2016年04月08日 星期五

科研成果

基础地质调查新发现 
——目前全球最大保存完好正断层三角面在藏南的发现

来源:地调局地质所 作者:刘栋梁、李海兵 发布时间:2022-03-09
  印度和欧亚板块碰撞是新生代以来全球重要的地质事件之一,该碰撞造就了目前世界上最高的青藏高原,并在青藏高原周缘形成一系列大型走滑和逆冲推覆断裂系,而在青藏高原内部形众多近南北向裂谷系(图1)。藏南地区是高原周边断裂系与高原内部近南北向裂谷唯一相交的地区,如近东西向的藏南拆离系(STDS)和近南北向最大的亚东-谷露裂谷。这些近东西向和近南北向构造的几何学、运动学和年代学研究对于认识高原内外各种构造的形成时间、形成机制及相互关系等具有重要科学研究意义。同时藏南地区也是我国潜在的大地震发震区之一,尤其是亚东-谷露裂谷及其附近至少发生了14次M6级以上的地震(图2)。地震作为现今人类最大的不确定性灾难之一,始终是地球科学研究中的一个重点难点问题。

图1 青藏高原周缘和其内部主要断裂和裂谷健分布图(据Li et al., 2015修编)


  基于以上地球科学问题,中国地质科学院地质研究所李海兵研究员团队选择在亚东-谷露裂谷长期开展地质调查和地球科学研究,相继在JGR和Tectonophyics等国内外著名杂志发表一系列论文。2019年起,课题组在地质调查项目《藏南麻迦-马拉山构造岩浆带区域地质调查》的资助下对亚东裂谷开展详细的活动构造专题地质填图,令人振奋的是研究团队在亚东裂谷东侧的边界断裂带上发现了一个巍峨高耸的正断层三角面,这一断层三角面的垂直长度超过了40 m,陡立的断层擦痕在三角面上清晰可见,表明裂谷的边界正断层经历了多次大地震的重复发生(图3)。保存如此完美且具有如此规模的断层三角面,在全世界范围内实属罕见,为目前已知全球最大保存完好的正断层三角面。尤其是在三角面底部出露的白色滑移面与其上部经历较长时间风化的灰色滑移面构成了天然的分界,三角面底部白色部分代表了最近几次大地震活动的结果。显然在该断裂三角面上开展详细的断裂活动时代研究,必然可以获得理想结果,得到区域强震发生的时间和复发的周期,评估亚东-谷露裂谷地震危险性至关重要。


图2 青藏高原南部活动断裂和主要地震分布图(据Chevalier et al., 2020)


  目前全球最大保存完好正断层三角面藏南发现,表明基础地质大调查能在基础地质研究中扮演非常重要的角色,基础地质研究是离不开地质大调查的。如果中国地质调查局没有在藏南地区部署活动构造专题地质填图,很有可能地质学家就不会发现如此重大科学意义的断层三角面。那么全球地质学家对藏南地区的地震认识还会只停留在非强震活动区的观点上,公众绝对不会认识到该区为潜在的大地震发震区。藏南断层三角面的发现,更是体现了基础地质调查服务于社会需求的宗旨近二十几年内,青藏高原及其周边连续发生了多起7级以上大地震,这些地震带来了巨大的人员伤亡和财产损失。人类急需搞清楚青藏高原及其周边的地震地质关键科学问题,全社会有在该区域内开展大地震研究的紧急迫切需求。正是基于这一需求,中国地质调查局部署了一系列相关地质大调查项目,刚好包含了本次调查项目。



图3 青藏高原南部亚东裂谷东边边界断裂的断层三角面


  由于断层三角面位于悬崖峭壁上,平均海拔在4700米以上,采样难度极大。每名队员每天需要在超过4700米的海拔高度上完成300米垂直海拔的“热身”。更为困难的是开展采样工作的断层三角面超过了70度,在如此陡峭的岩壁上需要完成几百个样品的系统采集。最困难的是整个岩体主要由大理岩构成,岩石极其坚硬,只能通过电锯切割采样。地质调查队员通过钉岩钉、挂绳索、搭天梯等方法(图4),克服了高原缺氧、山势陡峭等重重困难,在海拔5000米的悬崖峭壁开展高空作业,经过10余天艰苦奋战,安全顺利完成了样品采集任务。后续样品测试分析将为重建亚东裂谷边界正断层的古地震序列和认识裂谷的形成演化过程提供重要的科学数据。



图4 青藏高原南部亚东裂谷东边边界断裂的断层三角面样品采集