九寨溝7.0級(jí)地震前后地殼形變時(shí)空演化特征及相關(guān)問(wèn)題的討論

徐東卓 尹海權(quán) 朱傳寶 孫非非

1）中國(guó)地震局第一監(jiān)測(cè)中心，天津市河?xùn)|區(qū)耐火路7號(hào) 300180

2）青海省第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，西寧 810029

0 引言

2017年8月8日，四川省阿壩州九寨溝縣發(fā)生 7.0級(jí)地震，震中 33.20°N、103.82°E，震源深度約為20km。九寨溝地震是繼南北地震帶中南段和巴顏喀拉地塊周緣多次強(qiáng)震后發(fā)生的又一次顯著地震。此次地震震中位于巴顏喀拉地塊的東北部、東昆侖斷裂帶東段塔藏?cái)嗔迅浇?，根?jù)余震精定位發(fā)現(xiàn)，余震條帶表現(xiàn)為紡錘形，長(zhǎng)軸走向約為340°～350°，與全新世的塔藏?cái)嗔研〗嵌认嘟?，發(fā)震斷層可能是東昆侖斷裂東端的一條次級(jí)活動(dòng)斷層。巴顏喀拉地塊是青藏高原內(nèi)部受印度板塊俯沖推擠亞歐板塊而形變強(qiáng)烈的活動(dòng)塊體（陳長(zhǎng)云等，2013；徐東卓等，2017），其北邊界是以左旋走滑為主的東昆侖斷裂帶，該斷裂帶曾發(fā)生過(guò)2001年昆侖山口西8.1級(jí)地震、1997年瑪尼7.5級(jí)地震以及此次九寨溝7.0級(jí)地震等強(qiáng)震；東邊界是以擠壓特征為主的龍門(mén)山斷裂帶，由3條近乎平行的主斷裂組成，近年曾發(fā)生過(guò)2008年汶川8.0級(jí)、2013年蘆山7.0級(jí)等強(qiáng)震；南邊界是以左旋走滑為主的玉樹(shù)-鮮水河斷裂帶，曾發(fā)生過(guò)1981年道孚6.9級(jí)、2010年玉樹(shù)7.1級(jí)等中強(qiáng)震；西邊界是左旋走滑的阿爾金斷裂帶，歷史強(qiáng)震活動(dòng)較其他邊界帶偏弱，但也發(fā)生過(guò)包括2008年于田7.3級(jí)地震在內(nèi)的多次顯著地震。據(jù)震例統(tǒng)計(jì)結(jié)果，我國(guó)大陸全部8級(jí)地震、80%以上的7級(jí)地震都發(fā)生在塊體邊界區(qū)（張國(guó)民等，2000），巴顏喀拉地塊更是如此。

有研究認(rèn)為，汶川地震后，庫(kù)侖應(yīng)力在龍門(mén)山斷裂帶南段加速積累，深部孕震環(huán)境形成，進(jìn)而導(dǎo)致了蘆山地震的發(fā)生；1997年以來(lái)的巴顏喀拉地塊周緣強(qiáng)震的粘彈性觸發(fā)研究表明，東昆侖的瑪尼7.5級(jí)地震與昆侖山口西8.1級(jí)地震、昆侖山口西8.1級(jí)地震與玉樹(shù)7.1級(jí)地震以及昆侖山口西8.1級(jí)地震與汶川8.0級(jí)地震之間存在不同程度的觸發(fā)關(guān)系（沈正康等，2003；萬(wàn)永革等，2007；汪建軍等，2009；程佳等，2011），萬(wàn)永革等（2007）分析了 1920年海原8.5級(jí)地震以來(lái)青藏高原東北部7級(jí)以上地震的庫(kù)侖應(yīng)力積累過(guò)程及其對(duì)后續(xù)地震的影響，認(rèn)為85%的后續(xù)地震受到了之前地震的觸發(fā)作用，并對(duì)青藏高原東北部強(qiáng)震之間的觸發(fā)關(guān)系進(jìn)行了論述。關(guān)于昆侖山口西8.1級(jí)地震與汶川8.0級(jí)地震之間的聯(lián)系，有研究認(rèn)為，巴顏喀拉地塊作為青藏高原向東擠出的主要地區(qū)，具有整體向東運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，2次大地震之間存在一定的應(yīng)力轉(zhuǎn)換作用（Burchfiel et al，2008；Zhang et al，2009；Luo et al，2010）。那么，巴顏喀拉地塊邊界斷裂帶上近年來(lái)的強(qiáng)震與九寨溝7.0級(jí)地震之間是否存在某種聯(lián)系？九寨溝地震發(fā)生前，該區(qū)域諸多的形變資料表現(xiàn)出了異常特征，這種異常表現(xiàn)與地震孕育之間的深層次關(guān)系如何？都是值得探究的問(wèn)題。本文利用震中區(qū)周緣、巴顏喀拉地塊周緣的跨斷層觀測(cè)、大面積水準(zhǔn)測(cè)量等資料，聯(lián)合已有的GNSS分析結(jié)果，借助多種處理分析方法，分析九寨溝地震前后的區(qū)域地殼形變演化特征，探討深部孕震構(gòu)造環(huán)境的變化機(jī)理，并對(duì)未來(lái)地震危險(xiǎn)區(qū)域給出一定推測(cè)。

1 資料

為了研究青藏高原東北緣及巴顏喀拉地塊整體地殼形變與九寨溝7.0級(jí)地震間的相關(guān)性，本文選取了以上區(qū)域重要斷裂帶和塊體邊界斷裂上的跨斷層流動(dòng)場(chǎng)地，其主要位于西秦嶺構(gòu)造區(qū)、六盤(pán)山斷裂帶、龍門(mén)山斷裂帶和鮮水河斷裂帶，其中，距震中最近的為西秦嶺構(gòu)造區(qū)，場(chǎng)地也多在距震中100km以外。西秦嶺構(gòu)造區(qū)和六盤(pán)山斷裂帶的場(chǎng)地始建于20世紀(jì)70、80年代，其中，西秦嶺構(gòu)造區(qū)共有20余處，六盤(pán)山斷裂帶有10余處，均積累了至少30年的觀測(cè)數(shù)據(jù)，資料完整而連續(xù)，監(jiān)測(cè)手段主要為短水準(zhǔn)觀測(cè)。短水準(zhǔn)測(cè)量周期每年3～5次，震情緊迫的情況下，還會(huì)進(jìn)行加密觀測(cè)。龍門(mén)山、鮮水河斷裂帶的跨斷層場(chǎng)地共有16處。其中，侏倭、格簍壩子、虛墟、溝普、龍燈壩、老乾寧和折多塘等7處為基線(xiàn)和水準(zhǔn)綜合觀測(cè)場(chǎng)地，其余均為水準(zhǔn)觀測(cè)。它們多始建于20世紀(jì)80年代，近年也存在新增建場(chǎng)地，觀測(cè)頻次基本為每月1期，震情緊迫時(shí)會(huì)加密至每半個(gè)月1期，個(gè)別年份每2個(gè)月觀測(cè)1期，數(shù)據(jù)連續(xù)且完整。監(jiān)測(cè)儀器運(yùn)行正常，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合規(guī)范要求，觀測(cè)結(jié)果精度優(yōu)良。

本文使用的大面積區(qū)域水準(zhǔn)資料線(xiàn)路西起四川阿壩，東至重慶，北起甘肅臨潭，南到四川西昌，覆蓋了包括九寨溝7.0級(jí)地震震中區(qū)在內(nèi)的四川中西部地區(qū)（圖1）。水準(zhǔn)資料主要利用2期一等復(fù)測(cè)資料，第1期施測(cè)時(shí)間為1991～1998年，第2期為2012～2013年。使用的光學(xué)水準(zhǔn)儀、電子水準(zhǔn)儀以及配套的銦瓦水準(zhǔn)標(biāo)尺和尺臺(tái)檢驗(yàn)項(xiàng)目齊全，各項(xiàng)限差均符合規(guī)范要求，施測(cè)過(guò)程嚴(yán)格按照《國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》（中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)，2006）執(zhí)行。

圖1 研究區(qū)跨斷層場(chǎng)地及水準(zhǔn)路線(xiàn)分布

2 資料處理及分析

2.1 跨斷層數(shù)據(jù)

本文將收集到的跨斷層形變觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了預(yù)處理。首先，消除因干擾引起的觀測(cè)異常突跳變化，對(duì)觀測(cè)資料進(jìn)行連續(xù)性檢驗(yàn)，剔除重復(fù)的數(shù)據(jù)。然后，對(duì)日常觀測(cè)中因各種原因不能施測(cè)而造成的數(shù)據(jù)缺失采用線(xiàn)性插值法修補(bǔ)，得到統(tǒng)一觀測(cè)周期的可靠的觀測(cè)數(shù)據(jù)。對(duì)于投入觀測(cè)不久的新場(chǎng)地，由于數(shù)據(jù)量較少，場(chǎng)地穩(wěn)定性有待檢驗(yàn)，暫時(shí)不作分析。

對(duì)先期處理好的數(shù)據(jù)運(yùn)用MATLAB進(jìn)行編程，將其原始曲線(xiàn)繪出。通過(guò)對(duì)曲線(xiàn)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，九寨溝地震前后，西秦嶺、六盤(pán)山、龍門(mén)山和鮮水河等斷裂帶上的跨斷層流動(dòng)場(chǎng)地出現(xiàn)了明顯異常變化。其中，西秦嶺構(gòu)造區(qū)上表現(xiàn)出異常的場(chǎng)地有殿溝、盤(pán)古川、柳家溝、毛羽溝、巴沙溝、武都東、黃家壩和硤口驛等；六盤(pán)山斷裂帶上有三關(guān)口、安國(guó)鎮(zhèn)、甘溝窯、和尚鋪和六盤(pán)山等；龍門(mén)山斷裂帶上有寶興和雁門(mén)等；鮮水河斷裂帶上有虛墟、老乾寧、格樓壩子、折多塘、恰叫和榆林等（圖 2、3）。

2.1.1 西秦嶺構(gòu)造區(qū)

圖2 西秦嶺、六盤(pán)山構(gòu)造區(qū)跨斷層場(chǎng)地異常曲線(xiàn)

圖3 龍門(mén)山、鮮水河斷裂帶跨斷層場(chǎng)地異常曲線(xiàn)

殿溝5-2水準(zhǔn)數(shù)據(jù)積累的時(shí)間較短，但是九寨溝地震震后的最新數(shù)據(jù)顯示其大幅下降，變化量為0.41mm，該場(chǎng)地距九寨溝地震震中相對(duì)較近，震前異常不明顯，震后出現(xiàn)了明顯異常，應(yīng)為地震導(dǎo)致場(chǎng)地所跨斷層發(fā)生活化調(diào)整所致。盤(pán)古川12-10水準(zhǔn)是新增測(cè)段，資料積累時(shí)間尚短，震前水準(zhǔn)出現(xiàn)大幅上升，幅度達(dá)到1.89mm，震后曲線(xiàn)轉(zhuǎn)折向下，最新數(shù)據(jù)顯示異常持續(xù)，應(yīng)為受同震作用的影響，短期內(nèi)斷層活動(dòng)發(fā)生轉(zhuǎn)折。柳家溝5-7水準(zhǔn)對(duì)包括汶川地震在內(nèi)的幾次中強(qiáng)震有不同程度的反應(yīng)，2015年11月至今已累計(jì)大幅下降2.57mm，斷層震前表現(xiàn)為強(qiáng)烈擠壓運(yùn)動(dòng)，震后依然下降，這類(lèi)似于永登5.8級(jí)地震后的趨勢(shì)，即5年后再次發(fā)生了景泰5.9級(jí)地震，這值得持續(xù)關(guān)注。毛羽溝3-2水準(zhǔn)曲線(xiàn)顯示，2008年以后斷層活動(dòng)以逆斷活動(dòng)為主，2013年岷縣漳縣6.6級(jí)地震前3～4個(gè)月斷層擠壓運(yùn)動(dòng)加速異常，震后出現(xiàn)趨勢(shì)性轉(zhuǎn)折，轉(zhuǎn)為拉張上升；九寨溝地震震前，由之前的持續(xù)振蕩上升轉(zhuǎn)變?yōu)榭焖傧陆?，下降幅?.92mm，震后曲線(xiàn)小幅恢復(fù)上升。巴沙溝3-2水準(zhǔn)2014年以來(lái)改變以往趨勢(shì)性轉(zhuǎn)折上升，2015年底至今在高位波動(dòng)。武都東2-3水準(zhǔn)2016年11月由之前的平穩(wěn)波動(dòng)，轉(zhuǎn)而大幅下降，變化量為1.15mm，并在2017年3月轉(zhuǎn)折上升0.49mm，震后數(shù)據(jù)暫無(wú)明顯變化。黃家壩2-3水準(zhǔn)在2003年岷縣5.2級(jí)、2004年岷縣5.0級(jí)地震前表現(xiàn)出一定的突跳變化，且九寨溝地震前亦出現(xiàn)波動(dòng)異常。硤口驛1-7水準(zhǔn)在九寨溝地震前表現(xiàn)出明顯的快速拉升變化。

距九寨溝地震震中區(qū)最近的西秦嶺構(gòu)造區(qū)多表現(xiàn)出震前中短期壓性運(yùn)動(dòng)和異常波動(dòng)、震后快速恢復(fù)的活動(dòng)特點(diǎn)，與地震震源機(jī)制解給出的擠壓特征相符，震后隨著區(qū)域應(yīng)力的釋放，斷層活動(dòng)得到迅速恢復(fù)。個(gè)別場(chǎng)地的另類(lèi)異常活動(dòng)表現(xiàn)，也印證了西秦嶺地區(qū)構(gòu)造體系和地殼形變的復(fù)雜性。西秦嶺構(gòu)造區(qū)因青藏高原東北緣物質(zhì)向東擠出運(yùn)動(dòng)，遇到鄂爾多斯地塊和華南地塊的阻礙，在三方互相作用下而表現(xiàn)出構(gòu)造活動(dòng)的復(fù)雜性，在中強(qiáng)震前，該區(qū)域的跨斷層場(chǎng)地多表現(xiàn)出群體性壓性和異常波動(dòng)的特點(diǎn)。

2.1.2 六盤(pán)山斷裂帶

三關(guān)口1-3水準(zhǔn)在2000年景泰5.9級(jí)地震后、2008年汶川8.0級(jí)地震前、2013年岷縣漳縣6.6級(jí)地震前后均出現(xiàn)轉(zhuǎn)折突跳、尖點(diǎn)突跳等異常變化，2015年底出現(xiàn)快速下降異常，到九寨溝地震前已累計(jì)下降7.66mm，震后繼續(xù)下降。安國(guó)2-4、1-4水準(zhǔn)在汶川8.0級(jí)、岷縣漳縣6.6級(jí)地震前近似同步地出現(xiàn)過(guò)顯著異常變化，九寨溝7.0級(jí)地震前也表現(xiàn)出大幅振蕩上升，多次地震前斷層均表現(xiàn)為壓性轉(zhuǎn)為張性的變化特點(diǎn)。甘溝窯7-5水準(zhǔn)在2000年景泰5.9級(jí)、2003年民樂(lè)-山丹6.1級(jí)地震前出現(xiàn)破趨勢(shì)的尖點(diǎn)突跳異常，2016年開(kāi)始以高于以往的速率快速拉升，加速突跳，持續(xù)至今。和尚鋪26-118水準(zhǔn)較好地回應(yīng)了幾次中強(qiáng)震，主要表現(xiàn)為尖點(diǎn)突跳異常，整體表現(xiàn)為緩慢抬升的長(zhǎng)趨勢(shì)性異常，斷層活動(dòng)表現(xiàn)為拉張?zhí)卣?。六盤(pán)山1-4水準(zhǔn)在幾次5級(jí)以上地震時(shí)均出現(xiàn)尖點(diǎn)突跳異常，2010年以來(lái)打破以往運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，表現(xiàn)出類(lèi)似周期性的異常特征，斷層活動(dòng)波動(dòng)強(qiáng)烈。

六盤(pán)山斷裂帶受到青藏高原和鄂爾多斯地塊的共同作用，地質(zhì)背景上表現(xiàn)為壓性運(yùn)動(dòng)特征，在九寨溝地震前，長(zhǎng)趨勢(shì)上整體表現(xiàn)出以壓性轉(zhuǎn)張性為主的運(yùn)動(dòng)方式。造成該異常變化的原因應(yīng)是以巴顏喀拉地塊的整體性運(yùn)動(dòng)為代表的青藏高原東北緣應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生變化，造成了其與鄂爾多斯地塊共同作用的六盤(pán)山斷裂帶發(fā)生應(yīng)力調(diào)整。三關(guān)口場(chǎng)地所處的六盤(pán)山次級(jí)斷裂，九寨溝地震后依然表現(xiàn)出強(qiáng)烈的壓性特征，應(yīng)與該次級(jí)斷裂的特殊性有關(guān)。六盤(pán)山斷裂帶上的多數(shù)場(chǎng)地九寨溝地震后異常仍然未明顯恢復(fù)，顯示該區(qū)域的應(yīng)力積累進(jìn)一步增強(qiáng)，九寨溝地震的發(fā)生并未緩解該斷裂帶的壓力，應(yīng)持續(xù)關(guān)注區(qū)域地震危險(xiǎn)性。震前的異常變化特征包含了九寨溝地震的前兆異常，震后卻未恢復(fù)，從長(zhǎng)期來(lái)看，也可能是下一次地震構(gòu)造事件的前兆。

2.1.3 龍門(mén)山斷裂帶

自觀測(cè)以來(lái)，寶興X1-B1水準(zhǔn)曲線(xiàn)表現(xiàn)為下降趨勢(shì)，斷層活動(dòng)整體表現(xiàn)為持續(xù)擠壓逆沖特征，九寨溝地震前出現(xiàn)小幅加速下降，隨后轉(zhuǎn)折上升。2017年以來(lái)雁門(mén)D-E水準(zhǔn)打破以往的周期性振蕩下降變化，表現(xiàn)為波動(dòng)幅度加大和突跳，這應(yīng)該與九寨溝地震有關(guān)。

九寨溝地震前后，龍門(mén)山斷裂帶整體上異常表現(xiàn)相對(duì)其他構(gòu)造帶少，表現(xiàn)為繼承性的逆沖擠壓運(yùn)動(dòng)特征。

2.1.4 鮮水河斷裂帶

虛墟A-B基線(xiàn)在蘆山地震時(shí)出現(xiàn)大幅變化，2014年以來(lái)繼續(xù)振蕩上升，2016年下半年到九寨溝地震前一直在高位異常波動(dòng)。虛墟A-B水準(zhǔn)整體表現(xiàn)出持續(xù)下降的長(zhǎng)趨勢(shì)異常，九寨溝地震前出現(xiàn)1.08mm的上升波動(dòng)，震后略有恢復(fù)。虛墟段斷層活動(dòng)表現(xiàn)為強(qiáng)烈的左旋走滑特征。格簍壩子A1-C基線(xiàn)2015年8月快速拉升，斷層左旋運(yùn)動(dòng)加快，到2016年初累計(jì)上升幅度達(dá)4.27mm，之后直到九寨溝地震前持續(xù)高值波動(dòng)，震后略有恢復(fù)。格簍壩子A-C水準(zhǔn)震前表現(xiàn)為振蕩緩慢上升的長(zhǎng)趨勢(shì)異常。斷層整體活動(dòng)以左旋運(yùn)動(dòng)為主兼有拉張?zhí)卣?。恰?-2基線(xiàn)2008年至今曲線(xiàn)周期性持續(xù)上升，周期幅度明顯加大，2017年有轉(zhuǎn)折下降跡象。老乾寧5-3、1-3基線(xiàn)在汶川地震后同步改變，趨勢(shì)轉(zhuǎn)為上升，蘆山地震時(shí)發(fā)生大幅異常變化，之后持續(xù)振蕩上升，九寨溝地震時(shí)發(fā)生快速下降到上升的異常變化。老乾寧5-3、1-3水準(zhǔn)同步表現(xiàn)出持續(xù)下降的長(zhǎng)趨勢(shì)變化。斷層活動(dòng)整體表現(xiàn)為右旋壓性特征。折多塘B-D基線(xiàn)持續(xù)振蕩上升，九寨溝地震前快速拉升1mm，震后又快速轉(zhuǎn)折下降1.25mm。榆林B-C水準(zhǔn)2017年初到九寨溝地震前出現(xiàn)大幅上升，震后表現(xiàn)略有恢復(fù)，震前斷層活動(dòng)表現(xiàn)為拉張運(yùn)動(dòng)。龍燈壩A-C基線(xiàn)在2013年蘆山地震時(shí)發(fā)生大幅異常變化，之后周期性振蕩上升，抬升速率加快，持續(xù)至今。侏倭A-B基線(xiàn)表現(xiàn)為持續(xù)上升趨勢(shì)，左旋運(yùn)動(dòng)明顯。侏倭A-B水準(zhǔn)同樣表現(xiàn)為長(zhǎng)趨勢(shì)上升變化。斷層活動(dòng)表現(xiàn)為左旋運(yùn)動(dòng)兼具拉張?zhí)攸c(diǎn)。

由于川滇地塊與巴顏喀拉地塊的差異性運(yùn)動(dòng)，鮮水河斷裂帶全新世以來(lái)以左旋走滑運(yùn)動(dòng)為主，兼具擠壓性質(zhì)。九寨溝地震前，鮮水河斷裂帶表現(xiàn)為左旋運(yùn)動(dòng)加速，同時(shí)表現(xiàn)為拉張?zhí)攸c(diǎn)。王敏等（2008）、劉冠中等（2013）通過(guò)對(duì)鮮水河斷裂帶斷層活動(dòng)進(jìn)行地表形變監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，鮮水河斷裂帶以北的爐霍段、道孚段的走滑量較大，表現(xiàn)為張性的左行走滑，與本文的分析結(jié)果一致，而以南的康定段、石棉段走滑量小，運(yùn)動(dòng)形態(tài)復(fù)雜，這可能與地表的形變和深部物質(zhì)的流動(dòng)相關(guān)（張培震，2008）。震后個(gè)別場(chǎng)地未明顯恢復(fù)，與場(chǎng)地所處斷裂帶的不同段落和次級(jí)斷層的特性有關(guān)，也可能代表大區(qū)域上的構(gòu)造應(yīng)力在繼續(xù)起作用，這種應(yīng)力可能未因九寨溝地震而立即發(fā)生轉(zhuǎn)變。

對(duì)于鮮水河斷裂上數(shù)據(jù)連續(xù)完整、同時(shí)有2條同樁基線(xiàn)和水準(zhǔn)的場(chǎng)地，采用以下3個(gè)公式計(jì)算斷層現(xiàn)今的三維活動(dòng)量，即水平走滑量、水平張壓量和垂直升降量

其中，ΔH為水準(zhǔn)垂直變化量（以上盤(pán)相對(duì)于下盤(pán)的下降為正）；ΔL為基線(xiàn)伸縮量（以伸長(zhǎng)為正）；ΔS為斷層活動(dòng)水平走滑量（兩盤(pán)做順扭運(yùn)動(dòng)為正）；ΔR為斷層活動(dòng)水平張壓量；α1和α2分別為由斷層線(xiàn)方向逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)至與2條測(cè)線(xiàn)方向重合或者平行時(shí)的角度。當(dāng)ΔS為正值時(shí)，表示右旋活動(dòng)；ΔR為正值時(shí)，表示張性活動(dòng)；若兩者均為負(fù)值，則表示斷層活動(dòng)性質(zhì)相反（薄萬(wàn)舉等，1998）。

根據(jù)計(jì)算所得的鮮水河斷裂帶不同段落的三維運(yùn)動(dòng)參數(shù)，繪制出三維活動(dòng)參數(shù)時(shí)間序列（圖4）。由圖4可見(jiàn)，水平走滑量的計(jì)算結(jié)果顯示斷層在觀測(cè)期內(nèi)為左旋活動(dòng)，且累積活動(dòng)量隨時(shí)間呈線(xiàn)性增加，2013年7.0級(jí)蘆山地震時(shí)發(fā)生了大幅異常變化。垂直升降量結(jié)果顯示，虛墟場(chǎng)地線(xiàn)性特征明顯，表現(xiàn)出以穩(wěn)定斜率緩慢下降、斷層表現(xiàn)出持續(xù)穩(wěn)定的活動(dòng)特點(diǎn)；老乾寧場(chǎng)地的垂直升降量整體變化幅度不大，斷層活動(dòng)表現(xiàn)出弱張性。水平張壓量時(shí)序曲線(xiàn)顯示，虛墟和老乾寧場(chǎng)地均表現(xiàn)出近期大幅持續(xù)拉升的態(tài)勢(shì)，其中，虛墟場(chǎng)地在昆侖山口西8.1級(jí)地震后出現(xiàn)破趨勢(shì)的異常，之后開(kāi)始由下降轉(zhuǎn)為上升，上升期間分別對(duì)2008年汶川8.0級(jí)地震和2013年蘆山7.0級(jí)地震作出映震反應(yīng)，蘆山地震后開(kāi)始大幅上升，斷層活動(dòng)表現(xiàn)為強(qiáng)烈拉張運(yùn)動(dòng)。老乾寧場(chǎng)地在汶川地震后出現(xiàn)破趨勢(shì)的上升變化，在蘆山地震時(shí)大幅下降之后轉(zhuǎn)折大幅拉升，持續(xù)至今?？鐢鄬訄?chǎng)地的三維活動(dòng)參數(shù)時(shí)序結(jié)果顯示，鮮水河斷裂在九寨溝地震前，表現(xiàn)出強(qiáng)烈的左旋走滑兼具拉張的運(yùn)動(dòng)特征?；谝陨希〗Y(jié)如下。

圖4 鮮水河斷裂帶跨斷層場(chǎng)地三維活動(dòng)量

（1）由巴顏喀拉地塊周緣以及距震中區(qū)域相對(duì)較近的跨斷層流動(dòng)場(chǎng)地原始觀測(cè)曲線(xiàn)可見(jiàn)，西秦嶺構(gòu)造區(qū)西段、六盤(pán)山斷裂帶、龍門(mén)山斷裂帶和鮮水河斷裂帶的跨斷層場(chǎng)地均不同程度地出現(xiàn)了異常表現(xiàn)。西秦嶺構(gòu)造區(qū)在九寨溝地震前多表現(xiàn)出中短期壓性運(yùn)動(dòng)、震后快速恢復(fù)的活動(dòng)特點(diǎn)，同時(shí)，多個(gè)場(chǎng)地震前表現(xiàn)出斷層活動(dòng)無(wú)序混亂、波動(dòng)較強(qiáng)的復(fù)雜性。六盤(pán)山斷裂帶受青藏高原和鄂爾多斯地塊的共同作用，地質(zhì)背景上表現(xiàn)為壓性運(yùn)動(dòng)特征，在九寨溝地震前，整體表現(xiàn)出以壓性轉(zhuǎn)張性為主的運(yùn)動(dòng)學(xué)方式。由震例分析可知，區(qū)域中強(qiáng)震前西秦嶺和六盤(pán)山地區(qū)距震中300～400km內(nèi)，甚至更遠(yuǎn)地區(qū)，會(huì)出現(xiàn)跨斷層異常變化。三關(guān)口場(chǎng)地所跨斷層在地震前后表現(xiàn)出持續(xù)擠壓運(yùn)動(dòng)，可能與區(qū)域內(nèi)局部應(yīng)力增強(qiáng)有關(guān)。九寨溝地震前，龍門(mén)山斷裂帶表現(xiàn)為明顯的逆沖擠壓運(yùn)動(dòng)特征。九寨溝地震前，鮮水河斷裂帶表現(xiàn)為左旋運(yùn)動(dòng)加速，同時(shí)表現(xiàn)為拉張?zhí)攸c(diǎn)，尤其在蘆山地震后這一特征更為明顯，可見(jiàn)2次7.0級(jí)地震之間存在一定相關(guān)性。巴顏喀拉地塊整體性的異常運(yùn)動(dòng)，造成了九寨溝地震，同時(shí)也是鮮水河斷裂震前震后出現(xiàn)異常變化的原因。

（2）由跨斷層場(chǎng)地原始觀測(cè)曲線(xiàn)和三維活動(dòng)參數(shù)時(shí)序曲線(xiàn)可見(jiàn)，九寨溝地震前，巴顏喀拉地塊周緣的龍門(mén)山斷裂帶和鮮水河斷裂帶均出現(xiàn)異常變化，因此，九寨溝地震與巴顏喀拉地塊整體性SE向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相關(guān)。通過(guò)鮮水河斷裂帶北西段表現(xiàn)為強(qiáng)烈左旋運(yùn)動(dòng)以及阿爾金斷裂帶和東昆侖斷裂帶的左旋運(yùn)動(dòng)可知，應(yīng)力可能隨著汶川地震、蘆山地震、玉樹(shù)地震、于田地震、昆侖山口西地震轉(zhuǎn)移到了塊體東北部的東昆侖斷裂帶東端區(qū)域，且受到NE向的以逆沖擠壓運(yùn)動(dòng)為主的龍門(mén)山斷裂帶的阻擋影響，應(yīng)力在該區(qū)域不斷集中積累，孕震環(huán)境形成。同時(shí)，應(yīng)力沿著巴顏喀拉地塊邊界斷裂順時(shí)針運(yùn)移，鮮水河斷裂帶南東段表現(xiàn)出了明顯的拉張伸展的運(yùn)動(dòng)方式。受包括巴顏喀拉地塊在內(nèi)的高原內(nèi)部構(gòu)造應(yīng)力變化的影響，青藏高原東北緣也存在應(yīng)力調(diào)整，這直接影響到了西秦嶺構(gòu)造區(qū)和六盤(pán)山斷裂帶的運(yùn)動(dòng)學(xué)方式。

2.2 大面積水準(zhǔn)數(shù)據(jù)

2期一等水準(zhǔn)資料預(yù)處理后，對(duì)其進(jìn)行平差數(shù)據(jù)處理。主要采用分段動(dòng)態(tài)線(xiàn)性速率模型，平差計(jì)算得到該時(shí)間段內(nèi)的地殼垂直形變速率，選取穩(wěn)定的基巖水準(zhǔn)測(cè)點(diǎn)作為基準(zhǔn)，平差結(jié)果顯示，單位權(quán)中誤差小于1.0mm，效果較好。平差后對(duì)結(jié)果進(jìn)行預(yù)處理，刪除個(gè)別量級(jí)過(guò)大或與相鄰點(diǎn)差異過(guò)大的突變點(diǎn)。采用多面函數(shù)法對(duì)結(jié)果進(jìn)行格網(wǎng)化，并計(jì)算每個(gè)格網(wǎng)點(diǎn)的梯度模值，繪制垂直形變速率等值線(xiàn)圖與梯度圖（孫啟凱等，2017）。

由計(jì)算得出的研究區(qū)域垂直運(yùn)動(dòng)速率結(jié)果可知，區(qū)域內(nèi)存在2處明顯地殼形變表現(xiàn)為隆升的區(qū)域，其中，北部的甘東南地區(qū)隆升速率大于西部的巴顏喀拉地塊東部地區(qū)，四川盆地整體表現(xiàn)出相對(duì)穩(wěn)定的下沉特征，九寨溝地震震中區(qū)域地殼形變不明顯（圖5）。

（1）巴顏喀拉地塊東部地區(qū)存在大范圍差異性隆升表現(xiàn)。康定附近鮮水河斷裂帶和龍門(mén)山斷裂帶交匯周緣的地殼垂直隆升速率為2～4mm/a，與王敏（2009）給出的1.8～3.6mm/a的結(jié)果基本一致；馬爾康到紅原附近區(qū)域隆升速率為2～4mm/a，并分別在這2處區(qū)域形成形變梯度帶，而其他地區(qū)為1～2mm/a。來(lái)自印度板塊向北持續(xù)強(qiáng)有力的推擠作用，造成青藏高原部分物質(zhì)向東運(yùn)移，遇到NE向橫亙的龍門(mén)山斷裂帶的阻擋，巴顏喀拉地塊東部物質(zhì)不斷積累，造成了地殼隆升，同時(shí)，地塊內(nèi)部構(gòu)造的差異性和不均衡性，造成了隆升速率的差異。鮮水河斷裂帶與龍門(mén)山斷裂帶交匯區(qū)周?chē)?，高原?nèi)部物質(zhì)遇到相對(duì)穩(wěn)定的四川盆地阻擋后，隨著巴顏喀拉地塊SE向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)流動(dòng)至該區(qū)域集聚，造成隆升。

（2）青藏高原東北部的甘東南地區(qū)表現(xiàn)為隆升特征。在舟曲到宕昌附近存在2～4mm/a的地殼垂直隆升，與地質(zhì)背景一致。高原物質(zhì)向多個(gè)方向流動(dòng)，其中，NE向的物質(zhì)運(yùn)移至該區(qū)域受到深大斷裂和剛硬體的攔阻，導(dǎo)致累積隆升。

（3）四川盆地表現(xiàn)為相對(duì)穩(wěn)定的下沉特征。整體來(lái)看，區(qū)域沉降速率并不太顯著，為0～－1mm/a，成都附近稍高的沉降速率可能與城市過(guò)多抽取地下水有關(guān)。總體特征與地質(zhì)背景一致，盆地處于揚(yáng)子板塊中表現(xiàn)穩(wěn)定剛硬的古陸核上，相對(duì)于逆沖其上的巴顏喀拉地塊東部，其表現(xiàn)為下沉特點(diǎn)。

（4）九寨溝地震震中區(qū)附近表現(xiàn)為相對(duì)穩(wěn)定的弱應(yīng)變特征。九寨溝到松潘附近的形變速率為0～1mm/a，地殼形變積累不顯著。GPS結(jié)果也顯示，該區(qū)域附近存在弱地殼形變，九寨溝地震前該區(qū)域存在一定程度的地殼形變閉鎖，可能是地震前的先兆特征。

圖5 研究區(qū)垂直形變速率等值線(xiàn)圖與梯度圖

3 討論

太平洋板塊相對(duì)于亞歐板塊的NW向俯沖與印度板塊北向俯沖推擠亞歐板塊所形成的大規(guī)模的左旋走滑作用，是區(qū)域整體的地球動(dòng)力學(xué)背景。作為活動(dòng)塊體邊界的斷裂帶，由于其切割地殼深度大，塊體相互之間差異運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈而非連續(xù)性更強(qiáng)，更有利于應(yīng)力的高強(qiáng)度積累而孕育大地震，進(jìn)而導(dǎo)致絕大部分的強(qiáng)震活動(dòng)都發(fā)生在活動(dòng)塊體區(qū)，尤其是塊體邊界帶上（Nur et al，1989；張國(guó)民等，2000；張培震等，2003）。通過(guò)對(duì)巴顏喀拉塊體東部及鄰區(qū)主要7級(jí)以上強(qiáng)震的發(fā)震斷裂進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，這些強(qiáng)震主要集中在區(qū)內(nèi)一些大型塊體的邊界活動(dòng)斷裂帶上，如東昆侖、龍門(mén)山、鮮水河等深大斷裂帶。

九寨溝地震前，大面積水準(zhǔn)和GNSS觀測(cè)資料均顯示，巴顏喀拉地塊東北部震中區(qū)域處于地殼形變閉鎖區(qū)，應(yīng)力和能量在該區(qū)域深部持續(xù)積累，為地震的孕育發(fā)生提供了有利環(huán)境。通過(guò)跨斷層觀測(cè)資料可知，鮮水河斷裂帶整體上表現(xiàn)出左旋運(yùn)動(dòng)加速、張性運(yùn)動(dòng)明顯的特征，其中，鮮水河斷裂帶南東段出現(xiàn)的以張性運(yùn)動(dòng)為主、剪切活動(dòng)較弱的特征，是由于階列式分段的鮮水河斷裂在走滑作用下造成了走滑系的尾端或者階區(qū)的伸展運(yùn)動(dòng)所致。龍門(mén)山斷裂帶表現(xiàn)出以壓性為主的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，加之阿爾金、東昆侖斷裂帶的左旋運(yùn)動(dòng)，可見(jiàn)九寨溝地震前，巴顏喀拉地塊在周緣巨型走滑斷裂帶的作用下，整體出現(xiàn)了順時(shí)針加速旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)特征。GPS速度場(chǎng)結(jié)果和地質(zhì)學(xué)研究表明，巴顏喀拉地塊北東地區(qū)與高原東部均具有順時(shí)針向SE方向旋轉(zhuǎn)的特征（武艷強(qiáng)等，2013；楊國(guó)華等，2015；許志琴等，2016），并伴有運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)的特點(diǎn)（熊維等，2015；姚鑫等，2017）。九寨溝地震前震中區(qū)地殼形變并不顯著，而在距震中區(qū)較遠(yuǎn)的區(qū)域，存在地殼形變異常特征，與汶川地震、蘆山地震前的地殼形變特征類(lèi)似（徐東卓等，2017）。同時(shí)，遠(yuǎn)場(chǎng)構(gòu)造帶上的場(chǎng)地震后恢復(fù)程度不等，這與場(chǎng)地所處的地塊屬性、構(gòu)造體系和斷裂帶的不同段落特性等有關(guān)。震后未恢復(fù)，可能代表大區(qū)域的構(gòu)造應(yīng)力在繼續(xù)起作用，這種大區(qū)域的大規(guī)模應(yīng)力也可能不會(huì)由于此次九寨溝7.0級(jí)地震立即發(fā)生轉(zhuǎn)變。如蘆山地震后，龍門(mén)山斷裂帶南段區(qū)域依然存在高應(yīng)力積累。因不同的動(dòng)力學(xué)環(huán)境、構(gòu)造體系和微板塊屬性等，西秦嶺、六盤(pán)山、龍門(mén)山和鮮水河構(gòu)造帶上的場(chǎng)地在九寨溝地震前后出現(xiàn)了不同的反應(yīng)，甚至同一構(gòu)造帶上的場(chǎng)地也會(huì)由于斷裂分段的復(fù)雜性而表現(xiàn)出了不同程度的變化特征。

中強(qiáng)地震前，多數(shù)情況下區(qū)域地殼會(huì)出現(xiàn)形變異常，同時(shí)，同一板塊周緣的多個(gè)強(qiáng)震之間會(huì)存在某種聯(lián)系。2000年以后，巴顏喀拉地塊周緣邊界斷裂帶上少見(jiàn)的強(qiáng)震多發(fā)的特點(diǎn)，揭示著該地塊進(jìn)入了構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈期以及中強(qiáng)震多發(fā)幕期。隨著汶川8.0級(jí)地震等多次中強(qiáng)震的發(fā)生，巴顏喀拉地塊東邊界龍門(mén)山斷裂帶與北邊界東昆侖斷裂帶交匯的地塊東北區(qū)域成為了中強(qiáng)震缺少區(qū)，應(yīng)力可能隨著汶川地震、蘆山地震、玉樹(shù)地震、于田地震、昆侖山口西地震轉(zhuǎn)移到了塊體東北部的東昆侖斷裂帶東端區(qū)域，且受到NE向的以逆沖擠壓運(yùn)動(dòng)為主的龍門(mén)山斷裂帶攔截影響，不斷在該區(qū)域積累，孕震環(huán)境形成。Wen等（2007）從地震空區(qū)角度分析也認(rèn)為，作為巴顏喀拉地塊北東邊界的東昆侖斷裂帶東段是地震空區(qū)之一，地震危險(xiǎn)性較高。從構(gòu)造地質(zhì)和巖石圈層理論研究來(lái)看，具有粘彈性的下地殼和上地幔弛豫作用可能會(huì)使得相距較遠(yuǎn)的2次或者多次地震之間建立關(guān)聯(lián)性。中長(zhǎng)期時(shí)間尺度上，大震會(huì)造成同一板塊深部塑性流動(dòng)的殼幔物質(zhì)發(fā)生調(diào)整運(yùn)移，向應(yīng)力易集聚區(qū)域集中，這會(huì)對(duì)相距較遠(yuǎn)的斷裂活動(dòng)產(chǎn)生作用，包括汶川地震、蘆山地震在內(nèi)的多次強(qiáng)震，對(duì)九寨溝地震均產(chǎn)生了一定的促震作用。由震源破裂特征可見(jiàn)，巴顏喀拉地塊南北邊界斷裂帶上的地震多以走滑運(yùn)動(dòng)為主，東邊界的汶川地震則表現(xiàn)為強(qiáng)烈的逆沖特征為主，西邊界阿爾金斷裂帶的于田地震則表現(xiàn)出一定的拉張性質(zhì)。因此，從動(dòng)力學(xué)環(huán)境來(lái)看，這些強(qiáng)震均為巴顏喀拉地塊整體性運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物，伴隨著地塊的整體性東向活動(dòng)，先后產(chǎn)生了一系列強(qiáng)震，并且強(qiáng)震之間存在一定的關(guān)聯(lián)。區(qū)域性大地震的發(fā)生，可引起同一動(dòng)力學(xué)機(jī)制下相同板塊周緣邊界斷裂帶的應(yīng)力調(diào)整。據(jù)以往震例研究，六盤(pán)山、西秦嶺構(gòu)造區(qū)附近出現(xiàn)大量尖點(diǎn)、突跳型跨斷層場(chǎng)地異常，在青藏高原北緣斷裂帶，往往具備發(fā)生中強(qiáng)震的可能，并且中強(qiáng)震前西秦嶺、六盤(pán)山地區(qū)距震中300～400km內(nèi)，甚至更遠(yuǎn)地區(qū)，會(huì)出現(xiàn)大量跨斷層異常變化（王雙緒等，2012；張希等，2014；Xu et al，2016）。

青藏高原物質(zhì)持續(xù)地向東流動(dòng)，遇到了剛硬的四川盆地阻擋，隨后沿著龍門(mén)山斷裂帶分別向NE和SW運(yùn)移集聚，NE方向的應(yīng)力積累導(dǎo)致了九寨溝地震的發(fā)生，SW方向上龍門(mén)山斷裂帶的南端與鮮水河-安寧河斷裂帶交匯的“三岔口”區(qū)域，并未因汶川地震、蘆山地震的發(fā)生而使得區(qū)域地殼解鎖和能量釋放，而是隨著包括九寨溝地震在內(nèi)的強(qiáng)震的發(fā)生，該區(qū)域庫(kù)侖應(yīng)力可能進(jìn)一步累積，依然存在中強(qiáng)震危險(xiǎn)。在地震預(yù)測(cè)研究中，利用大面積水準(zhǔn)資料得出的地殼形變梯度帶來(lái)分析7級(jí)以上強(qiáng)震發(fā)震地點(diǎn)具有一定準(zhǔn)確性（張祖勝等，1996）。通過(guò)震例分析發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)震基本上都發(fā)生在區(qū)域形變速率圖和梯度圖上所顯示的形變曲線(xiàn)密集、形變梯度較高的地區(qū)?！叭砜凇眳^(qū)域存在地殼垂直形變高梯度帶，對(duì)未來(lái)7級(jí)以上地震有重要指示意義。同時(shí)，區(qū)域GPS速度場(chǎng)結(jié)果顯示，龍門(mén)山斷裂帶南段并未因汶川地震、蘆山地震的發(fā)生而大范圍解鎖，依然保持遠(yuǎn)場(chǎng)加載、近場(chǎng)鎖定狀態(tài)（Wu et al，2013）。

4 結(jié)論

基于九寨溝7.0級(jí)地震前后震中區(qū)周緣以及巴顏喀拉地塊周緣的跨斷層觀測(cè)資料、大面積水準(zhǔn)測(cè)量資料、地震活動(dòng)性資料以及其他研究結(jié)果等，綜合分析了地震前后的區(qū)域地殼形變以及巴顏喀拉地塊整體性運(yùn)動(dòng)與地震間的關(guān)系。

（1）九寨溝地震前后，遠(yuǎn)場(chǎng)的西秦嶺構(gòu)造區(qū)、六盤(pán)山斷裂帶、龍門(mén)山斷裂帶和鮮水河斷裂帶上的跨斷層流動(dòng)場(chǎng)地均出現(xiàn)不同程度的異常變化，震中區(qū)域地殼形變不顯著。西秦嶺構(gòu)造區(qū)在九寨溝地震前多表現(xiàn)出中短期壓性運(yùn)動(dòng)和異常波動(dòng)特征，震后異?？焖倩謴?fù)。六盤(pán)山斷裂帶在九寨溝地震前的一段時(shí)期，整體表現(xiàn)出以壓性轉(zhuǎn)張性為主的運(yùn)動(dòng)學(xué)方式。九寨溝震前，龍門(mén)山斷裂帶表現(xiàn)為繼承性的明顯逆沖擠壓運(yùn)動(dòng)特征；鮮水河斷裂帶表現(xiàn)為左旋運(yùn)動(dòng)加速、同時(shí)表現(xiàn)出拉張活動(dòng)特點(diǎn)。

（2）由巴顏喀拉地塊周緣的斷層異常活動(dòng)和地震活動(dòng)性分析可知，巴顏喀拉地塊整體性的SE向順時(shí)針加速運(yùn)動(dòng)，加快了地塊東北部九寨溝震中區(qū)域的應(yīng)力積累，孕育了此次地震，同時(shí)，包括蘆山地震在內(nèi)的幾次強(qiáng)震對(duì)九寨溝地震有一定的促震作用。

（3）九寨溝地震后，區(qū)域應(yīng)力積累得到一定程度的釋放，具備相同動(dòng)力學(xué)背景的 “三岔口”區(qū)域應(yīng)力可能會(huì)加速積累。

致謝：感謝兩位審稿專(zhuān)家和編輯老師的辛苦審閱，薄萬(wàn)舉研究員給予了有益的建議，部分圖件使用GMT軟件（Wessel et al，1995）繪制，一并表示感謝。