青藏高原是印度板块与欧亚大陆在新生代的碰撞和持续的陆内汇聚作用下形成的,至今仍在向三维空间生长。学界普遍认为2008年“5.12”汶川Ms7.9级大地震是青藏高原向东生长,与四川盆地沿龙门山断裂带发生的斜向挤压引发的。然而,地震发生前龙门山断裂带尽管展示了十分年轻的地貌,但其构造和地震活动性并不强。因此,国际上有许多研究将汶川地震归因于青藏高原下地壳的垂向挤出作用。事实上,在构造上龙门山断裂带的斜向挤压作用的成因具有多解性。
地质地球所特提斯研究中心王二七研究员及合作者注意到,与龙门山断裂呈鲜明对比的是,将龙门山与扬子地块左行错断的鲜水河-小江断裂带具有高度的构造和地震活动性,其左行走滑运动反映出青藏高原向南东方向的生长。他们在系统地研究龙门山断裂带以及邻近的四川盆地的新生代变形基础上,发现四川盆地的变形十分奇特,即变形程度从边缘向中心逐渐减弱,而且变形多形成于构造叠加作用。叠加形式反映出盆地周边发生过连续的右行剪切,这表明四川盆地相对于其周边地区发生过逆时针旋转,四川盆地现今的地表变形和地貌均形成于此构造运动。他们根据四川盆地与鲜水河-小江断裂的交切关系,提出四川盆地的逆时针旋转运动可能是青藏高原沿鲜水河-小江断裂向南东生长产生的牵引作用造成的(图1)。根据鲜水河断裂和龙门山断裂作用的时间,他们提出四川盆地的逆时针旋转发生在中新世中晚期(13-15百万年),并由此得出结论:龙门山的右行压扭性运动以及由此引发的汶川大地震是四川盆地的逆时针旋转造成的,而与青藏高原向东的生长无关。
汶川地震震源深度以及震中在龙门山的位置表明地震断裂是高角度的,王二七等人的研究认为,发震构造并不是向西倾的铲型断裂,而是一个深部近直立的花状构造,形成于四川盆地的逆时针旋转(图2)。而前述铲型断裂是个老断裂,可能形成于王二七等人另一项研究厘定出的第三纪中期(30-25百万年)高原上地壳的扩展(Wang et al. 2012. Nature Geosciences)。此外,他们根据四川盆地发生的差异性变形特征提出:四川盆地的旋转运动不仅在水平方向,而且在垂直方向也是不均一的,在旋转过程中沿一系列软弱带,特别是中下三叠统含膏-盐层发生了滑脱(图2)。
图1 四川盆地的逆时针旋转示意图
图2 汶川大地震的发震构造示意图
该研究成果近期在线刊登在国际构造地质学权威期刊TECTONICS(Wang et al. Block rotation: Tectonic response of the Sichuan basin to the southeastward growth of the Tibetan plateau along the Xianshuihe-Xiaojiang fault. Tectonics, 2014, doi:10.1002/2013TC003337)。
原文链接:
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2013TC003337/abstract(尊重版权,若需全文PDF文件,请与作者联系:erchie-wang@mail.iggcas.ac.cn)