台湾地区是我国构造活动作为复杂的区域之一。其涉及到了两个俯冲板块向不同方向的俯冲,板块汇聚造山等活跃的地质现象。台东地区在100km距离以内,经历了从海岸山脉到俯冲带的转换。而位于造山带-俯冲带之间的美仑台地是转换的中心位置。这一区域同时也是台湾破坏性地震多发的区域。1951年发生的台东震群是台湾近现代历史上最严重的地震灾害。地质及地震研究显示,台东地区主要的地震大多发生于岭顶断层,拥有左旋走滑机制。1951年花莲地区曾经发生震级(ML)7.3级强征。其后的地震调查工作显示该区域的地震周期约为67年。2018年(1951年的67年后)2月6日,花莲地区再次发生强震。矩震级(Mw)为6.4级。该地震造成了17人死亡以及300多人受伤。
岳汉、赵里课题2019年在Earth and Planetary Science Letters发表相关文章,研究了2018花莲地震的断层面形态,破裂过程,并且探讨了其构造意义。通过三维速度模型下的余震精定位,基于影像大地测量数据的三维形变场重构,多点源反演,有限断层破裂模型联合反演等手段。我们解析到了这次地震至少涉及3个断层的级联式破裂。破裂开始于外海低倾角的走滑断层,并向美仑台地传播。在美仑台地附近,破裂跳跃至近垂直向的美仑断层上并继续向西南方向传播至岭顶断层。通过跟区域速度结构对比,我们发现外海断层同时是低速的海岸火山碎屑岩(CoR)和高速的岛弧结构(CeR)的分界,因此可以认为是一个板间断层。美仑台地是在两个主要结构之间切割出来的楔形组织。在美仑台地东北,地质活动以菲律宾板块的俯冲为主,而在台地的南侧以海岸山脉的造山为主。同震破裂在外海断层和美仑断层上展现了逆冲和走滑兼备的“动态位错分配”模式。该模式一般在斜向俯冲的大尺度俯冲带以及地质时间尺度内表现明显,例如苏门答腊俯冲带和苏门答腊走滑断层,而在一次破裂过程中同时出现比较少见。由于美仑台地相对尺度较小,外海断层和美仑断层的滑移在一次级联破裂中完成,外海断层的滑移以逆冲为主,而美仑断层的滑移以走滑为主。
美仑台地的构造运动反应了台湾东岸造山构造向俯冲结构过渡的特殊构造模式。而2018年美仑断层的破裂机制兼具走滑和逆冲的模式,不同模式分列于台地两侧的边界断层。2018年花莲地震中,外海断层的逆冲明显,而美仑断层走滑位移明显。而1951年的花莲地震在美仑断层上也产生了明显的逆冲位移。因此,2018年花莲地震并不是1951年地震的简单重复,两次地震的模式类似于“跷跷板”。美仑台地两侧断层的交替逆冲造成了台地整体的隆升模式。台地的整体隆升可能是花莲类型的地震位移长时间积累的结果。因此,2018年花莲地震反应了造山-俯冲过渡区域的特征运动模式。
图1. 美仑台地(Meilun Tableland)位于海岸造山带(CoR)和俯冲带转换的位置。2018花莲地震涉及到美仑台地两侧断层的破裂。破裂兼具逆冲和走滑的模式。
参考文献:
Lo, Y. C., Yue, H., Sun, J., Zhao, L., & Li, M. (2019). The 2018 Mw6. 4 Hualien earthquake: Dynamic slip partitioning reveals the spatial transition from mountain building to subduction. Earth and Planetary Science Letters, 524, 115729. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2019.115729