Tectonics:昔格达断裂全新世活动习性及其对青藏高原东南缘地壳变形模式的意义

为调节印度与欧亚板块碰撞引起的以活动块体为单元的高原物质向东运动,青藏高原东南缘发育了大量断裂。但长时间以来,块体边界断裂由于其更高的滑动速率和更频繁的地震活动吸引了大量的研究工作,而数量众多的块体内部断裂则因为滑动速率相对较低而被忽视。然而,历史地震记录和最新的研究工作都表明这些块体内部断裂可以产生强烈地震,因此研究它们的活动习性对于评估地震危险性和理解区域地壳变形模式具有重要意义。

昔格达断裂是川滇块体内一条地表迹线相对更连续、几何结构更成熟的断裂,在过去的70年间已发生过两次6.0级以上的地震(图1)。前人的研究结果表明昔格达断裂为晚第四纪活动断裂,以左旋运动为主,但是关于其倾向运动方式、最新活动时代、滑动速率和强震活动历史等还缺乏可靠的结论。这些重要的断裂活动性参数不仅是正确认识昔格达断裂的强震活动能力、评价其未来地震危险性的关键,还能帮助我们了解其在川滇块体的应变分配中的作用。另一方面,对昔格达断裂活动性参数的深入研究,还可进一步理解此类块体内部断裂在区域地壳变形中的构造角色,是构建青藏高原东南缘地壳变形模式的重要基础。

1. 青藏高原东南缘区域构造图

(断裂名称:LRBF,龙日坝断裂;LMSFZ,龙门山断裂带;GZ-YSF,甘孜-玉树断裂;XSHF,鲜水河断裂;ANHF,安宁河断裂;ZMHF,则木河断裂;DLSF,大凉山断裂;XJF,小江断裂;RRF,红河断裂;JSJF,金沙江断裂;NTHF,南汀河断裂;LJ-JHF,丽江-金河断裂;XGDF,昔格达断裂;YMF,元谋断裂;)

2. 公元1732年地震破坏范围

(黑色椭圆圈为前人提出的等震线,黄色椭圆圈为本研究建议的破坏范围)

围绕上述科学问题,地质所孙浩越副研究员与四川省地震局张威等人在高分辨率遥感影像解译的基础上,对昔格达断裂开展了野外地质地貌大比例尺填图、高精度断错地形地貌测量、浅层地震探测和探槽开挖等工作。根据放射性碳和光释光样品的测年结果,确定昔格达断裂是一条左旋走滑为主兼具逆冲分量的全新世活动断裂,水平滑动速率为0.8-1.6 mm/yr。通过对比分析断裂最新一次地表破裂事件的发震时间和历史文献记录到的附近历史地震的震害情况(图2),认为昔格达断裂为公元1732年地震的发震构造,并重新评估其震级为7.0-7.5级。因而,昔格达断裂具备产生M≥7.0地震的能力。最后,通过比较和分析昔格达断裂的滑动速率和安宁河-则木河断裂的滑动速率差(图3),我们认为昔格达断裂和其南侧的元谋断裂一起吸收了一部分川滇块体东边界断裂的滑动变形,并作为川滇块体内部两个微块体的边界断裂,协调着块体内部的地壳变形。基于块体内部断裂在区域地壳变形中的构造作用,我们提出青藏高原东南缘的地壳变形模式为刚性块体与连续变形两个端元模型的综合,即活动块体内部也吸收了较大规模的地壳变形,但这部分变形依然主要表现为重要块体内部断裂的滑动。

该项研究成果不仅可以帮助正确认识青藏高原东南缘块体内部断裂的地震危害性,还为认识块体内部断裂在区域应变分配中的构造角色以及构建青藏高原东南缘地壳形变模式提供了重要参考。

3. 川滇块体主要断裂滑动速率

该项研究成果发表在国际著名地球科学期刊Tectonics上:Zhang, W.(#), Liu, Y.(*), Sun, H.(*), He, Y., Ma,C., Liu, S., & Yang, D. 2021. Holocene activity of the Xigeda fault and its implications for the crustal deformation pattern in the southeastern Tibetan Plateau. Tectonics, 40(12), e2021TC007056. doi: 10.1029/2021TC007056

原文链接:https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2021TC007056