的位错地貌进行了系统解译、测量和分析。结果发现:

(1)建水县东山寨地区三条冲沟河道右岸陡坎表现出相似的位错特征(图1),左旋位错由多次位错事件形成的拐折组成,每次事件位移量相当(5.9-6.8 m)。结合对92个位移量的累计位错概率密度分析结果,可以认为断裂具有特征地震复发行为。

(2)拐折呈阶梯状向下游展布,最新形成的拐折靠近断裂分布,较早形成的拐折受流水侵蚀向下游迁移;拐折之间向下游侵蚀量的差值不同,假设冲沟侵蚀速率保持不变,估算得到断裂位错事件之间的时间间隔不同,指示断裂表现为非周期性震复发模式,这与通过探槽古地震识别的断裂不规则复发间隔相对应。

(3)基于对东山寨地区河道陡坎位错时空分布特征的分析,本文提出一种河道陡坎多期位错的演化模型(图2)。模型中河道右岸陡坎左旋错入河道,面向上游的陡坎受到流水的侵蚀,陡坎相应向下游迁移;随着滑动事件的发生,右岸陡坎的位错表现为阶梯状展布的多个拐折。该模型可以帮助我们识别位错河道地貌中蕴含的构造变形事件和变形量,也为我们从时间尺度上分析断裂地震复发模式提供了一种新途径。



图1  建水县东山寨地区河道位错标志和拐折分布



图2  河道陡坎多期位错演化模式


上述研究成果发表在国际地学/遥感学期刊Remote Sensing上 (Guo, P.; Han, Z.; Dong, S.; Gao, F.; Li, J. New Constraints on Slip Behavior of the Jianshui Strike-Slip Fault from Faulted Stream Channel Risers and Airborne Lidar Data, SE Tibetan Plateau, China. Remote Sensing, 2021, 13(10), 2019; https://doi.org/10.3390/rs13102019)

原文链接:https://www.mdpi.com/2072-4292/13/10/2019