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        ESPL:黃土高原歷史疑難強震研究的同震滑坡制圖方法

        青藏高原東北緣在地貌上處于黃土高原與青藏高原兩大地貌單元的交匯部位,同時是印度板塊與歐亞板塊板間碰撞作用導致板塊內部的強烈變形區,是我國南北地震帶中北段的重要組成部分(圖1)。這一區域內的活動斷裂發育,歷史上發生過多次強震,并觸發滑坡,加劇地震損失。由于這一區域活動斷層眾多、歷史強震頻發、變形地貌多樣、且有較詳細的文字記載,并處于干旱半干旱環境,大量豐富的地質地貌變形現象得以保存。因此,該區是開展地震地質學研究的理想研究區域。  地震次生災害作為極震區內的重要致災因素,同時是評估震源參數的重要途經.借鑒新技術、新方法,深入發掘歷史文獻,在黃土高原地區開展若干歷史強震的次生災害研究,一方面可以提高對單個震例震害特征的系統認識,將不同文獻記載中的災情信息轉換為科學表述,去偽存真,進而探討其震源參數校核及修訂工作,同時可以對區域上多個歷史強震之間的空間關系開展探索;另一方面對歷史強震的研究結果,結合活動斷層的晚第四紀活動特征,可對區域地震危險性評價提供新認識,如歷史地震的極震區分布范圍及宏觀震中位置,對活動斷裂分段及發震能力評估具有重要參考價值。

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        圖1 天水市及周邊三次歷史強震出發滑坡的空間分布范圍

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        圖2  734年天水,1654年禮縣,1718年通渭等3次歷史強震觸發滑坡空間密集分布差異

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        圖3 三次歷史強震觸發同震滑坡的面密度及點密度的空間分布特征

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        圖4 不同地震事件觸發滑坡的面積區間分布與降雨滑坡的對比分布圖

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        圖5  歷史地震觸發滑坡制圖缺失中小同震滑坡但保留較為完整的大滑坡

        綜合利用歷史地震文獻記錄的同震滑坡信息,結合高分辨率衛星遙感影像的詳細歷史地震滑坡制圖,可以得到天水市周邊三次歷史強震觸發滑坡的空間分布,進而可以定量分析歷史強震的震源參數特征。研究結果顯示, 1)研究發現1654年禮縣地震、1718年通渭地震及1920年海原地震并未在734年天水地震的震中區觸發滑坡,它們具有各自的滑坡密集分布區(圖2,圖3);2)現今可解譯獲得的734年天水地震滑坡的數量超過~5,000處,這些滑坡主要集中在西秦嶺斷裂甘谷至天水市附近,覆蓋斷層長度~70 km,根據破裂尺度經驗公式(Wells和Coppersmith,1994)計算得到震級為Mw=7.2,禮縣地震觸發的滑坡數量較少,其計算得到的震級Mw=7.0要遠小于之前給定的M=8.0;3)歷史強震觸發滑坡的現今解譯必然損失規模較小的部分(滑坡面積<10m2),但是這些保留至今的規模較大部分的同震滑坡的空間密集仍然可以作為一種有效的判別手段確認歷史強震的定量參數信息(圖4,圖5),從而降低儀器記錄之前歷史強震震級估計的不確定性。

        基于以上研究結果,我們提出黃土高原地區歷史疑難強震震源參數修訂的密集滑坡解譯方法,即利用非完整的歷史強震滑坡制圖(損失了規模較小部分的同震滑坡)可以用來確定歷史強震的破裂尺度,從而對其震源參數進行重新評定,也可以對震中距較近的多個歷史強震進行有效區分。即現今強震觸發滑坡的制圖方法也可以推廣至歷史強震滑坡制圖研究。

        該研究成果以“Understanding historical earthquakes by mapping coseismic landslides in the Loess Plateau, Northwest China”為題在線發表在英國地貌學會(British Society for Geomorphology, BSG)會刊、地學國際學術期刊《Earth Surface Processes and Landforms》(IF=4.133,中科院地學2區)。中國地震局地震預測研究所徐岳仁研究員(Email: xuyr@ief.ac.cn)為第一作者及通訊作者,合作者包括天津大學地球系統科學學院劉靜教授,英國杜倫大學地球科學系Mark Allen教授,中國地震局地震預測研究所2020屆碩士研究生杜朋、2018屆碩士研究生張偉恒、李文巧高級工程師和田勤儉研究員。論文第一署名單位為中國地震局地震預測研究所地震預測重點實驗室。該項研究獲得國家自然科學基金(42072248, 42041006),國家重點研發計劃(2019YFE0108900,2021YFC3000601-3)等項目的聯合資助。

        論文信息:Yueren Xu*, Jing Liu-Zeng, Mark B. Allen, Peng Du, Weiheng Zhang, Wenqiao Li, Qinjian Tian. 2022. Understanding historical earthquakes by mapping coseismic landslides in the Loess Plateau, Northwest China. Earth Surface Processes and Landforms. 2022, https://doi.org/10.1002/esp.5375.

        論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/esp.5375

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