青藏高原中部拉张构造地震活动性研究

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青藏高原由印度与欧亚板块的碰撞与持续挤压而形成,在碰撞前沿及青藏高原周边地区形成了大规模的逆冲断层,但在目前强烈的挤压环境下,青藏高原中部却存在一系列东西向拉张性的裂谷和共轭走滑断层。共轭走滑断层的形变与南北向裂谷的形变可能存在关联,它们在调节高原南北向缩短与东西向扩张的过程中起关键作用。关于这些拉张性裂谷和共轭走滑断层的形成、变形机制和整体调节作用是高原演化的基本问题。不同的研究者利用不同的研究方法,提出了可能有关东西向扩张机制的几种模式,例如:重力垮塌模式、地幔对流-下地壳流东西向扩张模式、印度板片斜向汇聚模式、软流圈上涌模式。但是,共轭走滑断层发育的原因、拉张性裂谷和共轭走滑断层确切的变形机制及二者之间如何调节仍然未知。  地震活动性研究可以了解拉张区域地壳介质属性,并可定性地描述地壳形变。在前人研究的基础上,利用布设在共轭走滑断层区域的SANDWICH(Seismic Array iNegrated Detection for a Window of Indian Continental Head)宽频带地震台阵记录的最新数据,进行地震检测、地震定位、震级测定和震源反演的研究。借此,可以探究地震活动和震源机制的区域特性,为青藏高原中部发震层深度、活动断层的分布、地壳活动变形机制提供观测证据。  本文研究内容主要分四个部分:地震检测,地震定位,震级测定,震源反演。首先,由于高原中部固定台站较少,区域地震目录中小地震信息较少,为了探测到更多的小地震,采取了一种基于短时窗与长时窗平均振幅比值的地震检测算法。对检测到的地震事件,利用SAC(Seismic Analysis Code)人工拾取地震P、S波初至到时。然后采用HYPOINVERSE2000方法行地震定位,该方法利用台站观测P、S波初至到时,利用给定的地壳模型计算理论到时,使得各台站的观测走时与理论走时差最小。此方法共定位了232个近震事件,并对这些地震事件进行震级测定,测定震级在1.6-5.3级。在确定震源位置后,为了了解发震断层的走向、倾角、滑移角等信息,对震级较大的地震进行波形反演获得震源机制解。  在2013年11月至2014年10月期间,共定位出232个中小地震。整体上,这些地震事件遍布于整个共轭走滑断层区,这一结果与上地壳连续变形结果相一致。发震层的深度小于25km,大部分的地震集中在5-10km的深度,这一结果支持发震层仅仅是上地壳,中下地壳和上地幔地震的缺失可能意味着青藏高原中部弱的塑性下地壳的存在。本文中共获得42个地方震级大于3.4的地震事件的震源机制解。震源机制结果显示走滑断层和正断层是青藏高原中部主要的变形机制,且扩张方向近于东西向。大部分的震源机制解与地表的地质构造特征相吻合,但是仍有一部分机制解与现有的地表构造不符。在双湖地堑附近,地质上正断层附近发生走滑地震,为了解释这一现象,提出了正断层位错模型,即由于东西向扩张的速率存在南北差异,导致南北走向的正断层可能发生东西向位错,可能发生走滑型地震。这种现象也可能反映了区域长期地壳形变与短期地壳形变存在差异。正断层是长期形变积累的产物,而不是瞬间的走向滑移的结果。  此外,统计了本次研究和ISC(International Seismological Centre)地震目录中1961-2008年间高原中部地震事件的沿近南北向(N10°E)的分布规律,发现相对于共轭走滑断层区域南边和北边的裂谷区域,共轭走滑断层区域发生震级大于4级的事件数目明显偏少,再结合观测的小地震事件分布(遍布整个共轭走滑断层区域),由此说明共轭走滑区域地壳积累的能量不是以大地震的形式释放,而主要以中小地震的形式释放。因此,推测可能是由于共轭走滑断层区域地壳强度较弱,导致能量不能持续积累,这种较弱的地壳强度可能是共轭走滑断层形成的关键因素之一。
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