《Journal of Structural Geology》：Integrated Seismic and Geodetic Strain Analysis in the Kopeh Dagh Belt (Northeastern Iran): Implications for Intraplate Deformation
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本研究通过整合GPS速度矢量和地震机制数据，创新性地采用20个三角形网格划分科帕赫达格山脉带，揭示应变集中区与断层活动关系，应力状态以走滑和逆冲为主，表明地壳应变累积显著，地震风险偏高。
玛丽亚姆·埃扎蒂（Maryam Ezati）|艾哈迈德·拉希迪（Ahmad Rashidi）|沙赫拉姆·沙菲伊巴夫蒂（Shahram Shafieibafti）|侯赛因·基阿尼梅尔（Hossein Kianimehr）|马吉德·内马蒂（Majid Nemati）|马吉德·沙帕桑扎德（Majid Shahpasandzadeh）|雷扎·德拉赫沙尼（Reza Derakhshani）
安达里安金矿（Andaryan Gold Mine），扎林达格公司（Zarrin Dagh Company），伊朗大不里士（Tabriz, Iran）
摘要
科佩达格山脉带（Kopeh Dagh Mountain Belt）是欧亚大陆中部碰撞带中构造和地震活动最活跃的区域之一，在过去几十年中发生了多次中等到大地震（震级≥5.1）。本研究通过整合GPS速度矢量和地震震源机制，对科佩达格山脉带的持续变形进行了新的结构和地球动力学分析。我们采用了一种新的方法论框架，将该区域划分为20个三角形网格，从而实现了地震应变张量和大地测量应变张量之间的高分辨率空间比较。这种方法能够对局部应变积累和释放模式进行评估。利用1969年至2024年的地震震源机制数据以及2016年至2020年的GPS测量数据，我们确定了最大主应变率的方向和大小。研究结果揭示了沿主要断层系统的明显应变集中区，包括桑格尔德断层（Sangerd Fault）、多鲁内断层（Doruneh Fault）、库尔霍德断层（Kurkhod Fault）、埃斯法拉延断层（Esfarayen Fault）和卡拉特阿拉伯哈断层（Kalateh Arabha Fault）。大地测量应变较高且顺时针旋转速率显著的区域与活跃的走滑断层密切相关。应力类型分类显示，走滑断层占主导地位（41.82%），逆冲断层占38.18%，正断层的贡献较小。地震应变率低于大地测量应变率的一致性表明应力仍在积累，地震危险性较高。这项研究引入了一种基于网格的变形划分创新方法，为了解板块内山脉带的地震构造行为提供了新的见解，对复杂大陆内部的地震危险性评估具有广泛意义。
引言
伊朗高原的地震活动表明，显著的变形主要集中在几个活跃区域：北部的扎格罗斯褶皱-逆冲带（Zagros Fold and Thrust Belt）、阿尔博兹山脉（Alborz Mountains）和科佩达格山脉（Kopeh Dagh Mountains）、东部的锡斯坦缝合带（Sistan Suture Zone）以及东南部的马克兰俯冲带（Makran Subduction Zone）（Jackson和McKenzie，1984年）。基于GPS的研究表明，该地区的变形是异质的，涉及多个断层和地壳块体的相互作用。对伊朗高原的十年间应变积累的测量表明，该地区的断层滑动长期持续（Ezati等人，2022b；Mousavi等人，2025年；Vernant等人，2004年）。
科佩达格山脉带（Kopeh Dagh Mountain Belt，KD）长约700公里，从伊朗中东部延伸至土库曼斯坦，经度范围约为55°E至61°E（图1）。它的形成是由于阿拉伯板块（Arabian Plate）和欧亚板块（Eurasian Plate）的持续汇聚（Ghanbarian等人，2021年；Ghanbarian和Derakhshani，2022年）。在其中部区域，一系列活跃的右旋走滑断层斜向切割山脉，导致地貌和地质结构的千米级位移。中科佩达格地区的局部走滑断层可以被视为伊朗东北部与欧亚大陆之间的洲际运动，约容纳了伊朗中部相对于欧亚大陆的80%的北向运动（Hollingsworth等人，2006年；Shabanian等人，2009b年）。
最近的GPS测量显示，阿拉伯板块以每年约23毫米的速度向欧亚板块汇聚，方向为NW–SE，与KD的结构趋势一致（Khorrami等人，2019年；Vernant等人，2004年）。这种汇聚主要通过逆冲断层和走滑断层等活跃的形态构造特征来调节，这些断层在过去几十年中引发了多次大地震（Oomali等人，2008年）。该地区的新生代构造演化包括地壳的逐渐缩短和一个前陆盆地的反转，从而促进了KD的抬升（Hollingsworth，2007年）。
更广泛的构造框架还包括伊朗中部相对于稳定的阿富汗西部大陆块体以每年约15毫米的速度向北运动（Vernant等人，2004年）。这种运动激活了一系列N–S走向的右旋走滑断层，例如西部的Gowk-Nayband断层系统以及卢特沙漠（Lut Desert）东缘的Neh和Zahedan断层系统（Regard等人，2005年；Mohammadi Nia等人，2024年）。在北纬34°以北，变形主要由E–W走向的左旋走滑断层来调节，包括多鲁内断层（Doruneh Fault）和达什特-巴亚兹断层系统（Dasht-e Bayaz Faults）。此外，在整个新生代期间，多鲁内断层区域作为扎格罗斯汇聚带后陆地区的残余应力调节和传递区（Baniadam等人，2019年；Farbod等人，2016年；Mattei等人，2019年；Shabanian等人，2009a年；Tadayon等人，2019年，2017年；Walker和Jackson，2004年）。
科佩达格山脉带是伊朗地震最频繁的地区之一，在过去30年中发生了多次大地震。目前尚无法可靠估计该地区活跃断层的地震间演化过程，因此地震危险性评估不够准确。将该地区的地震活动及其时间和空间变化视为正在进行的构造活动的快照非常重要。因此，识别地震应变率和地震间应变率可以为更现实的观测分析和解释提供补充信息。本研究的主要问题是：在大和小的应变率、大地测量模式以及地震间事件中，它们在科佩达格山脉带地震发生中的作用和影响是什么？在本研究中，我们对科佩达格山脉带内的近期构造活动和应变分布进行了全面分析。通过整合地震和大地测量数据（包括GPS速度矢量和地震震源机制），我们构建了一个详细的应力图和变形模型。这种综合方法提高了识别应变积累区和活跃断层的可靠性，从而改进了地震危险性评估。
该地区经历了多次破坏性地震，使其成为应用综合应变分析技术的宝贵案例。所采用的方法——将区域划分为三角形网格并同时分析大地测量和地震数据集——已在世界各地类似的构造环境中成功应用。先前的研究已将类似技术应用于伊朗的地壳应力和变形研究（Khorrami等人，2019年；Raeesi等人，2017年；Zarifi等人，2014年）、印度西部的卡奇裂谷盆地（Kandregula等人，2022年）、巴西东北部（Fonsêca等人，2024年）以及伊朗东部的其他地区（Ezati等人，2022a年；Mehrabi等人，2021年；Rashidi等人，2020年，2019年）。此外，阿尔博兹地区的地震风险研究（Mohammadi Nia等人，2023年）、拉吉山断层带（Lajishan Fault Zone）的地震应力演化评估（Qin等人，2024年）、伊朗中部的肖托里山脉（Shotori Mountains）（Abbaspour等人，2024年）以及伊朗的应变-应力估计模型（Nemati等人，2024年）都强调了这种综合方法的价值。
章节摘录
地质和构造背景
伊朗中部地区和科佩达格山脉带（KD）属于西亚的阿尔卑斯-喜马拉雅造山带（Alpine-Himalayan Orogenic System），该带调节了变形中的伊朗高原与北部相对稳定的图兰平台（Turan Platform）之间的缩短（Mohammadi Nia等人，2023年；Rashidi等人，2023年）。科佩达格山脉是这一广阔造山带中地震活动最活跃的区域之一，经历了多次大地震，凸显了其显著的地震危险性（
大地测量应变场
可以利用GPS速度数据估计大地测量（地震间）应变场和主应力轴的方向。大地测量应变率是使用Delaunay三角测量方法计算得出的（Masson等人，2005年）。这些应变率代表了地质时间尺度上的平均变形，为了解当前的壳层动力学提供了宝贵信息。
假设每个三角形子网络内的水平速度场（ν）在空间上是均匀的
地震应变和应力场
在本研究中，我们利用仪器记录的地震数据确定了地震应变率的方向和大小（图4，图5）。类似的三角形网格被用来分析研究区域内地震应变率与大地测量应变率的相关性。在每个至少发生了3次地震以上的三角形网络中计算了地震应变率（表S5；图5）；然而，在编号为4、8、11、14和17的三角形网络中，没有
应力和应变场分析
我们结合地震应变率（SSI）和大地测量应变率（GSR）的反演结果，以获得解释伊朗东北部应力压缩轴主方向的最佳模型（图8）。连续体积中的应力由构造力及其在壳层尺度上的变形产生。因此，应力轴和应变轴通常并不完全一致；然而，在科佩达格地区
讨论
大地测量和地震数据对于研究构造带内的运动学和活跃构造至关重要。当前的构造应力场可以从应力反演的震源机制以及地震和大地测量应变率中推断出来。GPS衍生的速度表明，伊朗东北部正在以每年约6-7毫米的速度沿N-S方向缩短；其中大部分运动可能发生在科佩达格山脉，该地区发生了最多的大地震
结论
本研究对科佩达格山脉带（Kopeh Dagh Belt）内的地震和大地测量应变进行了综合分析，这是欧亚大陆中部碰撞带中的一个关键板块内山脉。通过结合2016年至2020年的GPS速度数据和1969年至2024年的地震震源机制，我们开发了一种新的方法论框架，将该区域划分为二十个三角形网格。这种方法实现了地震应变张量和大地测量应变张量的高分辨率比较，从而
CRediT作者贡献声明
侯赛因·基阿尼梅尔（Hossein Kianimehr）：撰写 – 审稿与编辑，数据管理。艾哈迈德·拉希迪（Ahmad Rashidi）：撰写 – 审稿与编辑，监督，软件开发，数据管理，概念构思。沙赫拉姆·沙菲伊巴夫蒂（Shahram Shafieibafti）：撰写 – 审稿与编辑，可视化，项目管理，方法论。马吉德·沙帕桑扎德（Majid Shahpasandzadeh）：撰写 – 审稿与编辑，资源管理，方法论，形式分析。雷扎·德拉赫沙尼（Reza Derakhshani）：撰写 – 审稿与编辑，可视化，资源管理，项目管理，资金获取。马吉德·内马蒂（Majid Nemati）：撰写 –
未引用的参考文献
Delvaux和Sperner，2003年；Hollingsworth，2007年；Lou，1992年。
利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
