鮮水河斷裂GPS監測研究

摘 要：鮮水河斷裂是川滇地塊和甘青地塊所在區域內最具影響力、最具特征的斷裂。采用中國地殼運動觀測網絡的觀測數據，計算出了鮮水河斷裂兩側所選測站在歐亞參考框架下的水平運動速度。用最小二乘法求得鮮水河斷裂的運動速率為6.31mm/a，運動方向為南偏西7.7度，表明鮮水河斷裂現今活動性較大。把鮮水河斷裂的運動速度分解在鮮水河斷裂的走向和傾向上，推出鮮水河斷裂的性質為左旋走滑，且有明顯的拉張特征。最后對造成鮮水河斷裂現今活動特征的機理進行了一定地探討。

關鍵詞： GPS監測；鮮水河斷裂；斷裂活動

引言

川滇地塊和甘青地塊所在區域現今構造活動強烈、地震活動頻繁[1][2]。獨特的自然條件導致川滇地塊和甘青地塊所在區域地形高差懸殊、地貌類型多樣、斷裂發育，成為突發性地質災害的重災區[3]。鮮水河斷裂是川滇地塊和甘青地塊所在區域內最具影響力、最具特征的斷裂。文章選取中國地殼運動觀測網絡中部分相關GPS監測站對川滇地塊和甘青地塊的邊界斷裂-鮮水河斷裂進行研究，通過研究鮮水河斷裂兩側GPS監測站的監測結果，來探討鮮水河斷裂現今活動量大小、斷裂性質等活動特征。

1 鮮水河斷裂基本特征

鮮水河斷裂是川滇地塊和甘青地塊的邊界斷裂，是中國西南地區巨型左旋走滑斷裂帶的重要組成部分。鮮水河斷裂起于甘孜北面的英達，經朱樓、旦都、瓦各及爐霍南側延至道孚，止于康定以南。斷裂總體走向呈北偏西（40～50）度，總體略呈向北東微凸的弧形狀。長約300多千米。由鮮水河斷裂的活動特征，可將鮮水河斷裂分為北西段和南東段。鮮水河斷裂的北西段相對比較簡單，大致為單線延伸幾何結構，南東段則由折多塘斷裂、康定斷裂、磨西斷裂等數條分支斷裂組成[4]。鮮水河斷裂形成于中生代晚期-新生代早期。在歷史上，鮮水河斷裂具有多期活動的特征，鮮水河斷裂現今仍是一條活躍的活動斷裂[5]。鮮水河斷裂帶是中國大陸地震活動最強的斷裂帶之一。

2 參考框架的選取

現今利用GPS技術監測地殼形變，一般是在國際大地參考框架ITRF2000下研究。ITRF2000框架主要是基于最近20多年VLBI，SLR， GPS， DORIS等空間技術的實測資料建立起來的，代表了近20年跨度的全球地殼運動的特征，適用于現今全球板塊運動和地殼形變的研究[6]。在ITRF2000框架下研究區域性地殼形變，由于測站的位移和速率包含了首級大板塊本身的運動，而首級大板塊運動速率一般都相對比較大，因此，很容易掩蓋次級板塊內各測站的局部相對運動。為了突出次級板塊內形變監測點的相對運動及局部相對變形，需要選擇合適的區域參考框架。

歐亞參考框架是一個重要的區域性研究參考框架。2000年，S. McClusky等人在用GPS研究東地中海和高加索地區的運動學和動力學時，首次使用了歐亞參考框架。歐亞參考框架是在國際大地參考框架ITRF2000的基礎上建立的，利用國際地球自轉服務（IERS）發布的歐亞板塊內穩定的IGS測站速度場定義歐亞參考框架。用歐亞參考框架作為研究歐洲、亞洲等地區區域性地殼形變和板塊構造運動的區域參考框架，可以很好地消除歐亞板塊整體性運動趨勢的影響，因而，其結果更能準確地反映歐洲、亞洲等地區區域性地殼形變特征。為此，為了更準確地研究鮮水河斷裂的現今活動特征，文章采用歐亞參考框架。

3 鮮水河斷裂GPS監測數據計算

斷裂活動是地殼運動的主要形式。一般來說，絕大多數地塊內部比較穩定，構造變形主要發生在地塊之間的斷裂上。地塊之間的相互作用，主要通過其間的斷裂活動來實現[7]。斷裂活動主要體現在兩方面：一方面，地塊間的碰撞擠壓及拉張。碰撞擠壓形成擠壓構造，致使地殼上升而形成高地。擠壓構造導致地殼水平縮短，是造山帶構造中的一種較為普遍的構造形式和動力學機制。拉張構造致使斷裂活動地區的巖層變薄、地殼下陷，最終形成凹地、地塹及盆地。另一方面，地塊間的斷裂產生大規模走滑、平移，導致地殼轉動、平移。斷裂拉張、擠壓及走滑、平移的幾何學、運動學特征是地殼動力轉換和構造活動的記錄[8]。對斷裂活動的監測研究是研究地塊運動機制的關鍵，同時也是研究地塊動力學的突破口。

在研究鮮水河斷裂構造活動特征時，為了盡可能消除其它各種小斷層和隱伏活動構造的影響，工作人員盡量選用了靠近鮮水河斷裂兩側能反映鮮水河斷裂構造特征的中國地殼運動觀測網絡中的GPS監測站。鮮水河斷裂兩側GPS監測站的選取情況如下表1所示。

文章共選擇上述12個GPS監測站進行研究。這12個GPS監測站都屬于中國地殼運動觀測網絡區域站。中國地殼運動觀測網絡區域站第一次觀測于1999年3-8月完成，第二次觀測于2001年3-8月完成，第三次觀測于2004年3-8月完成。利用中國地殼運動觀測網絡上述三次觀測數據，采用高精度GPS數據處理軟件CAMIT/CLOBK對觀測數據進行相應處理。最終計算出上述12個監測站在歐亞參考框架下的水平速度。水平速度精度在1mm/a左右。鮮水河斷裂兩側所選測站在歐亞參考框架下的水平速度如表2所示。

以歐亞參考框架下鮮水河斷裂兩側所選測站的水平運動速度為基礎，用最小二乘法分別求出鮮水河斷裂兩側所選測站的各自重心速度矢量，并以相對運動較弱的東北側作為參考，即求得鮮水河斷裂的相對運動速度和方向。計算結果如表3所示。

4 計算結果分析

根據上述表3的計算結果，鮮水河斷裂兩側所選測站的重心運動速度分別為13.02mm/a和16.29mm/a，說明鮮水河斷裂所在地區活動性較大。由于鮮水河斷裂兩側所選測站的重心運動方向都為南東向，因此，鮮水河斷裂運動特征為其兩側地塊的局部區域水平運動差異所致。兩側所選測站的重心運動速度矢量差反映了鮮水河斷裂的活動性。鮮水河斷裂西南側相對于東北側的運動速率為6.31mm/a，表明了鮮水河斷裂現今活動性大。鮮水河斷裂西南側相對于東北側的運動方向為南偏西7.7度，工作人員粗略的取鮮水河斷裂的總體走向為北偏西45度，將鮮水河斷裂西南側相對于東北側的運動速度分解在鮮水河斷裂的走向和傾向上，可以大概推出鮮水河斷裂為左旋走滑斷裂，且有明顯的拉張特征。沿鮮水河斷裂走向的走滑速率為3.82mm/a，沿傾向的拉張速率為5.01mm/a。

鮮水河斷裂兩側的測站分別屬于甘青地塊和川滇地塊。鮮水河斷裂的活動特征，在一定程度上反映了甘青地塊和川滇地塊局部運動特征的不同。由于印度板塊向北運動，導致青藏高原的隆升，再由于受到重力的作用，青藏高原地區的地殼層在東西方向上有一定拉伸，青藏高原地區地殼下的各種物質可能會向其東方或者西方逸出。青藏高原地區地殼層在其東部的延伸，青藏高原地區地殼下的各種物質向青藏高原東部的逸出，穩定的華南地塊對甘青地塊和川滇地塊的阻擋作用的不同，以上這些因素可能是造成甘青地塊和川滇地塊局部運動特征不同的部分重要因素。

參考文獻

[1]國家地震局震害防御司.中國歷史強震目錄[M].北京： 地震出版社，1995.

[2]國家地震局震害防御司.中國近代強震目錄[M].北京：中國科學技術出版社，1999.

[3]唐榮昌，韓渭賓，黃祖智，等.四川活動斷裂與地震[M].北京：地震出版社，1993.

[4]李坪.鮮水河-小江斷裂帶[M].北京：地震出版社，1993.

[5]錢洪，Allen C R，羅灼禮，等.全新世以來鮮水河斷裂的活動特征[J].中國地震，1988， 4 （2）：9～18.

[6]劉根友.高精度GPS定位及地殼形變分析若干問題的研究[D].北京：中國科學院研究生院，2004.

[7] England P， Molnar P. Right-lateral shear and rotation as the explanation for strike-Slip faulting in eastern Tibet [J].Nature，1990， 344：140～142.

[8] Lucile M.，Jones.Weibin Han， Egill Hauksson.et al. Focal Mechanisms and After shock location of the Songpan Earthquake of August 1976 in Sichuan China [J]. Journal of Geophysical Research， 1984，89（B9）：7697～7707.

作者簡介：康四林，男，1984年8月出生，2010年7月碩士研究生畢業于中國科學院研究生院，講師，中國礦業大學銀川學院。