东昆仑断裂带活动速率研究概观

东昆仑断裂带是青藏高原内部的主要巨型左旋走滑断裂。了解该断裂带的活动速率对于理解青藏高原的隆升演化和大陆构造变形过程至关重要。近年来,多学科的研究成果揭示了东昆仑断裂带活动速率时空变化特征的阶段性认识。本文综述了东昆仑断裂带的几何分段、深部结构和在数十年至数十万年时间尺度下的活动速率研究进展,并探讨了未来的研究方向。东昆仑断裂带呈现典型的走滑断裂几何结构,自西向东形态逐渐变得复杂,呈现出“马尾状”的构造形态。通过遥感、地质调查、古地震和大地测量等方法,研究者测量了东昆仑断裂带的水平和垂直活动速率。研究结果显示,水平活动速率自西向东总体减小。以阿尼玛卿山(99°E~100°E)为界,西部地区的水平活动速率基本稳定在10~12 mm/a,变化不大;东部地区的水平活动速率范围为1~12 mm/a,不大于西部,但该速率值存在较大争议。垂直运动速率则呈现出相反的趋势,西部约为水平活动速率的10%,而东部逐步增加。这表明西部的水平变形仍有部分在东部转换为垂向隆升。在地貌位错量和大地测量数据相似的情况下,活动速率的差异可能与位错量相应的起始年龄差异、震后黏弹性松弛效应、次级断裂和巴颜喀拉块体内部断裂、岷山隆起等因素有关。目前,东昆仑断裂带的水平运动已有深入研究,未来可以尝试补充其垂直运动的研究,利用水平和垂直速率之比的变化来探讨水平走滑和垂向隆升变形的转变过程。不同学科对于东昆仑断裂带的活动速率有不同的认识,这是由于该断裂带具有复杂的几何结构,并且不同学科的研究方法在时空尺度上也存在差异。因此,在综合分析多学科数据时,需要考虑这些差异对结果解释的影响,并尽可能采用相同或相近时间尺度下的数据进行对比。

Sentinel-1影像约束下的东昆仑断裂带玛沁—玛曲段现今地壳变形特征

东昆仑断裂带是青藏高原北部一条活跃的大型左旋走滑活动断裂,其东段滑动速率呈自西向东递减的特征;东段的玛沁—玛曲段被认为是地震破裂空段,存在发生大震的可能.本文首先处理2014—2021年间覆盖东昆仑断裂带玛沁—玛曲段的Sentinel-1卫星升、降轨影像,获得该区域近7年的视线(Line-of-sight,LOS)向形变速率场;然后,联合GPS速度场解算该区域的三维形变速率场和应变率场;最后,对玛沁—玛曲段的应变率积累、滑动速率和形变模式进行分析.结果表明:(1)该区域地壳变形表现为整体向东运动的特征,LOS向和东西向形变速率在玛沁—玛曲段南北两侧存在明显的梯度,且沿断裂带自西向东逐渐减小;(2)玛沁—玛曲段上的阿尼玛卿山和西贡周断层交汇区附近具有显著的应变率积累,同时这两处距上次地震的离逝时间已非常接近其地震复发间隔,表明这两个区域具有较高的地震危险性;(3)玛沁—玛曲段的滑动速率自阿尼玛卿山向东分别为6.0±0.2 mm·a^(-1)、5.6±0.2 mm·a^(-1)、3.9±0.2 mm·a^(-1)和3.5±0.2 mm·a^(-1),意味着东昆仑断裂带东段的滑动速率在距离断裂带最东端至少300 km处的阿尼玛卿山附近就已经开始缓慢递减;(4)玛沁—玛曲段附近的次级块体表现出顺时针旋转的刚性运动特征,符合书斜构造模型,即青藏高原东北部的侧向挤出产生的区域变形由东昆仑断裂带和周缘次级断裂的左旋走滑及其断裂带最东端的地壳缩短共同吸收调节.

东昆仑断裂带托索湖段现今形变特征及其与2021玛多地震相互作用

东昆仑断裂带作为孕育强震和协调青藏高原内部构造变形的大型走滑断裂带,其现今震间闭锁情况与运动学特征一直备受关注.前人通过野外地质考察以及传统大地测量技术初步厘定了东昆仑断裂带的长期滑动速率,但受限于观测台站的空间分布,难以得到精细化的东昆仑断裂带托索湖段及其次级断裂的现今运动特征.本文利用覆盖东昆仑断裂带托索湖段2015—2021年Sentinel-1升降轨数据获取了高空间分辨率的沿断层走向震间形变速率场,结合螺位错模型和马尔科夫链蒙特卡洛方法反演得到了该段断裂现今精细化的震间滑动速率和闭锁状态.研究结果表明,东昆仑断裂带托索湖段处于断层锁定状态,闭锁深度分布在8~29 km区间,断层深部滑动速率分布在6~9 mm·a^(-1)范围内.最后,本文基于库仑应力变换探讨了2021玛多地震与东昆仑断裂带的相互作用,发现东昆仑断裂带震间运动对玛多地震无明显应力加载作用,而玛多地震却促进了东昆仑断裂带花石峡至阿尼玛卿山南缘、玛沁—玛曲段的应力积累,其潜在地震危险性值得关注.

东昆仑断裂带东端的构造转换与2017年九寨沟M_s7.0地震孕震机制

2017年四川九寨沟M_s7.0地震是继2008年汶川M_s8.0地震和2013年芦山M_s7.0地震之后,青藏高原东缘在不到十年的时间内发生的第三个震级M_s7.0以上的强震.这次地震发生在东昆仑断裂带东端,作为青藏高原东北缘的一条大型左旋走滑断裂带,东昆仑断裂带与东端其它构造之间的转换关系仍不清楚,因区内地质构造和地形复杂,东昆仑断裂带东端的主要构造仍缺少深入的研究.本文在总结区域地震构造活动特征、历史地震和现代地震基础上,通过东昆仑断裂带东端已有的和最近开展的活动构造定量研究结果,并结合现今GPS变形场资料和2017年九寨沟M_s7.0地震灾害特征分析,发现东昆仑断裂带最东段塔藏断裂上的左旋走滑除了一小部分继续向东传播转移到文县断裂带上外,大部分转化为其南侧的龙日坝断裂带北段、岷江断裂和虎牙断裂上的近东西向地壳缩短,这可能是岷山隆起的构造机制,而2017年九寨沟M_s7.0地震正是左旋走滑的东昆仑断裂带在东端继续向东扩展的结果.

东昆仑断裂带东部塔藏断裂地震地表破裂特征及其构造意义

东昆仑断裂带作为青藏高原中东部的巴颜喀拉地块北缘边界断裂带,研究其强震破裂行为对于认识断裂带活动性及分析川西北地区未来地震危险性具有重要意义。通过沿断裂发育的大量断错地貌勘查、典型微地貌DGPS测量及样品年代测定,认为东昆仑断裂带向东的强震活动性延伸至若尔盖盆地北侧,即东昆仑断裂带东部塔藏断裂的罗叉段。此段在卫星影像上呈清晰的灰黑色、灰黄色线性条带,地震形变带主要表现为断层陡坎、坡中谷、冲沟和阶地位错、植物异常呈线性分布、跌水、断层泉、断塞塘以及伴随地表错动而出现的滑坡、垮塌和倒石堆。这些破裂现象沿先存断层断续分布,组成长约50km的"L"形地震形变带。断裂活动造成冲沟和阶地左行运动,位错量主要集中在5.5～6.0m、18～23m、68～75m和200～220m范围。最近地震发生在(340±30)～(500±30)BP间,宏观震中位于本多村西北5～7km,震级为MW7.3左右,同震位移最大值为6m,水平位错量为5.5～6.0m,垂直位错量一般为0.2～0.5m,其比例为51～101。对地震形变带中的各种变形遗迹和地震地表破裂特征的研究表明,塔藏断裂是这次地震的发震构造。确定了塔藏断裂为全新世活动断层,近期断层在压剪切作用控制下以左行运动为主,兼有少量逆冲分量,同东昆仑断裂带其他段的活动性质相似,认为东昆仑断裂带延伸至若尔盖盆地北侧,研究结果支持"大陆逃逸"模型。

东昆仑断裂带东段分支断裂--阿万仓断裂晚第四纪构造活动特征

文中从几何结构特征、断裂长期滑动速率和古地震复发特征3个方面对阿万仓断裂进行了研究。详细的遥感解译和野外调查结果表明:1)阿万仓断裂作为东昆仑断裂带东段(玛沁—玛曲段)的分支断裂,和东昆仑断裂一样也是1条全新世活动断裂,性质为左旋走滑兼逆断,总长约200km。西北段由2条总体走向310°,相距约16km近平行的次级断层组成,向SE方向合为1条断裂。2)在阿万仓断裂上发现大约15km长的古地震地表破裂带,表现为断层陡坎、断塞塘、地裂缝、断层沟槽等典型断错微地貌现象。3)经航、卫片解译,野外现场调查,断错地貌测量和样品测试,得到该断裂晚第四纪以来的平均左旋水平滑动速率为3mm/a,垂直滑动速率约0.07mm/a。4)通过对断错最新地貌面的测年和探槽剖面分析,认为阿万仓断裂带存在4次古地震事件,属原地复发型,最新1次事件是在(850±30)a BP以后发生的。5)阿万仓断裂左旋滑动速率与东昆仑断裂带玛沁—玛曲段递减的滑动速率量值相当,它的存在和发现可以很好地解释东昆仑断裂带东段(玛沁—玛曲段)滑动速率递减的特征。东昆仑活动断裂带中东段滑动速率逐渐递减,与东昆仑活动断裂带中东段帚状散开的几何结构有关,其中的阿万仓断裂是东昆仑断裂带东延过程中的重要分支断裂,吸收了东昆仑断裂带东延的应变分配。

东昆仑断裂带东段玛曲断裂新活动特征及全新世滑动速率研究

东昆仑活动断裂是青藏高原东北部一条重要的NWW向边界断裂。玛曲断裂位于东昆仑断裂带的最东段。根据野外考察结果认为玛曲断裂全新世以来活动强烈，主要表现为左旋走滑运动，并伴有正倾滑运动性质。断错地貌特征明显，断裂过玛曲县城以后，沿黑河南岸穿过若尔盖草地向东，直至岷山北端求吉附近。通过两处断错地貌的全站仪器实测和测年资料讨论了玛曲断裂新活动特征和全新世滑动速率，玛曲断裂全新世早期以来的平均水平滑动速率为6．29～5．71mm／a，全新世晚期以来的平均水平滑动速率为4．19～4．03mm／a。

东昆仑断裂带东段玛曲断裂古地震初步研究

东昆仑活动断裂是青藏高原东北部一条重要的NWW向边界断裂。玛曲断裂位于东昆仑断裂带的最东段。本文通过3个古地震剖面揭示出东昆仑断裂东段玛曲断裂全新世共有4次古地震事件。最新一次古地震事件为距今(1730±50)～(1802±52)a,第二次古地震的时间为距今(3736±57)～(4641±60)a;第三次为距今(8590±70)a;第四次为距今(12200±1700)a。其中第一次和第二次古地震事件的时间较为可靠,两次古地震事件之间的复发间隔为2400a左右,由此认为东昆仑断裂带东段的古震事件之间的复发间隔为2400a左右,古地震的离逝时间为距今(1730±50)～(1802±52)a。

运用古地震数据评价东昆仑断裂带东段未来百年的强震危险性

通过收集、整理和分析青藏高原东北部22条断裂带上古地震定量数据,拟定了该区的地震复发概率密度函数.根据此函数对区内东昆仑断裂带东段不同段落上未来100年内强震原地复发的条件概率进行了初步研究.结果表明,该断裂带上自西向东的3个破裂段中,玛沁段和塔藏段未来20、50、100年的复发概率值介于0.76%～7.36%之间,玛曲段未来20、50年的复发概率值介于2.0%～5.26%,属于低概率事件;玛曲段未来100年的复发概率值为10.82%,属于中概率事件;整个段未来100年内至少发生一次7级以上强震的联合概率可达21.87%,属于中概率事件.考虑到概率模型的不确定性,进一步对各段进行了危险性的定性分类,综合评价认为玛沁段在未来百年内发生大震的危险性较低,玛曲段和塔藏段未来百年发生大震的危险性较高.最后将本文拟合的概率密度函数与传统通用函数计算的条件概率值进行比较,发现通用的复发概率函数随着自变量t/R的增大,因变量P的反映不如本文拟合函数的敏感.

东昆仑断裂带玛曲—玛沁段大震危险性分析和探讨

在巴彦喀拉块体边界地震活动和构造分析的基础上,从地震活动空间图像、时间序列演化两方面对巴彦喀拉块体北边界东昆仑断裂带玛曲—玛沁空区的大震危险性进行探讨。与以前震例进行对比发现当前甘青川交界区域已形成与共和大震前相似的平静区,活动性参数计算表明东昆仑断裂带玛曲—玛沁段有逼近的大震危险性。

东昆仑断裂带历史地震、古地震及地震空区讨论

东昆仑断裂带是青藏高原东北部一条重要的断裂,具有明显的分段活动性。现代在不同段发生过多次由东向西迁移的强震,连接形成千余公里长的地表破裂带。各段历史地震调查、古地震、复发周期和滑动速率等研究表明东昆仑断裂带存在两个地震空区,其中玛曲段地震空区的危险性大,最大潜在地震矩震级不小于7.5。

东昆仑断裂带古地震综合研究

整合多年来前人对东昆仑活动断裂带各段落古地震零散的现场考证结果,经过分析将其归并成68条独立的古地震事件及4条历史地震.根据功能原理,从理论上推导出断层段各震级档地震的约束关系.利用现代地震统计得到的区域地震活动性参数b、现场考证得到的各区段平均走滑速率、各震级档一次地震事件的平均位错量和破裂带长度,计算各段和全带不同震级档地震的平均复发周期,在此基础上讨论其地震活动规律.

利用GPS和水准数据分析东昆仑断裂带东部 及其邻区构造变形特征

基于1999—2016年GPS数据和1980—2010年区域精密水准数据,获取了东昆仑断裂带东部及其邻区主要断裂的滑动速率和区域构造变形特征。结果表示:东昆仑断裂带自西向东的走滑速率衰减非常明显,走滑速率从西大滩—东大滩和阿拉克湖段的约10 mm/a向东到塔藏段衰减至约2 mm/a,速率自西向东每100 km下降梯度约1 mm/a;东昆仑断裂带阿拉克湖段、托索湖段、下大武段和塔藏段均表现出一定的弱挤压特征。跨岷江断裂剖面显示区域挤压变形自西向东由龙日坝断裂至龙门山断裂带有逐渐减弱的特征。区域最大主应变方向为E-NEE向,最大剪切应变高值区位于阿拉克湖段和托索湖段交汇区域以及巴颜喀拉块体的龙日坝断裂中段区域。分析东昆仑断裂带东部及其邻区主要断裂间的构造转换关系认为,岷山地区的隆起变形主要是因为巴颜喀拉块体自西向东的运动受到了华南块体的阻挡,而非东昆仑断裂带向东延展引起的构造转换。

东昆仑断裂带东段塔藏断裂几何结构及滑动递减模型讨论

塔藏断裂位于东昆仑断裂带东段,长约170km,与岷山断裂带共同构成巴颜喀拉块体的东北构造边界,中部与岷江断裂、荷叶断裂、虎牙断裂的北延段交会,构成岷山隆起的地貌边界。通过卫星影像解译结合构造地貌调查,确定了断层属于全新世活动断层,并利用断层走向弯曲和活动性、阶区等标志将塔藏断裂分为三段。西段为罗叉段,总体走向NWW,西侧与玛曲断裂形成左行左阶拉分区,东侧在下黄寨村走向顺时针偏转至东北村段。中段为东北村段,总体走向NW,东侧在九寨沟口附近走向逆时针偏转至马家磨段。东段为马家磨段,总体走向NWW,西侧隔荷叶断裂、虎牙断裂的北延段与中段相接。东北村段以岷江断裂斜交点为界可分为南北两个次级段,马家磨段以阶区为界划分为扎如次段、唐寨次段、勿角次段。罗叉段和马家磨段的地震离逝时间较近,东北村段相对较远。断裂带整体呈反"S"形,自西向东滑动速率总体呈减小趋势,大部分水平变形转化为垂向的岷山隆升。结合不同段上的滑动速率,发现东昆仑断裂东段滑动速率呈梯度下降特征与东昆仑断裂带东段断层弯曲的几何特征相对应。

东昆仑断裂带强震构造条件研究

2 0 0 1年 1 1月 1 4日昆仑山口西 8 1级地震的发震构造 -东昆仑活动断裂带 ,从构造环境、深部构造、断裂运动条件、断裂结构条件及地震活动特征等方面 ,都具有特殊的强震构造背景。其地震活动具有周期短、频度低、强度大的特点。地震活动性表现出的强震孕育特征 。

东昆仑断裂带的古地震研究

本文根据1986—1990年对东昆仑断裂带进行地震地质考察的资料,对古地震活动的时空分布、特征和地震构造条件,作了较系统的研究。

东昆仑断裂带中东部地震破裂分段性与走滑运动分解作用

基于卫星影像解译和野外考察测量,本文对东昆仑断裂带中东部的3条次级断裂（托索湖断裂、玛沁断裂和玛曲断裂）的滑动速率以及全新世以来的古地震活动特征进行了分析研究。托索湖段与玛沁段走向产生20°和30°的双挤压弯曲,形成阿尼玛卿山挤压隆起,作为托索湖段和玛沁段的破裂分段标志,成为1937年托索湖7.5级地震地表破裂带的终止点;在西贡周西侧和莫哈塘南侧,阿万仓断裂以40°的夹角与东昆仑断裂带相交,形成西贡周断裂交汇区,成为玛沁段与玛曲段破裂分段的标志。

东昆仑断裂带玛沁段周围小震震源机制解系统聚类分析

利用P、S波最大振幅比计算得到东昆仑断裂带玛沁段周围2008年以来57个小地震震源机制解,并进行系统聚类分析。结果表明,该区小震错动方式以走滑型活动为主,平均主压应力P轴方位角为50°,倾角为5°,主张应力T轴方位角为140°,倾角为4°,与该区所受的地球动力学背景基本一致。

东昆仑断裂带地震复发间隔及地震危险性

东昆仑断裂带是青藏高原东北部一条重要的活动断裂,构成了巴颜喀拉块体的北边界。根据阿尼玛卿山两侧滑动速率和历史地震的差异,将断裂带分为东西两个部分。滑动速率由西向东递减,近百年的历史地震产生的破裂基本覆盖了西部和东部的一部分。随着巴颜喀拉块体周缘强震的持续发生,作为块体北边界的东昆仑断裂带的地震空区及地震潜势研究变得更加重要。近些年通过对东昆仑断裂带不同段的研究得到了较多的滑动速率和古地震序列数据,为评价断裂带未来百年地震危险性提供了有利条件。利用NB模型中的对数正态分布方法,得到了东昆仑断裂带在未来100a的发震概率,研究表明,东部(玛曲段)发震概率相对较高,需要进一步关注。