引用本文
吴传勇, 李金, 刘建明, 胡伟华, 吴国栋, 常想德, 姚远, 向志勇. 新疆皮山 MS6.5地震——发生在西昆仑山前的一次褶皱地震 [J]. 地震地质, 2017,39(2): 342-355.
WU Chuan-yong, LI Jin, LIU Jian-ming, HU Wei-hua, WU Guo-dong, CHANG Xiang-de, YAO Yuan, XIANG Zhi-yong. PISHAN MS6.5 EARTHQUAKE OF XINJIANG: A FOLD EARTHQUAKE EVENT IN THE WEST KUNLUN PIEDMONT [J]. SEISMOLOGY AND GEOLOGY, 2017,39(2): 342-355.  
Doi:10.3969/j.issn.0253-4967.2017.02.006
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新疆皮山 MS6.5地震——发生在西昆仑山前的一次褶皱地震
吴传勇, 李金, 刘建明, 胡伟华, 吴国栋, 常想德, 姚远, 向志勇
新疆维吾尔自治区地震局, 乌鲁木齐 830011

〔作者简介〕 吴传勇, 男, 1978年生, 2016年在中国地震局地质研究所获第四纪地质专业博士学位, 副研究员, 主要从事活动构造、 构造变形等方面的研究, 电话: 0991-3810844, E-mail:cywueq@163.com。

收稿日期: 2016-01-22
基金项目: 国家自然科学基金(41672208, 41102137)与地震动力学国家重点实验室开放基金(LE1413)共同资助
摘要

皮山 MS6.5地震发生在西昆仑山前的皮山逆断裂-褶皱带上, 该构造带的变形特征以地层的褶皱弯曲为主, 在背斜顶部发育的一系列正断层是背斜顶部局部拉张应力产生的弯矩断层。根据皮山地震应急科考资料, 结合精定位后的余震空间分布信息、 震源机制解和深部石油剖面等资料认为, 皮山 MS6.5地震是1次逆冲型破裂事件。本次地震在地表没有产生明显的地震断层, 但在背斜顶部形成多条与背斜走向一致的地裂缝; 这些裂缝是地震致使背斜隆升褶皱, 在背斜地层转折部位弯曲褶皱幅度最大的地带产生的构造裂缝, 是背斜活动的直接反映; 本次地震属于1次典型的褶皱地震。 西昆仑山前的构造变形以上地壳地层的缩短和增厚为主, 地震孕育模型属于典型的薄皮推覆构造, 本次地震发生在推覆体前缘的皮山背斜上, 推覆体根部断裂尚未发生破裂, 其未来的地震危险性值得进一步关注和研究。

关键词: 皮山 MS6.5地震; 西昆仑; 弯矩断层; 褶皱地震
中图分类号:P315.2 文献标识码:A 文章编号:0253-4967(2017)02-0342-14
PISHAN MS6.5 EARTHQUAKE OF XINJIANG: A FOLD EARTHQUAKE EVENT IN THE WEST KUNLUN PIEDMONT
WU Chuan-yong, LI Jin, LIU Jian-ming, HU Wei-hua, WU Guo-dong, CHANG Xiang-de, YAO Yuan, XIANG Zhi-yong
Earthquake Administration of Xinjiang Uygur Autonomous Region, Urumqi 830011, China
Abstract

The Pishan MS6.5 earthquake occurred in the west Kunlun piedmont area. According to the surface deformation data obtained by the Pishan MS6.5 earthquake emergency field investigation team, combined with the positioning accuracy of spatial distribution of aftershocks information, the focal mechanism solutions and deep oil profile data, we think the Pishan MS6.5 earthquake is a typical thrust faulting event, and the seismogenic structure is the Pishan reverse fault-anticline, which did not produced obvious surface fault zone on the surface. In the vicinity of the core of the Pishan anticline, we found some tensional ground fissures whose strikes are all basically consistent with the anticline. We propose that the surface deformation is caused by the folding and uplift of the anticline. The Pishan earthquake is a typical folding earthquake. The tectonic deformation of the west Kunlun piedmont is dominated by the thickening and shortening of the upper crust which is the typical thin-skinned nappe tectonic. The Pishan earthquake occurred in the frontal tectonic belt, the root fault of the nappe structure has not been broken, and we should pay attention to the seismic risk of the Tekilik Fault.

Keyword: Pishan MS6.5; west Kunlun; bending moment fault; fold earthquake
0 引言

据中国地震台网中心测定, 北京时间2015年7月3日9时7分46秒在新疆维吾尔自治区和田地区皮山县发生MS6.5强烈地震(简称皮山6.5级地震), 震中位于37.6° N, 78.2° E, 震源深度10km(http: ∥news.ceic.ac.cn/CC20150703090747.html)。 同时, 美国地质调查局(USGS)给出本次地震的震中位于37.460° N, 78.125° E, 矩震级为MW6.4(http: ∥earthquake.usgs. gov/earthquakes/ eventpage/us10002n4w#general_summary)。 此次地震是继2008年和2014年2次于田MS7.3地震之后(Xu et al., 2013; 吴传勇等, 2014)发生在青藏高原西北缘的又1次强震。 虽然, 本次地震不是新疆地区近年来最大的地震事件, 但造成的人员伤亡和财产损失却非常严重, 原因之一就是本次地震距离皮山县城非常近, 近似为1次直下型地震。 为什么会在西昆仑山前的盆地内部发生这次强烈地震, 本次地震的发震构造究竟是哪一条活动断层?西昆仑山前的构造格局和变形特征又是如何?对这些问题的深入研究, 有助于准确了解西昆仑地区的构造变形特征和地震孕育模型, 为判定该地区未来地震的发生地点和震级强度提供参考依据。根据皮山地震应急科考资料, 结合精定位后的余震空间分布信息、 震源机制解和深部石油剖面等资料, 我们认为皮山MS6.5地震的发震构造是西昆仑山前最新隆起的皮山逆断裂-背斜带, 属于1次典型的褶皱型地震。

1 区域地震构造环境

西昆仑造山带位于青藏高原的西北端, 地壳厚度达到70km(Negredo et al., 2007; Tseng et al., 2009), 一直是地质学界研究印度板块与欧亚板块碰撞事件和青藏高原隆升历史的重要地区(Sobel et al., 1997; Zheng et al., 2000; 刘函等, 2010; 陈杰等, 2011; 丁孝忠等, 2011)。 该地区地震活动频繁, 活动断裂发育, 主要存在3条(组)构造带, 由西向东依次为喀喇昆仑断裂、 康西瓦-塔什库尔干断裂带、 西昆仑山前逆冲断裂带(图1)。

图1 西昆仑地区活动构造与历史地震震源机制(MS> 5.0)特征
KKF 喀喇昆仑断裂, TKF 塔什库尔干正断裂系, KXF 康西瓦断裂, KYTS 喀什-叶城转换带, YHTF 叶城-和田逆断裂-褶皱系; 余震与触发地震: 绿色实心圆为MS4.0~4.9地震, 黄色实心圆为MS3.0~3.9地震, 橙色实心圆为MS2.0~2.9地震, 红色实心圆为MS1.0~1.9地震(图3, 5中的震级与颜色标识相同)Fig. 1 Topographic relief map of the West Kunlun area with the major faults, the focal mechanism solutions of magnitude more than 5, and the spatial distribution of the aftershocks of the Pishan MS6.5 earthquake.

喀喇昆仑断裂是亚洲大陆中部1条大型右旋走滑断裂带, 总体走向 N45° W, 全长约510km。喀喇昆仑断裂与毗连的阿尔金断裂构成1组巨大的共轭断裂带, 控制了青藏高原西北缘的新构造运动发展方向(李海兵等, 2006)。 该断裂使帕米尔向N运动了近300km(Hamburger et al., 1992; Burtman et al., 1993), 第四纪以来最小累积位移量120km以上(李海兵等, 2006), 断裂的右旋走滑速率为6.9~10.8mm/a(Robinson, 2009), 其右旋走滑量被帕米尔前缘的逆冲断裂系所吸收(Burtman et al., 1993; Strecker et al., 1995; Robinson et al., 2007)。

康西瓦断裂可能属于阿尔金断裂的西延部分, 总体走向近EW, 总长度约700km, 是1条大型的左旋走滑断裂带(Tapponnier et al., 1977; Peltzer et al., 1989; 付碧宏等, 2006), 构成了青藏高原的西北部边界。 该断裂在地貌上具有明显的线性特征, 李海兵等(2003)通过断错阶地的测量和10Be年代的限定, 得到断裂全新世以来的左旋滑移速率为2~18mm/a。 付碧宏等(2006)根据不同年代阶地、 洪积扇等地貌面的左旋位错量, 估算出康西瓦断裂晚第四纪以来的长期走滑速率为8~12mm/a, 这与InSAR观测给出的断裂运动速率5~10mm/a(Wright et al., 2004; Elliott et al., 2008)基本一致, GPS资料给出该断裂的左旋运动速率为 (7± 3)mm/a(Shen et al., 2001)。

塔什库尔干断裂是发育在帕米尔高原内部的1条大型右旋正断裂系(Brunel et al., 1994; Robinson et al., 2004), 该断裂全长约360km, 由一系列次级断层斜列组合而成(李文巧等, 2011)。 该构造系EW向的拉张量总体北部大南部小(Robinson et al., 2007), 晚第四纪以来塔什库尔干断裂EW向的拉张速率由北部的6.9mm/a向南逐渐减小至1.0mm/a以下(李文巧, 2013), 这与GPS观测数据基本一致(Zubovich et al., 2010)。 另外, 该断裂系还具有明显的右旋走滑特征(Robinson et al., 2004; Zubovich et al., 2010; Cowgill, 2010)。

西昆仑山前逆冲转换带位于西昆仑与塔里木盆地的过渡部位, 表现为逆断裂和褶皱相伴生的构造变形样式(李向东等, 2002)。 该构造带不同部位的变形特征存在较大差异, 叶城以北构造总体走向NNW, 又称喀什-叶城转换带, 山前新生代以来的地层变形以掀斜方式为主, 倾角向盆地方向逐渐变缓, 为典型的单斜岩层(Qu et al., 2005; 张玮等, 2010)。 Cowgill(2010)认为该转换带是西昆仑与塔里木块体的边界断裂, 以右旋压扭为特征, 晚新生代以来的平均右旋走滑速率为11~15mm/a, 协调了帕米尔前沿冲断带与西昆仑-塔里木块体间的相对运动(Cowgill et al., 2010; Sobel et al., 2011)。 但GPS观察资料给出的结果是该构造带以挤压缩短变形为主, 右旋走滑速率仅为1~3mm/a(Zubovich et al., 2010)。

叶城-和田逆断裂-褶皱带总体近EW走向(图1), 是西昆仑向N推覆形成的薄皮构造, 这些构造深部的滑脱面向S汇聚到铁克里克逆断裂上, 使西昆仑向N逆冲到塔里木盆地之上(Cowgill et al., 2001; Yin et al., 2002), 并在西昆仑山前形成前陆盆地, 盆地内新生代沉积厚度达12km以上(Matte et al., 1996; 郑洪波等, 2009)。 该构造带特点是在西昆仑北麓形成一系列的新生代背斜构造, 包括皮山背斜、 柯柯亚背斜等, 构造变形特点是以逆断裂-背斜带为代表的地壳缩短和增厚, 利用地质平衡剖面计算得到西昆仑山前的地壳缩短量为24.6~54km(Jiang et al., 2013)。西昆仑山前的背斜多由晚新生代地层组成, 地貌上表现为宽缓的丘陵或低山, 高出山前戈壁平原100~300m。这些背斜北翼的逆断裂多呈隐伏状态, 尚未出露地表, 在背斜核部或地层转折部位发育一系列正断层(潘家伟等, 2007)。

西昆仑地区的构造变形总体为山体内部以剪切走滑运动为主, 并形成多条大型的走滑断裂带, 调节了帕米尔前沿冲断带与西昆仑-塔里木块体之间的位移量; 而在山前地区则为典型的逆冲构造带, 形成典型的薄皮推覆构造系统。

2 2015年皮山MS6.5地震地表变形特征

根据已有地震资料统计结果, 正断层或走滑断层上发生震级≥ 6.5的地震时可能会产生明显的地震地表破裂带(Yeats et al., 1997)。 但发生在挤压构造区的逆断裂-褶皱型地震一般要在震级达到7.0左右才会出现明显的地表破裂(冯先岳, 1997), 这是因为逆断裂多与背斜相伴生, 地表变形发生在很宽的范围内, 深部震源产生的位错量在向上传递的过程中, 很大一部分被地层的弯曲褶皱变形所吸收, 在地表能够发现的断层垂直位错量有限。 特别是在褶皱发育的初期阶段, 断层尚未突破到地表, 此时的构造变形总体表现为地层的弯曲褶皱, 地表变形以褶皱隆升的方式出现(Stein et al., 1989), 此类地震多称之为褶皱地震(Stein et al., 1984)。 在新疆天山北麓发生的1906年玛纳斯7.7级地震就属于此类地震, 该次地震在地表形成的最大断层位错量仅0.9m, 但背斜却发生了明显的褶皱隆升(张培震等, 1994)。 1985年乌恰7.3级地震的地表变形在很多地段表现为地层的褶皱, 地表附近断层的位错量很小(冯先岳, 1997)。

图2 皮山地震造成的地裂缝与喷砂冒水现象Fig. 2 Surface fissures and sand liquefaction caused by the Pishan earthquake.

图3 皮山附近石油地震反射剖面(据梁瀚等, 2012修改)与主要余震分布图Fig. 3 Petroleum seismic reflection profile near Pishan (adapted from LIANG Han et al., 2012) and distribution of the main aftershocks.

皮山MS6.5地震极震区烈度为Ⅷ 度, 极震区长轴方向与皮山背斜基本一致(图2a), 震后的应急科学考察在极震区内未发现明显的地震地表破裂带。虽然, 在皮山背斜的北翼存在一系列陡坎地貌, 但这些陡坎都是分布在较高地貌面上, 而且陡坎坡度已经被侵蚀改造得较为平缓, 不是本次地震形成的地表错动(图2b)。 本次地震在皮山背斜核部附近形成多条张性地裂缝, 主要分布在震中两侧的河谷内(图2b)。 皮西那乡向南约300m处的乡间路面可见横切路面的若干地裂缝, 大体平行排列5条, 总分布宽度约15m, 地裂缝宽度为0.5~1.5cm, 地裂缝延伸到居民院内平坦坚硬的地面上, 单条可见延伸长度为15~20m(图2c), 地裂缝的延伸方向约290° 。 在皮西那乡田间地面上出现若干地裂缝, 裂缝宽度一般1~2cm, 最宽约10cm, 延伸长度断续可达100m, 地裂缝总体走向为290° 左右, 而且穿过较为坚硬的柏油路面(图2d), 裂缝附近的农田中有多处地震喷砂冒水遗迹。 在皮山背斜核部附近的皮西那乡库木恰克村附近可见2组地裂缝, 平面上呈右阶斜列, 其中西北支地裂缝位于果园内平坦的砂土地面上, 总体走向300° , 长度20m, 最大宽度为30cm(图2f)。 在固满镇雅普泉北侧发现多处地震裂缝, 断续延伸约120m, 裂缝宽度1~2cm, 走向285° 。 另外, 本次地震还发现多处喷砂冒水点, 多呈群状出现(图2e), 部分喷砂冒水点与地裂缝相连, 主要分布在背斜核部的地裂缝附近, 以及皮山县城东部的水库一带(图2b)。 本次地震在背斜顶部发现多条拉张型地裂缝, 这些裂缝多位于平坦的地面上, 不是强地面运动与边坡地形的结果, 部分裂缝延伸长度100m以上, 穿过坚硬的柏油路面, 地表发现的地裂缝走向均为NW向, 与背斜的走向基本一致, 可以认为这些地裂缝与构造活动关系密切。

本次地震还造成大量的房屋破坏。 Ⅷ 度区土木结构房屋全部遭受破坏, 60%倒塌, 老旧的砖木结构房屋也出现了严重的破坏或倒塌现象(图2h, g)。 Ⅶ 度区土木结构房屋破坏也较为普遍, 部分房屋毁坏较严重, 个别倒塌, 砖木结构房屋的墙体出现开裂等破坏现象(图2i)。 Ⅵ 度区土木结构房屋的破坏以墙体裂缝为主, 砖木房屋轻微破坏或基本完好。

3 皮山逆断裂-背斜构造变形特点

根据西昆仑山前晚新生代磨拉石建造, 陈杰等(2001)推测该地区褶皱变形的起始时间约为距今3.6Ma, 刘胜等(2004)通过对生长地层的研究, 认为皮山背斜开始变形的时间为上新世— 早更新世, 而背斜快速隆起应该发生在第四纪期间(司家亮等, 2007)。 皮山背斜最大隆起高度为150m左右(潘家伟等, 2007), 核部多由下更新统砾岩组成, 仅局部地段出露上新统泥岩, 属于1个正在形成中的年轻褶皱构造。 石油地震剖面显示, 皮山背斜是1个典型的盲逆断裂-背斜带, 地层组成以新生代地层为主, 背斜宽度为20km, 下部滑脱面深度为8~9km(梁瀚等, 2012); 在背斜的北翼, 断裂尚未突破至地表, 构造变形以地层的弯曲褶皱为主(图3)。 背斜下部近水平的滑脱面向南与铁克里克断裂会聚合并到一起, 共同组成了西昆仑山前的薄皮推覆系统。 在皮山背斜顶部发育一系列与背斜走向一致, 但规模不大的正断层(潘家伟等, 2007)。 遥感影像解译及野外实地调查发现, 这些断层分布在SN宽约9km的范围内, 陡坎倾向分为顺坡向和反坡向2组, 这些陡坎走向较为平直, 单条长度有限, 断续分布(图2a), 跨陡坎开挖的探槽表明这些断层多为高角度的正断层, 断层将晚更新世— 全新世的阶地砂砾石层及上覆的粉土层断错(图4b)。 这些断层主要分布在皮西那两侧的河流阶地上, 在Ⅱ 级阶地上, 断层陡坎高度在1m左右, Ⅲ 级阶地上的陡坎高度达3m(图4a)。 在逆断层-褶皱构造变形过程中, 在近地表背斜地层转换部位由于局部的拉张应力会产生弯矩断层(李秋生等, 2000), 皮山背斜顶部的正断层应该是背斜褶皱隆升过程中形成的弯矩断层(图4c), 这些断层晚第四纪期间仍有较强活动, 在不同地貌面上形成了明显的陡坎地貌。

图4 皮山背斜顶部正断层剖面与盲逆断裂-褶皱与弯矩断层成因示意图
a 皮山背斜核部附近的断层陡坎地貌及探槽剖面; b 探槽揭露出的正断层剖面; c 弯矩断层的成因模型示意图Fig. 4 Normal fault section and the sketch map of the blind reverse fault-fold and bending moment.

皮山背斜是1个最新隆起的盲逆断裂-背斜构造。 利用双差定位的方法对此次地震进行了重新定位, 主震深度为8.4km, 位于皮山背斜下部向上翘起的断坡附近, 在主震附近, 余震大致沿背斜下部的断坡呈带状分布, 主要余震的震源机制与主震相似, 均为逆断裂型破裂。向北靠近背斜翼部3级以上余震分布在较宽的范围内, 沿断层呈带状的分布特征并不明显, 在背斜地层转折部位震源机制解也开始出现正断性质的破裂(图3)。 本次地震最大错动量为0.63m左右(He et al., 2016), 震后的科考没有发现地震断层出露地表, 深部震源附近的位错量在沿断裂向上传播扩展过程中, 逐渐转换为地层的弯曲和褶皱; 如1983年美国的科林加(Colinga)6.5级地震的发震逆断裂完全没有出露地表, 但地震引起的褶皱隆起可达0.6m(Stein et al., 1984)。 皮山地震没有发现明显的地震断层, 我们认为地表变形以背斜的褶皱隆升为主, 在背斜地层转折部位弯曲褶皱幅度最大的地带, 由于局部拉张应力产生了一系列张性裂缝, 与该构造部位存在正断性质的余震破裂特征是相吻合的, 因此, 在地表发现的一系列张性地裂缝是本次地震产生的地表变形。 地表变形特征和震源机制解等资料表明, 皮山背斜是1个断层扩展褶皱, 控制背斜的逆冲断裂还没有出露地表, 背斜的变形以地层的褶曲为主, 导致背斜核部和地层转折部位形成拉张应力, 并产生一系列的正断层。

4 皮山地震震源参数及余震分布

国内外不同的科研机构给出了此次皮山MS6.5地震的震源机制解(表1), 虽然对震源深度的差别较大, 但给出的断层破裂类型和节面走向基本一致, 发震构造为NW走向, 为1次典型的逆断层破裂。

表1 不同研究机构给出的2015年皮山MS6.5地震震源机制解 Table1 The focal mechanism solutions of Pishan MS6.5 earthquake of different research institutions

中国地震台网中心、 USGS和哈佛大学给出本次地震的震源深度为10~12.8km, 这与该地区地震反射剖面给出的断裂切割深度为9~12km左右是一致的(Jiang et al., 2013)。 本次地震发生在西昆仑山前的推覆构造上, 震中位于皮山背斜核部附近, 地震科考发现的地表变形和烈度分布也基本沿背斜展布。

为了研究本次地震的破裂特征, 利用双差定位方法对皮山MS6.5地震序列进行了重新定位。 选取截至7月28日震中500km范围内有记录的台站≥ 3个、 震相数≥ 6的1, 793个地震进行重定位, 使用的分层速度模型基于西昆仑山前的深地震反射剖面的结果(李秋生等, 2000), 最终获得了该组地震序列中1, 549个地震的重新定位结果。 使用双差定位时, 采用共轭梯度法得到的N-S、 E-W和U-D 3个方向的定位误差平均为0.40km、 0.42km与0.89km, 平均定位残差为0.034s。 重新定位后的结果显示, 余震沿皮山背斜密集分布, 余震条带走向与构造走向一致, 与产生明显地震地表破裂的余震沿断裂呈线状分布(Stein et al., 1989)不同的是, 褶皱型地震由于地表变形发生在整个背斜宽度范围内, 因此余震分布多呈团状或片状分布, 如2013年芦山地震的余震分布(Xu et al., 2013)。 皮山MS6.5地震余震密集分布在NWW向长45km, NNE向宽度为20km左右的范围内, 从主震、 余震的空间分布可以看出皮山地震具有从东南向西北单向破裂扩展的特点(图5a)。 垂直于皮山背斜MS≥ 1.0地震源深度剖面显示, 精定位后的地震深度主要集中在3~12km范围内, 表明本次地震的构造变形主要集中在3~12km深度的新生代沉积层中。 余震剖面上存在1个SW倾斜的余震条带, 利用最小二乘法进行拟合得到该条带的倾角为25° 左右, 与震源机制解(表1)给出的发震构造的倾角为23° 基本一致, 推测该余震条带应该对应于发震断裂。 皮山地震的余震分布在整个背斜宽度范围内, 余震的包络线大致与背斜形态相似, 在背斜核部附近地层弯曲变形最强的部位余震最为密集, 向两翼余震逐渐减少, 至翼部水平地层地带, 余震分布就很稀少了(图5b), 表明该次地震的能量释放是以整个背斜的褶皱变形为主, 并没有完全集中在断层上, 这与盲逆断裂-背斜的构造变形特征是一致的, 也进一步说明了该次地震是1次典型的褶皱型地震。

图5 震区附近的地震构造及主、 余震分布图
a 震区附近的活动构造与余震平面分布图, b 震源深度剖面图、 活动背斜变形特征图(据Daë ron et al., 2007修改); 1 全新统, 2 上更新统— 全新统, 3 上更新统, 4 下— 中更新统, 5 新近系, 6 古近系, 7 白垩系, 8 侏罗系, 9 元古界— 古生界, 10 逆断层, 11 背斜轴, 12 河流水系; 红色五角星为皮山MS6.5地震主震, 绿色实心圆为MS4.0~4.9地震, 黄色实心圆为MS3.0~3.9地震, 橙色实心圆为MS2.0~2.9地震, 红色实心圆为MS1.0~1.9地震Fig. 5 Distribution map of the active faults, the main shock and the aftershocks.

5 结论与讨论

皮山MS6.5地震是发生在西昆仑山前的1次逆断裂型破裂, 本次地震的发震构造是皮山逆断裂-背斜带, 在背斜北翼, 逆断裂尚未出露地表, 属于典型的盲逆断裂-背斜带。 该构造带的变形特征是以地层的褶皱弯曲为主, 在背斜顶部发育的一系列正断层是背斜褶皱变形产生的弯矩断层。 MS6.5地震在地表没有产生明显的地表破裂, 但在背斜顶部形成多条与背斜走向一致的地裂缝, 这些构造裂缝是背斜活动的直接反映, 是本次地震产生的地表变形。

皮山地震除了在主震区附近产生密集的余震分布以外, 在主震区的南部和西部还存在2组小震群, 2组小震群虽然震级不大, 但均是在皮山MS6.5地震后紧临发生的, 且2组小震群都发生在铁克里克断裂带上。 西昆仑山前属于典型的薄皮推覆构造(Jiang et al., 2013), 山前新生的逆断裂-背斜带在深部与山根附近的断裂归并汇合到一起, 共同组成了西昆仑山前强震的孕育场所。 虽然, 西昆仑山前最新的活动构造带已经迁移至盆地内部的皮山背斜上, 但该地区真正的强震孕育区位于山根处的铁克里克断裂上, 这与北天山南北两侧的地震孕育模式(张培震等, 1994; 邓起东等, 2000)是一致的。 本次地震仅是皮山背斜产生破裂, 余震分布也显示出能量释放主要集中在皮山背斜上, 但该地区能量孕育闭锁的主体部位(即铁克里克断裂至皮山背斜之间)尚未破裂, 仍然处于闭锁状态, 虽然皮山地震触发了根部断裂产生了小震群活动, 但能量并没有得到释放, 特别是2组小震群中间的铁克里克断裂段, 其未来的地震危险性值得进一步关注和研究。

青藏高原边界的变形特征和隆升模式一直是地学界研究的热点(Clark et al., 2000; Tapponnier et al., 2001; Royden et al., 2008; Hubbard et al., 2009; Xu et al., 2009)。 位于青藏高原西北部的西昆仑地区是构造变形最为强烈的地区之一, 并在山前形成前陆盆地, 沉积了厚达12km的新生代地层(Matte et al., 1996; 郑洪波等, 2009); 在山麓地带, 这些新生代地层已经发生了明显的褶皱变形, 形成背斜山地, 而且这些构造现今仍在活动(潘家伟等, 2007)。 Jiang等(2013)利用高分辨率的地震反射剖面研究显示, 西昆仑地区的构造变形以上地壳的逆冲推覆为主, 新生代以来的地壳缩短量达24.6~54km。 西昆仑地区的地震活动也比较频繁, 该地区5级以上地震的震源机制解(资料来源于USGS)资料表明(图1), 西昆仑地区的走滑型地震分布在青藏高原的内部, 主要位于康西瓦断裂以南的地区, 而作为青藏高原西北边界的西昆仑山地区的震源机制则全部为逆冲型(图1), 震源深度主要集中在上地壳。 本次皮山MS6.5地震同样发生在西昆仑山前的逆冲推覆构造上, 震后科考、 余震分布均表明此次地震的发震构造为皮山逆断裂-背斜带, 震源深度在10km左右, 属于1次典型的上地壳型构造变形。虽然, 本次皮山MS6.5地震在地表没有产生明显的同震破裂, 但在皮山背斜顶部发现了一系列的弯矩断层, 这些断层晚第四纪以来具有持续活动的特点, 表明该地区在晚第四纪期间曾发生多次强震事件, 造成背斜的更大幅度的褶皱隆升并在地表形成弯矩断层。 地震活动是构造运动最直接的反映, 西昆仑地区的中强地震均为挤压型的逆断层破裂, 震源深度主要集中在上地壳, 这表明这一地区的构造变形主要以上地壳的地层缩短和增厚作用为主。

致谢 皮山MS6.5地震发生后, 由中国地震局、 新疆维吾尔自治区地震局、 北京市地震局、 安徽省地震局、 中国地震局地质研究所、 中国地震应急搜集中心、 中国地震灾害防御中心、 中国地震局地壳工程中心组成的现场应急队紧急奔赴灾区迅速开展灾害损失评估和科考工作, 本文是皮山MS6.5地震现场应急科考队的共同成果。 谨以本文悼念皮山地震中的遇难同胞。感谢审稿人对本文提出的宝贵意见。

The authors have declared that no competing interests exist.

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