青藏高原東緣活動斷裂帶地殼巖體構(gòu)造損傷特征與模式討論*

伍純昊 崔 鵬③ 李渝生 易樹健

(①山地災(zāi)害與地表過程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 中國科學(xué)院、水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所， 成都 610041， 中國)

(②中國科學(xué)院大學(xué)， 北京 100049， 中國)

(③中國科學(xué)院青藏高原地球科學(xué)卓越創(chuàng)新中心， 北京 100101， 中國)

(④地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都理工大學(xué))， 成都 610059， 中國)

0 引 言

地殼巖體是各類地質(zhì)作用最主要的發(fā)生場所，也是鏈接內(nèi)外動力耦合作用的關(guān)鍵載體，其性質(zhì)又會對地質(zhì)作用的表達(dá)產(chǎn)生深刻影響(王思敬， 2009； 彭建兵等， 2020)。地殼巖體最顯著特征是其并非完整均勻的材料，而是被各種結(jié)構(gòu)面所分割且包含不同種類巖石的非均勻地質(zhì)體(王思敬， 2009)。在工程地質(zhì)、地質(zhì)災(zāi)害和地貌演化等領(lǐng)域的研究中，區(qū)域尺度的地殼巖體結(jié)構(gòu)是各類模型的關(guān)鍵參數(shù)之一(伍法權(quán)等， 2014； Roy et al.，2016； 蘭恒星等， 2019)，但受限于大范圍數(shù)據(jù)獲取繁雜耗時，所以其基本分布特征還并不清晰。在眾多影響區(qū)域地殼巖體結(jié)構(gòu)的因素中，尤以斷裂活動所造成的構(gòu)造損傷最為強(qiáng)烈。青藏高原東緣活動斷裂密布、地震和山地災(zāi)害頻發(fā)，重大工程數(shù)量眾多，亟需對活動斷裂控制下的區(qū)域地殼巖體結(jié)構(gòu)開展研究，進(jìn)一步深化對活動斷裂帶地殼巖體結(jié)構(gòu)發(fā)展演化的認(rèn)識和理解。

隨著斷層變形局部化程度的加深，巖體塊度不斷減小，在斷層核部甚至?xí)霈F(xiàn)以黏性土為主要成分的斷層泥。斷層核的寬度較窄，一般為幾毫米至幾十米，而斷層核以外一定范圍的地殼巖體，其構(gòu)造結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度顯著高于圍巖。以往的中文文獻(xiàn)在討論這類巖體時，常采用“斷層影響帶”指代(雷光偉等， 2016)，而其中“影響”一詞意義較為模糊，難以準(zhǔn)確表達(dá)斷裂活動導(dǎo)致巖體結(jié)構(gòu)或力學(xué)性能劣化這一本質(zhì)特征，亦即“損傷”。故本文提出采用“斷層損傷帶”替代“斷層影響帶”，前者也是英文文獻(xiàn)中廣泛使用fault damage zone的中文直譯。

活動斷裂帶地殼巖體的構(gòu)造損傷，集中體現(xiàn)于斷層損傷帶，該帶可寬達(dá)數(shù)公里，并能夠延伸至斷層端部之外，與圍巖相比該帶的剛度和剪切模量明顯偏低(Scholz， 2018)。斷層損傷帶的重要性正在被學(xué)界逐漸認(rèn)識，它可以對其周圍發(fā)生的各類地質(zhì)作用產(chǎn)生顯著影響： (1)地震破裂擴(kuò)展：數(shù)值模擬研究表明斷層損傷帶會促進(jìn)同震破裂擴(kuò)展，且該帶的存在可能是某些地震破裂單側(cè)擴(kuò)展的原因(Weng et al.，2016)； (2)地震動放大：斷層損傷帶能夠圍陷地震波能量并明顯地非線性放大地震動(Kurzon et al.，2014)；(3)地下流體運(yùn)移：從斷層核至圍巖，地殼巖體的滲透率呈阻塞—高—低分布，斷層損傷帶密集的連通裂隙使?jié)B透率明顯升高，這樣的滲透結(jié)構(gòu)能夠顯著改變巖體儲集油氣資源和二氧化碳的能力(Bense et al.，2013)； (4)區(qū)域地貌演化：活動斷裂帶地殼巖體力學(xué)性質(zhì)變化控制了河流侵蝕速率，從而影響區(qū)域地貌演化格局(Roy et al.，2016)； (5)山地災(zāi)害分布：對圣安德烈斯斷層兩側(cè)的泥流(earthflow)研究發(fā)現(xiàn)，斷層活動造成損傷帶巖體質(zhì)量劣化是控制災(zāi)害分布的首要因素(Scheingross et al.，2013)。不僅如此，擬建的川藏鐵路穿越了十余條深大活動斷裂，寬大的斷層損傷帶引發(fā)的工程邊坡和隧道圍巖穩(wěn)定問題將嚴(yán)重影響鐵路施工建設(shè)和安全運(yùn)營(彭建兵等， 2020)。以上研究表明，損傷帶在活動斷裂帶中扮演了重要角色，顯著改變了地殼巖體的結(jié)構(gòu)和力學(xué)性質(zhì)，是地殼巖體中不可忽視的關(guān)鍵帶。

國外學(xué)者對斷層損傷帶結(jié)構(gòu)已有較多的案例積累，但大多屬于小位移斷層，對累積位移量在1000 m以上的大型活動斷裂研究較少，而大型斷裂正是控制區(qū)域地殼應(yīng)力-形變場與地震活動的關(guān)鍵因素，其寬大的損傷帶也是控制區(qū)域地貌演化和山地災(zāi)害發(fā)育的重要條件。在活動斷裂帶和地殼巖體研究方面，目前國內(nèi)的地震地質(zhì)學(xué)者大多關(guān)注斷裂的活動性與古地震，工程地質(zhì)學(xué)者主要關(guān)注中觀-微觀巖體物理力學(xué)性質(zhì)和變形破壞規(guī)律(趙建軍等， 2019； 趙曉彥等， 2020)，僅有部分石油和天然氣地質(zhì)學(xué)者進(jìn)行了斷層損傷帶研究(侯貴廷等， 2013； 宮亞軍等， 2019)，但鮮見對大型活動斷裂帶進(jìn)行地殼巖體構(gòu)造損傷的研究報(bào)道。

本文首次提出了地殼巖體構(gòu)造損傷的科學(xué)概念，并以青藏高原東部邊緣的鮮水河斷裂帶、龍門山斷裂帶、安寧河斷裂帶、大涼山斷裂帶、則木河斷裂帶與小江斷裂帶為研究區(qū)，基于大量野外實(shí)測數(shù)據(jù)，定量刻畫上述6大斷裂帶地殼巖體構(gòu)造損傷規(guī)模，深入分析斷裂累積位移量、幾何展布、巖石性質(zhì)及發(fā)育深度對構(gòu)造損傷分布的影響，最后提出了綜合體現(xiàn)多因素控制作用的活動斷裂帶地殼巖體損傷典型模式，以期為活動斷裂帶地震動力學(xué)、構(gòu)造地貌和地質(zhì)災(zāi)害研究提供約束地殼巖體結(jié)構(gòu)的科學(xué)證據(jù)。

1 區(qū)域構(gòu)造背景

本文研究區(qū)位于青藏高原東部邊緣、南北向地震構(gòu)造帶中段與川滇Y字形構(gòu)造帶的核心區(qū)域，是中國大陸斷裂運(yùn)動最為活躍、強(qiáng)烈地震最為頻發(fā)、地形梯度最為急變的區(qū)域(圖1)。研究區(qū)現(xiàn)今的構(gòu)造變形主要受北西、北東與近南北3組構(gòu)造所控制，其中鮮水河斷裂帶、龍門山斷裂帶以及安寧河-則木河-小江斷裂帶在平面上呈Y字形展布，將該區(qū)切割為巴顏喀拉地塊、川滇地塊與華南地塊。研究區(qū)內(nèi)破壞性地震十分頻繁，例如鮮水河斷裂帶1973年?duì)t霍7.6級強(qiáng)震、龍門山斷裂帶2008年汶川8.0級強(qiáng)震與2013年蘆山7.0級強(qiáng)震，這些地震及其觸發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害均造成了重大的人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損失。本文選取的鮮水河斷裂等6條斷裂帶均為區(qū)內(nèi)規(guī)模巨大的構(gòu)造單元，控制了區(qū)域地殼應(yīng)力-應(yīng)變場的總體趨勢，對它們的研究具有重要代表意義。各斷裂基本特征匯總于表1。

圖1 青藏高原東緣活動斷裂分布(活動斷裂數(shù)據(jù)引自徐錫偉等， 2016)

表1 各斷裂帶基本特征

2 地殼巖體構(gòu)造損傷概念

巖體的本質(zhì)是一種地質(zhì)體(王思敬， 2009)，經(jīng)過長期復(fù)雜的地質(zhì)作用才形成現(xiàn)今的面貌，這些地質(zhì)作用主要包括：成巖作用、構(gòu)造作用和風(fēng)化作用。成巖過程中巖體就天然具備了原始“缺陷”，各種宏觀不連續(xù)面、微觀孔洞和裂紋等共同組成了巖體的初始損傷。在斷裂和褶皺等構(gòu)造運(yùn)動形成的顯著差應(yīng)力作用下，巖體發(fā)生構(gòu)造形變，巖體結(jié)構(gòu)向更復(fù)雜的形式發(fā)展，導(dǎo)致構(gòu)造損傷產(chǎn)生。風(fēng)化作用一般是繼承并發(fā)展了初始損傷和構(gòu)造損傷，使巖體質(zhì)量進(jìn)一步劣化。在以上3種地質(zhì)作用中，構(gòu)造作用特別是斷裂活動所形成的構(gòu)造損傷對巖體的改造最為強(qiáng)烈。

上地殼淺表層巖體在具有循環(huán)荷載特征的構(gòu)造應(yīng)力持續(xù)作用下，因結(jié)構(gòu)性應(yīng)力疲勞而出現(xiàn)礦物動力變質(zhì)、變形及微裂紋。應(yīng)力疲勞的累積效應(yīng)與微裂紋的累進(jìn)性發(fā)展，導(dǎo)致巖體發(fā)生不可逆的宏觀損傷。因此，在近地表低圍壓環(huán)境下，巖體的介質(zhì)性狀由初始相對的連續(xù)介質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)椴贿B續(xù)介質(zhì)，其物理力學(xué)性質(zhì)隨之改變。控制構(gòu)造損傷形成的主要因素有差應(yīng)力大小和方向、初始損傷分布、應(yīng)變速率、巖石性質(zhì)等。由此我們嘗試給出地殼巖體構(gòu)造損傷的定義：較大的區(qū)域尺度范圍內(nèi)的地殼淺表層巖體，在地殼構(gòu)造運(yùn)動長期累積作用下，因構(gòu)造結(jié)構(gòu)面萌生、擴(kuò)展等不可逆變化產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)或力學(xué)性能劣化。

從損傷形成與發(fā)展的過程來看，地殼巖體構(gòu)造損傷具有4個基本特征：(1)不可逆性：地殼巖體中存在大量隨機(jī)分布的初始損傷，如晶格缺陷、微觀裂紋、節(jié)理裂隙、孔洞與沉積層理面等。構(gòu)造應(yīng)力導(dǎo)致巖體內(nèi)部初始裂紋尖端處由于應(yīng)力集中造成礦物晶粒結(jié)構(gòu)發(fā)生錯動滑移，產(chǎn)生小范圍的塑性變形，雖然幅度可能很小，但卻是不可逆的永久變形； (2)累積性：隨著地殼構(gòu)造動力荷載的反復(fù)施加，微裂紋不斷張開、擴(kuò)展、延伸，巖體材料出現(xiàn)疲勞現(xiàn)象，損傷持續(xù)累積，最終導(dǎo)致相互獨(dú)立裂紋之間連接貫通并逐漸形成宏觀破裂網(wǎng)絡(luò)。地殼巖體的當(dāng)前狀態(tài)依賴于歷史狀態(tài)的動態(tài)累積疊加，相關(guān)結(jié)構(gòu)、力學(xué)參數(shù)是時間的函數(shù)(陽生權(quán)， 2002)； (3)非均勻性：地殼巖體由于本身材料與結(jié)構(gòu)的非均勻性，又疊加所處構(gòu)造環(huán)境的非均勻性，共同導(dǎo)致了構(gòu)造損傷在時間與空間上的非均勻性； (4)愈合性：雖然損傷在結(jié)構(gòu)上不可逆，但若受到應(yīng)力調(diào)整與化學(xué)膠結(jié)等作用的影響，原來張開的裂紋又重新閉合或被膠結(jié)物充填，此時巖體的宏觀強(qiáng)度會有一定程度的恢復(fù)，即愈合性。

3 地殼巖體構(gòu)造損傷研究方法

3.1 損傷變量的選取

損傷變量可表征材料的損傷狀態(tài)，它實(shí)際上是一種損傷的量度(袁建新， 1993)。本研究需要了解活動斷裂帶所影響的數(shù)公里甚至數(shù)十公里寬的地殼巖體損傷情況，涉及大量野外數(shù)據(jù)采集，故要求所選取的損傷變量具備代表性強(qiáng)和便于測量等特點(diǎn)。巖體區(qū)別于完整巖塊的主要特征就是縱橫交錯的結(jié)構(gòu)面，以結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度作為衡量巖體損傷的量度被眾多工程地質(zhì)學(xué)家與構(gòu)造地質(zhì)學(xué)家所接受(黃潤秋等， 2004； 侯貴廷等， 2013； Choi et al.，2016； 張愷等， 2019)。按結(jié)構(gòu)面的成因，可分為構(gòu)造結(jié)構(gòu)面與非構(gòu)造結(jié)構(gòu)面，為了排除非構(gòu)造作用產(chǎn)生的損傷現(xiàn)象，選取構(gòu)造結(jié)構(gòu)面作為主要研究對象。

3.2 測量方法

在實(shí)際的野外巖體露頭調(diào)查中， Ⅳ級結(jié)構(gòu)面(節(jié)理與小斷層)是具體的數(shù)據(jù)來源。構(gòu)造結(jié)構(gòu)面體密度雖然相對準(zhǔn)確，但獲取難度大，線密度不能完整反映發(fā)育程度，因此本研究采用構(gòu)造結(jié)構(gòu)面面密度作為表征構(gòu)造損傷的定量指標(biāo)。如式(1)，構(gòu)造結(jié)構(gòu)面面密度D指的是所有結(jié)構(gòu)面與測窗交線的總長(∑l)與測窗面積(A)之比，單位是m-1。野外對巖體測量點(diǎn)記錄GPS坐標(biāo)、巖性、主要構(gòu)造結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀并拍攝測窗照片，采用現(xiàn)場素描與室內(nèi)人工解譯獲取每個測量的點(diǎn)構(gòu)造結(jié)構(gòu)面面密度。

D=∑l/A

(1)

3.3 測量剖面及測量點(diǎn)布置

根據(jù)研究區(qū)構(gòu)造與交通情況，選取前人研究工作較為深入，基礎(chǔ)資料詳盡的地區(qū)，測量剖面的布置盡量與主斷裂線垂直或大角度相交，剖面應(yīng)延伸至構(gòu)造結(jié)構(gòu)面面密度較小的背景巖體。不同于傳統(tǒng)研究僅局限于小規(guī)模斷層兩側(cè)數(shù)百米范圍(Choi et al.，2016)，本研究所涉及的區(qū)域尺度更大，平均測量剖面長度約11 km。因此測量點(diǎn)間距需要與剖面長度匹配，并根據(jù)巖體損傷程度變化和露頭情況進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，一般為500～1000 m，接近斷層處加密至100～200 m，各測量點(diǎn)沿?cái)鄬幼呦蚍较虻南嗷テ屏勘M可能小。

3.4 地殼巖體結(jié)構(gòu)帶劃分

因各斷裂帶地質(zhì)背景差異較大，故按各剖面中測點(diǎn)構(gòu)造結(jié)構(gòu)面面密度的相對大小，露頭上將斷裂帶地殼巖體劃分為2個結(jié)構(gòu)帶：斷層損傷帶與圍巖。斷層損傷帶(Fault damage zone)構(gòu)造結(jié)構(gòu)面十分發(fā)育，包含了通常意義上的斷層破碎帶及碎裂巖帶，也因?yàn)闇y量尺度的增大，將次級斷層的斷層核、破碎帶及碎裂巖帶也囊括其中。圍巖(Wall rock)是位于損傷帶以外，且測點(diǎn)構(gòu)造結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度明顯低于損傷帶的地殼巖體。如圖2b～圖7b所示，本研究中將主斷裂兩側(cè)最后一個面密度大于其外任意露頭的測量點(diǎn)作為損傷帶邊界基準(zhǔn)，考慮到測量覆蓋情況，以該點(diǎn)和其外一點(diǎn)的中線作為損傷帶計(jì)算邊界。

圖7 小江斷裂帶測量區(qū)、測量結(jié)果及典型露頭(斷裂數(shù)據(jù)引自汪一鵬等， 2012)

3.5 巖石性質(zhì)的影響

為了探究巖石性質(zhì)對地殼巖體構(gòu)造損傷的影響，根據(jù)《工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)(GB/T50218-2014)》中對巖石堅(jiān)硬程度的定性劃分標(biāo)準(zhǔn)，將所調(diào)查的露頭按巖性劃分為硬巖與軟巖(暫不考慮風(fēng)化程度)。硬巖主要涉及：花崗巖、閃長巖、玄武巖、流紋巖、灰?guī)r、白云巖、石英砂巖等，軟巖主要涉及：粉砂巖、泥巖、片巖等。

4 主要活動斷裂帶地殼巖體構(gòu)造損傷的分布特征

選取了甘孜州道孚縣、都江堰市虹口鄉(xiāng)、涼山州冕寧縣、涼山州昭覺縣、涼山州普格縣與昆明市東川區(qū)6個測量剖面，共測量122個巖體露頭。

4.1 鮮水河斷裂帶

測量區(qū)位于甘孜州道孚縣，鮮水河斷裂帶北西段，該剖面共測量巖體露頭點(diǎn)22個，整體呈SW-NE向展布(圖2a， 圖2b)。主斷裂西盤圍巖主要為三疊系板巖夾變質(zhì)砂巖，發(fā)育1～2組與板理面大角度相交的構(gòu)造結(jié)構(gòu)面，延伸長，走向較穩(wěn)定，間距一般大于40 cm(圖2c)。東盤圍巖主要為三疊系中厚層變質(zhì)砂巖夾不等厚板巖，構(gòu)造結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度較低(圖2f)，平均面密度6.1 m-1。損傷帶巖性主要為一套混雜巖(由灰?guī)r、基性火山巖與板巖等組成)與少量三疊系變質(zhì)砂巖，整體構(gòu)造結(jié)構(gòu)面密集發(fā)育，近主斷層與次級斷層處出現(xiàn)面密度峰值(圖2a， 圖2b)。處于高損傷區(qū)的灰?guī)r十分破碎，原巖層理已難以辨認(rèn)，結(jié)構(gòu)面密集短小，巖體被切割為塊徑0.5～5 cm巖塊，但巖塊間并未發(fā)生明顯位移(圖2d)。損傷帶內(nèi)發(fā)育數(shù)個由相對較完整構(gòu)造巖片組成的低損傷區(qū)(圖2e)，其構(gòu)造結(jié)構(gòu)面面密度明顯低于高損傷區(qū)巖體，與帶外圍巖相近。鮮水河斷裂帶在道孚段出現(xiàn)分叉現(xiàn)象，次級斷層均發(fā)育在主斷層?xùn)|側(cè)，故主斷層?xùn)|側(cè)損傷帶寬度要大于其西側(cè)。而靠近主斷層的巖體更加破碎，表明次級斷層的規(guī)模和活動強(qiáng)度要明顯小于主斷層。

4.2 龍門山斷裂帶

測量區(qū)涉及了都江堰市龍池鎮(zhèn)及虹口鄉(xiāng)，距2008年汶川地震震中映秀鎮(zhèn)約17 km，屬龍門山斷裂帶中段，共測量23個巖體露頭點(diǎn)，橫跨映秀-北川斷裂(中央斷裂)，整體呈NW-SE向展布(圖3a， 圖3b)。映秀-北川斷裂西盤(上盤)圍巖屬彭灌雜巖，測量涉及到的巖性主要是斜長花崗巖，發(fā)育3～4組構(gòu)造結(jié)構(gòu)面，平均面密度9.9 m-1(圖3c)。東盤(下盤)圍巖跨越了古生界泥盆系、二疊系與中生界三疊系地層，出露灰?guī)r、白云巖與砂巖等，帶內(nèi)巖體較為完整，結(jié)構(gòu)面間距一般為30～80 cm(圖3f)。該剖面的損傷帶中主斷裂西側(cè)為彭灌雜巖，東側(cè)為三疊系砂巖并出露少量震旦系火山巖(圖3d， 圖3e)，呈現(xiàn)出隨距斷裂距離增大，面密度隨之衰減的分布特征，帶內(nèi)未測量到較完整的構(gòu)造巖片(圖3b)。以往的研究發(fā)現(xiàn)逆沖斷層一般上盤結(jié)構(gòu)面相對下盤更加發(fā)育并且寬度更大(Choi et al.，2016； 雷光偉等， 2016)，而該剖面的上盤高損傷巖帶寬度小于下盤(圖3b)。圍巖卻顯示出明顯的“上盤效應(yīng)”——平均面密度顯著高于下盤(圖3b)，以上現(xiàn)象反映了實(shí)際地殼巖體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。

圖3 龍門山斷裂帶測量區(qū)、測量結(jié)果及典型露頭(地表破裂數(shù)據(jù)引自Xu et al.，2009)

4.3 安寧河斷裂帶

測量區(qū)位于涼山州冕寧縣境內(nèi)，安寧河斷裂帶南段，共測量巖體露頭點(diǎn)15個，剖面整體呈W-E向展布(圖4a， 圖4b)。區(qū)內(nèi)安寧河斷裂帶由東、西兩條分支組成，均有較強(qiáng)的活動性，控制了區(qū)內(nèi)的地貌發(fā)育格局(何宏林等， 2007)。該剖面自西向東出露中元古界閃長巖與花崗巖、震旦系流紋巖夾少量安山巖。斷裂西盤圍巖構(gòu)造結(jié)構(gòu)面平均面密度為7.1 m-1，風(fēng)化程度較高，常見裂隙被風(fēng)化產(chǎn)物充填(圖4c)。東盤圍巖與西盤相比，平均面密度相近，一般發(fā)育2～3組結(jié)構(gòu)面將巖體切割為菱形或板狀(圖4f)。損傷帶中的高損傷區(qū)巖體結(jié)構(gòu)面極為發(fā)育，中、小及微裂隙穿插分布，交切關(guān)系復(fù)雜，間距從小于1 cm至20 cm(圖4d)； 低損傷區(qū)巖體相對完整，但面密度均大于15 m-1(圖4e)。損傷帶主要分布于受東支與西支斷裂所夾持的這部分巖體中，遠(yuǎn)離斷裂后，巖體完整性隨之升高。

圖4 安寧河斷裂帶測量區(qū)、測量結(jié)果及典型露頭(斷裂數(shù)據(jù)引自王新民等， 2013)

4.4 大涼山斷裂帶

測量區(qū)位于涼山州昭覺縣境內(nèi)，共測量巖體露頭點(diǎn)18個，剖面整體呈SW-NE向展布。該剖面涉及多個褶皺和斷裂構(gòu)造，大涼山斷裂切過該區(qū)東部背斜的核部地層(圖5a， 圖5b)。西盤圍巖自西向東依次穿越背斜與向斜，涵蓋的地層包括中生界中侏羅統(tǒng)粉砂巖-泥巖、上三疊統(tǒng)-下侏羅統(tǒng)含煤碎屑巖、三疊系東川組雜砂巖、上二疊統(tǒng)拉斑玄武巖等； 西盤圍巖雖然穿越了褶皺構(gòu)造，但面密度波動較小，平均測量值為3.7 m-1，一般發(fā)育2組與層理大角度相交的構(gòu)造結(jié)構(gòu)面(圖5b， 圖5c)。東盤圍巖屬測區(qū)東部背斜一翼，出露的巖性主要為斑狀玄武巖、粉砂巖與泥巖，巖體較完整，構(gòu)造結(jié)構(gòu)面不發(fā)育(圖5f)。大涼山斷裂的損傷帶主要發(fā)育在上二疊統(tǒng)的灰?guī)r與玄武巖中，寬度相對較窄，約1140 m，兩盤在短距離內(nèi)就衰減到圍巖巖體。其中損傷程度較高的是離斷裂較近的灰?guī)r，呈碎裂化，裂隙普遍被方解石充填，巖體被切割為1～8 cm塊徑的巖塊(圖5d)。該帶內(nèi)玄武巖損傷程度稍低，最小面密度為19.6 m-1，結(jié)構(gòu)面方向雜亂，無明確的優(yōu)勢方向(圖5e)。

圖5 大涼山斷裂帶測量區(qū)、測量結(jié)果及典型露頭(斷裂數(shù)據(jù)引自何宏林等， 2008)

4.5 則木河斷裂帶

則木河斷裂兩側(cè)有測量條件的剖面較少，故測量區(qū)由涼山州普格縣延伸至寧南縣，共完成巖體露頭測量25個，剖面整體呈SW-NE向展布(圖6a， 圖6b)。主斷裂西盤圍巖主要涉及中侏羅統(tǒng)至上三疊統(tǒng)的粉砂巖、鈣質(zhì)泥巖與石英砂巖、上寒武統(tǒng)的白云巖、粉砂巖以及中奧陶統(tǒng)的白云巖，巖體完整性較好，平均面密度5.0 m-1(圖6b， 圖6c)。東盤圍巖主要是白云巖與斑狀玄武巖，分屬中奧陶統(tǒng)與上二疊統(tǒng)，一般發(fā)育3～4組構(gòu)造結(jié)構(gòu)面，間距通常在20～60 cm之間(圖6f)。損傷帶中除一個測量點(diǎn)為鈣質(zhì)粉砂巖外，其余都屬碳酸鹽巖，與鮮水河斷裂帶類似，帶內(nèi)高損傷區(qū)與低損傷區(qū)交替出現(xiàn)。高損傷區(qū)巖體大部分結(jié)構(gòu)面間距僅為1～5 cm，部分甚至小于1 cm，面密度極高，并可見若干角礫充填型結(jié)構(gòu)面穿插其中(圖6d)。低損傷區(qū)巖體構(gòu)造結(jié)構(gòu)面組數(shù)少，間距大，與圍巖巖體十分相似(圖6e)。

圖6 則木河斷裂帶測量區(qū)、測量結(jié)果及典型露頭(斷裂數(shù)據(jù)引自四川省地震局地震地質(zhì)隊(duì)則木河活動斷裂帶填圖組， 2013)

4.6 小江斷裂帶

測量區(qū)位于昆明市東川區(qū)，小江斷裂帶中段，共測量巖體露頭點(diǎn)18個，剖面整體呈NW-SE向展布(圖7a， 圖7b)。主斷裂西盤圍巖全部位于元古界昆陽群內(nèi)，以板巖、石英砂巖與白云巖為主，該測區(qū)主斷裂東側(cè)近似對稱地分布了同一套地層，東盤圍巖即位于其中(圖7c， 圖7f)。損傷帶除2個測量點(diǎn)為石英砂巖外，其余都為白云巖或灰?guī)r； 帶內(nèi)也表現(xiàn)出明顯的損傷分區(qū)特征，高損傷區(qū)平均面密度至少為低損傷區(qū)的2倍(圖7d， 圖7e)。在巖性相似的情況下，東盤構(gòu)造結(jié)構(gòu)面的平均面密度要明顯高于西盤，并且高損傷區(qū)也主要分布于小江斷裂東支兩側(cè)，暗示東支斷裂對周圍巖體損傷的能力要高于西支斷裂。

表3 各斷裂帶斷層損傷帶與圍巖的構(gòu)造結(jié)構(gòu)面面密度與平均跡長

4.7 分布特征

調(diào)查的6條活動斷裂帶地殼巖體構(gòu)造損傷分布特征可歸納為： (1)損傷帶主要沿活動斷裂帶特別是活動性較強(qiáng)的主斷裂分布，損傷程度總體隨遠(yuǎn)離斷層核而衰減； (2)損傷帶內(nèi)巖體構(gòu)造結(jié)構(gòu)面面密度平均值顯著高于圍巖，該帶寬度最小為則木河斷裂帶約870 m，最大為鮮水河斷裂帶約3100 m(表2)； (3)損傷帶內(nèi)部具有明顯的分區(qū)損傷特征，高損傷區(qū)與低損傷區(qū)常交替出現(xiàn)，低損傷區(qū)巖體的構(gòu)造結(jié)構(gòu)面面密度低于損傷帶平均值(表3)，而其平均跡長一般高于損傷帶平均值(表3)； (4)結(jié)構(gòu)單一斷裂的損傷帶寬度較結(jié)構(gòu)復(fù)雜斷裂的窄(如則木河斷裂對比鮮水河斷裂)，且復(fù)雜斷裂中斷層核與損傷帶交錯分布； (5)即使穿越褶皺或次級斷層，圍巖內(nèi)巖體構(gòu)造損傷起伏變化也不明顯，如大涼山斷裂帶。

表2 各斷裂帶斷層損傷帶寬度

5 活動斷裂帶地殼巖體構(gòu)造損傷模式

5.1 巖體變形破裂特征

露頭尺度上，損傷帶巖體構(gòu)造結(jié)構(gòu)面跡線短，巖體塊度小，平均跡長僅0.09 m(圖8a)，表現(xiàn)為高應(yīng)變速率狀態(tài)下脆性損傷特征(例如Aben et al.，2020)。高損傷區(qū)內(nèi)可見由主斷裂派生的次級斷層、角礫巖帶和鏡面擦痕等構(gòu)造，一部分節(jié)理具有張性特征，張開并充填膠結(jié)物(圖9a～圖9c)。低損傷巖體呈透鏡體狀分布于損傷帶內(nèi)，一類低損傷巖體為軟巖，受斷裂作用影響較小，構(gòu)造結(jié)構(gòu)面稀疏，跡線較長(圖6e)； 另一類低損傷巖體與周圍高損傷巖體巖性同為硬巖，但由于構(gòu)造應(yīng)力場分布不均等因素，該類巖體構(gòu)造結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度相對較低(圖4e)。圍巖巖體構(gòu)造結(jié)構(gòu)面延伸較長，巖體塊度大，平均跡長達(dá)0.26 m(圖8a)，表現(xiàn)為低應(yīng)變速率狀態(tài)下脆性損傷特征。結(jié)構(gòu)面一般以剪節(jié)理為主，面平直起伏度小，產(chǎn)狀穩(wěn)定(圖6f)。

圖8 測量點(diǎn)巖體構(gòu)造結(jié)構(gòu)面平均跡長(a)、面密度(c)與距主斷裂距離關(guān)系； 斷層損傷帶寬度d與斷層累積位移量w的對數(shù)相關(guān)性(b)

圖9 典型斷層損傷帶與圍巖露頭尺度及微觀尺度巖體變形破裂特征

微觀尺度上，高損傷區(qū)巖體受構(gòu)造應(yīng)力影響明顯，產(chǎn)生較多微裂隙，裂隙起伏粗糙，切穿多個礦物顆粒，還可見石英波狀消光和粒化邊等變形破裂現(xiàn)象(圖9d， 圖9e)。低損傷區(qū)巖體微裂隙數(shù)量明顯減少，裂隙起伏度減小，多發(fā)育在粒徑較大的礦物顆粒內(nèi)(圖9f， 圖9g)。圍巖巖體礦物顆粒較完整，后期應(yīng)力作用現(xiàn)象不明顯，少量樣品可見零星微裂隙，但裂隙一般短小且平直(圖9h， 圖9i)。

5.2 地殼巖體構(gòu)造結(jié)構(gòu)面組合與區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場的關(guān)系

地殼巖體的構(gòu)造形跡可反映區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場的發(fā)展演變，同樣地，區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場能夠指示構(gòu)造結(jié)構(gòu)面組合的形成信息(李渝生等， 2002)。選取鮮水河斷裂帶、安寧河斷裂帶與小江斷裂帶3個剖面進(jìn)行了共969條構(gòu)造結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀統(tǒng)計(jì)，繪制極點(diǎn)等密度圖與走向玫瑰花圖(圖10)。測量統(tǒng)計(jì)得出各剖面損傷帶與圍巖巖體優(yōu)勢構(gòu)造結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀，并根據(jù)庫倫破裂準(zhǔn)則推測形成時的主應(yīng)力場方向(表4)。

圖10 鮮水河斷裂帶(a～d)、安寧河斷裂帶(e～h)與小江斷裂帶(i～l)斷層損傷帶與圍巖的構(gòu)造結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀(紅色線段為主斷層走向線，灰色箭頭為主應(yīng)力方向，σ損為損傷帶主應(yīng)力，σ圍為圍巖主應(yīng)力)

表4 典型活動斷裂帶地殼巖體構(gòu)造結(jié)構(gòu)面組合與主應(yīng)力方向

根據(jù)現(xiàn)今地殼應(yīng)力場分布，在道孚、冕寧和東川剖面附近的主應(yīng)力方向分別為276°、292°、320°(Heidbach et al.，2018)。青藏高原東緣的巴顏喀拉地塊和川滇地塊在上新世(N2)也曾分別出現(xiàn)與現(xiàn)今應(yīng)力場相近的EW和NW向主應(yīng)力方向(李渝生等， 2002)。可以發(fā)現(xiàn)，損傷帶構(gòu)造結(jié)構(gòu)面組合形成時的主應(yīng)力方向與斷裂帶現(xiàn)今及上新世時的主應(yīng)力方向十分接近。暗示損傷帶與近期的構(gòu)造應(yīng)力場最為密切，表明損傷帶的形成受控于斷裂帶的新構(gòu)造運(yùn)動。圍巖巖體的構(gòu)造面組合形成時的主應(yīng)力方向與挽近期青藏高原東緣的主應(yīng)力方向均不一致，它們可能形成于更古老的構(gòu)造應(yīng)力場中。

5.3 影響活動斷裂帶地殼巖體構(gòu)造損傷分布的因素

地殼巖體構(gòu)造損傷是多種地質(zhì)過程長期綜合作用的結(jié)果，活動斷裂帶控制下形成的構(gòu)造損傷空間分布特征主要受以下因素影響：累積位移量、斷裂幾何展布、巖石性質(zhì)、運(yùn)動形式、形成深度、活動強(qiáng)度和流體運(yùn)移等(Faulkner et al.，2011)。基于各因素的研究程度，本文主要分析前5個因素的影響。

5.3.1 累積位移量

累積位移是表征斷層發(fā)展階段的重要參量，通常累積位移越大，斷層長度越大，發(fā)育越成熟(Scholz， 2018)。眾多學(xué)者通過野外實(shí)地測量與地球物理探測等手段獲取了多組斷層最大累積位移(d)與斷層損傷帶寬度(w)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)它們呈明顯的正相關(guān)關(guān)系(Savage et al.， 2011； Torabi et al.， 2011； Alaei et al.， 2017； Mayolle et al.，2019)。指示斷層的發(fā)展演化控制了損傷帶的發(fā)育程度，即累積位移是影響斷層損傷帶首要因素(圖8b)。但d-w數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出約2個數(shù)量級的離散化現(xiàn)象，一方面測量方法和尺度的差異會導(dǎo)致離散化，另一方面，地殼巖體構(gòu)造損傷的不均勻性可能是更重要的原因。根據(jù)多種地質(zhì)證據(jù)估算晚新生代以來各斷裂的最大累積位移量可知：鮮水河斷裂帶左旋走滑約60 km(Wang et al.， 1998)，龍門山斷裂帶逆沖約20 km(Airaghi et al.，2017)，安寧河斷裂帶與則木河斷裂帶左旋走滑50～57 km(Wang et al.， 1998)，大涼山斷裂帶左旋走滑約11 km(何宏林等， 2008)，小江斷裂帶左旋走滑約60 km(Wang et al.， 1998)，將6條斷裂的d-w值標(biāo)注于圖8b中。斷層累積位移小于1000 m的數(shù)據(jù)點(diǎn)密集，可以看出隨著斷層位移的不斷增大，構(gòu)造損傷也在不斷積累，呈明確的對數(shù)線性關(guān)系。斷層累積位移超過1000 m后，數(shù)據(jù)點(diǎn)明顯稀疏，此時呈現(xiàn)兩種趨勢。第1種趨勢(如圖8b中虛線①所示)：斷層損傷帶寬度繼續(xù)隨累積位移的增大而加寬； 第2種趨勢(如圖8b中虛線②所示)：累積位移超過一定量值之后斷層損傷帶寬度增加明顯變緩，似乎達(dá)到穩(wěn)態(tài)或損傷“飽和”。相比處于發(fā)育初始階段的小位移斷層，成熟斷層其演化歷史更長，范圍更大，與之聯(lián)系的地質(zhì)過程越多，其損傷帶的分布也會更加復(fù)雜。另外，由于缺乏大位移斷層的損傷帶實(shí)測工作，目前的數(shù)據(jù)較少且離散化分布，有待進(jìn)一步研究以明確大位移斷層損傷帶規(guī)模的分布規(guī)律。

5.3.2 斷裂幾何展布

自然界中的斷裂并非順直光滑的平面，而是由許多次級斷層以雁列、并排或交叉等形式組成的不連續(xù)非規(guī)則條帶。斷裂中最常見的不連續(xù)體是階區(qū)，階區(qū)容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，其存在對斷裂帶應(yīng)力分布、滑動行為和地震地表破裂傳播等都有顯著的影響(Wesnousky， 2006)。斷裂幾何展布對地殼巖體構(gòu)造損傷也有顯著影響，Savage et al.(2010)指出，對于幾何粗糙度較大的斷層，損傷帶會集中于幾何不連續(xù)處。道孚盆地內(nèi)鮮水河斷裂分叉，形成多條近平行斷層沿盆地發(fā)育的復(fù)雜結(jié)構(gòu)(李天祒等， 1998； 安艷芬， 2010)。由圖2a可以看出，該剖面在旁支斷裂附近均出現(xiàn)構(gòu)造結(jié)構(gòu)面面密度高值點(diǎn)，導(dǎo)致高損傷帶向北東側(cè)展寬，總寬度近3100 m。而累積位移相近的則木河斷裂，在測量區(qū)內(nèi)斷裂結(jié)構(gòu)相對簡單，其損傷帶寬度較窄，約870 m。可以推測，代表斷層發(fā)展階段的累積位移量控制了損傷帶的總體規(guī)模，而斷裂的幾何展布是導(dǎo)致?lián)p傷帶寬度發(fā)生局部變化的主要影響因素之一。

5.3.3 巖石性質(zhì)

巖石作為損傷的承載體，其本身的性質(zhì)會對活動斷裂作用的表達(dá)產(chǎn)生顯著影響。Smith et al.(2019)進(jìn)行了分離式霍普金森壓桿實(shí)驗(yàn)，模擬斷層錯動產(chǎn)生的拉應(yīng)力擾動對2類巖石的影響。以花崗巖為代表的結(jié)晶巖，當(dāng)應(yīng)變率為8 s-1至39 s-1時，各方向裂隙均勻擴(kuò)展導(dǎo)致試樣碎裂化破壞。而近似的條件下，以砂巖為代表的碎屑巖，內(nèi)部廣泛發(fā)生砂粒邊界滑移變形和孔隙擴(kuò)大，避免了因裂隙擴(kuò)展形成碎裂化破壞。巖體的構(gòu)造損傷也受到巖性的制約，斷裂發(fā)育在硬巖(如花崗巖、玄武巖和灰?guī)r等)中時，斷層運(yùn)動的能量容易向圍巖傳播，斷層核與損傷帶內(nèi)脆性破裂呈彌散化分布。而斷裂發(fā)育在軟巖(如泥巖和煤層等)中時，呈現(xiàn)出塑性斷層特征，能量大部分消耗于斷層滑移上，兩盤巖體受力水平較低，且多產(chǎn)生塑性變形而不發(fā)生破裂。巖性差異也影響了斷層結(jié)構(gòu)的空間分布，走滑斷層兩盤常出露截然不同的地層，斷層結(jié)構(gòu)呈不對稱分布(Duan， 2008)。

本研究中，軟巖與硬巖露頭點(diǎn)在距主斷裂0～8000 m范圍內(nèi)基本均有分布(圖8c)。硬巖對斷裂作用更為敏感，露頭點(diǎn)距主斷裂距離越近，其構(gòu)造結(jié)構(gòu)面面密度越大，而軟巖的構(gòu)造損傷程度與距主斷裂距離相關(guān)性不大。在遠(yuǎn)離斷層作用的區(qū)域(距主斷裂距離>4000 m，屬于圍巖區(qū))，軟、硬巖構(gòu)造結(jié)構(gòu)面面密度無顯著差別。硬巖相較軟巖其構(gòu)造結(jié)構(gòu)面平均長度明顯偏低，表明硬巖中短小節(jié)理更發(fā)育(圖8c)。從6大斷裂帶損傷巖帶中巖性的分布來看，軟、硬巖的過渡帶并不完全是損傷帶與圍巖的分界帶，而損傷帶中的軟巖經(jīng)常會成為低損傷區(qū)。

5.3.4 運(yùn)動形式

不同運(yùn)動形式的斷層對其周圍地殼巖體應(yīng)力狀態(tài)的影響不同。由于巖體抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度存在一定差異，故即使應(yīng)力值相同，而應(yīng)力狀態(tài)不同都會使巖體變形破裂呈現(xiàn)不同的特征，從而影響地殼巖體構(gòu)造損傷的分布。傾滑型地震具有明顯的上盤效應(yīng)，地表破裂帶上、下盤寬度之比為2︰1～4︰1，走滑型地震地表破裂兩盤寬度之比約為1︰1(Boncio et al.，2018)。類似的，走滑斷層兩盤的損傷帶寬度近似相等，而傾滑斷層呈上盤寬、下盤窄的不對稱分布(雷光偉等， 2016)。根據(jù)現(xiàn)今青藏高原東緣震源機(jī)制解記錄，本文所涉6大活動斷裂帶，除龍門山斷裂帶是以逆斷破裂型為主，其余5條斷裂均屬走滑破裂型(郝平等， 2012)。以主斷裂為界(若有兩條主斷裂，以活動性強(qiáng)的一條為測量依據(jù))，將損傷帶與圍巖劃分為東、西兩盤。如表2所示，除小江斷裂帶的斷層損傷帶兩盤寬度近似相等外，其余走滑斷裂帶東西兩盤寬度差異較大。龍門山斷裂帶雖然為逆沖推覆斷層，該剖面斷層損傷帶下盤卻寬于上盤。本文所發(fā)現(xiàn)的規(guī)律與以往的研究結(jié)論(雷光偉等， 2016)有所不同，一方面，因?yàn)榈貧r體構(gòu)造損傷受到眾多因素的影響，某條斷裂帶單個剖面隨機(jī)性較大； 另一方面，前人研究的多為結(jié)構(gòu)單一的斷層，而隨著斷裂帶尺度增大，穿越不同地層，斷層結(jié)構(gòu)展布更加復(fù)雜，斷裂幾何展布和巖石性質(zhì)的影響更為突出。

5.3.5 形成深度

大規(guī)模斷裂帶通常會穿過地殼甚至巖石圈，隨著由地表向巖石圈內(nèi)部深入，溫度和壓力逐漸升高，巖石也由脆性過渡至塑性狀態(tài)，斷層帶的地質(zhì)特征、變形機(jī)制、摩擦穩(wěn)定性和地震行為等會隨著深度增加而發(fā)生變化(Scholz， 2018)。現(xiàn)今呈現(xiàn)在地表的活動斷裂及其損傷帶大多都經(jīng)歷了抬升和剝蝕，它們的形成深度對其分布的影響也不可忽略。地球物理探測與數(shù)值模擬顯示大型走滑斷層在深度剖面上呈現(xiàn)花束構(gòu)造，近地表處損傷帶橫向延伸寬大，越往深部損傷越局部化(Finzi et al.，2009)。脆性損傷帶被認(rèn)為形成于小于3 km(Valoroso et al.，2014)或小于7 km(宮亞軍等， 2019)的地殼淺層。需要明確的是，形成深度對于3種情況下的斷層露頭結(jié)構(gòu)有較顯著影響：古老的不活動斷裂、活動斷裂的不活動段或剝蝕速率異常高的段落。但其他的活動斷裂由于持續(xù)運(yùn)動，長期保持對圍巖的損傷，在區(qū)域剝蝕速率不大的地區(qū)，一般在地表觀察到的大多是其脆性域產(chǎn)物或是脆性變形疊加在了古老塑性變形之上。如前所述，6大斷裂帶的損傷帶巖體具有明顯的脆性破裂特征，在所研究的剖面中，未觀察到剪切流動和糜棱巖等塑性變形產(chǎn)物，可以認(rèn)為形成深度不是影響本研究損傷帶分布的主要因素。

5.4 典型活動斷裂帶地殼巖體構(gòu)造損傷模式

一些國外學(xué)者總結(jié)了斷層損傷帶的地質(zhì)模型，如單斷層核與多斷層核結(jié)構(gòu)模型(Faulkner et al.，2003)、三維斷層損傷帶模型(Choi et al.，2016)、斷層分段與損傷帶演化模型(Mayolle et al.，2019)等，但目前缺乏一個針對大規(guī)模活動斷裂并考慮多因素的損傷帶模型。

在前述對6條活動斷裂帶地殼巖體構(gòu)造損傷分布特征、變形破裂特征、損傷影響因素分析的基礎(chǔ)上，本節(jié)嘗試提出一個典型活動斷裂帶地殼巖體構(gòu)造損傷模式(圖11)。在此僅以走滑斷裂作為代表，暫不討論斷裂運(yùn)動形式的差別。該模式具有如下特征：斷層發(fā)展演化上，小位移不成熟斷層的結(jié)構(gòu)較為簡單，各要素發(fā)育都處于初級階段且規(guī)模較小； 大位移成熟的斷層體系中斷層核與損傷帶規(guī)模顯著增大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，能夠穿越多套不同巖性的地層。斷裂幾何展布上，具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的斷裂其損傷帶寬度要明顯大于結(jié)構(gòu)單一的斷層。地殼巖體損傷的分布特征上， (1)斷層損傷帶巖體構(gòu)造結(jié)構(gòu)面短小密集，圍巖巖體較為完整； (2)斷層損傷帶巖體構(gòu)造結(jié)構(gòu)面組合的形成與斷層近期應(yīng)力場關(guān)系密切，而圍巖巖體損傷可能形成于古地殼應(yīng)力場中； (3)在僅有巖性差別的地殼巖體中，硬巖損傷帶寬度通常較軟巖的寬，構(gòu)造結(jié)構(gòu)面也更加發(fā)育； (4)損傷帶巖體損傷程度不均勻，具有明顯的損傷分區(qū)特征，低損傷區(qū)巖體損傷程度顯著低于高損傷區(qū)，甚至可與圍巖損傷程度相近。常見2類低損傷區(qū)，一類為硬巖中構(gòu)造結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度明顯低于周圍高損傷區(qū)巖體的相同巖性巖片； 另一類為夾于硬巖中的軟巖巖片； (5)損傷帶在深度剖面上呈現(xiàn)上寬下窄的花束結(jié)構(gòu)。

圖11 典型活動斷裂帶地殼巖體構(gòu)造損傷模式(箭頭為主應(yīng)力方向，σ損為損傷帶主應(yīng)力，σ圍為圍巖主應(yīng)力)

6 結(jié) 論

在對地殼巖體構(gòu)造損傷概念歸納的基礎(chǔ)上，通過對青藏高原東緣主要活動斷裂帶構(gòu)造損傷巖體的實(shí)測調(diào)查與影響因素的深入分析，得出以下結(jié)論：

(1)地殼巖體構(gòu)造損傷是較大區(qū)域尺度范圍內(nèi)的地殼淺表層巖體，在地殼構(gòu)造運(yùn)動長期累積作用下，因構(gòu)造結(jié)構(gòu)面萌生、擴(kuò)展等不可逆變化產(chǎn)生的巖體結(jié)構(gòu)或力學(xué)性能劣化，并具不可逆性、累積性、非均勻性與愈合性4個基本特征。

(2)鮮水河斷裂帶道孚縣剖面、龍門山斷裂帶虹口鄉(xiāng)剖面、安寧河斷裂帶冕寧縣剖面、大涼山斷裂帶昭覺縣剖面、則木河斷裂帶普格縣剖面與小江斷裂帶東川區(qū)剖面斷層損傷帶寬度分別約為3100 m、940 m、2480 m、1140 m、870 m和2810 m。

(3)構(gòu)造損傷巖體的變形破裂特征：露頭尺度上，損傷帶巖體構(gòu)造結(jié)構(gòu)面跡線較短，圍巖巖體結(jié)構(gòu)面延伸較長，分別表現(xiàn)出高應(yīng)變速率及低應(yīng)變速率狀態(tài)下的脆性損傷特征； 微觀尺度上，損傷帶巖體可見多種顯微變形破裂現(xiàn)象，圍巖巖體礦物顆粒較完整，后期應(yīng)力作用現(xiàn)象不明顯。

(4)典型活動斷裂帶地殼巖體主要由損傷帶與圍巖兩個結(jié)構(gòu)帶組成，損傷帶內(nèi)巖體構(gòu)造結(jié)構(gòu)面面密度平均值顯著高于圍巖； 損傷帶主要沿活動性較強(qiáng)的主斷裂分布，損傷程度總體隨遠(yuǎn)離斷層核而衰減，其形成與斷裂近期應(yīng)力場關(guān)系密切。表征斷層發(fā)展階段的累積位移量控制了損傷帶的總體規(guī)模，大位移成熟斷層結(jié)構(gòu)復(fù)雜。損傷帶的局部變化，一方面受控于斷裂的幾何展布，結(jié)構(gòu)單一斷裂的損傷帶寬度較結(jié)構(gòu)復(fù)雜斷裂的窄，另一方面受控于巖石性質(zhì)，硬巖對斷裂作用更為敏感，其損傷帶寬度通常較軟巖的寬，構(gòu)造結(jié)構(gòu)面也更加發(fā)育。損傷帶內(nèi)部具有明顯的分區(qū)損傷特征，高損傷區(qū)與低損傷區(qū)常交替出現(xiàn)。損傷帶在深度剖面上呈現(xiàn)上寬下窄的花束結(jié)構(gòu)。

本文為研究青藏高原東緣主要斷裂的構(gòu)造損傷分布特征，在每條斷裂帶分別選擇了一個剖面進(jìn)行測量，該方法有助于歸納不同斷裂帶的共性特征。但需要指出的是，復(fù)雜性是地質(zhì)系統(tǒng)最基本的屬性，沿?cái)嗔褞ё呦蛏希貧r體的巖石建造和結(jié)構(gòu)特征的變化極其復(fù)雜，單一剖面的研究并不能完整描述斷裂帶構(gòu)造損傷的全部特征。今后需要結(jié)合野外精細(xì)調(diào)查、斷層圍陷波探測和高精度地震定位等技術(shù)手段，獲得更接近真實(shí)的活動斷裂帶地殼巖體構(gòu)造損傷三維分布模型。本文是對區(qū)域地殼巖體結(jié)構(gòu)研究的一次有益嘗試，揭示了活動斷裂帶控制地殼巖體結(jié)構(gòu)的構(gòu)造損傷效應(yīng)，可為深化認(rèn)識內(nèi)外動力耦合作用提供新的研究視角。

致謝本文地震目錄數(shù)據(jù)來自中國地震臺網(wǎng)中心，國家地震科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http：∥data.earthquake.cn)。中南大學(xué)孫夢宇博士協(xié)助完成了部分野外工作。西南交通大學(xué)姚令侃教授、日本京都大學(xué)黃超博士、中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所王昊博士后、成都理工大學(xué)羅路廣博士提出了有益的改進(jìn)意見。謹(jǐn)致衷心謝忱。