《Technovation》:Active fault map and paleoseismology results from the aceh fault in North Sumatra, Indonesia: Unravelling faulting dynamics along the great sumatran fault system
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Aceh断层研究通过遥感与古地震学方法揭示其活动性及历史地震事件,结合8米和15厘米分辨率DEM、LiDAR及实地调查,确认该断层存在至少三次地表破裂地震(1767-年前),为区域地震风险评估提供新数据。
作者名单:Gayatri Indah Marliyani、Yann Klinger、Aulia Kurnia Hady、Agung Setianto、Wenqian Yao、Hurien Helmi、Telly Kurniawan、Retno Agung Prasetyo Kambali、Zulham Sugito、Abdi Jihad、Yosi Setiawan、Andi Azhar Rusdin、Jimmi Nugraha、Supriyanto Rohadi、Rahmat Triyono、Dwikorita Karnawati
印度尼西亚日惹Gadjah Mada大学地质工程系,Grafika街2号
摘要
亚齐断层是构成大苏门答腊断层最北段的主要走滑断层,其250公里长的路径上分布着明显的断层陡崖,显示出近期发生的断层活动。该断层呈西北-东南走向,从Tripa延伸至班达亚齐市(人口超过26.8万),这座城市因2004年的海啸而闻名,同时也正好位于这一活跃的断层带上。了解地震破裂历史(包括仪器记录之前的事件)对于揭示长期地震模式和评估相关风险至关重要。我们使用了8米分辨率的DEM数据(DEMNAS)来研究整个断层带,选定区域采用了15厘米分辨率的激光雷达DEM数据,并结合了野外测绘和古地震学研究方法。在Geumpang地区挖掘的两个古地震沟揭示了过去约1000年间至少发生过三次地表破裂地震的证据。通过碎屑木炭的放射性碳测年确定了这些地震的时间,其中两次地震的时间较为精确,而另一次地震的时间精度较低。这些结果证实了亚齐断层的活跃性,明确了其地表走向,并提供了该断层上史前地震的首次详细记录。这些信息有助于改进地震危险性评估,并更清晰地了解班达亚齐地区的构造风险。
引言
从构造学角度来看,亚齐断层是一个重要的右旋走滑断层系统,负责调节安达曼-苏门答腊俯冲带上的大部分地壳运动,长期滑动速率约为每年数十毫米。这种位移沿断层走向分布不均,既有缓慢滑动的部分也有锁定段,这些因素共同影响了应变积累和释放的机制(详见第2节)。自仪器监测开始以来,该250公里长的断层段未发生显著地震,这表明该地区可能存在地震风险增加的潜在威胁(Bellier et al., 1997; Sieh and Natawidjaja, 2000)。然而,由于人们更多关注邻近俯冲带的灾害(如2004年亚齐海啸),这一潜在风险常常被忽视。
构建完整的地震破裂历史对于理解特定断层系统的地震活动模式(包括时间和空间分布)至关重要。但由于地震复发间隔较长,仪器记录往往不够全面,尤其是对于大地震事件。因此,古地震学通过研究断层痕迹和确定地震年代来揭示过去的地震活动,对于了解断层的长期地震活动具有重要意义(McCalpin et al., 2023; Marliyani and Grant, 2016; Pinzon et al., 2024)。
在本研究中,我们结合遥感数据和野外观测结果绘制了亚齐断层的地图,并进行了古地震学调查以确定最近几次地震的时间。这项研究不仅将提升苏门答腊岛活跃断层地图的精度,还能为GSF北部地区的地震历史提供宝贵见解,从而有助于制定更精确的地震危险性评估。
亚齐断层的构造与地质背景
苏门答腊岛的构造活动主要受印度-澳大利亚海洋板块相对于欧亚大陆板块的斜向俯冲作用控制。苏门答腊俯冲带上的板块汇聚速率从南部地区的每年约50-60毫米逐渐减少到北部安达曼地区附近的每年不到30毫米,反映了板块运动和板块几何形态的变化(Kreemer et al., 2003; Bock et al., 2003; McCaffrey, 2009)。活跃断层地图
由于植被茂密,尤其是在山区,识别苏门答腊岛上的活跃断层痕迹十分困难。此外,被砍伐的土地通常被用于农业、水稻种植或放牧,因此人类活动对其地形造成了显著改变。通过DEMNAS提供的8米分辨率DEM数据,我们能够识别出主要的地形特征和断层线。讨论
我们的沟槽勘探结果显示,自公元前1767年至17,528年间至少发生过三次地表破裂地震,这一结论基于重复出现的断层终止面和切割多个地层的地震层位。然而,由于下部地层中适合放射性碳测年的有机材料较少,最古老地震(E3)的年龄信息较为有限。相比之下,较年轻的两次地震(E1和E2)的年龄数据较为可靠。结论
本研究通过活跃断层测绘和古地震学调查获得了新的研究成果。通过详细的地貌分析和野外观察,我们更精确地描绘了亚齐断层的地表走向和几何形态,并提供了包含断层地图的KML文件作为论文的电子补充材料。此外,我们对海底地形数据的解读也为本研究提供了重要支持。作者贡献声明
Gayatri Indah Marliyani:负责撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、验证、项目监督、软件使用、资源协调、方法论制定、调查实施、资金申请、数据分析、概念构思。Yann Klinger:负责撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据验证、方法论制定、数据分析、概念构思。Aulia Kurnia Hady:负责数据可视化、验证和方法论制定。Agung Setianto:未引用参考文献
Reimer, 2020
Walker, 2005a
Walker, 2005b
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本研究结果的财务利益冲突或个人关系。
致谢
本研究得到了印度尼西亚气象、气候与地球物理局(BMKG)、PHC Nusantara基金(属于可持续发展研究资助计划——国际合作项目,PPRPB-KLN)的支持,该计划由印度尼西亚教育捐赠基金(LPDP)和法国国家科学研究中心(CNRS)共同资助。研究的早期阶段还得到了其他机构的支持。