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.     

东昆仑断裂带东段强震形势分析

围绕东昆仑断裂带强震构造背景及巴颜喀拉断块动力学环境,分析了1900年以来断块边界强震活动及强震周期性特征,探讨了东昆仑断裂带东段的强震危险性。     

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。     

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。     

东昆仑活动断裂带东段古地震活动特征

东昆仑活动断裂托索湖——玛曲以东肯定那一带， 可据阿尼玛卿玛积峰为界再分为花石峡段和玛沁段两个在几何上不连续的段落. 两段在表征断层全新世活动特征的古地震事件方面有明显差异， 花石峡段的地震活动性明显高于玛沁段的地震活动性. 古地震研究表明， 花石峡段上3次强震活动相邻两次地震发生的时间间隔分别约为500 a和640 a， 玛沁段上最近两次古地震事件间大致有1 000 a左右的时间间隔. 根据断层平均滑动速率计算的花石峡段7.5级地震的平均复发间隔为411~608 a， 相对应的同震平均水平位错约为（5.75plusmn;0.57）m. 虽然玛沁段的地震活动性较弱， 但由于该段上最近一次地震事件离现在较为久远， 已经积累的应变能应该使我们对其未来地震危险性的分析有足够重视.      

阿尔金断裂带中东段地震活动特征及危险性讨论

讨论了阿尔金断裂带1900年以来的5级以上地震活动,结果显示空间上地震活动具有分段性,其中在青海段出现5级地震填空性空段,并形成5级地震的平静区,时间上具有平静和活跃交替的特征。进一步分析阿尔金断裂带青海段(茫崖北—肃北)现代小震活动,结果显示:茫崖以西震源深度约40 km以内,青海段(茫崖北—肃北)震源深度约10 km范围内,超过10 km较少,肃北—黑崖子以东约100 km处震源深度由浅逐渐变深,从10 km左右逐渐变化到40 km左右。与此同时,依据上述资料探讨了阿尔金断裂带青海段的强震危险性。     

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100 a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。     

临潼-长安断裂带古地震及地震危险性评价

长安二中探槽是在地面地质调查、浅层地震和钻探的基础上开挖的,探槽中有丰富的砂土液化现象,根据液化砂脉的切割关系,判断有4次古地震事件的发生。根据探槽中地层没有明显错动和临潼-长安断裂带在晚更新世晚期和全新世早期活动较弱,以及历史上无6级以上地震活动记录的特点,本文认为4次古地震事件与临潼-长安断裂带无关,该断裂未来发生强震的危险性不大。     

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.

     

Paleo-earthquake studies on the eastern section of the Kunlun fault

Introduction East Kunlun active fault is one of the largest sinistral slip fault zones in northern Tibetan Pla-teau. The fault tails primarily after the ancient eastern Kunlun suture zone, which was reactivatedby the northward subduction of the Indian plate beneath the Eurasian plate. The western end of thefault starts near the western flank of the Buxedaban peak in Qinghai Province. The fault then ex-tends eastwards through the Kusai Lake, Xidatan, Dongdatan, Alag Lake, Tuosuo Lak…     

东昆仑断裂滑动速率变化及其对2017年九寨沟地震的应力加载

为了解东昆仑断裂活动对2017年8月8日九寨沟M_S7.0地震的影响,本文选取1999-2007年、2013-2017年GPS速度场作为约束,基于块体-位错模型反演计算东昆仑断裂两个时间段的块体运动速率、断裂滑动速率和滑动亏损率,并进一步研究青藏高原东缘最大剪应变率场和九寨沟震区的震间库仑应力累积速率.结果显示,东昆仑断裂中西段左旋走滑速率较高,东段走滑速率较低,自西向东逐步递减,存在明显的梯度.在两个时间段,阿坝块体刚性运动的方向顺时针偏转0.2°,运动速率由12.22 mm·a^-1增大到15.96 mm·a^-1;东昆仑断裂左旋走滑速率升高,其中西段较为明显（升高约1.2±0.3 mm·a^-1）;东昆仑断裂东段闭锁深度和闭锁程度增加;2013-2017年,东昆仑断裂滑动引起的九寨沟震区库仑应力累积速率是1999-2007年的3倍,最大剪应变率也明显升高.因此本文认为：2008年汶川地震和2013年芦山地震后,龙门山断裂部分解锁,阿坝地块活动性增强,东昆仑断裂滑动速率增大,导致九寨沟震区库仑应力加载速率增加,加速了九寨沟地震的孕育过程.

     

东昆仑断裂带东端的构造转换与2017年九寨沟MS7.0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.

     

断裂滑动速度对强震发生周期的影响——以东昆仑活动断裂带库赛湖断裂分段和西大滩断裂分段为例

2001年11月14日东昆仑断裂带库赛湖段发生8.1级大地震.事实上,库赛湖断裂分段大震的复发周期会受到其他分段运动行为的影响,尤其是临近的西大滩断裂分段.本文采用速度和状态依赖摩擦本构控制的一维弹簧滑块模型(BK模型)研究断裂分段滑动速度对强震复发周期的影响.以东昆仑活动断裂带库赛湖断裂分段和西大滩断裂分段作为实例进行研究,研究中将两断裂分段视为通过弹簧相连的滑块系统,其中模型参数的选择是以现有东昆仑活动断裂带库赛湖和西大滩分段的地质研究成果、历史地震和古地震资料直接给出,部分参数也采用了数值计算的方法.研究预测了两分段不同滑动速度对强震复发周期、断裂滑动速度及错动位移在未来0.5～0.6万年中随时间变化的影响.研究发现:在断裂分段之间的相互影响下,各断裂分段滑动速度与各段的强震发生周期没有规律性的关系;两断裂分段组成的系统中,某断裂分段滑动速度放慢(加快)会使该断裂分段未来强震发生的震级增大(减小),而对另外断裂分段的强震发生震级没有规律性影响;两断裂分段组成的系统中,某断裂分段滑动速度加快(放慢)会使另外的断裂分段在强震发生时错动的速度加快(放慢);同时,两断裂分段组成的系统中,某一断裂分段滑动速度上的变化对另一断裂分段强震复发周期的影响只有在较长时间跨度上才能体现.     

Estimation of the 2001 Kunlun earthquake fault slip from GPS coseismic data using Hori's inverse method

The Horios inverse method based on spectral decomposition was applied to estimate coseismic slip distribution on the rupture plane of the 14 November 2001 <i<M</i<<sub<S</sub<8.1 Kunlun earthquake based on GPS survey results. The inversion result shows that the six sliding models can be constrained by the coseismic GPS data. The established slips mainly concentrated along the eastern segment of the fault rupture, and the maximum magnitude is about 7 m. Slip on the eastern segment of the fault rupture represents as purely left-lateral strike-slip. Slip on the western segment of the seismic rupture represents as mainly dip-slip with the maximum dip-slip about 1 m. Total predicted scalar seismic moment is 5.196?×10<sup<20</sup<N·m. Our results constrained by geodetic data are consistent with seismological results.     

2001年昆仑山地震同震—震后效应与2021年玛多地震关系探讨

位于青藏高原中北部的巴颜喀拉地块是我国西部近年来的主体地震活动区,一系列M_W7.0以上强震均发生在该次级块体周边,而其北边界东昆仑断裂带是一条长达2000 km、规模最大、活动性最强的深大断裂带.2001年在东昆仑断裂带中段发生了M_W7.8昆仑山地震,2021年5月在其震中东南部大约450 km处巴颜喀拉块体内部一次级断裂上发生了M_W7.3玛多地震.玛多地震对人们以往认为强震更可能发生在巴颜喀拉块体边界断裂上的认识提出挑战,但是也为研究巴颜喀拉块体边界断裂与块体内部次级断裂活动关系、地震触发关系带来机遇.本文利用前期基于2001年昆仑山地震后积累的大量InSAR数据获得的震后大范围形变场时空演化图像和库仑应力变化模型,探讨昆仑山地震与玛多地震的关系.InSAR震后观测结果显示：昆仑山地震后沿东昆仑断裂带出现了长达500 km的大范围南北不对称震后形变场,其中南盘形变宽度和量级均明显大于北盘,南盘形变宽度达到250 km,断层近场相对平均形变速率达到＞20 mm·a^-1,而且南盘向南衰减梯度小,整体衰减缓慢,意味着震后形变对巴颜喀拉块体形成持续东向加载作用,并将分摊到块体内部的一系列次级断裂上,应力加载增加次级断层的地震危险性.2015—2020年InSAR震间应变率场则显示次级断裂——昆仑山口—江错断裂呈高剪切应变率特征.本文计算了昆仑山地震同震破裂和震后形变引起的玛多震区多条SE向次级断裂的累积库仑应力变化,结果显示昆仑山地震同震和震后形变对玛多地震发震断裂(昆仑山口—江错断裂)形成了一定的应力加载.本文认为昆仑山地震同震和长时间尺度震后形变加速了巴颜喀拉块体的东向运动,而断层本身运动学性质和区域应力扰动共同影响了玛多地震的发生.

     

The Late Pleistocene activity of the eastern part of east Kunlun fault zone and its tectonic significance

The nearly EW-trending East Kunlun fault zone is the north boundary of the Bayan Har block.The activity characteristics and the position of the eastern end of its eastward extension are of great significance to probing into the dynamic mechanism of formation of the east edge of the Tibetan Plateau,and also lay the foundation for seismic risk assessment of the fault zone.The following results are obtained by analysis based on satellite image interpretation of landforms,surface rupture survey,terrace scarp deformation survey,and terrace dating data on the eastern part of the East Kunlun fault zone:(1)the Luocha segment is a Holocene active fault,where a reverse L-shape paleoearthquake surface rupture zone of about 50 km long is located;(2)the Luocha segment is characterized by left-lateral slip movement under the compression-shear condition since the later period of the Late Pleistocene,with a rate of 7.68–9.37 mm/a and a vertical slip rate of 0.7–0.9 mm/a,which are basically in accord with the activity rate of segments on its west side.The results indicate that it is a part of eastward extension of the East Kunlun fault zone;(3)the high-speed linear horizontal slip of the nearly EW-trending East Kunlun fault zone is blocked by the South China block at east,and transforms into the vertical movement of the nearly SN-NNE trending Minjiang fault zone and the Longmenshan fault zone,and the uplift of Longmenshan and Minjiang.The area where transform of the two tectonic systems occurred confines the position of the east end;(4)Luocha segment and Maqu segment constitute the"Maqu seismic gap",so,seismic risk at Maqu segment is higher than that at Luocha segment,which should attract more attention.     

南北地震带北段近期强震趋势研究

2008年5月12日汶川8.0级地震后,南北地震带可能进入新一轮的强震活跃期.从汶川8.0级地震以来ML≥5.0地震活动空间分布特征来看,近期南北地震带北段与中、南段存在较大差异.由南北地震带强震前孕震区中强地震活动特征,并结合当前5级地震活动情况,认为应同时关注南北地震带中、南段和北段的强震危险性.甘东南地区出现的4级地震空区被2011年2月23日迭部-岷县交界ML4.4地震打破后,2011年11月1日空区周边又发生了青川Ms5.4地震,表明该空区及周边地区的地震活动增强.类比1990年共和7.0级地震前的空区演化过程,认为甘东南地区存在发生7级地震的可能.结合对甘东南地区主要大型断裂7级地震复发周期的综合分析认为,需关注南北带北段毛毛山断裂和金强河断裂、香山-天景山断裂东段、黄河断裂灵武段、西秦岭北缘断裂、六盘山-宝鸡断裂和东昆仑断裂东段玛沁-玛曲段发生7级地震的可能.