地球物理学报:2021年5月22日青海玛多Ms7.4地震深部环境及发震构造模式

2021年5月22日2时4分,青海省果洛藏族自治州玛多县发生Ms7.4地震,截止5月27日,发生余震2700多次。地震震源深度17km,震中位于34.59°N,98.34°E,位置位于巴颜喀拉块体北边界东昆仑断裂带以南70km左右(图1,图2)。

 

图2 巴颜喀拉块体中东部断裂分布及形变场(图中GPS数据引自Wang and Shen,2020)

 

地震发生后,地震动力学国家重点实验室詹艳研究员团队、张会平研究员团队、四川省地震局梁明剑高级工程师团队,联合中山大学地球科学与工程学院张培震院士,合作对玛多Ms7.4地震深部环境及发震构造模式进行了研究。

结合震中位置、余震分布、卫星影像解译及活动断裂分布,初步判断发震断裂为东昆仑断裂带南部的玛多-甘德断裂。研究展示了沿玛多地震震中西北20km,长约280km的北东向大地电磁探测结果(图3),揭示主震震源及余震主体位于中下地壳高导与上部高阻体交界部位(图4)。

 

 

 

图4 玛多地震附近的深部电性结构图和地震构造解译

黑色圆点为玛多地震余震,震源机制球为剖面投影(GCMT, Ekström et al., 2012)

 

对比巴颜喀拉块体东北边界的不同震例(松潘地震、九寨沟地震等)的大地电磁探测结果(图5d-f),发现区域尺度上巴颜喀拉块体及其边界断裂带发生的中强地震震源多位于块体边界显著电性边界带附近。东昆仑断裂玛曲段三条电磁剖面结果(图5 a-c)揭示出与本次玛多地震相似的深部构造背景,由于古地震、历史地震资料揭示出玛曲-玛沁段最后一次地震事件的离逝时间已经超出或接近其复发周期,因此后续需重点关注玛曲-玛沁段的地震活动性及危险性。

 

图5跨东昆仑断裂带玛曲段(a-c)、跨龙日坝和虎牙断裂带(d-f)深部电性结构图

6条大地电磁剖面位置见图2(结果来源于Sun et al.,2019,2020)

 

       综合分析巴颜喀拉块体地质、地貌及深部电性结构特征(图6),我们认为,玛多-甘德断裂带与巴颜喀拉块体内部其他北西向左旋走滑断裂,控制了诸如1947年达日Ms7.7地震、2021年玛多Ms7.4地震的发生,活动速率相对较低,强震复发间隔相对偏长;走滑速率更高的东昆仑、甘孜-玉树-鲜水河等边界断裂带,控制着边界断裂带内如2001年昆仑山口8.1级地震、2011年玉树7.1级地震等大震、强震的发生,地震复发间隔短;两种不同规模、不同运动速率的断裂体系协同运动,共同调节着青藏高原不同块体的形变,变形过程更为弥散连续,明显有别于中国大陆内部如塔里木、柴达木、鄂尔多斯、扬子等更为刚性的块体。巴颜喀拉块体内部沿龙日坝断裂、五道梁-长沙贡玛断裂等地区仍存在一定的地震空区,建议后续加强地震地质、深部孕震环境等研究工作。

        大地电磁探测结果表明,巴颜喀拉块体北边界带中下地壳高导层厚度明显小于东部地区,我们推测龙日坝断裂西北侧阿坝次级块体内构造变形以左旋走滑的水平向运动为主,中下地壳增厚有限,但龙日坝断裂东南至龙门山构造带之间龙门山次级块体内,中下地壳的缩短增厚幅度明显偏大,表明西北侧的水平走滑运动不断被龙日坝断裂东南地区的构造缩短增厚所吸收,控制着龙门山断裂带及邻区的构造变形与强震(如松潘、汶川、九寨沟地震等),同时驱动着青藏高原东缘晚新生代以来的快速侵蚀剥露及地貌演化进程。

图6 玛多Ms7.4级地震发震构造模式及巴颜喀拉块体变形动力学机制

 

研究成果发表在2021年7月《地球物理学报》第64卷第7期上:

詹艳,梁明剑,孙翔宇,黄飞鹏,赵凌强,宫悦,韩静,李陈侠,张培震,张会平. 2021. 2021年5月22日青海玛多Ms7.4地震深部环境及发震构造加链接. 地球物理学报, 64(7):2232-2252, doi: 10.6038/cjg2021O0521