巴顏喀拉塊體邊界斷裂的跨斷層形變與地震活動

劉冠中

（中國地震局地質研究所，北京 100029）

1997年至今圍繞巴顏喀拉塊體發生了一系列強震，為塊體邊界跨斷層形變過程與強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。本文基于這些數據，結合GPS觀測、震源機制解、地震活動性資料，著重關注這2條斷裂帶跨斷層形變的時空演化過程和巴顏喀拉塊體的強震活動，以及它們共同反映的巴顏喀拉塊體的運動。

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

本文的研究內容和主要進展集中在以下5個方面：

（1）鮮水河斷裂帶存在與長期活動性質相反的右旋走滑。野外地質調查顯示，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10mm／a左右；而最近20余年的間震期，沿斷裂的短基線、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向運動增強的證據。巴顏喀拉與川滇塊體SE向的運動不同步，其速度差的動態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動。斷層運動的錯動矢量和時空演化結果顯示：①鮮水河、龍門山、岷江斷裂帶的跨斷層形變對多次邊界強震都有不同程度的變化或響應；②對不同的邊界強震，跨斷層形變的響應有所不同，按震源特性推斷的理論影響與跨斷層形變實測結果吻合，具有運動學上的一致性；③當短基線觀測顯示鮮水河斷裂帶出現右旋走滑跡象時，短水準觀測顯示龍門山、岷江斷裂帶的擠壓有所加劇；而當鮮水河斷裂帶的左旋走滑增強時，龍門山、岷江斷裂帶的擠壓有所減弱。由以上3點，可定性推斷巴顏喀拉塊體的現今運動具有整體性。

（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觀測時段內，西北段保持相對穩定的左旋走滑，而東南段走滑狀態復雜，多次發生右旋；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。道孚縣的位置相當于鮮水河斷裂帶與龍日壩斷裂帶的交匯部位，分段性結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動相對穩定，而龍門山次級塊體的運動比較復雜。同時，西北段、東南段對不同的邊界強震有不同的動態響應模式，可能體現了阿壩、龍門山次級塊體在不同時期的聯合或解耦運動。

（4）鮮水河斷裂帶的走滑速率與剪切形變帶。跨距幾十米的蠕變觀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果為0.04～2.4mm／a；點距達幾十千米的GPS觀測結果介于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：隨遠離斷層距離的增加，平行斷層的位移速率按對數函數增長，視剪應變率按冪函數衰減，超過幾十千米的斷層影響區后趨于穩定。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塊體的相對運動。

（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級蘆山地震的響應反而遠大于8.0級的汶川地震。在這2次地震前，鮮水河斷裂帶均出現右旋走滑跡象，震后均顯示強烈拉張兼微弱右旋，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的應變分配模式和跨斷層形變異常的表現。松潘微塊體可能是汶川地震的主體活動構造和應變積累單元，而鮮水河斷裂帶東南段與蘆山地震的發震構造同為丹巴微塊體的2條邊界，構造關聯性更加直接，因此變化異常顯著。

本文提出垂直斷層布設多種跨距的形變觀測，可作為觀測場地布局的新思路。與基于地質資料和強震歷史的靜態研究結果相比，本文的重要進展是發現了巴顏喀拉塊體邊界斷裂的動態活動過程與塊體整體運動的關聯。同時指出，巴顏喀拉塊體內部的次級塊體、微塊體可能存在差異運動，對構造活動的影響不可忽略。

巴顏喀拉；跨斷層形變；反向走滑；強震響應；塊體運動；分段活動