2014年于田Ms7.3地震野外调查——特殊的地表破裂带

李海兵, 孙知明, 潘家伟, 刘栋梁, 张佳佳 , 李成龙 ,刘 亢 , 云 锟 , 龚 正

1)中国地质科学院地质研究所, 大陆构造与动力学国家重点实验室, 北京 100037;

2)中国地质科学院地质力学研究所, 北京100081; 3)成都理工大学, 四川成都 610059;

4)中国地质大学(武汉), 湖北武汉 430074; 5)中国地震应急搜救中心, 北京 100049

2014年2月12日下午17时19分, 在新疆于田县西昆仑山东段阿什库勒火山群东侧的硝尔库勒盆地平均海拔4700 m的无人区发生强烈地震。据中国地震台网(CENC)测定, 震级Ms7.3, 震中位于36.1°N, 82.5°E, 震源深度 12 km(http://www.cenc.ac.cn/publish/cenc/904/20140212173512330781998/index.html)。据美国地质调查局(USGS), 震级Mw6.9,震中位于 35.922°N, 82.549°E 震源深度 13.5 km(http://comcat.cr.usgs.gov/earthquakes/eventpage/usc0 00mnvj#summary)。

图1 青藏高原北部活动构造(A)及2014年2月12日于田地震(Ms7.3)地表破裂带分布图(B)Fig.1 Active faults in northern Tibetan Plateau (A) and surface rupture zone of the 12 February 2014 Yutian earthquake (B)

该次强地震位于阿尔金断裂带西南段, 它是自1924年阿尔金断裂发生双震7.2级左旋走滑型地震以来, 过去90年里第一次阿尔金断裂再次发生7级左旋走滑型地震(中国地质科学院大陆构造与动力学国家重点实验室, 2014)。因此, 对这次地震的认识有助于我们了解阿尔金断裂的活动习性和青藏高原北部应力状态。然而, 这次地震是否产生了地表破裂带以及破裂带的特征是认识地震的基础和关键。另外, 由于仪器震中位置的不确定性, 不同地震机构所给出的震中位置不同, 这严重影响了认识强地震的发震构造、地震破裂过程和发震构造条件,同时也影响了对近年来青藏高原未来地震发展趋势的判断, 而利用主震与余震空间分布、地震波数据反演和卫星遥感资料等推测的发震断层、空间位置等差异较大。因此, 通过野外考察获取2014年于田地震地表破裂带的基本特征及其滑移习性等参数,不仅可以验证地震宏观震中位置、发震断层、地表破裂组合特征和运动学性质, 而且对深刻理解于田地震破裂过程, 探讨其发震构造的动力学背景等问题具有十分重要的科学意义。同时, 也有利于深刻理解青藏高原变形、生长过程、块体运动学-动力学特性和板内地震发生机制, 以及为利用地震波数据反演地震模型等科学问题提供重要基础数据和约束条件。

图2 2014年于田地震(Ms7.3)野外考察Fig.2 Field study of the 2014 Yutian earthquake (Ms7.3)

地震发生后, 中国地质科学院地质研究所大陆构造与动力学国家重点实验室于2014年2月18日快速组织了“新疆于田 7.3级地震科学考察队”奔赴高原无人区, 进行了约半个月的野外考察。详细的野外考察表明, 2014年于田Ms7.3地震地表破裂带全长约25 km(图1), 分布在海拔4600～5100 m的山底和半山腰处, 以及冲积扇平面, 由一系列张裂隙、张剪裂隙、剪切裂隙等雁列或羽列状组合而成,以及不连续斜列阶区的挤压鼓包和裂陷, 另外, 还包括一系列大规模的裂陷系和挤压隆(脊)组合的同震地表破裂(图2)。破裂带的整体走向N55°—65°E,沿两条断裂分布, 其中沿阿什库勒—硝尔库勒断裂分布约7 km长, 沿南硝尔库勒断裂分布约15 km长,两条断裂间不连续分布右阶雁行状张剪裂隙4.5 km长, 呈现出 N20°E走向。另外, 在南硝尔库勒断裂的破裂带段北侧分布呈NE105°—118°E走向的一系列张剪性破裂, 规模不等, 最长约4 km。主体破裂带呈现左旋走滑兼有正断倾滑分量的张剪切破裂带,最大左旋位移约1 m, 最大垂直位移约0.4 m, 平均为0.1 m。显示出特殊的地表破裂带特征。

通常, 一次强地震沿着一条主要断裂发生破裂,然而, 2008年汶川Ms8.0地震沿着映秀—北川和灌县—安县两条逆冲断裂发生破裂(李海兵等, 2008),这是两条倾角不同的逆冲断裂, 深部合并为一条断裂。这次于田地震的破裂形式为典型的左旋走滑断裂(张勇等, 2014), 一次走滑型地震沿着两条近平行的不同断裂发生破裂, 这是一种特殊的地表破裂形式, 这一地表破裂样式是近十几年来发生的强地震中结构最复杂的一次走滑断层型地表破裂。从地表破裂带分布特征来看, 发震构造间的雁行状破裂是应力迁移的有利方式。

在构造上, 2014年于田地震NE向的发震断裂属于阿尔金断裂带西南段尾端多条分支断裂的构造区, 它不仅与郭扎错断裂和龙木错断裂构成“新阿尔金断裂”, 这次地震是阿尔金断裂强烈活动的响应, 而且该地震位于巴颜喀拉地块的西侧边界上,近十几年来青藏高原的强地震基本都分布在巴颜喀拉地块周缘边界上, 2001年11月14日昆仑山地震(Ms8.1)位于巴颜喀拉地块的北部边界上(东昆仑断裂)、2008年 3月 21日于田地震(Mw7.2)位于巴颜喀拉地块的西部边界上(阿什库勒断裂/阿尔金断裂的分枝断裂)、2008年 5月 12日汶川地震(Ms8.0)位于巴颜喀拉地块的东部边界上(龙门山断裂带)、2010年4月21日玉树地震(Ms7.1)位于巴颜喀拉地块的南部边界上(甘孜—玉树断裂带), 这些强地震是印度板块向北俯冲至欧亚大陆之下的聚合作用使得青藏高原内部物质向东运移的响应, 同时, 可能还暗示着巴颜喀拉地块还处在相对的不稳定状态。

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