Tectonics:机载LiDAR数据揭示的程海断裂水平位错及其对1515年永胜地震的构造意义

中新世前后青藏高原东南缘构造运动发生了显著变化,导致其内部川滇块体变形特征随之改变,该块体局部受区域构造影响也显示出和宏观顺时针旋转运动不一致的变形样式。程海断裂所处构造位置地震活动强烈,曾发生1515年永胜73/4级地震(图      1)。但沿断裂植被繁密,难以获取其地表变形特征和小尺度水平位错,断裂精细几何展布和最新运动学性质仍不明确,1515年永胜地震的破裂参数也存在较大争议。中国地震局地质研究所任治坤团队依托科技部基础资源调查专项“中国地震科学实验场活动构造体系调查与数据库建设”课题《典型历史大地震地表破裂带高精度调查》利用机载LiDAR获取了程海断裂长120 km的亚米级高精度DSM,博士生计昊旻基于LiDAR数据,结合遥感解疑、野外调查,开展1515年永胜地震地表破浪的精细定量研究,研究表明发震断层程海断裂由一系列几何结构简单的次级断裂组成(图2),断裂沿线发育显著断错地貌,如断层槽谷、断层陡坎和位错线性地貌(图3)。

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图1. 青藏高原东南缘地质构造图


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图2. 程海断裂几何展布


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图3. 程海断裂水系位错和断错地貌


我们对30 m以下的102个位错量进行了统计分析,结果显示程海断裂可能具~6 m的特征位移(图4),且在每次大地震中可能作为一个统一的断裂段破裂或其两个断裂段级联破裂。据此1515年永胜地震的震级推测为7.7级。


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图4. 程海断裂水平位错和累积概率密度分布

 

基于本次研究,我们认为程海断裂最新运动学性质主要为左旋走滑,据此推测其所在大理地块当前主要受丽江-小金河断裂和程海断裂左旋走滑产生的拉分作用控制,而非前人认为的东西向伸展变形。

结合川滇块体活动断裂大地测量学和地质学滑动速率结果和地震分布,我们推测川滇块体被鲜水河-小江断裂带和与其平行或相交的次级断裂分割为了数个强活动构造单元,沿这些构造单元的边界断裂发生了川滇块体大多数6级及以上地震和几乎所有的7级地震。这些强活动构造单元通过调节自身的平移、旋转和差异性隆升以适应整体的顺时针旋转运动,这也是川滇块体现今一级活动序列(图6)。


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图5. 川滇块体强活动构造单元分布

 

以上研究成果发表在国际地学期刊Tectonics上。本研究受到了科技部基础资源调查(2021FY100103)和国家自然科学基金(U2239202, 42301445)的共同资助。

论文信息:

Ji Haomin, Ren Zhikun*, Zhu Xiaoxiao, Bai Mingkun, Bao Guodong, Liu Jinrui, Ha Guanghao, He Zhongtai. (2024). Slip Distribution along the Chenghai fault from airborne LiDAR and tectonic implications for the 1515 Yongsheng earthquake, China. Tectonics, 43, e2024TC008285. 

计昊旻, 任治坤*, 刘金瑞. 2024. 青藏高原东南缘上地壳晚新生代构造变形综述.地球科学, 49(2): 480-499.   doi: 10.3799/dqkx.2023.160