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J. Asian Earth Sci.:青藏高原东南缘南汀河断裂带晚第四纪古地震历史及其意义

2017-06-06

印度板块与欧亚板块的碰撞造成了青藏高原的隆升;随着高原的不断发展,高原内部的活动块体(如川滇块体和滇西南块体)沿各自的边界断裂向南东方向发生了侧向挤出运动。在青藏高原的东南缘,为了调节区域的地壳运动和变形,大量活动断裂在此发育,使得该区域的地震活动十分强烈。迄今为止,历史和仪器地震记录显示,区域内六级及以上震级的地震都主要发生在活动块体的边界断裂上,如南北向的小江断裂和实皆断裂、南南东向的红河断裂等(图1)。这些块体的边界断裂由于其快速的运动速率和频繁的地震活动,吸引了大量的研究工作;而块体内部的断裂则往往被忽略。然而,调查这些断裂的活动特征不仅有助于了解活动块体内部的地壳变形机制,对评估地震活跃区域的地震危险性也具有非常重要的意义。

南汀河断裂带是滇西南块体内部的一条断裂带,全长超过380 km,在地表留下了非常显著的断层地貌。该断裂带在晚第四纪非常活动,在不同时间尺度上的平均滑动速率都稳定在~4 mm/yr左右,但是除了1941年发生在中缅边境的一个约7级地震外,鲜有6级及以上震级的地震发生。与此相对的是,南汀河断裂带的南侧和北侧已经发生了很多破坏性地震,并在断裂带附近形成了一个明显的地震空区(图1),其地震危险性非常值得关注。此外,断裂在某段落上的破裂行为往往会造成相邻段落的应力变化,进而增加相邻段落继续发生破裂的可能性。那么1941年地震是否破裂了相邻的的北段断裂?如果没有,北段断裂上是否积累了足够的应力,并将在1941年地震的应力触发作用下发生破裂?



图1、滇西南块体及周边断裂及地震活动图


由于南汀河断裂带缺乏古地震研究的相关信息,给了解断裂带活动行为和评估地震危险性带来了巨大的不确定性。为了解决上述问题,地质所孙浩越博士及其导师何宏林研究员和合作者在南汀河断裂带上通过古地震学方法对断裂的古地震活动历史开展了细致的工作(图2),获得了一些新的认识:
(1)南汀河断裂带在晚第四纪以来具有较强的活动性,并有能力孕育产生地表破裂的大地震;
(2)1941年发生在中缅边境的约7级地震未能在断裂带北段产生地表破裂;
(3)南汀河断裂带北段最新的一次古地震事件发生在1320-1435 AD之间,根据震级-地表破裂长度经验公式推测震级可达Ms 7;
(4)根据最新一次古地震事件的离逝时间和断裂的滑动速率,结合震级-滑动量经验公式,推测南汀河断裂北段已经积累了相当于Ms 7的能量,目前地震危险性较高。


图2、 南汀河断裂带探槽剖面图(a、五堆箐北探槽;b、五堆箐南探槽;c、小果园探槽)


该项研究结果发表在国际地学期刊Journal of Asian Earth Sciences上(Sun Haoyue, He Honglin, Wei Zhanyu, Shi Feng, Gao Wei. 2017. Late Quaternary paleoearthquakes along the northern segment of the Nantinghe fault on the southeastern margin of the Tibetan Plateau. Journal of Asian Earth Sciences, 138: 258-271. doi: 10.1016/j.jseaes.2017.02.023)
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1367912017300718