地震波分析揭示2021年雅魯藏布江大拐彎冰崩堵江事件的發生過程
2021年3月22日，西藏自治區林芝市加拉村色東普溝發生冰崩，導致雅魯藏布江下游水位上漲十余米，對沿岸居民及交通線路構成很大威脅（圖1）。該地區2018年10月曾連續發生兩次大規模冰崩堵江事件，且存在繼續發生堵江災害的風險。
為此，“高原生長與演化”任務中國科學院青藏高原研究所碰撞隆升及影響團隊通過現場實地調查，在堵江點附近架設寬頻帶地震臺站，對地震信號進行能量計算和受力過程反演等分析，結合第二次青藏高原綜合科學考察研究雅江堵江應急科考隊連續四年的綜合科考成果，刻畫了2021年冰崩堵江事件的發生過程。該研究采用地震波研究地表環境相關地質災害事件，在學科融合以及地球多圈層相互作用研究方面具有重要的理論創新性和應用價值。
圖1 (a)研究區構造圖和臺站分布圖。黑色三角形表示我們沿大拐彎部署的寬頻帶地震臺站，灰色曲線表示斷層分布（Ding et al., 2001）。紅色矩形表示圖(b)所示的區域。(b)沿色東普溝(SDP)發生的冰崩的源頭和堵江位置，虛線表示冰崩體從源頭到堵江口的路線。
圖2顯示的是不同地震臺站記錄的地震波時間信號和距離6公里的加拉村臺站記錄的頻率信號。與常規地震波形相比，這些波形直達P波和S波信號不明顯，呈現紡錘形；持續時間250-300秒，是同等量級地震信號的10倍；水平分量振幅較大，是垂直分量振幅的2倍。根據地震波振幅能量和距離衰減經驗函數，獲得碎屑流體積約為50×106m3。
圖2 (a) 南北分量地震波形記錄，右邊數字是地震臺站編號；(b) 距離6公里的加拉村地震臺站記錄的波形頻譜圖，橫坐標表示2021年3月22日23:00后的時間。
該結果表明，2021年冰崩堵江事件的發生過程包括三個階段（圖3）：第一階段，低頻信號比高頻信號到達時間早約30s，表明冰川上部海拔高度約為6公里的冰川物質發生整體崩塌，沒有產生大量碎屑物質；第二階段，冰崩體強烈鏟刮、侵蝕色東普溝的冰磧物，在陡坡發生加速、在緩坡發生減速、在重力和摩擦力處于平衡時發生穩速滑移；第三階段，碎屑物沖出溝口，進入雅魯藏布江，撞擊對岸，堆積形成堵江壩。
圖3 加拉村地震臺站記錄的高頻(a)和低頻(b)濾波后垂向分量地震波形。橫軸為2021年3月22日23:00后的時間；(c)滑動面地形及其滑動距離；(d)滑動面地表地形起伏和地質圖。
該成果以“Source processes associated with the 2021 glacier collapse in the Yarlung Tsangpo Grand Canyon, southeastern Tibetan Plateau”為題，發表在《Landslides》期刊上。中科院青藏高原研究所白玲研究員為第一和通訊作者，博士生江勇和James Mori教授（盧嘉錫國際團隊成員）為合作者。該研究獲第二次青藏高原綜合科學考察研究(2019QZKK07)、國家自然科學基金(42130312, 41988101)、王寬誠率先人才計劃盧嘉錫國際團隊（GJTD-2019-04）項目的聯合資助。
原文鏈接:https://link.springer.com/article/10.1007/s10346-022-02002-6