2016年的凯库拉矩震级(MW)7.8地震产生了有观测以来最复杂的地表破裂之一。然而,造成该次地震破裂复杂性的驱动机制在一定程度上仍不清楚。本文顺利获得结合同震滑移应变分配,大尺度的断层运动学,火山作用传递,地震活动和俯冲板片几何分析,提出凯库拉附近存在一个板块三联点,它连接了太平洋板块、澳大利亚板块和汤加-克马德克-凯库拉楔条小版块,同时也连接了新西兰三条滑动最快的断层。该三联点的运动解释了2016年凯库拉地震事件异常复杂的破裂和同震变形。自从大约5~7百万年前汤加-克马德克-凯库拉楔条小版块(Tonga-Kermadec-Kaikoura sliver plate)诞生以后,该三联点似乎向南发生了迁移。这很可能驱动了马尔堡断层系统(Marlborough Fault System)内的走滑剪切向南迁移以及北岛内的火山作用传递。因此,在几千年的时间尺度下,新西兰南部表面上呈扩散式的断层体系可能反映的是典型的板块构造三联点迁移,而不是大陆岩石圈的弥漫变形。
图1 新西兰北部和中部的活断层、火山和地震活动。高亮的蓝线为三个主板块边界(分别是太平洋板块,澳大利亚板块和汤加-克马德克-凯库拉小板块)。
图2 类似的2016同震滑动和板块运动分区支持JT-Kekerengu-Needles断层是板块边界断层的推断。(A)凯库拉北部,从InSAR得到的速度矢量显示了JT-Kekerengu断层南北两侧急剧改变的大的近垂直的同震运动。相反地,从凯库拉至震中,观测到了更小且复杂的带有旋转的运动。(B)凯库拉三联点的简图。(C)三条主断裂上板块运动分区和2016同震滑动的三角矢量求和比较。(D)凯库拉三联点的三维立体图解。
图3 以澳大利亚板块为参照的区域GPS速度矢量。(A)GPS速度矢量的方向与从北岛火山弧到北岛南端及南岛马尔堡区域由转换拉张改变为转换挤压相一致。近垂直的转变证实汤加-克马德克-凯库拉楔条形小板块南部尖端的急剧应力变化。(B)北岛的转换拉张火山/伸展系统特写。GPS矢量几乎平行于区域拉张方向,与1987年艾吉科母地震期间绘制的正断层(红线)和伸展盆地几何(浅黄色)相一致。
图4 地震深度和层析成像结果显示太平洋板块向南变薄。将板块深度和俯冲年龄结合起来,暗示凯库拉三联点长期向南移动。
成果发表于PNAS上:Xuhua Shi*,Paul Tapponnier*,Teng Wang,Shengji Wei,Yu Wang,Xin Wang, and Liqing Jiao. (2019). Triple junction kinematics accounts for the 2016 Mw 7.8 Kaikoura earthquake rupture complexity. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, doi.org/10.1073/pnas.1916770116.
原文链接:http://doi.org/10.1073/pnas.1916770116