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        2021年5月22日青?,敹?.4級地震發震構造與地表破裂帶特征

        2021年5月22日02時04分,青海果洛州瑪多縣發生7.4級地震,震源深度17千米。22日16時,青?,敹?.4級地震科考啟動。野外地質調查科考工作組主要開展地震斷層和地表破裂帶調查,研究同震地表變形(破裂)與地震災害分布,判定發震構造和變形機制。

        強震地表破裂帶的應急科考可以快速掌握同震地表破裂帶的空間展布、破裂形式、同震位錯量的規模等,一些變形同震破壞現象會隨著時間變化發生快速改變,應急科考為描述記錄地震破裂特征,指定扎實有效的震后應急方案和科學研究提供了重要的手段,也是通過解剖強震的地表破裂習性,檢驗現今提出的各種地殼變形模型的合理性的第一手證據。

        瑪多地震極震區位于黃河源核心區,是巴顏喀拉地塊內部的一次強震事件,而之前大多數學者更關注地塊邊界活動斷層的定量研究,而對地塊內部活動斷裂的調查研究較弱,因此,開展瑪多地震地表破裂帶研究對認識地塊內部具有強震發震能力的斷層的破裂習性有重要意義。

        由中國地震局預測所、地質所、青海省地震局等單位組成的應急科學考察組的野外調查表明,地表破裂帶自西向東可依次劃分為鄂陵湖南段、黃河鄉段、冬草阿龍湖段和昌麻河鄉段;不同段之間或走向差別較大,或以大的拉張階區分隔。其中鄂陵湖南段、黃河鄉段的西段、冬草阿龍湖段的中段和昌麻河鄉段地震地表破裂帶明顯且可連續追蹤,尤以鄂陵湖南段地表破裂規模最大;其它段地表破裂斷續展布。根據沖溝、道路和拉張階區裂隙寬度等可確定地表同震位移量為1-2m。

        通過野外地質調查,瑪多地震的發震斷層為NW走向、左旋走滑的昆侖山口-江錯斷層,破裂段為江錯段。地表破裂長160km,主要由線性剪裂隙、斜列張裂隙和張剪裂隙、擠壓鼓包、地震陷坑等多種構造類型組合而成,在河谷、沼澤地區伴有大量噴砂冒水、砂土液化和重力滑坡等。

        此次地震的地表破裂帶的整體空間展布與余震分布、InSAR同震形變場等研究工作相適應,但是,受地表松散層的彌散變形影響,地表破裂帶在空間上的展布出現不連續,在部分河谷段出現破裂空區,這與深部同震位移的分布規律不相匹配,相關的破裂型式及規律研究后續仍要加強相關研究。

        野外地質調查科考成果已收錄科考工作報告,即將正式出版??瓶脊ぷ鹘M主要由李文巧、李濤、徐岳仁、李智敏等中國地震局地震預測研究所、地質研究所、青海省地震局人員組成。

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        圖1 瑪多地震地表破裂帶分布圖

        圖(a)為瑪多MS7.4地震InSAR同震形變場(升軌,據華俊等,2021)、野外調查點和同震地表破裂帶;圖(b)為2021年瑪多地震序列精定位結果(據王未來等,2021)、野外照片位置和同震地表破裂帶。


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        圖2 鄂陵湖南段的地表破裂帶變形特征

        鄂陵湖南段主破裂帶沿鄂陵湖南側展布,整體近EW走向,全長約27km。本段破裂主要由斜列的張裂隙、張剪裂隙、擠壓鼓包和地震陷坑多種構造類型組合而成,可見道路、小沖溝、車轍印等被左旋斷錯,連續性較好。(a)靠近破裂帶西端的張裂隙,走向40°;(b)不對稱帳篷型擠壓鼓包和近平行的張剪裂隙;(c)斜列張裂隙和擠壓鼓包;(d)斷續分布的張裂隙;(e)小路左旋位錯,位錯量為1.4~1.7 m;(f)湖岸草皮上不對稱帳篷型擠壓鼓包,高度>1m;(g)寬達3m、深度>5m的地震陷坑;(h)右階斜列和不連續張裂縫,整體走向65°。


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        圖3  鄂陵湖南段車轍印左旋位錯

        (a)無人機影像顯示破裂帶由一系列斜列展布的張裂隙和擠壓鼓包組合而成;(b)和(c)穿過地表主破裂帶的車轍印位錯。白色箭頭指示主破裂帶的方向與性質,紅色箭頭指示剪切裂縫的方向與性質。白色橢圓形虛線圈處車轍印未發生明顯斷錯;(d)和(e)野外實測車轍印左旋位錯,錯距均為1.4m。發震斷層地貌跡線在震前的衛星影像上不清晰,表明該段斷層較為年輕或活動性較弱。


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        圖4黃河鄉段地表破裂帶的變形特征

        黃河鄉段自鄂陵湖南段向E經野馬灘大橋、黃河鄉北、黃河河谷,全長60km,整體走向近NW。(a)沿地表破裂帶形成的逆斷層陡坎(最高處可達2m),頂部發育斜列張裂隙,陡坎的形成可能與地震引起的重力滑坡作用有關(后緣拉張,前緣擠壓);(b)平緩的擠壓鼓包及其上發育的右階斜列張裂隙;(c)沖溝左旋位錯,斷層走向85°,位錯量為0.7~0.9m;(d)黑河北岸張裂隙,走向近EW,張裂縫內發育噴砂冒水孔;(e)黑河北岸的張裂隙(最寬處>20cm),走向90°,伴有砂土液化;(f)張剪裂隙,走向60°,局部形成高22cm的斷層陡坎;(g)黃河東岸邊坡失穩形成的張裂隙,走向35°,裂隙內可見大量串珠狀噴砂冒水孔;(h)張裂隙,最寬處為90cm,走向135°。黃河鄉段破裂帶整體沿山脈與山前沖洪積臺地的地貌陡變帶展布,沿線可見SN向山脊、溝谷的左旋累積位錯(數十m至數百m不等),表明在瑪多地震之前斷層已經歷了多次地震活動。


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        圖5冬草阿龍湖段地表破裂帶的變形特征

        冬草阿龍湖段以一寬約3km的左階階區與黃河鄉段相隔,二者之間為一小型拉分盆地。破裂帶由斜列張裂隙和張剪裂隙、線性剪裂隙、擠壓鼓包組合而成,總長>43km,整體走向SE,呈斷續分布。(a)右階斜列張裂隙,最寬處達30cm,深度>1.8 m;(b)局部逆斷層陡坎,高60cm,走向約110°;(c)切過山坡、湖面冰層、走向NEE的地表破裂帶,由一系列擠壓鼓包和張剪裂隙組合而成;(d)對稱帳篷型擠壓鼓包,高1.4m;(e)在左階拉張階區形成的張裂隙,據裂縫寬度可得左旋位移量為1.0~1.5m;(f)河流冰面上形成的擠壓脊,走向115°;(g)多條近平行的張裂隙,沿河谷邊緣呈NNW向展布,可能與重力作用有關;(h)黃河北岸形成的走向110°的張剪裂隙,最大寬度為60cm,最大垂直落差為30cm,最大深度可達1.4 m。冬草阿龍湖段斷層地貌跡線較為清晰,可見先存斷層活動形成的山脊、水系位錯和線性槽谷。


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        圖6昌麻河鄉段地表破裂帶的變形特征

        昌麻河鄉段以一左階拉張階區與黃河鄉段相隔,整體走向變為近EW向,呈向S突出的舒緩的弧形。破裂帶由一系列線性剪裂隙、斜列擠壓鼓包和張裂隙組合而成,總長26km,延續性較好。(a)山脊處的張裂隙,形成高40cm的落差,走向80°;(b)河岸草皮上發育的擠壓鼓包及其上的張裂隙,可能與重力滑脫作用有關;(c)河岸草皮上的不對稱帳篷型擠壓鼓包,可能與重力滑脫作用有關;(d)擠壓鼓包和右階斜列張裂隙;(e)剪裂隙和擠壓鼓包,整體走向105°;(f)昌麻河鄉西由剪裂隙和擠壓鼓包組成的地表破裂帶,整體走向100°;(g)河岸左旋位錯,位錯量1.1m;(h)昌麻河鄉附近走向110°的張裂隙,最寬處可達80cm;i靠近地表破裂帶東端的右階雁列張裂隙,寬1~5cm不等,走向90°。與鄂陵湖南段類似,昌麻河鄉段斷層的地貌跡線不清晰,可能表明該段斷層較為年輕或活動性較弱。

         

         

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