《Tectonophysics》:InSAR evidence for interseismic creeping along the Churachandpur-Mao Fault in the Indo-Burmese Arc: Implications for strain partitioning and seismic hazard
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K.M. Sreejith | Arpan Shastri
印度空间研究组织(ISRO)空间应用中心地球科学部,艾哈迈达巴德 380015,印度
摘要
印度板块以斜向方式俯冲到缅甸板块下方,形成了印缅俯冲带。印缅俯冲带的上覆板块被一系列大致呈南北方向的断层所切割。Churac
K.M. Sreejith | Arpan Shastri
印度空间研究组织(ISRO)空间应用中心地球科学部,艾哈迈达巴德 380015,印度
摘要
印度板块以斜向方式俯冲到缅甸板块下方,形成了印缅俯冲带。印缅俯冲带的上覆板块被一系列大致呈南北方向的断层所切割。Churachandpur-Mao断层(CMF)是位于印缅楔形区域(IBA)中心的一个主要右旋走滑断层。以往基于全球导航卫星系统(GNSS)稀疏观测的研究对断层间滑移速率、锁定深度以及CMF在印苏丹板块运动学中的整体作用得出了不同的结论。我们利用ALOS-1卫星的165幅L波段合成孔径雷达(SAR)图像进行时间序列干涉分析,以确定该断层约250公里长度段的断层间变形情况。我们推断CMF沿视线的变形速率为每年约-5至8毫米,表明其具有右旋运动特性。我们采用一维螺旋位错模型在贝叶斯框架下对断层表面速度进行建模,以探索模型参数的后验概率分布。我们的模型表明,在2.7±0.5公里深度以下,该断层的滑移速率为每年17.6±0.5毫米。极浅的锁定深度主要表明CMF下方存在地壳尺度的蠕动机制。目前的研究结果表明,CMF相关的地震风险较低,这对理解印缅弧地区的应力分配和地震危险性具有重要意义。
引言
在苏门答腊-安达曼俯冲带以北,印度板块以斜向方式俯冲到缅甸板块下方,形成了印缅俯冲带。印缅俯冲带的上覆板块包括印缅楔形区域(IBW)和缅甸中央盆地(图1)。IBW被一系列大致呈南北方向的断层所切割,其中包括Kaladan断层(KF)、Churachandpur-Mao断层(CMF)和Kabaw断层(KBF)。此外,东部的Sagaing断层(SF)连接了缅甸板块和苏丹板块。印缅俯冲带的俯冲机制及其产生巨型逆冲地震的潜力目前尚不完全清楚(Gahalaut等人,2013;Kundu和Gahalaut,2012;Lindsey等人,2023;Mallick等人,2019;Mukhopadhyay和Dasgupta,1988;Oryan等人,2023;Panda等人,2020;Panda和Kundu,2022;Purnachandra Rao和Kumar,1999;Rangin等人,2013;Satyabala,1998;Steckler等人,2016;Stork等人,2008)。由于板块界面缺乏地震活动,一些研究者认为当前的俯冲作用已经停止或处于无地震状态,板块汇聚主要由上覆板块的运动控制(Ni等人,1989;Gahalaut等人,2013;Kundu和Gahalaut,2012;Rangin等人,2013;Rao和Gahalaut,2005)。然而,根据应力反演结果,Earnest等人(2021)指出,尽管前弧区域的应力较低,但该巨型逆冲断层仍有可能发生巨型逆冲破裂。同样,地质证据和基于GNSS观测的近期板块运动学数据表明该区域存在活跃的俯冲作用和应力积累(Maurin和Rangin,2009;Nielsen等人,2004;Steckler等人,2008;Wang等人,2013;Mallick等人,2019;Steckler等人,2016;Oryan等人,2023)。
以往基于GNSS观测和模型的研究表明,印度-苏丹板块的运动主要沿着IBW的上覆板块断层系统以及印缅巨型逆冲断层进行。然而,由于缺乏密集的GNSS观测数据,IBW内部的应力分配,尤其是CMF附近的应力分配情况尚未得到明确。Gahalaut等人(2013)提出,印度板块和苏丹板块之间的相对运动(约每年18毫米)是通过CMF的无地震右旋蠕动来实现的。这意味着CMF是印度板块和缅甸板块之间的一个重要边界断层,它通过速度增强过程吸收了大部分应力,从而显著降低了板块间地震的地震危险性(Gahalaut等人,2013)。Steckler等人(2016)认为,IBW的应力通过CMF的每年约10毫米的蠕动以及KF的走滑和倾滑运动来释放。然而,Mallick等人(2019)提出CMF是完全耦合的,能够吸收每年约8毫米的右旋剪切应力。与此相反,Panda等人(2020)认为CMF在浅层(约0.5公里)处处于蠕动状态,在更深层处被锁定。但他们没有具体说明蠕动和滑移的速率。
由于植被茂密和其他地表变化,印度东部、孟加拉国和缅甸地区的C波段InSAR观测具有挑战性,因为这些地区的地表一致性较差。最近,Chong等人(2025)利用ALOS-2卫星的L波段InSAR观测数据提供了覆盖孟加拉国和IBW区域的地震间速度场。然而,由于CMF几乎与卫星轨道平行,导致无法检测到地表变形。总之,由于缺乏来自密集GPS网络和/或InSAR的高质量地表变形测量数据,CMF的运动学特性及其在IBW内部应力分配中的作用尚未得到明确。
在这项研究中,我们利用ALOS-1卫星的L波段数据,通过对三条上升轨道进行时间序列InSAR分析,绘制了与CMF相关的地震间地表变形图。沿上升轨道的视线观测方向与CMF的走向呈斜交,因此能够敏感地捕捉到右旋地表运动。我们利用空间密集的变形测量数据,在贝叶斯框架下使用简单的弹性位错模型估算断层间滑移速率以及断层滑动的深度,并结合区域应力分配和地震危险性的背景来讨论这些结果。
节选
InSAR处理
2007年至2011年间,ALOS-1卫星的495、496和497号上升轨道的SAR图像(见表S1)被用于GMTSAR软件(Sandwell等人,2011)的干涉处理。干涉处理是逐帧进行的,以便从干涉堆栈中方便地移除质量较差的图像或同一轨道内具有不同脉冲重复频率的图像。我们使用了GMTSAR的批处理模块,其中包括共配准功能。
浅层锁定深度和地震间蠕动
我们观察到,CMF沿线的弧切线速度剖面可以用一个简单的螺旋位错模型很好地解释,其锁定深度极浅,约为2.7公里。根据GPS观测数据,Gahalaut等人(2013)提出,CMF上的右旋运动可以归因于深度达25公里范围内的无地震蠕动(约每年18毫米)。Steckler等人(2016)使用类似的数据集进行了建模,假设锁定深度为6.3公里,与Sagaing断层的锁定深度相似。
结论
我们展示了位于印缅弧区域的Churachandpur-Mao断层约250公里段上的地震间地表速度场。ALOS-1卫星的L波段SAR数据提供了印度-缅甸弧高植被区域的地表变形测量结果。我们利用这些数据推断CMF沿线的应力积累机制。沿断层法线方向的弹性位错建模表明,其锁定深度极浅(2.7±0.5公里)。
CRediT作者贡献声明
K.M. Sreejith:撰写——初稿撰写、可视化、监督、软件开发、项目管理、方法论设计、研究实施、资金筹集、数据分析、数据管理、概念构思。Arpan Shastri:撰写——修订与编辑、资源协调、研究实施、数据分析、数据管理。
未引用的参考文献
Bansal等人,2022Jolivet等人,2013Tse和Rice,1986
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。