张培震等(2003)研究表明,现今构造变形以连续变形为特征,印度板块和欧亚板块之间的相对运动主要被青藏高原的地壳缩短和内部的走滑剪切所吸收,给出青藏高原内部活动地块的运动方式是分块的,各块之间或者运动方向不同,或者运动速度不同。从震源机制的角度,刁桂苓等(2010)研究了2001年昆仑山口西MS 8.1地震至2010年青海玉树MS 7.1地震期间发生的几次强震构造块体运动的归属。结合上述研究结果,文中增加了2017年四川九寨沟MS 7.0、2021年青海玛多县MS 7.4地震(图 1)进行了进一步研究并支持上述结论,且认为,在板块构造理论中,活动断裂围界地块间的差分(差异)运动是板内地壳变形的一个重要特征;在围界地块的活动断裂上,伴随或触发强震发生以响应地块间的差分运动所积累能量的释放,是地块间差分运动保持平衡的必然自然现象。
以青藏高原东北区域活动断裂围界地块差分运动和7次强震资料为基础,该区域不同尺度的活动地块有川滇菱形块体、华南块体、巴彦喀拉块体、柴达木块体、岷山块体(次一级地块结构)。地块围界断裂有红河断裂、鲜水河断裂、东昆仑断裂、海原断裂、龙门山断裂、岷江断裂和虎牙断裂(次一级活动断裂)。2001年以来,该区域强震成组活动有2001年11月14日昆仑山口西MS 8.1地震、2008年5月12日四川汶川MS 8.0地震、2010年4月14日青海玉树MS 7.1地震、2013年4月20日四川雅安MS 7.0地震、2017年8月8日四川九寨沟MS 7.0地震、2021年5月22日青海玛多县MS 7.4地震。
2001年昆仑山口西MS 8.1地震以来,地壳变形主要以巴彦喀拉块体向SEE运动为主要特征,巴彦喀拉块体相对柴达木块体于东昆仑大型走滑断裂发生左旋走滑,伴随发生昆仑山口西MS 8.1地震。其SEE向运动遇到稳定坚硬华南地块阻挡,导致龙门山断裂带发生逆冲兼右旋,触发汶川MS 8.0地震、雅安MS 7.0地震。同时,东昆仑断裂的大型左旋走滑运动,断裂上盘东端强烈挤压,造成次级地块岷山隆起并向南侧向挤出运动,伴随发生2017年九寨沟MS 7.0地震。笔者收集到7次强震的断层面解,较好说明了不同尺度地块间运动特征及其围界断裂的错动方式(图 1)。
从围界块体边界动力学环境条件看,巴彦喀拉块体向SEE运动的动力来源主要与印度板块在喜马拉雅逆冲带对欧亚板块的逆冲碰撞有关,地球物理学方法探明,在青藏高原地壳中下层存在黏滞性流动的地壳流,受到边界逆冲挤压碰撞的动力作用后,地壳流SEE向流动,与上地壳之间会发生速率不同的解耦运动,驮动上地壳地块运动,各自围界断裂的地块间发生差分运动,围界断裂以大型走滑或兼逆冲的方式错动,伴随强震发生,维持运动的力学平衡。
3 研究结果活动断裂围界地块的差分(差异)运动是研究区强震孕育发生主要成因之一。发生在巴彦喀拉地块北界断裂的2001年11月14日昆仑山口西MS 8.1地震和2021年5月22日青海玛多县MS 7.4地震震源机制解表现为一致性的左旋走向滑动,证实了柴达木地块相对稳定,巴彦喀拉地块向SEE运动的结果;而发生在巴彦喀拉地块南界断裂的2010年4月14日青海玉树MS 7.1地震震源机制解左旋走向滑动,与巴彦喀拉地块向SEE运动的结果相矛盾,证实了该震两盘地块都有向E至SE方侧向挤出的运动,但川滇菱形地块相对于巴彦喀拉地块存在运动速度快的差分(差异)运动结果。
单一地块存在整体运动是该块体边界强震成组活动主要成因之一。2001年11月14日昆仑山口西MS 8.1地震左旋走滑震源机制解类型和2008年5月12日汶川MS 8.0地震逆冲震源机制解类型、2013年4月20日雅安MS 7.0地震逆冲震源机制解类型,体现了巴彦喀拉地块整体向SEE运动一致性并受阻于华南地块的运动特征;而继强烈受阻于华南地块之后,又使得次级岷山块体产生向S侧向挤出走滑运动发生2017年8月8日九寨沟MS 7.0地震的运动学特征,又继之后,引起2021年5月22日青海玛多县MS 7.4地震,其左旋走滑震源机制解类型也是导致巴彦喀拉地块整体向SEE运动的体现。
地块间的差分(差异)运动和块体整体运动同时并存于上地壳变形运动之中,连同其深部(中下地壳黏滞性物质流动)动力学环境导致强震成组(沿块体边界先发生走滑、后发生逆冲或先逆冲、后走滑的震源机制解类型)发生,进一步证实了研究区活动地块成组强震孕育发生的内在紧密联系与成因。而且,由于每一次强震位于不同边界部位、间隔不同时间尺度,就会造成每一次强震孕育能量具有差别化特征,这与不同部位强震孕育多尺度地块结构及其边界断裂的精细结构有关。
4 结束语研究结果表明,可以从活动断裂围界多尺度地块间差分运动分析强震的孕育发生,判定强震趋势,但强震发生于活动断裂上哪个空间位置,时间上间隔多久发生下一次强震,仍难以得到准确结果。建模分析是一个有效探索途径,可从上地壳围界块体边界动力学环境条件和中下地壳深部运动学状态变化的角度做出较为准确的模拟解,进一步判定和预测强震趋势。
在建模探索中,上地壳围界地块边界的动力学环境条件改变、中下地壳黏滞性物质流动所产生的深部运动学状态变化,主要受地球自转速度快慢直接控制;地球自转与地块差分运动、强震发生,有待另文进一步阐述和深入研究。
刁桂苓, 王晓山, 高国英, 等. 以震源机制类型划分汶川、玉树地震构造块体归属[J]. 地球物理学报, 2010, 53(8): 1 178-1 183. |
张培震, 邓起东, 张国民, 等. 中国大陆的强震活动与活动地块[J]. 中国科学(D辑), 2003, 33(Z1): 12-20. |