地震波分析揭示2021年雅鲁藏布江大拐弯冰崩堵江事件的发生过程
2021年3月22日，西藏自治区林芝市加拉村色东普沟发生冰崩，导致雅鲁藏布江下游水位上涨十余米，对沿岸居民及交通线路构成很大威胁（图1）。该地区2018年10月曾连续发生两次大规模冰崩堵江事件，且存在继续发生堵江灾害的风险。
为此，“高原生长与演化”任务中国科学院青藏高原研究所碰撞隆升及影响团队通过现场实地调查，在堵江点附近架设宽频带地震台站，对地震信号进行能量计算和受力过程反演等分析，结合第二次青藏高原综合科学考察研究雅江堵江应急科考队连续四年的综合科考成果，刻画了2021年冰崩堵江事件的发生过程。该研究采用地震波研究地表环境相关地质灾害事件，在学科融合以及地球多圈层相互作用研究方面具有重要的理论创新性和应用价值。
图1 (a)研究区构造图和台站分布图。黑色三角形表示我们沿大拐弯部署的宽频带地震台站，灰色曲线表示断层分布（Ding et al., 2001）。红色矩形表示图(b)所示的区域。(b)沿色东普沟(SDP)发生的冰崩的源头和堵江位置，虚线表示冰崩体从源头到堵江口的路线。
图2显示的是不同地震台站记录的地震波时间信号和距离6公里的加拉村台站记录的频率信号。与常规地震波形相比，这些波形直达P波和S波信号不明显，呈现纺锤形；持续时间250-300秒，是同等量级地震信号的10倍；水平分量振幅较大，是垂直分量振幅的2倍。根据地震波振幅能量和距离衰减经验函数，获得碎屑流体积约为50×106m3。
图2 (a) 南北分量地震波形记录，右边数字是地震台站编号；(b) 距离6公里的加拉村地震台站记录的波形频谱图，横坐标表示2021年3月22日23:00后的时间。
该结果表明，2021年冰崩堵江事件的发生过程包括三个阶段（图3）：第一阶段，低频信号比高频信号到达时间早约30s，表明冰川上部海拔高度约为6公里的冰川物质发生整体崩塌，没有产生大量碎屑物质；第二阶段，冰崩体强烈铲刮、侵蚀色东普沟的冰碛物，在陡坡发生加速、在缓坡发生减速、在重力和摩擦力处于平衡时发生稳速滑移；第三阶段，碎屑物冲出沟口，进入雅鲁藏布江，撞击对岸，堆积形成堵江坝。
图3 加拉村地震台站记录的高频(a)和低频(b)滤波后垂向分量地震波形。横轴为2021年3月22日23:00后的时间；(c)滑动面地形及其滑动距离；(d)滑动面地表地形起伏和地质图。
该成果以“Source processes associated with the 2021 glacier collapse in the Yarlung Tsangpo Grand Canyon, southeastern Tibetan Plateau”为题，发表在《Landslides》期刊上。中科院青藏高原研究所白玲研究员为第一和通讯作者，博士生江勇和James Mori教授（卢嘉锡国际团队成员）为合作者。该研究获第二次青藏高原综合科学考察研究(2019QZKK07)、国家自然科学基金(42130312, 41988101)、王宽诚率先人才计划卢嘉锡国际团队（GJTD-2019-04）项目的联合资助。
原文链接:https://link.springer.com/article/10.1007/s10346-022-02002-6