Tectonics:阿尔金断裂北段多断层破裂特征及其潜在机制

越来越多的地震实例揭示了复杂的破裂行为,例如2016年新西兰Kaikōura Mw7.8级地震和2023年土耳其Mw7.7-7.8级双震事件,引发了地震科学界对断层带内及断层之间复杂破裂行为的广泛关注。学者们讨论的热点包括走滑断层各段之间、相邻断层之间,以及俯冲带断层与上盘分支断层之间是否存在复杂的地震破裂机制。准确识别断层之间在万年尺度上的地震破裂行为,对于评估潜在大地震的破裂样式、震级及破裂传播过程具有重要意义。

阿尔金断裂是青藏高原北缘的主要边界断裂,其北段被认为是中国大陆高震级地震的危险区域(徐锡伟等,2017)。该断裂带由多条近平行或相交的次级断层组成,这些次级断层在深部汇聚于阿尔金主断裂(Xiao et al., 2011; Cunningham et al., 2016)。为了探讨阿尔金断裂与其北侧分支断层是否具有共同破裂的潜在大震风险,杨海波副研究员及课题组近年来围绕敦煌地区的断裂活动特征和古地震历史开展了一系列研究。通过影像分析和野外调查,发现东巴兔村沼泽沉积被南截山断层错断,这为重建最新且连续的古地震历史提供了重要支撑。基于断层断错地貌特征、古地震探槽分析、地层定年以及库伦应力模拟等,得出以下主要结论:

1、南截山断层2500年以来发生3次古地震破裂事件,分别为2.2–1.8ka, 1.2–0.6ka,和244–45a;其中最后两次地震事件与阿尔金主断裂北段最新事件(~1,100 和507–230a,李康等,2016)存在准同期破裂特征。

2、库伦应力模拟显示南截山断裂破裂对阿尔金断裂北段存在应力加载,可能会触发断层共同破裂,从而引发大地震。这种次级断层成核后传递到主断层上的破裂事件,在全球其它震例中也被报道(Stein & Bird, 2024)。

3、青藏高原北缘前陆地区存在的深部潜在超静水压力,以及含水合层状硅酸盐矿物的断层带结构特征等,可能构成该地区相互连接断层发生复杂破裂地震的动力学条件。


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图1(A)敦煌地区活动断裂平面迹线特征,(B/C)东巴兔村西侧沼泽沉积被南截山断层错断,形成局部线性挤压脊构造


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图2东巴兔探槽解译结果和贝叶斯模拟古地震结果


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图3(A)南截山断裂全新世段落地震破裂对阿尔金主断裂造成库伦应力加载;(B)活动断裂古地震历史对比,显示南截山断裂最新事件与阿尔金断裂存在准同期破裂特征

Yang, H., Lin, D., Yang, X., Cunningham, D., Hu, Z., Huang, X., et al. (2024). Strain partitioning and strike-slip faulting in the Nanjieshan, North Tibetan Foreland: Progressive widening of the Altyn Tagh Fault system with implications for regional earthquake hazards. Tectonics, 43, e2024TC008262. https://doi.org/10.1029/ 2024TC008262