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2010年玉树地震地表破裂带典型破裂样式及其构造意义

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2010年玉树地震地表破裂带典型破裂样式及其构造意义

2010年玉树地震地表破裂带典型破裂样式及其构造意义

第55卷第1期

2012年1月地 球 物 理 学 报CHINESE JOURNAL OF GEOPHYSICSVol.55,No.1,Jan.2012孙鑫?,徐锡伟,陈立春等.地球物理学报,:2010年玉树地震地表破裂带典型破裂样式及其构造意义.2012,55(1)155170,:/doi10.6038.issn.00015733.2012.01.015.j

SunXZ,XuXW,ChenLC,etal.Surfaceruturefeaturesofthe2010Yushuearthuakeanditstectonicimlication.pqp

),()::/犆犺犻狀犲狊犲犑.犌犲狅犺狊.(inChinese2012,551155170,doi10.6038.issn.00015733.2012.01.015.j狆狔

2010年玉树地震地表破裂带典型破裂样式

及其构造意义

孙鑫?1,徐锡伟1,陈立春1,谭锡斌1,于贵华1,

李智敏2,苏桂武1,王 继3,张晓清2

1中国地震局地质研究所国家地震活断层研究中心,北京 100029

100012青海省地震局,西宁 8

3中国地震灾害防御中心,北京 100029

摘 要 野外调查表明,青海玉树犕S在玉树县结古镇7.1地震发生在青藏高原中部甘孜—玉树断裂的玉树段上,

至隆宝镇之间产生了一系列包括剪切破裂、张剪切破裂、压剪切破裂、张性破裂及其不连续岩桥区出现的鼓包或陷

落坑(拉分盆地)、高寒地区特有的冰裂缝等地表破裂单元,它们斜列组合成整体走向约3、长约6最大同震00°5km、

具有变形局部化的基本特征.玉树地震地表破裂带整体上可划分为长约1左旋位移2.4m的地表破裂带,5km的

结隆次级地表破裂带和长约3两者呈左阶羽列,其间无地表破裂段长约1对应1km的结古次级地表破裂带,7km,

地表破裂类型、基本组合特征等显示出甘孜—玉树断裂两盘块体的运动于犕W6.4和犕W6.9两个次级地震事件.

方式以纯剪切的左旋走滑为主,从一个方面反映了青藏高原物质存在着向东的逃逸和挤出现象.

关键词 玉树地震,地震地表破裂带,甘孜—玉树断裂,逃逸构造,青藏高原

:/doi10.6038.issn.00015733.2012.01.015j中图分类号 P,315P541收稿日期2,011070620111229收修定稿

犛狌狉犳犪犮犲狉狌狋狌狉犲犳犲犪狋狌狉犲狊狅犳狋犺犲2010犢狌狊犺狌犲犪狉狋犺狌犪犽犲犪狀犱犻狋狊狋犲犮狋狅狀犻犮犻犿犾犻犮犪狋犻狅狀狆狇狆

11111,,,,,SUNXinZheXUXiWeiCHENLiChunTANXiBinYUGuiHua

2132,,,LIZhiMinSUGuiWuWANGJiZHANGXiaoQing

1犖犪狋犻狅狀犪犾犆犲狀狋犲狉犳狅狉犃犮狋犻狏犲犉犪狌犾狋犛狋狌犱犻犲狊,犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犲狅犾狅犆犺犻狀犪犈犪狉狋犺狌犪犽犲犃犱犿犻狀犻狊狋狉犪狋犻狅狀,犅犲犻犻狀00029,犆犺犻狀犪犳犌犵狔,狇犼犵1

2犈犪狉狋犺狌犪犽犲犃犱犿犻狀犻狊狋狉犪狋犻狅狀狅犻狀犺犪犻犘狉狅狏犻狀犮犲,犡犻狀犻狀10001,犆犺犻狀犪狇犳犙犵犵8

3犆犺犻狀犪犈犪狉狋犺狌犪犽犲犇犻狊犪狊狋犲狉犘狉犲狏犲狀狋犻狅狀犆犲狀狋犲狉,犅犲犻犻狀00029,犆犺犻狀犪狇犼犵1

,Q,犕S犃犫狊狋狉犪犮狋 FieldinvestiationsshowthattheYushuinhaiProvince7.1earthuakeggq

occurredontheYushusementoftheGanzêYushufaultintheQinhaiTibetanPlateau.Itsgg

surfaceruturezoneisdistributedalonheYushusementbetweenLonbaoTownandJieupgtggg

,,,,Townandconsistsofshearcrackstranstensionalcrackstransressionalcrackstensioncracksp

moletracksinrihtsteoversorsmallpullaartsinleftsteoversbetweenenecheloncracksgppp

withleftlateralcomonent.Thoseruturesareenechelontoforman~300°strikinarthuakeppgeq

基金项目 国家自然科学基金()和中国地震局玉树地震科学考察项目资助.40821160550和40974057

作者简介 孙鑫?,男,武汉)地球科学学院,中国地震局地质研究所在读博士.主要从事构造地质、活1984年生,2008年毕业于中国地质大学(

:动构造等方面的研究.Emailsunxinzhe1023@gmail.com

男,研究员,主要从事活动构造学研究及其在减轻地震灾害中的应用.:1962年生,Emailxiweixu@vi.sina.com通讯作者 徐锡伟,p

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地球物理学报()ChineseJ.Geohs.py55卷 

surfaceruturezonewithatotallenthofabout65km.Themaximumcoseismicleftlateralpg

dislacementis2.4m.Thewidthofthesurfaceruturezoneisingenerallessthan30m,ppshowinlocalizedruturinfeature.TheYushuearthuakesurfaceruturezonecanbedividedgapgqp

:theJielonection~15kmlonithaintotworelativelndeendentsectionsinleftstegsgwyipp1kmwithamaximumleftlateralslifmaximumleftlateralslif0.66mandJieusection~3popog

,w2.4m,andbetweenthemisa17kmlonsectionwherenosurfaceruturesoccurredhichgpcorresondtotwosubeventswith犕W6.4and犕W6.9,resectivel.Thiskindofthesurfaceppy

,,aseismoenicfaultoftheYushuearthuakeruturepatternshowsthattheGanzêYushufaultgqpisdominatedbureleftlateralfaultinndtheeastwardescaeoftheQinhaiTibetanPlateauyapgapgexists.

,E,G,E犓犲狑狅狉犱狊ushuEarthuakearthuakesurfaceruturezoneanzêYushufaultscae Yqqpp狔

,tectonicsQinhaiTibetanPlateaug

表破裂基本单元的分类和组合特征进行详细叙述,

1 引 言

据中国地震台网测定,2010年4月14日在青海玉树藏族自治州玉树县结隆乡至结古镇之间发生了一次犕S震中位于北纬3,东经7.1级地震,3.2°

[]

(图1),震源深度~1从矩张量快速反96.6°4km1.发震断层走向1,倾角8,滑动角-2,演可知,19°3°°

[]

或走向3,倾角8,滑动角3反映出北西向01°6°2°2,2]发震断层具有左旋走滑性质[;震源破裂过程的快

结合历史地震地表破裂的空间展布特征,讨论了玉树地震地表破裂的构造内涵,将有助于深化对青藏高原大型走滑断裂带地震破裂分段习性和现今运动对分析青藏高原大型走滑断裂带的左状态的认识,

旋走滑及其与青藏高原东向挤出之间的相互关系也有非常重要的科学意义.

2 甘孜—玉树断裂与历史地震破裂

甘孜—玉树断裂是青藏高原中东部羌塘地块与巴颜喀拉地块之间的边界断裂,也是鲜水河断裂系图1),西起青海省治多县那王草曲西部组成部分(

塘,经当江、玉树、邓柯、马尼干戈,至四川甘孜县城南与鲜水河断裂左阶斜列,成为青藏高原内部的一图1),全长超过5条大型左旋走滑断裂带(a00km,整体呈北西向展布,仅在当江附近走向北西西,倾向倾角7甘孜—玉树断裂是一条以西南为主,0°5°.~8全新世左旋走滑断裂,基岩破碎带一般宽数十至百余米,局部地段达数百米,但晚更新世以来活动的新破裂面仅2~3条,局限在基岩破裂带内,宽度数十

表现出最新破裂具有变形局部化的基本特征.断米,

错地貌特征,如断层陡坎,坡中槽,断层谷等现象明

]8显,据此可将甘孜—玉树断裂划分可为5段[:自北

速反演表明,地震主要有两次子事件组成,分别对应于震中附近及震中东南方向上滑动量集中的2段破其中在震中东南方向上滑动集中的区域破裂区域,

裂贯穿到地表,最大滑动量可达2.震源破裂自1m,

23]

震中向南东单侧扩展[;通过主震及其附近很小

判定范围内主震前小地震之间波形相似性分析,2010年4月14日玉树犕S7.1之前约2h发生的一

[]

这些研究无疑次犕S4.7级地震为玉树地震前震4.深化了对玉树地震破裂过程的认识.迄今为止,除科长约3学新闻式报道玉树地震构造背景、1km地震地表破裂带、隆宝湖北侧震中附近存在2km长的地表最大1.雁列式张剪切破裂带、8m同震左旋位移量等资料证实甘孜—玉树断裂带玉树段为玉树

犕W6.9级地震的发震断层和利用DInSAR提取得57]

到类似的地震地表破裂参数外[,对地震地表破裂地表破裂基本单元种类及其组合带空间分布特征、

样式等缺乏系统论述,妨碍了对地震破裂过程的深入分析与讨论.本文基于震后航空照片(0.2m分辨率)和Worldview高分辨率卫星影像(0.5m分辨率)的解译和野外实地考察、同震位移测量和对地表破裂基本单元及其组合方式的详细观测,对地震地

西向南东分别为当江段、玉树段、邓柯段、马尼干戈段和甘孜段(图1已有研究表明,甘孜—玉树断b).裂当江段和玉树段全新世左旋滑动速率为7.3±/玉树以东邓柯段、马尼干戈段、甘孜段0.6mma8,

[]10

等左旋滑动速率约为1/当江段曾发2±2mma9.

[]11生过1/,最大738年清代玉树西地震(犕612级)

[]

产生的地震地表破裂带长度同震左旋位移约5m,

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 1期孙鑫?等:2010

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图1 ()玉树地震区域地震构造图(据参考文献[]修改),红色圆圈代表历史地震震中,蓝色圆圈代表玉树地震震中;a13,14()甘孜—玉树断裂历史地震破裂分段与玉树地震破裂的填空作用,红色线条代表2b010年4月14日7.1级地震地表破裂)Fi.1 ReionalseismotectonicmaftheYushuearthuake(aandsementationofthehistoricalearthuakeruturesggpoqgqp()),b.Reddotsin(aarehistoricenterblueoneisYushuearthuake′seicenter.alonheGanzêYushuearthuakegtqyepqp

th),Redlinesin(barethesurfacerutureoftheYushuearthuakewhichhaenedonAr142010pqppp

[2]

大于5推测震级可达到犕7.;0km,5级11979年3

月29日在玉树段与邓柯段之间青海玉树南东发生

[0]过一次犕6.;邓柯段曾于12级地震1896年发生[]11过邓柯地震(,产生的地震地表破裂带长度犕7)

年,矩震级估计为犕W7.后者地震地表破裂带长7;

度约6最大同震左旋位移约5.推测发生5km,3m,

[]年代为公元1矩震级估计为犕W7.值得866年,39.

指出的是,发生在甘孜—2010年玉树地震(犕W6.9)玉树断裂带西部历史地震破裂空段—玉树段上,很好地反映出沿青藏高原中东部大型走滑断层地震破裂的填空作用(图1)b.

至少达7以左旋走滑为主,最大同震左旋位移0km,

[]

达5m,推测矩震级犕W=7.沿马尼干戈段和甘39;

孜段发现存在长度约230km未知年代近代地表破裂带,根据破裂规模、延伸的连续性以及同震位移沿断裂走向的分布及递减规律等,可分为两个相对独立的地震地表破裂段,分别展布在马尼干戈段和甘孜段上,前者地震地表破裂带长度约1最大80km,同震左旋位移约9m,推测发生年代为公元1854

3 玉树地震地表破裂样式

地震地表破裂是地壳弹性应变转化为永久性构造变形的表现形式之一,具体的破裂样式包含着大

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地球物理学报()ChineseJ.Geohs.py55卷 

陆地壳变形方式、运动状态和地震破裂过程等基础信息,是理解地壳弹性应变转化为永久性构造变形

]1417的中间环节[震后航空照片和高分辨率卫星影.

段特性.

地震发生后,国家测绘局、中国科学院对地观测与数字地球科学中心等部门或单位在第一时间对玉树震区(主要在玉树结古镇及其西侧邻近地区)进行了航空摄影,航片分辨率可达0.此外,为了及2m;通过订购分辨时掌握地震地表破裂带的空间展布,

率为0.5m的WorldView卫星影像和2.5m分辨

利用A率的SPOT卫星影像,rcis平台将航片和卫g星影像在统一的坐标系中进行了配准等处理后,可以在WorldView卫星影像和航片上清晰地观察到

沿发震断层断续雁列状分布的张剪切破裂、羽列以及介于这些破裂状展布的剪切或压剪切破裂,

拉分盆地)等地震地表之间的鼓包或张开的陷落坑(

破裂现象(图3),据此勾画出详细的地震地表破裂带解译图(图2);在地表破裂切割线性较好的地貌a标志线(冲沟、阶地分界陡坎)和人造标志线(路、田围墙、地基)时,还可以测量到同震左旋走滑位移埂、

量(图3),误差值一般为图像分辨率的2倍,在被

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像等解译及野外考察表明,2010年4月14日发生在青海省玉树县的犕S7.1级或犕W6.9地震沿甘

西孜—玉树断裂结古镇至隆宝镇之间玉树段分布,端部起自隆宝镇南扎西才仁家平房附近(,96.43863°E,以雁行斜列和面状分布的N33.22611°N)E向张性

破裂为主;东止于结古镇南巴曲东岸禅古寺附近(,以压剪切破裂为主;地97.04354°E,32.94768°N)震地表破裂带整体走向约3,长度约6图00°5km(),形成了丰富的地表破裂类型,包括剪切破裂、张2

压剪切破裂、张性破裂、鼓包或陷落坑(拉剪切破裂、

分盆地)等在内的基本地表破裂单元.此外,还形成了高原高寒地区特有的冰裂缝现象.由于不同地点断层走向、基岩断层上覆第四纪沉积物类型和厚度、冻土分布特征等区域差异,这些地表破裂基本单元以不同的方式斜列组合,表现出明显的地震破裂分

图2 玉树2)和同震位移分布()图.黑色圈代表微观震中及其010年4月14日7.1级地震地表破裂分布(ab震源机制解;白色方框表示图3范围;底图为0.其他为S5m分辨率Worldview卫星影像,POT5卫星影像

)();()Fi.2 (aSurfaceruturesassociatedwith2010Yushu犕S7.1earthuakeredlinesbStrikealonoseismicoffsetgpqgc,distribution.ThebeachballisthelocationoftheeicenterandthefocalmechanismsolutionthewhiterectanleshowspgtheraneofFi.3,backroundmaistheWorldviewsatelliteimaerhichresolutionis0.5mandotherpartisSPOT5gggpgyw

satelliteimaergy

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 1期孙鑫?等:2010

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年玉树地震地表破裂带典型破裂样式及其构造意义

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图3 果庆益荣松多玉树地震地表破裂的航卫片影像解译实例

()航片影像展示的地震地表破裂;()航片影像上地震地表破裂填图结果;()abcWorldView卫星影像

展示的地震地表破裂;()卫星影像上地震地表破裂填图结果.d

Fi.3 Examlesofmainroundrutureswithairhotoesandhihresolutionsatelliteimaesgpppggppgg

atGuoinironsonduoVillaeqgyggg

()A;();()WairhotoshowsthecoseismicsurfaceruturebCoseismicsurfaceruturemainromtheairhotocorldviewsatellitepppppgfp

;()imaerhowsthecoseismicsurfaceruturedCoseismicsurfaceruturemainromtheWorldviewsatelliteimaer.gysppppgfgy

标志线性特别好的条件下误差仅与分辨率相当.在利用震后高分辨率航片和卫星影像解译、勾画得到地震地表破裂带解译图的基础上,通过野外核实、进一步修改解译图最终得到了玉树地震地表破裂带分图2),同时利用差分G钢卷尺等布图(aPS测量仪、实地测量地表破裂带两侧的线性标志得到同震左旋走滑位移,测量面状标志得到同震垂直位移,获得了较为详细的同震位移分布(图2)b.3.1 地震地表破裂基本单元特征

3.1.1 剪切破裂

野外考察可知,在玉树地震产生的地表破裂中,存在着一种仅见左旋走滑分量的地表破裂单元,其主要特征是破裂走向约2,破裂面近于直立,两80°侧以同震左旋走滑位移为主,差异升降运动不明显,这些破裂呈羽状斜列,组成整体走向2的地95°±5°震地表破裂带,单条剪切破裂与地表破裂带整体走向之间夹角≤1剪切破裂在结隆次级破裂带和结5°.古次级破裂带均有发育,最典型的剪切破裂发育在结古镇南牧民安置点加吉娘村,单条剪切破裂长数米至十余米,走向约2,呈左行右阶羽列,阶区发95°

它们组合成走向约3的地表育高约40cm鼓包,00°破裂带,单条剪切破裂与地表破裂带之间夹角仅5°(图4),宽度在数米范围,一般不超过1在结隆a0m.次级破裂带上可见的剪切破裂走向约2,长度约90°在其端部常出现走向4、长度约1m的2m,0°0°~5

张性破裂,靠近剪切破裂处地表拉开量介于10~图4)50cm(b.3.1.2 张剪切破裂

张剪切破裂是玉树地震地表破裂带最为发育的基本破裂单元,同时兼有左旋走滑分量和垂直于破张剪切破裂走裂走向的张开分量或正断倾滑分量.

向8,长度可达数米,一般呈张开状,张开量0°±20°局部地段伴随有西南盘数厘米至数十15±10cm,

厘米正断层状下降现象(图4)张剪切破裂常呈雁c.的地震地表行或斜列状组合成整体走向295°±5°破裂带,宽度介于1可见张剪切破裂与地0~20m,表破裂带之间存在着≤4夹角,由于张剪切破裂常5°呈左行右阶斜列,其岩桥区一般发育高数十厘米鼓包(图4),也可见到左行左阶斜列阶区及其相关的d小拉分盆地或陷落坑(图4)另外,在孤立型张剪e.

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