断层长度和位移量是地壳形变的重要表征。了解活动断层长度和位移的变化可以深入了解断层的生长模式,并进一步分析断层潜在的地震规模。龙泉山断裂带(LQFZ)是龙门山冲断带中南段东部的一条重要活动断裂,是其现今变形前锋(图1)。由于LQFZ新生代活动速率和地震活动性较弱,对其断层生长、断层活动性和地震危险性研究存在不足,同时该构造带的分段变形特征、断层的三维空间展布等情况尚不明确。
图1. 龙泉山断裂带及其邻区地形与地质图。 (a) 青藏高原东缘川西盆地地形及新构造图。 (b) 龙泉山断裂带地质图。
黑线表示本研究中用于构建龙泉山断裂带三维结构模型的地震反射剖面。 (c)龙门山断裂带南段—龙泉山断裂带的地质构造剖面。
针对以上问题,中国地震局地质研究所徐芳博士生,在鲁人齐研究员等老师的指导下,采用LQFZ 区域密集分布的地震反射剖面,获得了LQFZ的三维几何结构和断距的定量分布,并进一步分析逆冲断裂带的断层生长模式和发震潜力。研究获得了以下主要认识:
三维模型显示(图2),LQFZ北段由两条倾向分别向W、E的逆冲断层 (f1, f2) 相向对倾构成突起构造,二者都向下连接至D1滑脱层;中段主体构造为倾向SE的逆冲断层(f2) ,向下与滑脱层组成的构造楔,中段南部出现倾向NW的逆冲断层(f3) ;南段主体为两条倾向NW的逆冲断层(f3, f4) ,形成断层传播褶皱。断层f1和f4的倾角相对均匀,f2断层倾角向南增大,f3断层呈现S形特征,且北部倾角大于南部。这一区域拆离层深度约为1.8~5.8 km,向东南方向加深。
图2. LQFZ和滑脱层的三维显示。 (a) LQFZ区域滑脱层深度等斜线和断层倾角等斜线的三维显示。 (b) LQFZ 与2020年青白江Ms 5.1和1967年仁寿Ms 5.5地震显示。
各断层的断距分布曲线呈现多峰形态(图3),表明断层f1-f4由一系列断层段连接而成。断层及断裂带的归一化断距分布曲线与孤立断层的对比(图4),表明整个断裂带自形成以来在运动学上是相关的,并共同吸收了龙门山通过滑脱层传播的滑移量。断层的最大位移(Dmax)与断层长度(L)数据呈现线性正相关性,指示了断层的自相似生长过程。
图3. LQFZ 断层断距分布剖面. (a)从三维断层模型获得的 LQFZ 断层地表迹线。 (b-e)断层 f1-f4 的断距分布剖面.
(f) LQFZ 的累积断距分布剖面. 紫色箭头指出了部分具有高断距梯度的位置作为示例。
图4. LQFZ 归一化断距分布剖面. (a-b)断层 f1-f4在侏罗系和上三叠世的断层断距分布剖面. (c) LQFZ在侏罗系和上三叠世的累积断距分布剖面.
灰线表示单个孤立断层的平滑且规则的总断距分布剖面。
上述研究成果发表于国际地学期刊Journal of Structural Geology:Xu, F., Lu, R.*, Su, P., Klinger, Y., Zhang, J., Liu, Y., & Liu, G. (2025). The 3D Model and Growth Pattern of the Longquan Shan Fault Zone in Sichuan Basin, China: Implications for the Potential Earthquake Rupture Patterns. Journal of Structural Geology, 105388. https://doi.org/10.1016/j.jsg.2025.105388. 研究受到国家重点研发计划项目(2021YFC3000600)和国家自然科学基金(41872206)共同资助。