2014年于田Ms7.3地震野外調(diào)查
——特殊的地表破裂帶

李海兵, 孫知明, 潘家偉, 劉棟梁, 張佳佳 , 李成龍 ,劉 亢 , 云 錕 , 龔 正

1)中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所, 大陸構(gòu)造與動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100037;

2)中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所, 北京100081; 3)成都理工大學(xué), 四川成都 610059;

4)中國地質(zhì)大學(xué)(武漢), 湖北武漢 430074; 5)中國地震應(yīng)急搜救中心, 北京 100049

2014年2月12日下午17時(shí)19分, 在新疆于田縣西昆侖山東段阿什庫勒火山群東側(cè)的硝爾庫勒盆地平均海拔4700 m的無人區(qū)發(fā)生強(qiáng)烈地震。據(jù)中國地震臺(tái)網(wǎng)(CENC)測定, 震級Ms7.3, 震中位于36.1°N, 82.5°E, 震源深度 12 km(http://www.cenc.ac.cn/publish/cenc/904/20140212173512330781998/index.html)。據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS), 震級Mw6.9,震中位于 35.922°N, 82.549°E 震源深度 13.5 km(http://comcat.cr.usgs.gov/earthquakes/eventpage/usc0 00mnvj#summary)。

圖1 青藏高原北部活動(dòng)構(gòu)造(A)及2014年2月12日于田地震(Ms7.3)地表破裂帶分布圖(B)Fig.1 Active faults in northern Tibetan Plateau (A) and surface rupture zone of the 12 February 2014 Yutian earthquake (B)

該次強(qiáng)地震位于阿爾金斷裂帶西南段, 它是自1924年阿爾金斷裂發(fā)生雙震7.2級左旋走滑型地震以來, 過去90年里第一次阿爾金斷裂再次發(fā)生7級左旋走滑型地震(中國地質(zhì)科學(xué)院大陸構(gòu)造與動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 2014)。因此, 對這次地震的認(rèn)識(shí)有助于我們了解阿爾金斷裂的活動(dòng)習(xí)性和青藏高原北部應(yīng)力狀態(tài)。然而, 這次地震是否產(chǎn)生了地表破裂帶以及破裂帶的特征是認(rèn)識(shí)地震的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。另外, 由于儀器震中位置的不確定性, 不同地震機(jī)構(gòu)所給出的震中位置不同, 這嚴(yán)重影響了認(rèn)識(shí)強(qiáng)地震的發(fā)震構(gòu)造、地震破裂過程和發(fā)震構(gòu)造條件,同時(shí)也影響了對近年來青藏高原未來地震發(fā)展趨勢的判斷, 而利用主震與余震空間分布、地震波數(shù)據(jù)反演和衛(wèi)星遙感資料等推測的發(fā)震斷層、空間位置等差異較大。因此, 通過野外考察獲取2014年于田地震地表破裂帶的基本特征及其滑移習(xí)性等參數(shù),不僅可以驗(yàn)證地震宏觀震中位置、發(fā)震斷層、地表破裂組合特征和運(yùn)動(dòng)學(xué)性質(zhì), 而且對深刻理解于田地震破裂過程, 探討其發(fā)震構(gòu)造的動(dòng)力學(xué)背景等問題具有十分重要的科學(xué)意義。同時(shí), 也有利于深刻理解青藏高原變形、生長過程、塊體運(yùn)動(dòng)學(xué)-動(dòng)力學(xué)特性和板內(nèi)地震發(fā)生機(jī)制, 以及為利用地震波數(shù)據(jù)反演地震模型等科學(xué)問題提供重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和約束條件。

圖2 2014年于田地震(Ms7.3)野外考察Fig.2 Field study of the 2014 Yutian earthquake (Ms7.3)

地震發(fā)生后, 中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所大陸構(gòu)造與動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室于2014年2月18日快速組織了“新疆于田 7.3級地震科學(xué)考察隊(duì)”奔赴高原無人區(qū), 進(jìn)行了約半個(gè)月的野外考察。詳細(xì)的野外考察表明, 2014年于田Ms7.3地震地表破裂帶全長約25 km(圖1), 分布在海拔4600～5100 m的山底和半山腰處, 以及沖積扇平面, 由一系列張裂隙、張剪裂隙、剪切裂隙等雁列或羽列狀組合而成,以及不連續(xù)斜列階區(qū)的擠壓鼓包和裂陷, 另外, 還包括一系列大規(guī)模的裂陷系和擠壓隆(脊)組合的同震地表破裂(圖2)。破裂帶的整體走向N55°—65°E,沿兩條斷裂分布, 其中沿阿什庫勒—硝爾庫勒斷裂分布約7 km長, 沿南硝爾庫勒斷裂分布約15 km長,兩條斷裂間不連續(xù)分布右階雁行狀張剪裂隙4.5 km長, 呈現(xiàn)出 N20°E走向。另外, 在南硝爾庫勒斷裂的破裂帶段北側(cè)分布呈NE105°—118°E走向的一系列張剪性破裂, 規(guī)模不等, 最長約4 km。主體破裂帶呈現(xiàn)左旋走滑兼有正斷傾滑分量的張剪切破裂帶,最大左旋位移約1 m, 最大垂直位移約0.4 m, 平均為0.1 m。顯示出特殊的地表破裂帶特征。

通常, 一次強(qiáng)地震沿著一條主要斷裂發(fā)生破裂,然而, 2008年汶川Ms8.0地震沿著映秀—北川和灌縣—安縣兩條逆沖斷裂發(fā)生破裂(李海兵等, 2008),這是兩條傾角不同的逆沖斷裂, 深部合并為一條斷裂。這次于田地震的破裂形式為典型的左旋走滑斷裂(張勇等, 2014), 一次走滑型地震沿著兩條近平行的不同斷裂發(fā)生破裂, 這是一種特殊的地表破裂形式, 這一地表破裂樣式是近十幾年來發(fā)生的強(qiáng)地震中結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的一次走滑斷層型地表破裂。從地表破裂帶分布特征來看, 發(fā)震構(gòu)造間的雁行狀破裂是應(yīng)力遷移的有利方式。

在構(gòu)造上, 2014年于田地震NE向的發(fā)震斷裂屬于阿爾金斷裂帶西南段尾端多條分支斷裂的構(gòu)造區(qū), 它不僅與郭扎錯(cuò)斷裂和龍木錯(cuò)斷裂構(gòu)成“新阿爾金斷裂”, 這次地震是阿爾金斷裂強(qiáng)烈活動(dòng)的響應(yīng), 而且該地震位于巴顏喀拉地塊的西側(cè)邊界上,近十幾年來青藏高原的強(qiáng)地震基本都分布在巴顏喀拉地塊周緣邊界上, 2001年11月14日昆侖山地震(Ms8.1)位于巴顏喀拉地塊的北部邊界上(東昆侖斷裂)、2008年 3月 21日于田地震(Mw7.2)位于巴顏喀拉地塊的西部邊界上(阿什庫勒斷裂/阿爾金斷裂的分枝斷裂)、2008年 5月 12日汶川地震(Ms8.0)位于巴顏喀拉地塊的東部邊界上(龍門山斷裂帶)、2010年4月21日玉樹地震(Ms7.1)位于巴顏喀拉地塊的南部邊界上(甘孜—玉樹斷裂帶), 這些強(qiáng)地震是印度板塊向北俯沖至歐亞大陸之下的聚合作用使得青藏高原內(nèi)部物質(zhì)向東運(yùn)移的響應(yīng), 同時(shí), 可能還暗示著巴顏喀拉地塊還處在相對的不穩(wěn)定狀態(tài)。

李海兵, 付小方, VAN DER WOERD J, 司家亮, 王宗秀, 侯立瑋, 邱祝禮, 李寧, 吳富峣, 許志琴, TAPPONNIER P.2008.汶川地震(MS8.0)地表破裂及其同震右旋斜向逆沖作用[J].地質(zhì)學(xué)報(bào), 82(12): 1623-1643.

張勇, 許力生, 陳運(yùn)泰, 汪榮江.2014.2014年 2月 12日于田Mw6.9地震破裂過程初步反演: 兼論震源機(jī)制對地震破裂過程反演的影響[J].地震學(xué)報(bào), 36(2): 159-164.

中國地質(zhì)科學(xué)院大陸構(gòu)造與動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室.2014.中國地質(zhì)科學(xué)院大陸構(gòu)造與動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室發(fā)布新疆于田地震(Ms7.3)發(fā)震構(gòu)造認(rèn)識(shí)[J].地球?qū)W報(bào), 35(2): 216.

LI Hai-bing, FU Xiao-fang, VAN DER WOERD J, SI Jia-liang,WANG Zong-xiu, HOU Li-wei, QIU Zhu-li, LI Ning, WU Fu-yao, XU Zhi-qin, TAPPONNIER P.2008.Co-seisimic Surface Rupture and Dextra-lslip Oblique Thrusting of theMS8.0 Wenchuan Earthquake[J].Acta Geologica Sinica, 82(12):1623-1643(in Chinese with English abstract).

State Key Laboratory of Continental Tectonics and Dynamics,Chinese Academy of Geological Sciences.2014.State Key Laboratory of Continental Tectonics and Dynamics, Chinese Academy of Geological Sciences, Gives Its Views on the Causative Structure of Yutian MS 7.3 Earthquake in Xinjiang[J].Acta Geoscientica Sinica, 35(2): 216(in Chinese).

ZHANG Yong, XU Li-sheng, CHEN Yun-tai, WANG Jiang-rong.2014.Fast inversion for the rupture process of the 12 February 2014 YutianMW6.9 earthquake: Discussion on the impacts of focal mechanisms on rupture process inversions[J].Acta Seismologica Sinica, 36(2): 159-164(in Chinese with English abstract).