巴顏喀拉塊體邊界斷裂的跨斷層形變與地震活動

劉冠中

（中國地震局地質(zhì)研究所，北京 100029）

1997年至今圍繞巴顏喀拉塊體發(fā)生了一系列強(qiáng)震，為塊體邊界跨斷層形變過程與強(qiáng)震活動研究提供了一個前所未有的范例。鮮水河、龍門山斷裂帶分別屬于巴顏喀拉塊體的西南邊界和東邊界，跨斷層形變觀測有幾十年的記錄。本文基于這些數(shù)據(jù)，結(jié)合GPS觀測、震源機(jī)制解、地震活動性資料，著重關(guān)注這2條斷裂帶跨斷層形變的時(shí)空演化過程和巴顏喀拉塊體的強(qiáng)震活動，以及它們共同反映的巴顏喀拉塊體的運(yùn)動。

跨斷層形變隨時(shí)間的演變和在空間上的差異，是斷層活動在時(shí)、空兩個維度中的表現(xiàn)，兩者都很重要。由于單個測點(diǎn)的資料只能反映斷層局部運(yùn)動隨時(shí)間的變化，如果要得到斷裂帶活動的全貌，需要獲取沿?cái)嗔炎呦蚨鄠€測點(diǎn)所反映的斷層運(yùn)動空間分布。因此，本文的研究思路是：單點(diǎn)分析與多測點(diǎn)群體分析相結(jié)合，長期活動背景與短期變化相結(jié)合，注重跨斷層形變的時(shí)空演化過程，分析跨斷層形變過程與強(qiáng)震活動在運(yùn)動學(xué)上的一致性，以及它們所共同反映的塊體運(yùn)動。

本文的研究內(nèi)容和主要進(jìn)展集中在以下5個方面：

（1）鮮水河斷裂帶存在與長期活動性質(zhì)相反的右旋走滑。野外地質(zhì)調(diào)查顯示，鮮水河斷裂帶的左旋滑動速率介于5～15mm／a，在1973～1981年的地震活動期，短基線觀測到爐霍段的斷層近場蠕滑速率最高達(dá)10mm／a左右；而最近20余年的間震期，沿?cái)嗔训亩袒€、蠕變觀測顯示，不同部位的左旋走滑速率在0～2.49mm／a之間，說明斷層逐漸愈合與閉鎖。以道孚縣為界，鮮水河斷裂帶的東南段曾發(fā)生多次右旋走滑，獲得了汶川地震前巴顏喀拉塊體東部SE向運(yùn)動增強(qiáng)的證據(jù)。巴顏喀拉與川滇塊體SE向的運(yùn)動不同步，其速度差的動態(tài)變化是鮮水河斷裂帶反向走滑的主因。

（2）巴顏喀拉塊體的整體運(yùn)動。斷層運(yùn)動的錯動矢量和時(shí)空演化結(jié)果顯示：①鮮水河、龍門山、岷江斷裂帶的跨斷層形變對多次邊界強(qiáng)震都有不同程度的變化或響應(yīng)；②對不同的邊界強(qiáng)震，跨斷層形變的響應(yīng)有所不同，按震源特性推斷的理論影響與跨斷層形變實(shí)測結(jié)果吻合，具有運(yùn)動學(xué)上的一致性；③當(dāng)短基線觀測顯示鮮水河斷裂帶出現(xiàn)右旋走滑跡象時(shí)，短水準(zhǔn)觀測顯示龍門山、岷江斷裂帶的擠壓有所加??；而當(dāng)鮮水河斷裂帶的左旋走滑增強(qiáng)時(shí)，龍門山、岷江斷裂帶的擠壓有所減弱。由以上3點(diǎn)，可定性推斷巴顏喀拉塊體的現(xiàn)今運(yùn)動具有整體性。

（3）鮮水河斷裂帶的分段活動。以道孚縣為界，鮮水河斷裂帶的西北段與東南段分段性顯著：①西北段累積走滑量大，多在10mm以上，最大55.35mm，而東南段均在3mm以下；②觀測時(shí)段內(nèi)，西北段保持相對穩(wěn)定的左旋走滑，而東南段走滑狀態(tài)復(fù)雜，多次發(fā)生右旋；③西北段的道孚斷層以張性活動為主，東南段的乾寧斷層則以壓性活動為主；④在瑪尼、玉樹地震前后，道孚、乾寧斷層走滑速率的增量變化相對一致，但在昆侖、汶川、蘆山地震前后，它們的增量變化相反。道孚縣的位置相當(dāng)于鮮水河斷裂帶與龍日壩斷裂帶的交匯部位，分段性結(jié)果可能說明鮮水河斷裂帶的西北段屬于阿壩次級塊體的邊界，而東南段屬于龍門山次級塊體的邊界，這兩段的活動差異可能表明阿壩次級塊體的運(yùn)動相對穩(wěn)定，而龍門山次級塊體的運(yùn)動比較復(fù)雜。同時(shí)，西北段、東南段對不同的邊界強(qiáng)震有不同的動態(tài)響應(yīng)模式，可能體現(xiàn)了阿壩、龍門山次級塊體在不同時(shí)期的聯(lián)合或解耦運(yùn)動。

（4）鮮水河斷裂帶的走滑速率與剪切形變帶?？缇鄮资椎娜渥冇^測顯示鮮水河斷裂帶的左旋走滑速率在0.08～0.74mm／a之間；跨距幾百米的短基線觀測結(jié)果為0.04～2.4mm／a；點(diǎn)距達(dá)幾十千米的GPS觀測結(jié)果介于6～14.4mm／a之間。上述3種觀測手段之間的差異說明，斷裂兩側(cè)存在一定寬度的剪切形變帶，在道孚縣附近，其空間分布特征為：隨遠(yuǎn)離斷層距離的增加，平行斷層的位移速率按對數(shù)函數(shù)增長，視剪應(yīng)變率按冪函數(shù)衰減，超過幾十千米的斷層影響區(qū)后趨于穩(wěn)定。雖然不同觀測手段得到的走滑速率相差較大，但它們均顯示鮮水河斷裂帶以左旋走滑為主，并且在汶川地震后都記錄到了右旋走滑，表明近場的跨斷層形變觀測能夠反映斷層兩側(cè)塊體的相對運(yùn)動。

（5）鮮水河斷裂帶的跨斷層形變在汶川、蘆山地震前后的巨大反差。鮮水河斷裂帶的跨斷層形變對7.0級蘆山地震的響應(yīng)反而遠(yuǎn)大于8.0級的汶川地震。在這2次地震前，鮮水河斷裂帶均出現(xiàn)右旋走滑跡象，震后均顯示強(qiáng)烈拉張兼微弱右旋，但蘆山地震前后的變化速率分別是汶川地震前后的2倍和4倍。據(jù)此推測，大致以近NW走向的馬爾康、米亞羅斷裂為界，龍門山次級塊體可進(jìn)一步劃分為丹巴（西部）和松潘（東部）2個微塊體，微塊體的存在可能影響了龍門山地區(qū)的應(yīng)變分配模式和跨斷層形變異常的表現(xiàn)。松潘微塊體可能是汶川地震的主體活動構(gòu)造和應(yīng)變積累單元，而鮮水河斷裂帶東南段與蘆山地震的發(fā)震構(gòu)造同為丹巴微塊體的2條邊界，構(gòu)造關(guān)聯(lián)性更加直接，因此變化異常顯著。

本文提出垂直斷層布設(shè)多種跨距的形變觀測，可作為觀測場地布局的新思路。與基于地質(zhì)資料和強(qiáng)震歷史的靜態(tài)研究結(jié)果相比，本文的重要進(jìn)展是發(fā)現(xiàn)了巴顏喀拉塊體邊界斷裂的動態(tài)活動過程與塊體整體運(yùn)動的關(guān)聯(lián)。同時(shí)指出，巴顏喀拉塊體內(nèi)部的次級塊體、微塊體可能存在差異運(yùn)動，對構(gòu)造活動的影響不可忽略。

巴顏喀拉；跨斷層形變；反向走滑；強(qiáng)震響應(yīng)；塊體運(yùn)動；分段活動