Geophysical Research Letters:基于震间、同震和震后InSAR观测研究构造和断层几何对2021年Mw7.3玛多地震断层运动学的控制作用

青藏高原内部大型走滑断裂(如东昆仑断裂带和甘孜-玉树-鲜水河断裂带)是块体挤出和物质东向运移的主要通道,是次级块体的构造分界线,震间期以较大的断层滑动速率(6-14 mm/yr)和闭锁深度为主要运动学特征,具有很强的应变积累能力和很高的地震危险性,因而是地震危险性评估的重点关注和研究区域,然而与大型块体边界断裂带相邻的次级断裂带往往被忽视。一方面是因为大地测量数据难以约束次级断裂带的滑动速率,认为这些断裂带没有积累显著的震间应变,另一方面是因为地震复发间隔较长,且破裂规模较小,地质学证据往往不显著。但近些年块体内部多个次级断裂带发生的中强地震(如2017年九寨沟地震和2021年玛多地震)说明这些次级断裂带具有一定的地震危险性。评估这些次级断层的地震危险性需要了解断层在地震周期内的形变特征和应变积累能力,但这些问题尚不清楚。 

2021年5月22日在东昆仑断裂带大拐弯附近的一次级断裂带发生了矩震级Mw7.3玛多地震,在地表形成了约160 km长的地表破裂带,本次事件具有高质量的震间、同震和震后InSAR观测数据,为研究巴颜喀拉块体内部次级断裂地震周期形变提供了难得的机会。

在地震动力学国家重点实验室资助下,实验室赵德政博士及其合作者屈春燕研究员、陈晗硕士生、单新建研究员、宋小刚研究员和龚文瑜副研究员基于2015-2020年震间、同震和短期震后的C波段SAR卫星影像对玛多地震发震断层在地震周期内的形变/应变特征、震间/震后三维形变场、断层几何、同震滑动分布等进行了综合研究。结果表明,该发震断层震间期以低量级和分布式应变为主要特征,基于大地测量数据无法探测到显著的震间应变积累。三维同震位移场和同震应变分布揭示了由于断层几何变化(断层拐弯、三联点、倾角变化)引起的断裂运动学特征的空间变化。基于同震形变约束的发震断层几何为略微北倾的几何形态。玛多地震为一次多断层破裂事件,同震滑动分布主要分布在0-15 km的范围内,存在少量的浅层滑移亏损,同震破裂没有贯穿弹性上地壳。玛多地震浅层滑动亏损与野外实地考察观测的大量的地表裂缝和较宽同震应变带(>200 m)一致。震后短期、单轨形变结果显示比较显著的震后形变主要集中在自西向东第二个破裂断层面上,与同震滑动分布结果比较一致,该破裂段同震破裂不充分。震间期,不成熟的断层结构导致震间观测的分布式应变特征,加上断层的加载速率不大,大地测量数据很难探测到断层的应变积累。

项目成果已发表于Geophysical Research Letters,该研究成果主要获得了中国地震局地质研究所基本科研业务专项(IGCEA2104, IGCEA1809, IGCEA2005), 地震动力学国家重点实验室基金(LED2019A02), 国家重点研发计划 (2018YFC1503602) 国家自然科学基金(41872229)的联合资助。论文信息如下:Zhao, D., Qu, C., Chen, H., Shan, X., Song, X., & Gong, W. Tectonic and geometric control on fault kinematics of the 2021 Mw7. 3 Maduo (China) earthquake inferred from interseismic, coseismic and postseismic InSAR observations. Geophysical Research Letters, e2021GL095417. 

相关链接:https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2021GL095417


图1 玛多地震同震三维形变场和同震应变带


图2 玛多地震多断层破裂的同震滑动分布和空间变化曲线