孫鑫喆，徐錫偉＊，陳立春，譚錫斌，于貴華，李智敏，蘇桂武，王 繼，張曉清

1中國地震局地質(zhì)研究所國家地震活斷層研究中心，北京 100029

2青海省地震局，西寧 810001

3中國地震災(zāi)害防御中心，北京 100029

2010年玉樹地震地表破裂帶典型破裂樣式及其構(gòu)造意義

孫鑫喆1，徐錫偉1＊，陳立春1，譚錫斌1，于貴華1，李智敏2，蘇桂武1，王 繼3，張曉清2

1中國地震局地質(zhì)研究所國家地震活斷層研究中心，北京 100029

2青海省地震局，西寧 810001

3中國地震災(zāi)害防御中心，北京 100029

野外調(diào)查表明，青海玉樹MS7.1地震發(fā)生在青藏高原中部甘孜—玉樹斷裂的玉樹段上，在玉樹縣結(jié)古鎮(zhèn)至隆寶鎮(zhèn)之間產(chǎn)生了一系列包括剪切破裂、張剪切破裂、壓剪切破裂、張性破裂及其不連續(xù)巖橋區(qū)出現(xiàn)的鼓包或陷落坑（拉分盆地）、高寒地區(qū)特有的冰裂縫等地表破裂單元，它們斜列組合成整體走向約300°、長約65km、最大同震左旋位移2.4m的地表破裂帶，具有變形局部化的基本特征.玉樹地震地表破裂帶整體上可劃分為長約15km的結(jié)隆次級地表破裂帶和長約31km的結(jié)古次級地表破裂帶，兩者呈左階羽列，其間無地表破裂段長約17km，對應(yīng)于MW6.4和MW6.9兩個次級地震事件.地表破裂類型、基本組合特征等顯示出甘孜—玉樹斷裂兩盤塊體的運動方式以純剪切的左旋走滑為主，從一個方面反映了青藏高原物質(zhì)存在著向東的逃逸和擠出現(xiàn)象.

玉樹地震，地震地表破裂帶，甘孜—玉樹斷裂，逃逸構(gòu)造，青藏高原

1 引 言

據(jù)中國地震臺網(wǎng)測定，2010年4月14日在青海玉樹藏族自治州玉樹縣結(jié)隆鄉(xiāng)至結(jié)古鎮(zhèn)之間發(fā)生了一次 MS7.1級地震，震中位于北緯33.2°，東經(jīng)96.6°（圖1），震源深度～14km[1].從矩張量快速反演可知，發(fā)震斷層走向119°，傾角83°，滑動角－2°，或走向301°，傾角86°，滑動角32°[2]，反映出北西向發(fā)震斷層具有左旋走滑性質(zhì)[2]；震源破裂過程的快速反演表明，地震主要有兩次子事件組成，分別對應(yīng)于震中附近及震中東南方向上滑動量集中的2段破裂區(qū)域，其中在震中東南方向上滑動集中的區(qū)域破裂貫穿到地表，最大滑動量可達2.1m，震源破裂自震中向南東單側(cè)擴展[2－3]；通過主震及其附近很小范圍內(nèi)主震前小地震之間波形相似性分析，判定2010年4月14日玉樹MS7.1之前約2h發(fā)生的一次MS4.7級地震為玉樹地震前震[4].這些研究無疑深化了對玉樹地震破裂過程的認(rèn)識.迄今為止，除科學(xué)新聞式報道玉樹地震構(gòu)造背景、長約31km地震地表破裂帶、隆寶湖北側(cè)震中附近存在2km長的雁列式張剪切破裂帶、地表最大1.8m同震左旋位移量等資料證實甘孜—玉樹斷裂帶玉樹段為玉樹MW6.9級地震的發(fā)震斷層和利用D－InSAR提取得到類似的地震地表破裂參數(shù)外[5－7]，對地震地表破裂帶空間分布特征、地表破裂基本單元種類及其組合樣式等缺乏系統(tǒng)論述，妨礙了對地震破裂過程的深入分析與討論.本文基于震后航空照片（0.2m分辨率）和 World－view高分辨率衛(wèi)星影像（0.5m分辨率）的解譯和野外實地考察、同震位移測量和對地表破裂基本單元及其組合方式的詳細(xì)觀測，對地震地表破裂基本單元的分類和組合特征進行詳細(xì)敘述，結(jié)合歷史地震地表破裂的空間展布特征，討論了玉樹地震地表破裂的構(gòu)造內(nèi)涵，將有助于深化對青藏高原大型走滑斷裂帶地震破裂分段習(xí)性和現(xiàn)今運動狀態(tài)的認(rèn)識，對分析青藏高原大型走滑斷裂帶的左旋走滑及其與青藏高原東向擠出之間的相互關(guān)系也有非常重要的科學(xué)意義.

2 甘孜—玉樹斷裂與歷史地震破裂

甘孜—玉樹斷裂是青藏高原中東部羌塘地塊與巴顏喀拉地塊之間的邊界斷裂，也是鮮水河斷裂系西部組成部分（圖1），西起青海省治多縣那王草曲塘，經(jīng)當(dāng)江、玉樹、鄧柯、馬尼干戈，至四川甘孜縣城南與鮮水河斷裂左階斜列，成為青藏高原內(nèi)部的一條大型左旋走滑斷裂帶（圖1a），全長超過500km，整體呈北西向展布，僅在當(dāng)江附近走向北西西，傾向以西南為主，傾角70°～85°.甘孜—玉樹斷裂是一條全新世左旋走滑斷裂，基巖破碎帶一般寬數(shù)十至百余米，局部地段達數(shù)百米，但晚更新世以來活動的新破裂面僅2～3條，局限在基巖破裂帶內(nèi)，寬度數(shù)十米，表現(xiàn)出最新破裂具有變形局部化的基本特征.斷錯地貌特征，如斷層陡坎，坡中槽，斷層谷等現(xiàn)象明顯，據(jù)此可將甘孜—玉樹斷裂劃分可為5段[8]：自北西向南東分別為當(dāng)江段、玉樹段、鄧柯段、馬尼干戈段和甘孜段（圖1b）.已有研究表明，甘孜—玉樹斷裂當(dāng)江段和玉樹段全新世左旋滑動速率為7.3±0.6mm/a[8]，玉樹以東鄧柯段、馬尼干戈段、甘孜段等左旋滑動速率約為12±2mm/a[9－10].當(dāng)江段曾發(fā)生過1738年清代玉樹西地震（M61/2級）[11]，最大同震左旋位移約5m，產(chǎn)生的地震地表破裂帶長度大于50km，推測震級可達到 M7.5級[12]；1979年3月29日在玉樹段與鄧柯段之間青海玉樹南東發(fā)生過一次M6.2級地震[10]；鄧柯段曾于1896年發(fā)生過鄧柯地震（M7）[11]，產(chǎn)生的地震地表破裂帶長度至少達70km，以左旋走滑為主，最大同震左旋位移達5m，推測矩震級MW＝7.3[9]；沿馬尼干戈段和甘孜段發(fā)現(xiàn)存在長度約230km未知年代近代地表破裂帶，根據(jù)破裂規(guī)模、延伸的連續(xù)性以及同震位移沿斷裂走向的分布及遞減規(guī)律等，可分為兩個相對獨立的地震地表破裂段，分別展布在馬尼干戈段和甘孜段上，前者地震地表破裂帶長度約180km，最大同震左旋位移約9m，推測發(fā)生年代為公元1854年，矩震級估計為MW7.7；后者地震地表破裂帶長度約65km，最大同震左旋位移約5.3m，推測發(fā)生年代為公元1866年，矩震級估計為 MW7.3[9].值得指出的是，2010年玉樹地震（MW6.9）發(fā)生在甘孜—玉樹斷裂帶西部歷史地震破裂空段—玉樹段上，很好地反映出沿青藏高原中東部大型走滑斷層地震破裂的填空作用（圖1b）.

圖1 （a）玉樹地震區(qū)域地震構(gòu)造圖（據(jù)參考文獻[13，14]修改），紅色圓圈代表歷史地震震中，藍色圓圈代表玉樹地震震中；（b）甘孜—玉樹斷裂歷史地震破裂分段與玉樹地震破裂的填空作用，紅色線條代表2010年4月14日7.1級地震地表破裂Fig.1 Regional seismotectonic map of the Yushu earthquake（a）and segmentation of the historical earthquake ruptures along the Ganzê－Yushu earthquake（b）.Red dots in（a）are history epicenter，blue one is Yushu earthquake′s epicenter.Red lines in（b）are the surface rupture of the Yushu earthquake which happened on Apr 14th，2010

3 玉樹地震地表破裂樣式

地震地表破裂是地殼彈性應(yīng)變轉(zhuǎn)化為永久性構(gòu)造變形的表現(xiàn)形式之一，具體的破裂樣式包含著大陸地殼變形方式、運動狀態(tài)和地震破裂過程等基礎(chǔ)信息，是理解地殼彈性應(yīng)變轉(zhuǎn)化為永久性構(gòu)造變形的中間環(huán)節(jié)[14－17].震后航空照片和高分辨率衛(wèi)星影像等解譯及野外考察表明，2010年4月14日發(fā)生在青海省玉樹縣的MS7.1級或MW6.9地震沿甘孜—玉樹斷裂結(jié)古鎮(zhèn)至隆寶鎮(zhèn)之間玉樹段分布，西端部起自隆寶鎮(zhèn)南扎西才仁家平房附近（96.43863°E，33.22611°N），以雁行斜列和面狀分布的 NE向張性破裂為主；東止于結(jié)古鎮(zhèn)南巴曲東岸禪古寺附近（97.04354°E，32.94768°N），以壓剪切破裂為主；地震地表破裂帶整體走向約300°，長度約65km（圖2），形成了豐富的地表破裂類型，包括剪切破裂、張剪切破裂、壓剪切破裂、張性破裂、鼓包或陷落坑（拉分盆地）等在內(nèi)的基本地表破裂單元.此外，還形成了高原高寒地區(qū)特有的冰裂縫現(xiàn)象.由于不同地點斷層走向、基巖斷層上覆第四紀(jì)沉積物類型和厚度、凍土分布特征等區(qū)域差異，這些地表破裂基本單元以不同的方式斜列組合，表現(xiàn)出明顯的地震破裂分段特性.

圖2 玉樹2010年4月14日7.1級地震地表破裂分布（a）和同震位移分布（b）圖.黑色圈代表微觀震中及其震源機制解；白色方框表示圖3范圍；底圖為0.5m分辨率World－view衛(wèi)星影像，其他為SPOT5衛(wèi)星影像Fig.2 （a）Surface ruptures associated with 2010Yushu MS7.1earthquake（red lines）；（b）Strike－along co－seismic offset distribution.The beach ball is the location of the epicenter and the focal mechanism solution，the white rectangle shows the range of Fig.3，background map is the World－view satellite imagery which resolution is 0.5m and other part is SPOT5 satellite imagery

地震發(fā)生后，國家測繪局、中國科學(xué)院對地觀測與數(shù)字地球科學(xué)中心等部門或單位在第一時間對玉樹震區(qū)（主要在玉樹結(jié)古鎮(zhèn)及其西側(cè)鄰近地區(qū)）進行了航空攝影，航片分辨率可達0.2m；此外，為了及時掌握地震地表破裂帶的空間展布，通過訂購分辨率為0.5m的 World－View衛(wèi)星影像和2.5m分辨率的SPOT衛(wèi)星影像，利用Arcgis平臺將航片和衛(wèi)星影像在統(tǒng)一的坐標(biāo)系中進行了配準(zhǔn)等處理后，可以在World－View衛(wèi)星影像和航片上清晰地觀察到沿發(fā)震斷層斷續(xù)雁列狀分布的張剪切破裂、羽列狀展布的剪切或壓剪切破裂，以及介于這些破裂之間的鼓包或張開的陷落坑（拉分盆地）等地震地表破裂現(xiàn)象（圖3），據(jù)此勾畫出詳細(xì)的地震地表破裂帶解譯圖（圖2a）；在地表破裂切割線性較好的地貌標(biāo)志線（沖溝、階地分界陡坎）和人造標(biāo)志線（路、田埂、圍墻、地基）時，還可以測量到同震左旋走滑位移量（圖3），誤差值一般為圖像分辨率的2倍，在被錯標(biāo)志線性特別好的條件下誤差僅與分辨率相當(dāng).在利用震后高分辨率航片和衛(wèi)星影像解譯、勾畫得到地震地表破裂帶解譯圖的基礎(chǔ)上，通過野外核實、進一步修改解譯圖最終得到了玉樹地震地表破裂帶分布圖（圖2a），同時利用差分GPS測量儀、鋼卷尺等實地測量地表破裂帶兩側(cè)的線性標(biāo)志得到同震左旋走滑位移，測量面狀標(biāo)志得到同震垂直位移，獲得了較為詳細(xì)的同震位移分布（圖2b）.

圖3 果慶益榮松多玉樹地震地表破裂的航衛(wèi)片影像解譯實例Fig.3 Examples of mapping ground ruptures with airphotoes and high resolution satellite images at Guoqingyirongsongduo Village

3.1 地震地表破裂基本單元特征

3.1.1 剪切破裂

野外考察可知，在玉樹地震產(chǎn)生的地表破裂中，存在著一種僅見左旋走滑分量的地表破裂單元，其主要特征是破裂走向約280°，破裂面近于直立，兩側(cè)以同震左旋走滑位移為主，差異升降運動不明顯，這些破裂呈羽狀斜列，組成整體走向295°±5°的地震地表破裂帶，單條剪切破裂與地表破裂帶整體走向之間夾角≤15°.剪切破裂在結(jié)隆次級破裂帶和結(jié)古次級破裂帶均有發(fā)育，最典型的剪切破裂發(fā)育在結(jié)古鎮(zhèn)南牧民安置點加吉娘村，單條剪切破裂長數(shù)米至十余米，走向約295°，呈左行右階羽列，階區(qū)發(fā)育高約40cm鼓包，它們組合成走向約300°的地表破裂帶，單條剪切破裂與地表破裂帶之間夾角僅5°（圖4a），寬度在數(shù)米范圍，一般不超過10m.在結(jié)隆次級破裂帶上可見的剪切破裂走向約290°，長度約2m，在其端部常出現(xiàn)走向40°～50°、長度約1m的張性破裂，靠近剪切破裂處地表拉開量介于10～50cm（圖4b）.

3.1.2 張剪切破裂

張剪切破裂是玉樹地震地表破裂帶最為發(fā)育的基本破裂單元，同時兼有左旋走滑分量和垂直于破裂走向的張開分量或正斷傾滑分量.張剪切破裂走向80°±20°，長度可達數(shù)米，一般呈張開狀，張開量15±10cm，局部地段伴隨有西南盤數(shù)厘米至數(shù)十厘米正斷層狀下降現(xiàn)象（圖4c）.張剪切破裂常呈雁行或斜列狀組合成整體走向295°±5°的地震地表破裂帶，寬度介于10～20m，可見張剪切破裂與地表破裂帶之間存在著≤45°夾角，由于張剪切破裂常呈左行右階斜列，其巖橋區(qū)一般發(fā)育高數(shù)十厘米鼓包（圖4d），也可見到左行左階斜列階區(qū)及其相關(guān)的小拉分盆地或陷落坑（圖4e）.另外，在孤立型張剪切破裂端部張性區(qū)常發(fā)育與之大角度相交的張性破裂構(gòu)成“之”字型破裂樣式（圖4f），單條張剪切破裂長度在3～5m，端部張性破裂寬2～10cm.

圖4 玉樹地震典型剪切破裂與張剪切破裂實例Fig.4 Typical shear cracks and transtensional cracks for the Yushu earthquake

3.1.3 壓剪切破裂

壓剪切破裂主要分布在結(jié)古鎮(zhèn)南部加吉娘村至禪古寺之間巴曲沿岸玉樹地震地表破裂帶東端部，起因于整體走向向南偏轉(zhuǎn)約10°成為帶有明顯擠壓分量的壓剪切地表破裂段（圖2），同時構(gòu)成玉樹地震地表破裂帶東尾端擠壓構(gòu)造，寬度一般在10m左右.最典型的壓剪切破裂出露于禪古寺西側(cè)巴曲河附近，壓剪切破裂走向約315°，與地表破裂帶整體走向300°間存在約15°夾角，地表破裂斜切巴曲河谷形成了一個北東盤下降、西南盤抬升的跌水陡坎（圖5a），據(jù)野外實地測量可知，巴曲西岸長草河漫灘垂直抬升量約45cm，河漫灘與河流分界線左旋錯動78cm；巴曲西岸禪古寺村附近，在先存基巖斷層陡坎基礎(chǔ)上新形成了高約70cm、傾向SW、傾角約85°的新鮮逆斷層面（圖5b），從被錯斷的車轍測得該觀測點的左旋走滑位移約60cm，顯示出該段地震地表破裂同時兼有左旋走滑分量和逆沖抬升分量.

此外，在結(jié)古次級破裂帶其他地段及結(jié)隆次級破裂帶上也可見到壓剪切破裂，走向較地震地表破裂帶整體走向偏南5°～15°，破裂呈閉合狀態(tài)（圖5c）.與張剪切破裂一樣，孤立的壓剪切破裂端部也常出現(xiàn)與其大角度相交的張性破裂，它們也常呈羽狀或雁狀斜列，在不連續(xù)的巖橋區(qū)發(fā)育鼓包或拉分陷落坑等次級同震構(gòu)造變形現(xiàn)象.

圖5 玉樹地震典型壓剪切破裂與張性破裂實例Fig.5 Typical transpressional cracks and tension cracks for the Yushu earthquake

3.1.4 張性破裂

張性破裂也是玉樹地震地表破裂帶的重要組成部分，主要分布在地表破裂帶尾端及單條剪切破裂、張剪切破裂和壓剪切破裂兩端，走向一般為65°±5°，與地震地表破裂帶整體延伸方向大角度相交，一般≥45°.張性破裂常呈張開狀或出現(xiàn)一盤塊體下降現(xiàn)象（圖5（d，e）），與剪切破裂之間的差異在于張性破裂呈雁行斜列（圖5d），組成的地表破裂帶寬度較剪切、張剪切或壓剪切破裂要寬，寬度介于10～30m范圍內(nèi).

3.1.5 地震鼓包

地震鼓包指的是分布在羽列或雁列狀剪切破裂、張剪切破裂或壓剪切破裂左行右階不連續(xù)巖橋區(qū)不同類型和構(gòu)造特征的擠壓隆起，是走滑型地震地表破裂帶上典型而且常見的地震破裂基本類型之一.由于玉樹處在高海拔高寒地區(qū)，地表至近地表多發(fā)育有凍土層，野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)擠壓巖橋區(qū)的凍土層在受走滑錯動形成的局部擠壓應(yīng)力作用下與下部正常地層脫離，在距地面深約20cm附近出現(xiàn)一滑脫面，形成了許多形態(tài)獨特的對稱狀鼓包和不對稱狀鼓包等兩大類（圖6）.根據(jù)鼓包形態(tài)特征，對稱狀鼓包可分為尖頂帳篷狀鼓包（圖6a）和圓弧狀鼓包（圖6b）；不對稱鼓包包括兩翼傾角有陡緩之分的尖頂帳篷狀鼓包；一翼緩傾、另一翼陡傾的不對稱圓弧狀鼓包（圖6c）；一翼緩傾、另一翼倒轉(zhuǎn)的斜臥狀鼓包（圖6d）；以及一翼連續(xù)緩傾、另一翼出現(xiàn)逆斷層切割的不連續(xù)型鼓包（圖6e）.實際上，從對稱狀鼓包、不對稱狀鼓包，到斜臥狀鼓包類型等反映出雁列或羽列狀地震破裂基本單元上同震左旋走滑量逐漸增大及其擠壓巖橋區(qū)近地表地殼縮短量增大的變化過程，即同震左旋走滑位移小的斜列地表破裂擠壓巖橋區(qū)近地表地殼縮短量小，鼓包常呈對稱狀隆起；同震左旋走滑位移大的斜列地表破裂擠壓巖橋區(qū)近地表地殼縮短量也大，鼓包逐漸呈不對稱狀，甚至倒轉(zhuǎn)成斜臥狀；同震期間當(dāng)變形量超過凍土層的破裂極限時，凍土層擠壓縮短則表現(xiàn)為脆性破裂，在鼓包一側(cè)出現(xiàn)逆斷層型破裂，形成極端不對稱狀鼓包隆起.在同震位移量1.8m的納利庫村觀測點附近，還發(fā)現(xiàn)存在被張剪切破裂左旋錯動約55cm、高約40cm的被切割鼓包（圖6f），說明擠壓巖橋區(qū)鼓包能夠調(diào)節(jié)的局部縮短量是有限的，當(dāng)兩側(cè)走滑位移達到一定量值后，鼓包將被張剪切破裂或剪切破裂切割而破壞.

圖6 玉樹地震地表破裂鼓包類型Fig.6 Types of mole tracks for the Yushu earthquake

3.1.6 冰裂縫

由于玉樹地震震區(qū)地處高原寒冷地區(qū)，地震期間隆寶湖及其周邊水體處于凍結(jié)狀態(tài)，下伏地震斷層同震錯動及其引起的近斷層強地面運動等形成了一種凍土區(qū)特有的破裂形式：冰裂縫.冰裂縫的展布方式和破裂樣式受冰的脆性特征控制.野外考察可知，隆寶湖南側(cè)結(jié)隆次級破裂帶向東延伸線附近出現(xiàn)兩組走向直角相交（夾角90°）的共軛冰裂縫.走向240°的冰裂縫除北西盤下降的正斷層傾滑分量外，還存在一定的右旋走滑分量；走向330°的冰裂縫除西南盤下降的正斷層傾滑分量外，還存在一定的左旋走滑分量，且近于直立的破裂面平直光滑（圖7a），兩組共軛冰裂縫組合成走向約310°±10°的地表冰裂縫帶，在運動學(xué)性質(zhì)上反映出冰裂縫帶存在朝向湖盆的正斷層傾滑運動和左旋走滑運動，結(jié)合分布在隆寶湖南側(cè)邊界斷層上這一事實，可以認(rèn)為這一冰裂縫帶應(yīng)為一種特殊的地震地表破裂帶.此外，類似的冰裂縫在隆寶湖西端的沼澤地中也有發(fā)育，包括走向340°、260°、200°多組冰裂縫，它們均大角度相交，但在規(guī)模上遠不如隆寶湖南側(cè)冰裂縫帶（圖7b），且呈面狀分布，并有噴水冒砂現(xiàn)象存在.這種冰裂縫在然多村（96°43′40.3″E，33°04′53.8″N）有泉水出露的山坡沼澤地區(qū)也有分布，冰裂縫帶長約4km，呈鋸齒狀近東西向延伸；其中走向80°N～110°E的冰裂縫呈張開狀，張開量約3cm，北盤下降量約3cm，無明顯走滑分量；走向N—130°E冰裂縫除呈張開狀態(tài)外，還存在著約4cm左旋位移量；走向N—50°E冰裂縫則存在約2cm右旋走滑位移量；這些冰裂縫組合反映出北盤塊體有向溝底方向下滑現(xiàn)象，推測為近斷層強地面運動作用下的冰裂現(xiàn)象.從發(fā)育冰裂縫的凍土層或冰層的剖面可知，隆寶湖湖面季節(jié)冰層上部覆蓋著厚約10～20cm的凍土層，多表現(xiàn)為凍土區(qū)特有的凍脹丘地貌，在表層的凍脹丘之下是厚約20cm的冰層，在冰層下是流動的湖水，為典型的表層季節(jié)凍土結(jié)構(gòu)，從這個結(jié)構(gòu)可以看出冰裂縫破裂面表現(xiàn)出的平直光滑、產(chǎn)狀直立的特征是受冰的性質(zhì)控制的，且冰裂縫的分布受季節(jié)凍土層的控制，在距離湖水越近的區(qū)域冰裂縫越發(fā)育，在遠離湖水的區(qū)域冰裂縫不發(fā)育，在多數(shù)破裂處還可以見到噴砂冒水現(xiàn)象，可見這種冰裂縫破裂是由強烈的近斷層強地面運動引起的.

圖7 玉樹地震產(chǎn)生的冰裂縫特征Fig.7 Ice－crack features produced during the Yushu earthquake

3.2 地表破裂組合特征及其構(gòu)造意義

3.2.1 地表破裂組合特征與同震位移分布

高分辨率遙感影像解譯和野外考察表明，玉樹地震地表破裂帶是由剪切破裂、張剪切破裂、壓剪切破裂、張性破裂、鼓包或陷落坑（拉分盆地）等基本破裂單元組合而成，在不同地段有不一樣的組合方式：主體部分由左行右階雁列或羽列剪切破裂、張剪切破裂及其不連續(xù)巖橋區(qū)出現(xiàn)的各種鼓包組合類型為主（圖4，5（c、d、e）和圖6），偶爾也可見左行左階雁列或羽列張剪切破裂及其不連續(xù)巖橋區(qū)出現(xiàn)的陷落坑（拉分盆地）組合類型（圖4（b、e））.上述地表破裂組合與其它典型的走滑型地震地表破裂帶，例如2001年青海昆侖山地震[18－19]，1931年新疆富蘊地震[20]，1976年危地馬拉 Motagua地震[21]等非常類似，也與走滑斷層實驗顯示的破裂單元、破裂組合樣式和走滑斷層的幾何結(jié)構(gòu)演化過程一致[22]，表現(xiàn)出玉樹地震地表破裂帶是一條純剪切左旋走滑破裂帶，疊置在甘孜—玉樹斷裂玉樹段兩條左行左階排列的先存發(fā)震斷層（結(jié)古斷層和結(jié)隆斷層）上（圖2），在存在先存斷層陡坎地段這一現(xiàn)象表現(xiàn)得更為明顯（圖8），不僅反映出玉樹地震是甘孜—玉樹斷裂玉樹段再次突發(fā)性左旋錯動的結(jié)果，而且還表現(xiàn)出玉樹地震地表破裂帶的明顯分段性.即整體長～65km的玉樹地震地表破裂帶可劃分為結(jié)隆次級地表破裂帶和結(jié)古次級地表破裂帶（圖2）：兩條次級地表破裂帶呈左行左階羽列，整體走向295°±5°，羽列階區(qū)寬約3.5km，主要被拉分盆地—隆寶湖占據(jù)，其間無地表破裂段長約17km，具有各自的地表破裂組合特征和同震位移分布特征.

圖8 新生地震地表破裂與先存斷層陡坎關(guān)系圖Fig.8 Photoes showing the Yushu earthquake surface cracks overprinted on the pre－existed fault scarps

結(jié)隆次級地表破裂帶位于隆寶湖西南側(cè)和結(jié)隆鄉(xiāng)南側(cè)，整體走向約290°，西端起自結(jié)隆鄉(xiāng)南登俄涌曲西岸扎西才仁家平房附近（96.43863°E，33.22611°N），以雁行斜列的NE向張性破裂為主（圖9a），近SEE向東延伸切割登俄涌曲河谷及其兩側(cè)階地和南山山前發(fā)育的二級洪積扇和近南北向土公路，使公路南側(cè)抬升約0.5m（圖9b），附近洪積扇面上土公路西橫跨地表破裂的單輪車轍同震左旋錯動約13cm（96.46945°E，33.21542°N），土公路東草地田埂同震左旋錯動約23cm（圖5c）；在二級階地或較老一級洪積扇上新地表破裂疊加在先存自由面北傾斷層陡坎上（圖8a），表現(xiàn)出隆寶湖盆地南側(cè)山地隨著單個地震隆起累積的造山作用；東端止于隆寶湖西南角湖岸曲切恩果多杰然丁家平房附近（96.49043°E，33.21039°N），由走向約60°的張性破裂斜列而成，且呈發(fā)散狀，地表可見破裂長度約5.2km.除東西兩端雁列的NE向張性破裂外，次級地表破裂帶主要由羽列或雁列張剪切破裂及其間鼓包或拉分陷落坑等組合而成，在左行右階斜列區(qū)發(fā)育鼓包，在左行左階斜列區(qū)發(fā)育拉分陷落坑，其中以張剪切破裂與鼓包組合為主，顯示出地表破裂帶以左旋走滑為主，帶有少量傾向北的正斷傾滑分量.

根據(jù)橫跨地表破裂帶線性地貌或人文標(biāo)志的同震左旋錯動測量可知，結(jié)隆次級地表破裂帶同震左旋位移量較小，最大位于南北向土公路東羽列剪切破裂和鼓包組合而成的地表破裂帶切割一車轍處，左旋錯動量為0.66m（圖9c；96.48670°E，33.21107°N），其西側(cè)附近（96.48557°E，33.21121°N）還測量到一條小路被左旋切割了約49cm.以車轍觀測點為中心同震左旋位移量向兩側(cè)衰減到15～20cm，最終在兩端點逐漸減小到零（圖2b）.

圖9 結(jié)隆次級地表破裂帶典型同震斷錯地貌Fig.9 Surface rupture features along the Jielong rupture zone

值得指出的是，在曲切恩果多杰然丁家平房更東，即上述地表破裂帶延伸線上的隆寶湖南緣沼澤地至湖水結(jié)冰過渡的凍土地帶，存在整體上走向約300°線狀展布的冰裂縫帶（圖7），在單個觀測點可見有兩組走向夾角90°相交的共軛冰裂縫，它們均北傾或傾向隆寶湖，以正斷層性質(zhì)為主，兼有走滑分量，其中走向N—130°E冰裂縫存在左旋走滑位移量；走向N—50°E冰裂縫存在右旋走滑位移量，反映出冰裂縫帶以正斷傾滑為主，兼有北盤向西、南盤向東的左旋走滑運動，推測應(yīng)該為下部斷層錯動作用于上覆冰層和凍土層而出現(xiàn)的特殊地表破裂現(xiàn)象.因此，結(jié)隆次級地表破裂帶西起扎西才仁家（96.43863°E，33.22611°N），東止于隆寶湖東南側(cè)色那仁杰家附近（96.58069°E，33.16715°N），長度約15km（圖2），最大同震左旋位移值0.66m，平均同震左旋位移值0.28m.

結(jié)古次級地表破裂帶西起洛榮達村西（96.75491°E，33.10842°N），西端部以數(shù)厘米長不連續(xù)的左行右階羽列狀張剪切破裂組合為主，整體呈295°±5°延伸，經(jīng)甘達村南納利庫、策木德列、瑪括隆、彭慶隆、布慶給、結(jié)古鎮(zhèn)南加吉娘村后，地表破裂帶向南偏轉(zhuǎn)并沿巴曲西岸延伸，斜切巴曲河谷后，東止于桑卡禪古寺附近（97.04354°E，32.94768°N），東端部以羽狀排列的NW向壓剪切破裂為主.結(jié)古次級地表破裂帶是玉樹地震現(xiàn)象最清晰、分布較連續(xù)的主體地表破裂帶，長度約31km（圖2），主要由一系列左行右階羽列狀張剪切破裂、少量剪切破裂及其不連續(xù)階區(qū)發(fā)育的鼓包等基本破裂單元斜列而成（圖5（d、e）；圖6（d、e、f）），這些地表破裂呈斜列狀沿山坡地帶先存反向斷層谷或先存基巖斷層跡線延伸.在結(jié)古鎮(zhèn)西側(cè)布慶給－加吉娘村山前洪積扇和河谷沖積平原上地表破裂呈不連續(xù)狀展布（圖2），地表破裂以羽列狀至雁列狀張剪切破裂、張性破裂等基本破裂單元為主.此外，在河谷地帶無明顯同震位移的地裂縫明顯增多，可能說明河谷地帶先存發(fā)震斷層處于被第四紀(jì)沖洪積沉積物覆蓋的隱伏狀態(tài)，加上該段位移量相對較小，同震破裂僅部分到達地表，出現(xiàn)的地表破裂以斜列張性破裂和張剪切破裂為主，與在小位移條件下隱伏走滑斷層破裂擴展特征相似[22].但加吉娘村向東到禪古寺約7km長的地表破裂走向向南偏轉(zhuǎn)約25°，成為玉樹地震破裂帶東端部走向約320°的壓剪切地表破裂帶，同時兼有左旋走滑和垂直逆沖分量（圖5（a、b）），主要由一系列左行右階羽列的壓剪切破裂及其不連續(xù)階區(qū)發(fā)育的低矮鼓包等基本破裂單元斜列組合成斜滑型地震地表破裂帶，由于存在擠壓逆沖分量，在禪古寺附近巴曲河?xùn)|岸出現(xiàn)了類似于2008年汶川地震一樣的、罕見的逆斷層陡坎及其附近上盤垮塌型陡坎[17，23]，其中切割河流一級寬谷階地形成的基巖逆斷層陡坎高約70cm，顯示出該觀測點斷層傾向SW，傾角85°（圖5b）；由于階地頂部為第四紀(jì)松散沉積物覆蓋，逆斷層陡坎向東南延伸到一級階地面內(nèi)上盤塊體發(fā)生垮塌堆積到下降盤上形成上盤垮塌型陡坎，在切割河谷處出現(xiàn)跌水陡坎現(xiàn)象.

結(jié)古次級地表破裂帶絕大部分地段主要沿切割基巖山坡的先存斷層跡線分布，野外可見先存斷層和疊加在先存斷層跡線之上的地震地表破裂帶切割橫跨的河流階地等線性地貌和田埂等人文標(biāo)志，測量表明結(jié)古次級地表破裂帶的同震左旋位移量較結(jié)隆次級地表破裂帶的要大（表1），在堪扣至左爾拉兩村南山大河溝東側(cè)山坡位置（96.86097°E，33.0650°N；或表1序號26）測量到小路、蒙古銹線菊和窄葉鮮卑花叢被左旋切割，最大同震左旋位移量為2.4m±0.2m，伴隨著0.6m垂直位移（圖10）；在該觀測點西側(cè)大河溝內(nèi)還測量到河岸、階地等的同震錯動，量值在1.9～2.1m（表1序號22，23）.加吉娘村附近可見地表破裂帶切割村內(nèi)排水水渠、房屋墻基等人工線性標(biāo)志，測量可知左旋位移量約為1m（表1序號31－36），并伴隨有北西盤少量抬升.在南東段斜切河谷地帶也測量到0.6～0.8m同震左旋位移量，反映西南盤抬升的垂直位移量約為0.5～0.7m（圖5（a、b））.因此，結(jié)古次級破裂帶長度約31km（圖2），最大同震左旋位移值2.4m，也是玉樹地震地表破裂帶上測量到的最大同震左旋位移值，平均同震左旋位移值1.3m，東南端存在明顯的逆沖垂直分量，最大垂直位移可達0.7m.

圖10 玉樹地震地表破裂帶最大同震左旋位移斷錯現(xiàn)象（地點：96.86097°E，33.0650°N）Fig.10 Offset mark showing maximum co－seismic left－lateral slip along the Yushu earthquake surface rupture zone（Location：96.86097°E，33.0650°N）

表1 玉樹地震地表破裂帶實測同震位移量表Table 1 Measured coseismic displacements of the Ms7.1Yushu earthquake

考慮到在兩個次級地表破裂帶之間存在約17km的無破裂段，玉樹地震地表破裂帶由結(jié)隆和結(jié)古兩條次級地表破裂帶左行右階羽列而成，除結(jié)古次級地表破裂帶東南端由于走向局部偏南約20°出現(xiàn)斜滑逆斷層破裂外，測量表明同震位移以左旋走滑為主，沿走向出現(xiàn)2個位移峰值，結(jié)隆次級地表破裂帶同震左旋走滑位移最大值為0.66m，平均值為0.28m；結(jié)古次級破裂帶同震左旋走滑位移最大值為2.4m，平均值為1.3m（圖2b）.這一同震位移分布樣式與In SAR推測和地震破裂過程快速反演得出的斷層上存在滑動集中區(qū)域或兩個峰值結(jié)果基本一致[2，22]，進一步說明上述兩個次級地表破裂帶之間確實存在地表未破裂段.

3.2.2 同震破裂構(gòu)造內(nèi)涵討論

玉樹地震地表破裂帶上述基本特征和同震位移分布等至少反映出玉樹地震具有分段破裂過程和羌塘塊體向東運動的雙重指示意義.

玉樹地震地表破裂帶是由NW向結(jié)隆次級破裂帶和結(jié)古次級破裂帶等左行右階羽列而成，羽列階區(qū)的隆寶湖拉分盆地寬約3.5km（圖2），不足以有效地終止地震破裂的擴展[24，25]，但從地震地表破裂帶在隆寶湖附近存在長約17km無地表破裂段和相對獨立的同震位移分布特征（圖2b）這一事實表明，隆寶湖所在的拉分盆地在一定程度上減緩了地震破裂擴展，具體體現(xiàn)在震源破裂過程反演給出的震中附近第一破裂段的最大滑動速率為1.1m/s，而遠離震中（結(jié)古鎮(zhèn)及其以西）第二破裂段最大滑動速率僅為0.8m/s（http：//www.cea－igp.ac.cn），致使拉分盆地附近地震破裂無法到達地表，出現(xiàn)地表破裂不連續(xù)現(xiàn)象.因此，無地表破裂段將玉樹地震地表破裂帶劃分為相對獨立的結(jié)隆次級地表破裂段和結(jié)古次級地表破裂段，對應(yīng)于2個次級地震事件.根據(jù)走滑斷層的矩震級（MW）與破裂長度經(jīng)驗關(guān)系式MW＝5.02＋1.19lgSRL和矩震級（MW）與最大位移值經(jīng)驗關(guān)系式MW＝6.81＋0.78lg MD等可知[26]，玉樹地震地表破裂帶長約65km、最大同震左旋位移約為2.4m等基本參數(shù)對應(yīng)于一個矩震級為7.1級地震，與矩張量反演結(jié)果相差僅0.1量級[2].同樣，結(jié)隆次級地表破裂段對應(yīng)的次級地震事件矩震級MW＝6.4±0.2，結(jié)古次級地表破裂段對應(yīng)的次級地震事件矩震級MW＝6.9±0.1.鑒于震中附近矩震級MW6.4次級事件發(fā)生在隆寶盆地西南側(cè)甘孜—玉樹斷裂玉樹段結(jié)隆斷層上，對應(yīng)的地表破裂以左旋走滑為主，但帶有一定正斷層傾滑分量，發(fā)生在震中附近的MW6.4次級事件應(yīng)該為玉樹地震的起始破裂事件，寬約3km隆寶湖拉分盆地區(qū)局部張應(yīng)力減少了作用在結(jié)隆斷層上的正應(yīng)力而有利于玉樹地震起始破裂的發(fā)生，類似于2001年發(fā)生在巴顏喀拉地塊北邊界東昆侖斷裂帶庫塞湖段MW7.8昆侖山地震，其起始破裂發(fā)生在庫塞湖段西端太陽湖拉分盆地區(qū)[18].如果這一推斷正確的話，玉樹地震的起始破裂應(yīng)該為帶有正斷傾滑分量的左旋走滑破裂，玉樹地震之前2h左右發(fā)生的一次MS4.7級前震[4]也應(yīng)該有相似的震源破裂性質(zhì).因此，玉樹地震破裂過程在時空上具有分段特性.

另外，玉樹地震地表破裂帶的帶寬度一般均小于30m（表1），顯示出與2001年昆侖山地震一樣的地表破裂局部化特征[16，18]，即地震破裂和滑動變形主要集中在甘孜—玉樹斷裂上，其南羌塘—川滇塊體或北的巴顏喀拉塊體等內(nèi)部同震變形量很小，與同震位移量相比可以忽略不計，但玉樹地震地表破裂帶表現(xiàn)出的純剪切左旋走滑性質(zhì)，加上結(jié)古次級地表破裂帶走向向南偏轉(zhuǎn)約25°的南東端出現(xiàn)的逆沖擠壓分量，反映出玉樹地震期間，羌塘—川滇塊體存在著向東運動（圖1）.這一結(jié)果與考慮近十年來發(fā)生在巴顏喀拉塊體和羌塘—川滇塊體NWW向東昆侖斷裂（2001年昆侖山MW7.8級地震）、甘孜—玉樹斷裂（鮮水河斷裂系）及其西延瑪爾蓋茶卡斷裂（1997年瑪尼MW7.5級地震、2010年玉樹MW6.9級地震）和塊體東端部龍門山推覆構(gòu)造帶（2008年汶川MW7.9級地震）上的系列地震震源機制顯示出的向東運動結(jié)論一致[27]，它們與青藏高原北緣阿爾金斷裂和南部嘉黎斷裂等一起構(gòu)成了青藏高原向東滑移的逃逸構(gòu)造系統(tǒng)（圖1）[10，13，17，24，2833].

4 結(jié) 論

綜上所述，2010年4月14日玉樹MS7.1級地震發(fā)生在左旋走滑的甘孜—玉樹斷裂歷史地震破裂空段，即玉樹段上，地震地表破裂帶西起自隆寶鎮(zhèn)南扎西才仁家附近（96.43863°E，33.22611°N），東止于結(jié)古鎮(zhèn)南巴曲東岸禪古寺附近（97.04354°E，32.94768°N），總體走向300°，長度約65km，最大同震左旋位移2.4m.地震地表破裂帶由剪切破裂、張剪切破裂、壓剪切破裂、張性破裂、鼓包或陷落坑（拉分盆地）和高原高寒地區(qū)特有的冰裂縫等基本破裂單元組合而成，包括由左行右階雁列至羽列剪切破裂、張剪切破裂及其不連續(xù)巖橋區(qū)出現(xiàn)的各種鼓包組合、張性破裂雁行斜列組合、左行左階雁列至羽列張剪切破裂及其不連續(xù)巖橋區(qū)出現(xiàn)的陷落坑（拉分盆地）組合、羽列狀斜列壓剪切破裂及其不連續(xù)巖橋區(qū)出現(xiàn)的各種鼓包或陷落坑（拉分盆地）組合等類型.地震地表破裂基本單元性質(zhì)、組合類型特征和同震錯動運動學(xué)特征等反映出，地表破裂帶為純剪切左旋走滑破裂帶，并可劃分為結(jié)隆和結(jié)古兩條次級地表破裂帶，即玉樹地震由2個次級地震事件組合而成；同時證實青藏高原塊體存在著東向滑移現(xiàn)象.致 謝 本次工作是依托中國地震局玉樹地震現(xiàn)場指揮部的地震應(yīng)急科考和震后科考完成的，在論文修改過程中，陳桂華副研究員，安艷芬博士給予了大量的幫助，進行了有益的討論，匿名評審專家也提出了很好的修改意見和建議，在此致以誠摯的謝意！

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Surface rupture features of the 2010Yushu earthquake and its tectonic implication

SUN Xin－Zhe1，XU Xi－Wei1＊，CHEN Li－Chun1，TAN Xi－Bin1，YU Gui－Hua1，LI Zhi－Min2，SU Gui－Wu1，WANG Ji3，ZHANG Xiao－Qing2
1 National Center for Active Fault Studies，Institute of Geology，China Earthquake Administration，Beijing100029，China
2 Earthquake Administration of Qinghai Province，Xining810001，China
3 China Earthquake Disaster Prevention Center，Beijing100029，China

Field investigations show that the Yushu，Qinghai Province，MS7.1earthquake occurred on the Yushu segment of the Ganzê－Yushu fault in the Qinghai－Tibetan Plateau.Its surface rupture zone is distributed along the Yushu segment between Longbao Town and Jiegu Town and consists of shear cracks，transtensional cracks，transpressional cracks，tension cracks，mole tracks in right－stepovers or small pull－aparts in left－stepovers between en echelon cracks with left－lateral component.Those ruptures are en echelon to form an～300°－striking earthquakesurface rupture zone with a total length of about 65km.The maximum co－seismic left－lateral displacement is 2.4m.The width of the surface rupture zone is in general less than 30m，showing a localized rupturing feature.The Yushu earthquake surface rupture zone can be divided into two relatively independent sections in left－step：the Jielong section ～15km long with a maximum left－lateral slip of 0.66mand Jiegu section～31km with a maximum left－lateral slip of 2.4m，and between them is a 17km－long－section where no surface ruptures occurred，which correspond to two subevents with MW6.4and MW6.9，respectively.This kind of the surface rupture pattern shows that the Ganzê－Yushu fault，a seismogenic fault of the Yushu earthquake，is dominated by apure left－lateral faulting and the eastward escape of the Qinghai－Tibetan Plateau exists.

Yushu Earthquake，Earthquake surface rupture zone，Ganzê－Yushu fault，Escape tectonics，Qinghai－Tibetan Plateau

10.6038/j.issn.0001－5733.2012.01.015

P315，P541

2011－07－06，2011－12－29收修定稿

國家自然科學(xué)基金（40821160550和40974057）和中國地震局玉樹地震科學(xué)考察項目資助.

孫鑫喆，男，1984年生，2008年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）地球科學(xué)學(xué)院，中國地震局地質(zhì)研究所在讀博士.主要從事構(gòu)造地質(zhì)、活動構(gòu)造等方面的研究.E－mail：sunxinzhe1023＠gmail.com

＊通訊作者 徐錫偉，男，1962年生，研究員，主要從事活動構(gòu)造學(xué)研究及其在減輕地震災(zāi)害中的應(yīng)用.E－mail：xiweixu＠vip.sina.com

孫鑫喆，徐錫偉，陳立春等.2010年玉樹地震地表破裂帶典型破裂樣式及其構(gòu)造意義.地球物理學(xué)報，2012，55（1）：155－170，

10.6038/j.issn.0001－5733.2012.01.015.

Sun X Z，Xu X W，Chen L C，et al.Surface rupture features of the 2010Yushu earthquake and its tectonic implication.Chinese J.Geophys.（in Chinese），2012，55（1）：155－170，doi：10.6038/j.issn.0001－5733.2012.01.015.

（本文編輯 胡素芳）