2023-03-23
青藏高原的隆升和擴張極大地改變了亞洲的構造格局和氣候環境,并在其東南緣造成了嚴重的地震災害。已有的研究成果豐富了對該區殼幔速度結構的認識,但不同結果之間仍存爭議,破壞性地震的發震機制及其與震源區速度結構內在關系的研究也比較缺乏。因此,開展青藏高原東南緣地震的孕震環境和發震機制研究,對進一步理解青藏高原的隆升和變形模式具有重要的科學意義。
中國地震局地球物理研究所呂苗苗助理研究員等基于青藏高原東南緣架設的密集臺陣資料和近10余年的震相數據集,利用雙差層析成像方法獲得了青藏高原東南緣高分辨率的地殼P波速度結構模型,并分析了4個代表性地震的孕震環境和和發震機制,獲得了以下認識:
(1)青藏高原東南緣地殼速度結構具有明顯的非均勻性,中下地殼中存在兩個明顯的條帶狀低速異常區域。西側的低速異常位于川滇菱形塊體西北部,沿麗江-小金河斷裂帶分布,終止于紅河斷裂帶附近;東側的低速異常出現在小江斷裂帶附近,總體沿NE-SW方向分布;
(2)幾乎所有的大地震都發生在高低速交界處,但具體的發震機制明顯不同。魯甸和彝良地震可能與東側的中下地殼低速體相關,弱物質的存在將上下地殼解耦,并拖曳著脆性的上地殼,分別導致左旋走滑和逆沖伴隨右旋走滑地震(圖1);漾濞地震則主要由上地殼運動控制,同時可能受到西側中下地殼弱物質流動受阻導致的長期構造應力加載的影響(圖2);長寧地震則由鹽礦井注水誘發(圖1)。無論是中下地殼弱物質,還是地下流體的存在,都有可能削弱孕震層,使得應力更容易集中,最終導致破壞性地震的發生;
(3)青藏高原東南緣的中下地殼低速體使得上下地殼解耦,下地殼拖曳著上地殼運動,并在東西兩側分別提供“拉”和“壓”的構造載荷作用,表現為不同的孕震機制(圖3)。
圖1 魯甸、彝良和長寧地震震源區速度結構的垂向剖面圖. 黑色虛線代表莫霍面,引自Wang et al. (2017)
圖2 漾濞地震震源區速度結構的垂向剖面圖. 黑色虛線代表莫霍面,引自Wang et al. (2017)
圖3 青藏高原東南緣物質運移對孕震機制影響的示意模型. 紫色線條代表構造邊界,黑線代表主要斷層.綠色實心圓圈表示地震震中(M5.0),藍色五角星代表文中提到的破壞性地震. 紅色剪頭表示可能的物質運移方向,綠色和紫色點狀波浪線分別表示中下地殼部分熔融和流體擾動
本研究詳細分析了青藏高原東南緣破壞性地震的孕震機制與震源區速度結構特別是中下地殼低速軟弱物質之間的內在聯系,為該區域地震成因的研究提供了一個新的視角。青藏高原東南緣的中下地殼低速體使得上下地殼解耦,下地殼拖曳著上地殼運動,并在東西兩側分別提供“拉”和“壓”的構造載荷作用,為分析該區孕震機制提供了新思路。通過反演青藏高原東南緣P波速度結構,并進一步揭示了該區域破壞性地震的孕震環境及其發震機制,為未來青藏高原東南緣的強震活動性及地震危險性分析提供科學依據。研究成果2022年發表于學術期刊《Tectonophysics》(Lv, M.M., Ding, Z,F., Xu, X.M., 2022. Seismogenic environments of earthquakes on the southeastern margin of the Tibetan Plateau revealed by double-difference tomography. Tectonophysics, 843, 229603, doi:10.1016/j.tecto.2022.229603.),受國家自然科學基金青年基金(41904093)項目資助。
【作者簡介】
呂苗苗,女,1989年生,為中國地震局地球物理研究所地球內部物理研究室助理研究員,主要從事地球內部孕震環境和發震機制研究及三重震相波形擬合研究。E-mail:lvxmmf@sina.com。