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青藏高原东南缘鲜水河断裂带的巴美—康定段,作为中国大陆内部最活跃的走滑断裂带之一,其复杂的构造行为与高频的地震活动一直备受地学界的关注。尽管前人研究已奠定了一定基础,但该段落内次级断裂的详细滑动速率、显著的正常断层发育机制及其在区域构造中的角色,仍存在诸多未解之谜。我们于2025年发表的最新研究,综合运用卫星影像解译、野外实地勘察、无人机摄影测量以及高精度宇宙核素与光释光测年等多种技术手段,成功揭示了该段落的精细构造特征与运动规律,为理解走滑断裂带在弯曲段的应变分配模式与地震危险性评估提供了关键的科学依据。
研究聚焦于该断裂带最复杂的段落之一。鲜水河断裂带整体延伸约300公里,是调节青藏高原物质向东挤出的重要边界。在其南部的巴美—康定段,断裂带并非单一结构,而是分裂成一系列呈右阶排列的次级断裂,包括雅拉河、色拉哈和折多塘断裂等。近年来,科学家们又在此识别出了木格措断裂系统以及折多塘断裂向西北方向的延伸部分,并观察到一个引人深思的现象:在这个以左旋走滑为主导的系统中,竟然发育了显著的正常断层分量。这引发了关于应变如何分配、正断层如何形成以及它们是否加剧了地震风险的深层科学问题。
针对这些难题,研究团队采用了多学科交叉的创新研究策略。我们利用小型无人机进行摄影测量,获取了关键地貌点厘米级精度的数字高程模型数据;使用专业的LaDiCaoz软件对因断层活动而错动的冰碛垄、冲沟等进行了水平和垂直位移量的精确测量;同时,结合¹⁰Be宇宙成因核素测年和光释光测年技术,为这些被错动的地貌体提供了可靠的时代约束,并利用先进的P-CAAT统计工具对测年数据进行了优化处理,确保了年代框架的准确性。此外,研究还整合了GNSS、InSAR、地震波速度结构以及物理模拟实验等多源数据,共同构建起一个立体的、多维度的构造分析体系。
该研究成果首先清晰地刻画了木格措断裂系统的几何结构与运动特征。该断裂系统全长约24公里,分为南、北两个主要分支。南支以稳定的左旋走滑运动为主,测得的水平滑动速率为1.2±0.1mm/yr,而垂直滑动速率极低,仅为0.1mm/yr。北支则表现出走滑与正断的复合特性,水平滑动速率为1.1±0.1mm/yr,但垂直滑动速率显著升高至0.8±0.1mm/yr(图1)。将两支汇总,木格措断裂系统贡献了2.3±0.2mm/yr的左旋滑动量,明确了其在区域应变分配中不可或缺的地位。

图1木格措断裂南支冰碛垄地貌与位移恢复
对于折多塘断裂,研究揭示了其明确的分段活动性。该断裂以折多山垭口为界,可分为西北段和东南段。其西北段表现出极高的左旋滑动速率,达到6.7±1.4mm/yr,远高于其东南段约4mm/yr的速率。这表明西北段很可能继承了色拉哈断裂西北部的主要变形。同时,该断裂也表现出强烈的正断分量,形成了高达8至10米的断层陡坎,显示了其复杂的运动学特征(图2)。

图2 折多塘断裂KZ点错动冲沟与位移重建
基于丰富的观测数据,研究提出了一个全新的构造模型来解释该区域的变形机制。模型指出,位于巴美以北的鲜水河断裂西北段与位于康定以南的磨西断裂,整体构成一个左阶左旋的排列格局。这种几何配置在巴美—康定段形成了一个宏观的“拉张阶区”,即一个局部的伸展环境。雅拉河、色拉哈、木格措、折多塘等呈右阶排列的次级断层正是在这个伸展背景下发育起来,并普遍伴随着正断层活动。地球物理探测结果进一步支持了这一模型,显示这些次级断裂在深部汇聚,共同构成一个“负花状构造”(图3),这种结构极大地增加了发生级联式破裂的风险。

图3 巴美—康定段构造模型与粘土实验对比
这项研究首次系统性地量化了巴美—康定段所有主要次级断裂的滑动速率,清晰地展示了在走滑断裂的弯曲段落,地壳应变是如何通过正断层与走滑断层相互配合的复杂形式进行分配的。所提出的“释放阶区控制正断层发育”的模型,不仅合理解释了鲜水河断裂带的独特现象,也对全球范围内具有类似构造背景的地区具有重要的借鉴意义。该成果对于青藏高原东缘,特别是川藏铁路等重大工程沿线地区的地震危险性精确评估与防灾减灾工作,提供了坚实的科学基础和决策依据。
Zhang, Z., Ren, J.*, Wang, S., Yang, X., Bell, R. E., Lv, Y., et al. (2025). Normal faults and tectonic model of the Bamei-Kangding segment within the southern Xianshuihe Fault zone .... Tectonics, 44, e2025TC008925. https://doi.org/10.1029/2025TC008925
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GMT+8, 2025-12-5 20:09
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