PDF《震的破裂长度》

主喜马拉雅逆冲断裂的横向变化控制

2015 年尼泊尔 Gorkha 地 震的破裂长度 摘要 喜马拉雅造山带大地震活动频繁,影响着长达

2500 公里的人口密集地带.

2015 年尼泊尔 Gorkha 地震(Mw7.8)发生在主喜马拉雅逆冲断裂(MHT)上, 为陆陆碰撞带断裂活动特征的研究提供了最直接的观测资料. 我们使用覆盖整个 余震区的近台地震波形数据对 MHT 进行研究.结果表明,MHT 沿构造走向呈 现清晰的横向变化, 在主震区存在低喜马拉雅断坡,而在余震区东部变得更深且 倾角更加平缓.余震区以东 MHT 界面上的地震波速表现为高速异常,可能与印 度板块基底隆起的俯冲结构有关,余震区以西同样存在地震波速异常.MHT 的 总体形态结构变化控制了 Gorkha 地震的破裂长度. 引言 印度与欧亚板块的碰撞形成了世界上海拔最高的喜马拉雅山, 其频发的地震 灾害对数百万人的生命财产造成了严重威胁(1) . 有关喜马拉雅山的起因与地震 灾害仍然存在很多重要的科学问题尚未解决, 包括如何识别主喜马拉雅逆冲断裂 (Main Himalayan Thrust, MHT)的几何形态(2, 3) ,以及更好地定义造山带沿 构造走向的结构成因与分段破裂位置(4-6) .虽然前人的研究提供了一些高喜马 拉雅地区断层形态和结构不均匀性证据, 其构造的复杂性和近场观测的匮乏使得 其解释仍存在很大的不确定性.2015 年4月25 日在尼泊尔 Gorkha 发生了矩震 级(Moment magnitude, Mw)7.8 的破坏性大地震,该地震的发生重新引起了人 们对喜马拉雅地区潜在大地震及其地质灾害的关注. 我们对余震区进行了近台地 震观测,为进一步认识陆陆碰撞带前缘地下结构提供了难得的机会(图1) . MHT 这一概念最早基于中等地震的震源深度和断层面解提出(2) ,此后相 关研究越来越广泛.波速变化可以对 MHT 提供约束,这种变化的原因可能是俯 冲板块浅层沉积物释放的水聚集在断层以下、岩性变化(3, 7) 、断层面以上的剪 切形变引起的各向异性(8) 、密集的微震活动(9)和高电导率(10)等.美国 地质调查局(USGS)等常规地震目录给出的震源参数显示,Gorkha 地震成核深 度为~8 km,沿断层走向破裂延伸~120 km,沿断层向南侧浅部滑移~80 km,和 前人的研究结果相比这一模型似乎过于简单. 地球物理和地质学研究结果一致认 为, MHT 沿着俯冲方向存在断坡-断坪-断坡这一分段逆冲结构 (7, 9, 10, 11, 12) . 图1构造背景、 地震活动及台站分布图. 地震包括 Mw7.8 Gorkha 和Mw7.3 Kodari 地震 (黄 色五角星) 、余震(红色圆圈) 、1990 年至 Gorkha 地震期间发生的地震(灰色圆圈) (http://www.isc.ac.uk) 、1500 年至今 Mw>

7.5 的历史地震(大的实心灰色圆圈) .地震台站 包括我们在中国-尼泊尔边界(蓝色三角形)和尼泊尔境内余震区(黑色三角形)架设的地 震台,以及尼泊尔地震台网(绿色三角形) . EVN (Everest)是一个架设在 Khumbu 山谷的宽 带地震台站,从2015 年5月开始提供走时和波形数据.箭头表示印度板块相对于欧亚大陆 的运动方向.粗线显示了 Hi-CLIMB (Himalayan-Tibetan Continental Lithosphere During Mountain Building)(3)和HIMNT (Himalaya Nepal-Tibet Seismic Experiment)(8)剖面位置 (图4) .灰色矩形表示图

3 中所示的区域.插图显示了较大区域地震台站分布.MFT-主前 锋断裂;

MBT-主边界断裂;

MCT-主中央断裂;