阿尔金断裂是青藏高原北部一条重要的大型边界活动走滑断裂,其东西展布长达~2000km,在调节青藏高原向东挤出的过程中扮演着关键角色,也是检验青藏高原变形模式的关键断裂之一。作为陆内走滑断裂,该断裂的规模可与圣安德烈斯、阿尔卑斯、北安托尼亚等著名板块边界断裂相媲美。然而,检验变形模式和开展地震危险性分析的滑动速率至今仍然存在不小的争议,尤其是晚第四纪以来的地质滑动速率。为了解决这一关键参数,中国地震局地质研究所袁兆德副研员及其团队选择阿尔金断裂中段滑动速率研究空白区(东经83-84°E),开展了无人机航测和宇宙成因核素10Be暴露测年工作,结果显示两个研究点位的全新世走滑速率为6.4-9.2mm/yr。
图1 阿尔金断裂地震构造背景及研究区位置和地貌特征
图2 两个研究点位的位移-时间分布图
图3 阿尔金断裂地质滑动速率空间分布图
为了更好地分析阿尔金断裂滑动速率的空间变化,研究团队收集了已发表的文献资料,结果显示阿尔金断裂中段晚第四纪以来的滑动速率为8-10mm/yr,东段呈现衰减趋势,西段两支的滑动速率也明显变小,但总速率维持在这一范围。以上结果表明阿尔金断裂的走滑速率明显小于微板块模型要求的20-30mm/yr。尽管阿尔金断裂中段存在几个大型挤压弯曲,但是长达~1300km的中段依然保持了相对一致的走滑速率,说明中段两侧块体显示了刚性特征。然而,阿尔金断裂东段速率的缓慢衰减则显示了非刚性特征。综上所述,不能简单用一个端元模型分析解释青藏高原的所有变形,需要提出一个全新的模型,既能解释主要断裂两侧块体的刚性行为特征,也能解释高原内部的分布式变形。
此外,阿尔金断裂西段南支在2008年和2014年发生了两次强震,都产生了几十公里的地表破裂,且对阿尔金断裂中段产生了应力加载。长达~1300km的中段至今缺少可靠的历史强震记录,根据滑动速率和最新一次地震的离逝时间计算,结果显示阿尔金断裂中段已经累计了~4m的同震位移,震级可达Mw7.5-7.6。其千余公里的展布长度需要多个Mw7.5-7.6地震才能完全释放,也不排除发生超大型地震的可能。所以,阿尔金断裂未来地震危险性需要引起足够的重视。
以上研究成果发表于国际地学期刊Journal of Structural Geology:Zhaode Yuan*, Jie Huang, Junfeng Gan, Hanlin Liu, 2024. New constraints for slip rates along the Altyn Tagh fault, northwestern Tibet Plateau. Journal of Structural Geology, 186, 105221. 该研究获得了中央公益性科研院所基本科研业务专项(IGCEA1814)和国家自然科学基金(4190216)的共同资助。