2023-03-23
青藏高原的隆升和扩张极大地改变了亚洲的构造格局和气候环境,并在其东南缘造成了严重的地震灾害。已有的研究成果丰富了对该区壳幔速度结构的认识,但不同结果之间仍存争议,破坏性地震的发震机制及其与震源区速度结构内在关系的研究也比较缺乏。因此,开展青藏高原东南缘地震的孕震环境和发震机制研究,对进一步理解青藏高原的隆升和变形模式具有重要的科学意义。
中国地震局地球物理研究所吕苗苗助理研究员等基于青藏高原东南缘架设的密集台阵资料和近10余年的震相数据集,利用双差层析成像方法获得了青藏高原东南缘高分辨率的地壳P波速度结构模型,并分析了4个代表性地震的孕震环境和和发震机制,获得了以下认识:
(1)青藏高原东南缘地壳速度结构具有明显的非均匀性,中下地壳中存在两个明显的条带状低速异常区域。西侧的低速异常位于川滇菱形块体西北部,沿丽江-小金河断裂带分布,终止于红河断裂带附近;东侧的低速异常出现在小江断裂带附近,总体沿NE-SW方向分布;
(2)几乎所有的大地震都发生在高低速交界处,但具体的发震机制明显不同。鲁甸和彝良地震可能与东侧的中下地壳低速体相关,弱物质的存在将上下地壳解耦,并拖曳着脆性的上地壳,分别导致左旋走滑和逆冲伴随右旋走滑地震(图1);漾濞地震则主要由上地壳运动控制,同时可能受到西侧中下地壳弱物质流动受阻导致的长期构造应力加载的影响(图2);长宁地震则由盐矿井注水诱发(图1)。无论是中下地壳弱物质,还是地下流体的存在,都有可能削弱孕震层,使得应力更容易集中,最终导致破坏性地震的发生;
(3)青藏高原东南缘的中下地壳低速体使得上下地壳解耦,下地壳拖曳着上地壳运动,并在东西两侧分别提供“拉”和“压”的构造载荷作用,表现为不同的孕震机制(图3)。
图1 鲁甸、彝良和长宁地震震源区速度结构的垂向剖面图. 黑色虚线代表莫霍面,引自Wang et al. (2017)
图2 漾濞地震震源区速度结构的垂向剖面图. 黑色虚线代表莫霍面,引自Wang et al. (2017)
图3 青藏高原东南缘物质运移对孕震机制影响的示意模型. 紫色线条代表构造边界,黑线代表主要断层.绿色实心圆圈表示地震震中(M5.0),蓝色五角星代表文中提到的破坏性地震. 红色剪头表示可能的物质运移方向,绿色和紫色点状波浪线分别表示中下地壳部分熔融和流体扰动
本研究详细分析了青藏高原东南缘破坏性地震的孕震机制与震源区速度结构特别是中下地壳低速软弱物质之间的内在联系,为该区域地震成因的研究提供了一个新的视角。青藏高原东南缘的中下地壳低速体使得上下地壳解耦,下地壳拖曳着上地壳运动,并在东西两侧分别提供“拉”和“压”的构造载荷作用,为分析该区孕震机制提供了新思路。通过反演青藏高原东南缘P波速度结构,并进一步揭示了该区域破坏性地震的孕震环境及其发震机制,为未来青藏高原东南缘的强震活动性及地震危险性分析提供科学依据。研究成果2022年发表于学术期刊《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.),受国家自然科学基金青年基金(41904093)项目资助。
【作者简介】
吕苗苗,女,1989年生,为中国地震局地球物理研究所地球内部物理研究室助理研究员,主要从事地球内部孕震环境和发震机制研究及三重震相波形拟合研究。E-mail:lvxmmf@sina.com。