青藏高原东南缘现今应力场精细刻画及其构造动力学意义

【字体: 时间:2025年06月18日 来源:Tectonophysics 2.7

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  本研究通过整合最新地震震源机制解数据,精细反演了青藏高原东南缘(SE TP)构造应力场空间分布特征,揭示了Xianshuihe断裂中段和Litang断裂SW侧存在局部正断型应力机制,阐明了龙门山断裂、红河断裂等大型断裂的应力场分段性变化,为理解印度-欧亚板块碰撞背景下地壳变形与地震活动机制提供了关键动力学约束。

  

青藏高原东南缘作为全球最活跃的构造变形带之一,其复杂的地震活动始终是地球科学界的焦点。印度板块与欧亚板块持续碰撞(India-Eurasia collision)导致高原物质向东挤出,却在四川盆地坚硬阻挡下形成独特的"逃逸-旋转"变形模式。这种剧烈的地壳运动使得该区域成为研究板块边界动力学的天然实验室,但长期以来,传统研究受限于地震数据覆盖不均,难以捕捉应力场的精细变化,特别是Xiaojiang断裂、红河断裂中段等关键构造部位存在数据空白,导致对局部应力异常机制的认识存在争议。

中国地震局地球物理研究所的研究人员通过整合GCMT全球矩张量目录、中国地震台网数据及最新临时台站观测结果,构建了包含1833个小-中地震的震源机制解数据库。采用0.3°×0.3°(云南)和0.4°×0.4°(四川)网格化阻尼线性反演技术(damped linear inversion),首次实现了对研究区应力场的高分辨率刻画。研究发现Xianshuihe断裂中段和Litang断裂西南侧存在反常的正断型应力机制(normal faulting),前者可能与断裂走向从NW-SW向NNW-SSE转变引发的块体旋转有关,后者则反映了三叠纪末板块拆离(delamination)形成的伸展构造遗产。更引人注目的是,龙门山断裂(Longmenshan fault)、红河断裂(Red River fault)等大型断裂的应力场呈现显著分段特征,这种异质性为理解2008年汶川地震等重大事件的孕震机制提供了新视角。

关键技术方法包括:1) 整合多源地震震源机制解(GCMT、中国地震台网及临时台站数据);2) 0.3°×0.4°网格化应力反演;3) 基于Vavrycuk方法的独立应力张量反演;4) Anderson断层参数(A??
)定量分析应力类型。

【地质背景】研究区位于青藏高原向稳定扬子地块过渡带,新生代以来受印度板块北向俯冲影响,形成以鲜水河-小江断裂系为代表的巨型走滑断裂网络。

【应力场空间变化】最大主应力(σ1
)方向呈现系统性旋转:北部为近EW向挤压,向南逐渐顺时针偏转。应力类型参数A??
(0-3)显示研究区以走滑型(1-2)为主,但鲜水河断裂中段A??
=0.8揭示独特正断特性。

【断裂分段特征】红河断裂南段σ1
方向为N20°E,与北段N50°E形成明显差异;小江断裂中南部水平挤压应力减弱,可能与构造应力释放有关。

【深部动力学】GPS应变率与地震各向异性(SKS分裂)对比表明,上地壳应力场与中下地壳存在解耦(decoupling),支持"脆性上地壳变形主导"模型。

该研究突破性地揭示了青藏高原东南缘应力场的精细结构,其科学价值体现在三方面:首先,发现鲜水河断裂中段正断应力场与历史强震空区吻合,为地震危险性评估提供力学依据;其次,证实大型走滑断裂的应力场分段性与几何结构突变相关,完善了断裂带孕震模型;最后,通过应力场与深部各向异性对比,为争议性的"地壳-地幔耦合(crust-mantle coupling)"问题提供了新的观测约束。这些认识对于理解高原侧向扩展机制和重大地震灾害预测具有重要指导意义。

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