利用高分辨率的微震活动刻画小江断裂带的震间断层行为

2022-05-07
地球所

  中国地震科学实验场位于欧亚板块和印度板块相互碰撞挤压、强烈变形的地区,涵盖川滇菱形地块、滇南地块、滇西地块、巴颜喀拉地块东段等,包括龙门山、鲜水河、安宁河、则木河、小江、红河、小金河等重要断裂,是欧亚板块和印度板块动力传递的关键部位。实验场所处区域是研究大陆强震的理想场所,也是全链条地震灾害风险管理的典型示范区。 小江断裂带是川滇菱形块体东南缘的一条重要边界。受青藏高原地壳物质东南向流动的驱动,川滇块体相对华南地块向东南方向运动,在其东缘形成了一系列大型的左旋走滑断层,其滑动速率约为7-12 mm/yr (Wang et al., 2015)。小江断裂带的历史强震活动频繁,最近的两个地震是北段的1733年东川7.5级地震和中段的1833年嵩明8.0级地震(图1a)。研究该断裂带的地震活动特征,评估其地震危险性具有重要的科学意义和防灾效益。然而,由于历史大地震样本较少,其复发间隔仍存在较大的不确定性,关于该断裂带危险性的认识需要来自更精细的断层活动行为的刻画。为此,北京大学周仕勇课题组与云南地震局合作,沿小江断裂带中北段布设了宽频带观测台阵,自2016年9月至2019年2月进行了为期两年半的观测(图1b)。

图1.小江断裂带的构造背景与地震台站分布

  北京大学周一剑、岳汉、周仕勇与中国地震局地球物理研究所房立华、许力生等人,利用新获取的密集台阵数据以及巧家台阵的观测数据,采用新发展的地震自动检测方法PALM(Zhou et al., 2021),检测了小江断裂带的地震活动特征,获得了13000多个高精度的微震定位结果,震级分布范围ML0.0-4.0。微震活动显示该断裂带附近存在大量的次级断裂,而主断层却活动性较低,与其高度闭锁的状态相符(图2)。通过对比震间闭锁模型,发现在主断层上的微震丛集在深度上与蠕滑边界形成良好对应(图2),这一推测得到了GPS观测的支持,说明在1833年嵩明8.0级地震附近(25.25-25.5°N)的断层闭锁深度较浅。作者进一步搜索了重复地震的活动,并分析了b值空间分布。发现次级断裂存在大量重复与近重复事件和较高的b值,显示出较弱的闭锁状态和较低的应力水平。结合次级结构上活跃的微震活动,以及电导率观测到可能的流体活动,推测小江断裂带东部存在两处软弱体(图3)。这种力学性质会造成分布式的应力释放,最终使主断层在这两个段落呈现部分闭锁的状态,并成为未来大震的破裂障碍体。

图2.微震的空间分布与震间断层闭锁的对应

图3.根据微震活动推断的小江断裂带结构模型

  本研究成果已在Tectonophysics在线发表(https://doi.org/10.1016/j.tecto.2022.229364)。本研究得到了国家自然科学基金(42174059 & 41774067 & U2139205)的资助。

  参考文献:

  Zhou, Y., H. Yue, S. Zhou, L. Fang, Y. Zhou, L. Xu, Z. Liu, T. Wang, L. Zhao, & A. Ghosh (2022). Microseismicity along Xiaojiang Fault Zone (Southeastern Tibetan Plateau) and the Characterization of Interseismic Fault Behavior.Tectonophysics; 833; 229364. doi: https://doi.org/10.1016/j.tecto.2022.229364.

  Zhou, Y., H. Yue, L. Fang, S. Zhou, L. Zhao, & A. Ghosh (2021). An Earthquake Detection and Location Architecture for Continuous Seismograms: Phase Picking, Association, Location, and Matched Filter (PALM). Seismological Research Letters; 93(1): 413–425. doi: https://doi.org/10.1785/0220210111.

  Wang, F., Wang, M., Wang, Y., & Shen, Z. K. (2015). Earthquake potential of the Sichuan-Yunnan region, western China.Journal of Asian Earth Sciences,107; 232-243. doi: https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2015.04.041.