研究发现断层滑动也会“冲过头”并导致短期的应力场反转

作者:梁春涛 时间:2023-07-27 点击数:

2021年9月16日,在四川盆地南部泸县地区发生了一次6级地震,造成了较大的财产损失和人员伤亡。泸县地区位于盆地内部远离周缘褶皱带的区域,未有6级地震历史记录。同时,该地震发生于弱变形的宽缓向斜内,具有较强的特殊性。

成都理工大学地球物理学院梁春涛研究团队在震后快速响应,于震后第二天就赶赴震区布设密集地震台阵,开展余震监测。基于余震监测结果,研究团队综合地震与InSAR大地测量技术,开展了余震震源机制解与震后应力场分析,同震地表形变观测与有限断层反演,以探究本次地震的发震构造和震后应力环境。余震的时空分布清晰地刻画了发震断层结构和余震相关的复杂断层系统(图1)。结合现今地表形态和已有地质认识,团队提出了该地震发生于E-SE向的局部挤压应力环境之下,该局部应力环境产生于沉积盖层的非均匀缩短变形(图2)。

该地震的余震具有一个典型特征:余震以正断型滑动占主导(图3),与逆断型主震相反。应力反演结果显示震源区震后应力场具有近垂直的最大主压应力(σ1),利于正断型滑动的发生。为解释该现象,研究团队联合同震破裂模型和库伦应力分析,提出泸县地震完整的释放了长期积累的局部挤压应力造成了应力环境的反转:从震前的水平挤压应力状态变成了水平拉张应力状态图4。这种应力反转可能是暂时的,在区域应力的作用下,当累积的水平挤压应力超过最大垂向应力,又将回归到水平挤压状态

以上研究成果发表于地球科学知名期刊《Earth and Planetary Science Letters》。论文第一作者为成都理工大学地球物理学院2020级博士研究生王朝亮,通讯作者为成都理工大学地球物理学院梁春涛教授。该研究得到国家自然科学基金项目4217040570,41674059的资助。


   

图1. 余震的空间分布. (a) 余震的空间分布和可能的断层结构. 小写字母标注的虚线为解释的断层走向;大小字母标注的实现为解释断层的法向;粉色、红色和绿色五角星分别为CENC、USGS和易桂喜等(2021)的主震定位结果. (b) A-A’余震剖面. 仅显示沿剖面2km范围内的事件. 红色实现为解释的发震断层(F0)和余震发生断层(F1和F2). (C) 沿a-a’剖面的余震数量直方图. 两个红色箭头标注了两个余震数量峰值,分别对应两条线状分布余震条带b-b’和c-c’.


                           

图2. 泸县Ms 6.0地震的孕震环境与发震构造概念图


                           

图3. 余震的震源机制解


                           

图4. 泸县Ms 6.0地震的震后应力场反转模式图


参考文献

Wang, C., Liang, C., Liao, J., Yao, Z., Xu, R., & Yang, Y. (2023). Temporary stress regime reversal immediately after the complete release of the localized compressive stress by the 2021 Luxian Ms 6.0 earthquake, Sichuan Basin. Earth and Planetary Science Letters, 618, 118282. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2023.118282

 

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