《Tectonophysics》：Coulomb stress evolution on the major faults of the Shan Plateau and adjacent tectonic regions due to the large earthquakes in the middle and far fields
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本研究采用多层粘弹性Burgers模型评估了1897-2004年间六个远场大地震对掸邦高原活动断层的库仑应力影响，发现阿萨姆、默多和苏门答腊地震显著引发应力积累，部分断层达10kPa触发阈值，证实远场地震对区域应力演化的显著调控作用。
作者：沈拓 | 孟国杰 | 刘泰 | 吴薇薇 | 唐瑾 | 魏丛民
中国地震局地震预报研究所，北京市海淀区复兴路63号，邮编100036
摘要
位于中国-缅甸-泰国边境的掸邦高原历史上和目前都面临着较高的地震风险。先前的研究表明库仑应力变化与地震触发之间存在关联，但高原内部的库仑应力变化尚未得到充分研究。我们采用多层粘弹性Burgers模型来评估自1897年以来掸邦高原外部发生的六次重大中远场地震对活动断层库仑应力的影响。研究结果表明，这些地震显著改变了掸邦高原断层的库仑应力。1897年的阿萨姆地震、1950年的梅多格地震和2004年的苏门答腊地震尤其显著，导致多个断层的应力积累超过了10千帕的触发阈值。在北部红河断层、西部万丁断层和中北部萨盖英断层的部分区域，累积的库仑应力超过了触发阈值；而在大盈江断层、拉西奥断层、西部南汀河断层和瑞丽断层，应力接近这一阈值。自1897年以来，掸邦高原共发生了25次震级≥6.7（矩震级≥6.5）的地震，其中19次（76%）发生在深度15公里处库仑应力增加的断层上。利用
England和Bilham（2015）以及
Ben-Menahem等人（1974）提供的震源模型，在深度5公里处，这种相关性上升到了96%，强调了中远场地震应力加载与该地区地震发生之间的强烈关联。研究结果强调了需要考虑掸邦高原及其相邻构造区域外部的大地震对长期应力演化的影响，并对类似地区因远距离大地震而产生的应力演化具有重要意义。
引言
大约5500万年前，印度板块与欧亚大陆的碰撞导致了青藏高原的抬升，该高原在第四纪期间逐渐向东北方向扩展（Molnar和Tapponnier，1975；Tapponnier和Molnar，1977）。高原物质的挤压和向外流动形成了掸邦高原，同时在青藏高原的东南边缘形成了一系列书架状断层（Yin和Harrison，2000；Tapponnier等人，2001）（图1a）。掸邦高原的边界由两条主要断层界定——西部的萨盖英断层和东部的红河断层（Sen等人，2021）。掸邦高原及其相邻构造区域经历了显著的地震活动（Li等人，2020；Shi等人，2018；Wang等人，2014；Xiong等人，2017；Yang等人，2005）（图1b）。
大量研究表明，活动断层上的地震危险性与同震和震后库仑应力变化直接相关（Shan等人，2013；Xiong等人，2010；Xu等人，2013）。对土耳其北安纳托利亚断层沿线地震序列的研究表明，库仑应力增加的断层发生地震的风险更高（King等人，1994；Stein等人，1997）。相反，如果断层位于地震后的应力释放区域，可能会延迟该断层再次发生地震（Stein，2003；Stein，1999；Stein等人，1992）。岩石圈的流变性质在震后库仑应力的演化中起着不可忽视的作用（Harris，1998；Freed和Lin，2001），这与同震期间施加的应力变化相当（Shao等人，2010）。
掸邦高原位于多个板块边界和高地震活动区的交汇处（图1）。由于人口密集，地震风险非常高。其西北部与喜马拉雅造山带相连，并延伸至东喜马拉雅缝合带。西部是缅甸弧活跃地震区，其特征是印度板块与欧亚板块之间的俯冲作用，变形发生在萨盖英断层系统和阿拉干巨型逆冲断层之间，共同适应了印度-巽他板块的相对运动（Lindsey等人，2023；Panda和Kundu，2022）。西南部是巽他巨型逆冲断层区，而东北部则是青藏高原东缘的龙门山-仙水河-小江地震活跃断层系统（Li等人，2021；Shao等人，2016）。北部是青藏高原，也是一个地震频繁发生的区域（图1a）。与北安纳托利亚断层和圣安德烈亚斯断层的研究不同，这里的研究不能仅关注单一的构造带。
一些研究人员研究了掸邦高原外部发生的中远场大地震对高原内部断层库仑应力演化的影响。然而，并非所有中远场大地震都得到了研究（例如，Shan等人，2013；Li等人，2020）。在本研究中，我们整理了1897年以来研究区域附近的所有大地震目录，以调查掸邦高原及其相邻构造区域外部所有能够产生显著库仑应力效应（绝对库仑应力变化达到100帕或以上）的中远场地震事件对掸邦高原内部活动断层及相邻构造区域库仑应力演化的影响（表1）。
部分内容摘录
掸邦高原的构造背景和地震活动
掸邦高原（也称为“北部印度支那块”或“滇-缅甸块”）位于青藏高原东南边缘与印度支那半岛的交界处，介于缅甸的红河断层和萨盖英断层之间（图1a）（Wang等人，2014）。自渐新世以来，它在适应印度-欧亚碰撞的侧向挤压以及影响东南亚巽他块构造演化中发挥了关键作用。
库仑应力模型
我们使用常用的公式（1）来计算库仑破坏应力变化（ΔCFS）（Jaeger等人，2007；King等人，1994；Stein等人，1997）：
其中，?τ表示剪切应力的变化，?σ_N表示正应力变化，μ′表示有效摩擦系数。我们采用常用的0.4值（King等人，1994）。我们还测试了模型对不同有效摩擦系数的敏感性。
单个地震事件的同震库仑应力变化
1897年6月12日，印度阿萨姆地区发生了一次8.3级地震，摧毁了该地区所有的砖结构。其震动影响范围甚至超过了1755年里斯本地震（Bilham和England，2001；England和Bilham，2015；Subedi和Hetényi，2021）。
由于1897年阿萨姆地震发生在仪器地震学之前，其震源参数主要依赖于地震学数据。
中远场单个地震的影响分析
我们计算了掸邦高原外部大地震引起的库仑应力变化，但发现只有六次地震对掸邦高原断层的库仑应力产生了超过100帕的显著影响。在这六次地震中，1897年阿萨姆地震、1950年梅多格地震和2004年苏门答腊地震对库仑应力有显著影响（>1千帕）。1897年阿萨姆地震由于其巨大的震级，对研究区域产生了显著影响。
结论
我们采用多层粘弹性模型和Burgers体来计算1897年以来发生的六次中远场大地震对掸邦高原内部活动断层库仑应力变化的影响。1897年阿萨姆地震、1950年梅多格地震和2004年苏门答腊地震显著增加了库仑应力。这三次事件累积的应力在多个主要断层上超过了10千帕的阈值。
作者贡献声明
沈拓：撰写——初稿。
孟国杰：撰写——审阅与编辑。
刘泰：方法论。
吴薇薇：数据管理。
唐瑾：数据管理。
魏丛民：方法论。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本研究得到了中国地震局地震预报研究所基本研究基金专项项目（CEAIEF202302013、CEAIEF20220404）、国家重点研发计划（2019YFE0108900）以及国家自然科学基金（42374009、41874024、42304008）的财政支持。
