青藏高原塊體運動模型與地震活動主體地區(qū)討論:魯?shù)楹途肮鹊卣鸬膯⑹?/h1>
2014-12-14 01:21:50徐錫偉于貴華陳桂華譚錫斌吳熙彥
地震地質(zhì) 2014年4期
徐錫偉 程 佳 許 沖 李 西 于貴華 陳桂華 譚錫斌 吳熙彥
(中國地震局地質(zhì)研究所，活動構(gòu)造與火山重點實驗室，北京 100029)
0 引言
青藏高原地處印度、歐亞、太平洋和菲律賓海等板塊相互強(qiáng)烈作用的交接地帶，是中國大陸?yīng)毺氐男聵?gòu)造運動域，新生代晚期以來強(qiáng)烈隆升不僅形成了平均海拔在4 500m以上的高原，還發(fā)育眾多具有發(fā)生破壞性地震能力的活動斷層，地震活動以頻度高、震級大、災(zāi)害嚴(yán)重為主要特征(Xu et al.，1996;鄧起東等，2003;張培震等，2003)，也成為青藏高原成因和如何調(diào)節(jié)印度板塊與歐亞板塊相互作用相關(guān)2個端元模型的爭論焦點:1)通過沿變形局部化的大型走滑斷層向東近似于剛性塊體的運動和東邊界帶深部拆離面之上橫向逆斷層褶皺作用將東向水平運動轉(zhuǎn)換為垂直抬升和地殼增厚模型(Molnar et al.，1975;Tapponnier et al.，1977;Avouac et al.，1993;Tapponnier et al.，2001;Thatcher，2003;Meade，2007);2)通過中下地殼低粘度物質(zhì)流動和膨脹及上地殼彌散狀分布式連續(xù)變形實現(xiàn)青藏高原的隆升變形(Royden et al.，1997;Clark et al.，2000;Zhang et al.，2004;Burchfiel et al.，2008)。1997 年以來青藏高原發(fā)生了一系列破壞性地震，例如1997年瑪尼MW7.6地震(Peltzer et al.，1999)，2001年昆侖山口西MW7.8 地震(Lin et al.，2002;Xu et al.，2002，2006;Lasserre et al.，2005)，2008 年MW7.9汶川地震(Dong et al.，2008;Shen et al.，2009;Xu et al.，2009)，2008年西昆侖于田MW7.1地震(Xu et al.，2013)，2010年玉樹 MW6.9地震(Shan et al.，2011;Sun et al.，2012)，2013年蘆山MW6.6地震(Xu et al.，2013a;王衛(wèi)民等，2013)，2014年于田MW7.1地震，魯?shù)镸W6.2地震(Xu et al.，2014)和景谷MW6.2地震(Jiang et al.，2014)等。其中，沿東昆侖斷裂發(fā)生的瑪尼地震、昆侖山口西地震和沿甘孜－玉樹斷裂發(fā)生的玉樹地震等均產(chǎn)生了純剪切的左旋走滑型地表破裂帶，發(fā)生在青藏高原東邊界逆斷層褶皺帶上的汶川地震和蘆山地震出現(xiàn)地殼明顯縮短的擠壓破裂帶，而發(fā)生在青藏高原西部的2008年于田地震則出現(xiàn)了顯示地殼局部伸展的正斷層型地表破裂帶。這些地表破裂型地震不斷發(fā)生進(jìn)一步加劇了青藏高原運動學(xué)模型的討論，但至少說明青藏高原上地殼近似于剛性塊體東向運動是確實存在的(Lin et al.，2002;Xu et al.，2006;Shen et al.，2009;Xu et al.，2009;Hubbard et al.，2009;Loveless et al.，2011;Xu et al.，2013a)。此外，通過與全球地震活躍期對比研究，還明確了青藏高原近期地震活動主體地區(qū)為巴顏喀拉塊體，加深了對塊體運動與地震發(fā)生之間相關(guān)性和全球地震活動關(guān)聯(lián)性的認(rèn)識(鄧起東等，2014)。由于塊體劃分方案和對塊體運動方式的理解差異，也有學(xué)者認(rèn)為近期地震活動除與巴顏喀拉塊體的東向運動有關(guān)外，2010年玉樹地震純剪切的左旋走滑型破裂應(yīng)與甘孜－玉樹－鮮水河斷裂以南的羌塘塊體SE向運動有關(guān)(Xu et al.，2013b)，2014年魯?shù)榈卣餘W向左旋走滑型地表破裂帶的發(fā)現(xiàn)和景谷地震的發(fā)生為進(jìn)一步分析、討論塊體運動與未來地震趨勢提供了不可或缺的基礎(chǔ)。本文在分析青藏高原塊體劃分、建立運動學(xué)模型的基礎(chǔ)上，通過對魯?shù)榈卣鸬乇砥屏褞У拿枋?，結(jié)合景谷地震發(fā)震構(gòu)造屬性的分析，對青藏高原未來地震趨勢，特別是地震活動主體地區(qū)做一個初淺的評價，為合理、有效地監(jiān)測和預(yù)測可能遭遇的地震提供一種開放式的理論假設(shè)和未來地震趨勢戰(zhàn)略性的分析。
1 青藏高原塊體劃分與運動學(xué)模型
1.1 活動塊體劃分與幾何學(xué)特征
圖1 青藏高原活動斷層分布與一級活動塊體劃分示意圖Fig.1 Map showing distribution of active faults and division of first-order active blocks in the Tibetan Plateau.
自1997年可可西里無人區(qū)瑪尼地震發(fā)生以來，中國大陸幾乎所有MS≥7.0地震均發(fā)生在青藏高原及其邊緣地帶，它們的發(fā)震構(gòu)造為不同級別活動塊體邊界大型走滑斷層、塊體運動前緣地殼縮短的逆斷層，或塊體運動后緣地殼局部伸展的張性正斷層(圖1)，顯示出青藏高原的地震活動與塊體運動密切相關(guān)(Xu et al.，1996;鄧起東等，2003，2014;張培震等，2003)。依據(jù)活動塊體定義，即具有一定規(guī)模的空間尺度和整體一致的運動學(xué)特征，且內(nèi)部變形較小，地震活動性相對較弱，周圍被運動學(xué)上相互協(xié)調(diào)的不同類型活動斷層(帶)或破壞性地震線(帶)圍限的構(gòu)造域，可作為一個獨立的活動塊體(徐錫偉等，2003;張培震等，2003)，參考已有活動構(gòu)造研究成果，特別是雅魯藏布江斷裂帶以南的喜馬拉雅和實皆斷裂以西的若開山等板塊邊界構(gòu)造帶、青藏高原中北部大型走滑斷層，包括阿爾金斷裂、東昆侖斷裂、海原斷裂、甘孜－玉樹－鮮水河－則木河－小江斷裂帶、喀喇昆侖斷裂、嘉黎斷裂等，以及高原西部地區(qū)代表近EW向地殼伸展的近SN向張性正斷層及其控制的地塹或半地塹盆地構(gòu)造等(Tapponnier et al.，1977;Xu et al.，1996;Tapponnier et al.，2001;鄧起東等，2003;鄧起東，2007;Taylor et al.，2009;Searle et al.，2011;Xu et al.，2013a，b)，可將青藏高原劃分為西昆侖、柴達(dá)木－祁連、巴顏喀拉、羌塘、拉薩等一級塊體(圖1)。本文的一級塊體劃分與以往的劃分最大的差異在于巴顏喀拉塊體與其北柴達(dá)木－祁連塊體和其南羌塘塊體之間的邊界活動斷裂帶界定問題:前人主要依據(jù)二疊－三疊紀(jì)阿尼瑪卿縫合帶作為巴顏喀拉塊體與北部塊體的分界斷裂，把三疊紀(jì)金沙江縫合帶作為巴顏喀拉塊體與羌塘塊體的分界斷裂，但實際上在許多地段第四紀(jì)大型走滑斷層并不沿這些縫合帶發(fā)育，局部地段甚至切割了古生代至中生代縫合帶，例如東昆侖斷裂在布格達(dá)坂峰以西明顯偏離阿尼瑪卿縫合帶(Taylor et al.，2009)，利用這些縫合帶作為分界斷裂所劃分的活動塊體存在著很大的不確定性。因此，本文更傾向于利用現(xiàn)有大型活動構(gòu)造，特別是大型走滑斷層作為邊界斷裂的一級塊體劃分(圖1)。其中，西昆侖塊體以喀拉喀什斷裂、阿爾金斷裂西端、東昆侖斷裂西段或龍木錯－郭扎錯斷裂和喀喇昆侖斷裂等圍限;柴達(dá)木－祁連塊體由阿爾金斷裂、東昆侖斷裂和河西走廊帶等圍限;巴顏喀拉塊體由東昆侖斷裂、甘孜－玉樹－鮮水河斷裂帶和龍門山推覆構(gòu)造帶等圍限，羌塘塊體則由東昆侖斷裂西段或龍木錯－郭扎錯斷裂、甘孜－玉樹－鮮水河－安寧河－小江斷裂帶、嘉黎斷裂和紅河斷裂等圍限，而拉薩塊體則介于嘉黎斷裂和雅魯藏布江斷裂之間。根據(jù)第四紀(jì)斷錯地貌定量研究可知，近EW向阿爾金斷裂、東昆侖斷裂和甘孜－玉樹－鮮水河斷裂帶具有高的左旋滑動速率，NW向喀喇昆侖斷裂和嘉黎斷裂具有較高的右旋走滑速率，以及這些塊體西部均存在近NS向張性正斷層或張剪切正斷層及其控制的地塹或半地塹盆地等地殼局部伸展構(gòu)造等，可以推測這些塊體至少在第四紀(jì)時期存在向東的滑移現(xiàn)象(Molnar et al.，1975;Tapponnier et al.，2001;Meade，2007;Hubbard et al.，2009;Loveless et al.，2011;Xu et al.，2013b)。即這些活動塊體具有一個典型的構(gòu)造地質(zhì)學(xué)基本特征:塊體運動的前方與高原周邊地塊相互作用地帶出現(xiàn)地殼明顯縮短的擠壓構(gòu)造，例如柴達(dá)木－祁連塊體與阿拉善地塊之間的河西走廊，與鄂爾多斯地塊之間的六盤山等擠壓構(gòu)造，巴顏喀拉塊體與華南地塊之間的龍門山推覆構(gòu)造帶等;而塊體運動后方出現(xiàn)局部地殼伸展構(gòu)造，例如柴達(dá)木－祁連塊體與西昆侖塊體之間的阿爾金斷裂西端部NE向張性斷裂，羌塘塊體西部大量近NS向地塹盆地等。由于分割羌塘、巴顏喀拉、柴達(dá)木－祁連和西昆侖等塊體的近EW向阿爾金斷裂帶、東昆侖斷裂帶和甘孜－玉樹－鮮水河斷裂帶等邊界斷裂均為左旋走滑斷層，這些活動塊體的向東滑移和逃逸要求這些邊界活動斷裂的左旋走滑速率應(yīng)從南向北依次降低，塊體東向運動速率也應(yīng)表現(xiàn)出向北逐漸降低的運動學(xué)特征。
1.2 活動塊體運動學(xué)特征
根據(jù)一級塊體內(nèi)部二級活動構(gòu)造展布，結(jié)合現(xiàn)有GPS觀測點實際分布等，青藏高原可進(jìn)一步劃分為14個二級塊體，包括祁連(QL)、柴達(dá)木(Qaidm)、青藏高原東北緣(NET)、巴顏喀拉(BYH)、龍門山(LMS)、四川盆地(SC)、羌塘(QT)、羌塘東(QTE)、川西(CX)、滇中(DZ)、拉薩西(LSW)、拉薩中(LSM)、拉薩東(LSE)、密支那－西盟(MX)等次級塊體(圖2)。
根據(jù)已經(jīng)公開發(fā)表的青藏高原及其鄰區(qū)1999—2004年期間3期GPS站點相對于歐亞板塊的觀測數(shù)據(jù)(Gan et al.，2007)，選擇相對穩(wěn)定的塔里木盆地內(nèi)部20個GPS站點計算塔里木盆地的整體運動特征，得到塔里木盆地近北向的平移速率為13.2 mm/a(北向速率 Vn=13.15mm/a，東向速率 Ve=－0.17mm/a)，歐拉極位于柴達(dá)木－祁連塊體西北部(37.47°±0.2°N，85.04°±0.8°E)，順時針轉(zhuǎn)動角速度為(0.676°±0.04°)/Ma。假定塔里木盆地為相對穩(wěn)定的不動點，扣除塔里木盆地的整體運動可得到青藏高原各GPS觀測站點相對于塔里木盆地的運動特征(圖3)。在假定塊體運動近似于剛性，并保證去除各二級(次級)塊體整體運動后各GPS觀測站點的殘差值較小并在可以接受的范圍內(nèi)(圖4a)，計算得到各次級塊體質(zhì)心位置附近塊體整體的運動矢量(紅色箭頭)、東向和北向運動速率(圖4b藍(lán)色箭頭)。由各二級塊體的運動矢量圖可知，拉薩塊體西、中、東等3個二級塊體的東向分量和北向分量存在明顯差異，東向分量向東明顯增大，至少反映出拉薩塊體內(nèi)部存在著近EW向地殼伸展作用，7條受正斷層或走滑正斷層控制的近SN向新生代中晚期地塹或半地塹斷陷盆地帶就是地殼局部伸展的地表構(gòu)造表現(xiàn)，同時表明拉薩塊體東部可通過嘉黎斷裂與東構(gòu)造結(jié)向SE部的密支那－西盟塊體擠出;另外，拉薩塊體的北向運動量還表現(xiàn)出西小東大的特點。羌塘塊體西藏部分近EW向展布，東向運動分量約為27mm/a，大于拉薩中、西部的2個二級塊體相應(yīng)的東向運動分量，顯示出嘉黎斷裂中西段(那曲以西)具有右旋走滑分量，但量值較小，僅1～3mm/a;塊體西藏部分東向運動量值向東變大反映出羌塘塊體西部應(yīng)存在近EW向的地殼局部伸展，這是其西部出現(xiàn)地表地塹盆地的力學(xué)基礎(chǔ);羌塘塊體東端部又稱川滇菱形塊體，包括川西和滇中2個次級塊體，受近SN向金沙江斷裂帶、鮮水河－安寧河－小江斷裂帶和NW向紅河斷裂等控制，出現(xiàn)向東偏南的滑移，使安寧河斷裂和小江斷裂等發(fā)生同時兼有左旋走滑和擠壓縮短的構(gòu)造運動，安寧河斷裂、大涼山斷裂和馬邊－鹽津斷裂總的左旋應(yīng)變速率可達(dá)11mm/a，小江斷裂左旋應(yīng)變速率約為9mm/a，東邊界帶近EW向縮短應(yīng)變速率可達(dá)9mm/a，西側(cè)金沙江斷裂帶EW向地殼縮短應(yīng)變速率約5mm/a，麗江－小金河斷裂和紅河斷裂帶的擠壓縮短應(yīng)變也很明顯。巴顏喀拉塊體主體部分或龍日壩斷裂以西東向運動速率約為19.2mm/a，并表現(xiàn)出剛性運動的特征，反映出甘孜－玉樹－鮮水河－安寧河－小江斷裂帶甘孜—玉樹段的左旋應(yīng)變速率約為7.5mm/a;但跨越NE向龍日壩斷裂后到東端龍門山次級塊體東向運動速率減少到14.2 mm/a，減少量分解到了龍日壩斷裂上，可得其右旋走滑應(yīng)變速率約為5mm/a，并帶有少量NW向縮短應(yīng)變，而跨越龍門山推覆構(gòu)造帶的運動矢量的變化表明龍門山推覆構(gòu)造帶分解了2 mm/a右旋走滑應(yīng)變和2mm/a左右NW向縮短應(yīng)變。最北部的柴達(dá)木－祁連塊體東向運動速率為7.6～10.4mm/a，顯示出東昆侖斷裂帶阿尼瑪卿山以西的東大灘—西大灘段左旋走滑應(yīng)變可達(dá)12mm/a，這一速率與地質(zhì)滑動速率基本一致(Van der Wored，2002)，東部瑪沁—瑪曲段和西秦嶺斷裂合計左旋走滑應(yīng)變速率約為9mm/a;而最北部的阿爾金斷裂帶肅北附近左旋走滑應(yīng)變速率約為10mm/a，向東到寬灘山段約為2.8mm/a，且均有6mm/a的近SN向地殼相對縮短率，這一結(jié)果與相應(yīng)段落的地質(zhì)滑動速率基本一致(Xu et al.，2005;Zhang et al.，2007)。
圖2 青藏高原次級塊體劃分示意圖Fig.2 Map showing division of second-order active blocks in the Tibetan Plateau.
圖3 青藏高原相對于塔里木盆地的運動圖像(原始數(shù)據(jù)據(jù)Gan et al.，2007)Fig.3 GPS velocity field within the Tibetan Plateau relative to the stable Tarim Basin inferred from GPS measurements(original data from Gan et al.，2007).
圖4 青藏高原次級塊體整體運動矢量圖像Fig.4 Block motion vectors in the Tibetan Plateau where the rigid rotation of the whole plateau has been removed and only the interior deformation remains.
青藏高原中東部嘉黎斷裂、甘孜－玉樹－鮮水河－安寧河－小江斷裂帶、東昆侖斷裂和阿爾金斷裂的走滑應(yīng)變速率與地質(zhì)滑動速率的一致性表明，在GPS有效控制的范圍內(nèi)一級、二級活動塊體的東向運動速率具有相當(dāng)高的合理性，并顯示出青藏高原中東部的構(gòu)造運動符合在印度板塊向北運移并與歐亞板塊碰撞后青藏高原物質(zhì)以塊體形式向東逃逸模型，且塊體運動速率具有從南到北依次降低的基本運動學(xué)特征(圖4b)。值得指出是:
(1)龍日壩斷裂以西的巴顏喀拉塊體向東的運動速率為19.1～19.3mm/a，金沙江斷裂以西的羌塘塊體向東的運動速率為26～28mm/a，反映出塊體的東向運動近似于剛性塊體運動，主要變形發(fā)生在分割一級或二級塊體的邊界活動斷裂上，塊體內(nèi)部的變形量相對邊界帶要小，在考慮各級塊體的整體運動時可以忽略不計。
(2)甘孜－玉樹－鮮水河－安寧河－小江斷裂帶玉樹—鮮水河段是分隔羌塘塊體與巴顏喀拉塊體向北運動和向南運動的重要邊界斷裂，以北的塊體均有向北的運動分量，以南塊體有向南的運動分量(圖4b)。
(3)川滇菱形塊體西邊界(近NS向金沙江斷裂帶、中甸－龍蟠－喬后斷裂和紅河斷裂等)由于川西和滇中次級塊體向東偏南的運動實際上減少了作用在這些邊界斷裂上近EW向的正應(yīng)力量值，有利于以中等強(qiáng)度地震頻繁釋放彈性應(yīng)變能;東邊界的鮮水河斷裂東南段、安寧河斷裂、則木河斷和小江斷裂等近EW向正應(yīng)力量值增加，有利于彈性應(yīng)變能的積累加載和閉鎖作用，形成發(fā)生大地震的構(gòu)造力學(xué)條件。
(4)依據(jù)GPS監(jiān)測數(shù)據(jù)和塊體運動矢量等可知，川西和滇中次級塊體之間N50°E走向的麗江－小金河斷裂存在著約2.7mm/a的NW向地殼縮短應(yīng)變速率，并存在約0.8mm/a右旋應(yīng)變速率，而斷錯地貌研究表明該斷裂具有左旋走滑性質(zhì)，地質(zhì)左旋滑動速率為3.8mm/a(徐錫偉等，2003)，即GPS監(jiān)測期間現(xiàn)今構(gòu)造運動對麗江－小金河斷裂具有一定的卸載作用，但擠壓應(yīng)變?nèi)栽诔掷m(xù)增加過程中。
上述青藏高原東部塊體運動學(xué)模型為進(jìn)一步分析、理解和討論2014年接連發(fā)生的魯?shù)镸6.5地震和景谷M6.6地震的構(gòu)造運動內(nèi)涵提供了一個理論假設(shè)平臺。
2 魯?shù)榈卣鸷途肮鹊卣鸬闹甘疽饬x
與2010年9月4日新西蘭達(dá)費爾德(Darfild)MW7.1地震、2011年2月22日基督城(Christchurch)MW6.2地震(Beavan et al.，2011)和2014年8月24日美國加州南納帕(South Napa，California)MW6.0地震(Walter D.Mooney，2014在中國地震局地球物理研究所講演PPT)發(fā)生在歷史地震活動性相對較弱地區(qū)的未知活動斷層上一樣，2014年8月3日云南魯?shù)镸S6.5地震和2014年10月7日云南景谷MS6.6地震也發(fā)生在川滇菱形塊體主邊界斷裂帶外側(cè)震前未知的次級活動斷層上，它們的發(fā)生對進(jìn)一步分析、理解川滇菱形塊體現(xiàn)今運動狀態(tài)具有一定的理論指示意義。
2.1 魯?shù)榈卣鸹咎卣?/h3>
魯?shù)镸W6.2或MS6.5地震是發(fā)生在川滇菱形塊體東邊界鮮水河－安寧河－則木河－小江斷裂帶東側(cè)與華南地塊之間的一次中等強(qiáng)度破壞性地震。該地區(qū)除發(fā)育安寧河斷裂、則木河斷裂、小江斷裂、大涼山斷裂、馬邊－鹽津斷裂等主干活動斷層外，主要存在NE向昭通－蓮峰斷裂帶(聞學(xué)澤等，2013)，是近年來中等強(qiáng)度地震多發(fā)地帶，曾發(fā)生過2003年魯?shù)镸S5.0和5.1級地震、2004年魯?shù)镸S5.6地震、2006年鹽津2次MS5.1地震和2012年彝良MS5.7和5.6級地震等。據(jù)云南昭通防震減災(zāi)局局域地震臺網(wǎng)記錄到的余震N30°W向密集條帶狀優(yōu)勢方位、重新定位獲得的NEE向和NNW向兩組近于直立的余震密集條帶、最高地震烈度為Ⅸ度區(qū)長軸呈NNW—NW向展布以及極震區(qū)地震裂縫等顯示出魯?shù)榈卣鸬陌l(fā)震斷層為NW向斷層，命名為包谷垴－小河斷裂(王未來等，2014;徐錫偉等，2014;Cheng et al.，2014)，震源機(jī)制解反映出發(fā)震斷層以左旋走滑為主，兼有少量的正斷傾滑分量(許力生等，2014;張廣偉等，2014)，具有從深部沿SSE方向向地殼淺部擴(kuò)展的破裂過程，并有可能在南東段出現(xiàn)地震地表破裂帶的推測(劉成利等，2014)，魯?shù)榈卣餘W—NNW向發(fā)震斷層屬大涼山斷裂南端部的組成部分(徐錫偉等，2014)。
在魯?shù)榈卣饝?yīng)急期間拍攝的航空照片解譯發(fā)現(xiàn)的疑似地表破裂帶的指引下，作者(徐錫偉、許沖和李西)通過野外實地核實確為魯?shù)榈卣鸬乇砥屏褞隙耍挥谕跫移麓灞?，?條走向320°至330°次級純左旋走滑破裂帶呈左階羽列而成，其中羽列階區(qū)西側(cè)左旋走滑破裂帶基巖斷層面傾向NE，傾角62°，帶有明顯的正斷傾滑分量;階區(qū)內(nèi)部發(fā)育多條走向280°左右的張剪切破裂和張性破裂，構(gòu)成一個拉分構(gòu)造(圖5)。整個地表破裂帶由純剪切破裂、剪切破裂、張剪切破裂、張性破裂和鼓包等組成(圖6)。其中，單條純剪切破裂(P－shear)平行于整條地表破裂帶，走向325°，傾向NE，傾角65°;單條剪切破裂(R－shear)走向約315°，與整條地表破裂帶夾角10°左右，它們大多數(shù)呈左階羽列，階區(qū)形成拉開狀張性破裂或小拉分構(gòu)造，也有許多地段可見呈右階羽列，階區(qū)形成隆起的鼓包;單條張剪切破裂和拉開狀張性破裂(R'－shear)走向從305°至290°，左旋走滑分量也隨之減少，在張剪切破裂左階雁列區(qū)出現(xiàn)拉分構(gòu)造，而右階雁列區(qū)出現(xiàn)鼓包隆起。上述構(gòu)造組合成走向325°左右、長約2.2km的地震地表破裂帶(圖5)，多處可見斷層面上近于水平的擦痕顯示魯?shù)榈卣馂樽笮呋偷卣穑巴饪蓽y量到的最大同震左旋走滑位移量為62cm(Xu et al.，2014)。這一地震地表破裂帶的發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步論證了魯?shù)榈卣鸬陌l(fā)震斷層為NW向包谷垴－小河斷裂，在構(gòu)造屬性上屬于大涼山斷裂帶的南端部組成部分。
2.2 景谷地震基本特征
景谷MW6.2或MS6.6地震發(fā)生在川滇菱形塊體與密支那－西盟塊體或滇西南塊體交界附近紅河斷裂西側(cè)無量山區(qū)，發(fā)育一系列NNW向和NEE向兩組網(wǎng)絡(luò)狀共軛斷裂系(虢順民等，1999;楊曉平等，2008)，該地區(qū)除NNW向右旋走滑的紅河斷裂、NE向左旋走滑的大盈江裂東南段、安寧河斷裂、大涼山斷裂、小江斷裂帶東支、紅河斷裂等發(fā)生M≥7地表破裂型地震的危險性。
由此可見，在現(xiàn)有青藏高原2維平面塊體運動模型假設(shè)條件下，未來地震活動主體地區(qū)除巴顏喀拉塊體主干邊界斷裂外，羌塘塊體，特別是其東部的川滇菱形塊體也是未來地震活動的主體地區(qū)之一，2014年11月22日發(fā)生在鮮水河斷裂南東段(色拉哈斷裂)的康定MS6.3地震進(jìn)一步證實鮮水河斷裂東南段、安寧河斷裂、大涼山斷裂和小江斷裂南段等存在發(fā)生地表破裂型地震的潛在危險。
在這里需要特別注意的一點是，2014年魯?shù)榈卣鸬乇砥屏褞э@示的同震左旋錯動和景谷地震震源斷層的同震右旋錯動反映出的滇中次級塊體的運動方向為150°，與邊界斷裂控制的塊體長期滑動方向一致，但與塊體運動學(xué)模型假定相對塔里木盆地的現(xiàn)今運動方向有著明顯的差別(圖7)，這一差異可能是由假定塔里木盆地為穩(wěn)定的不動點引起的，也可能是其他還不清楚的力學(xué)機(jī)理引起的，但青藏高原運動學(xué)或動力學(xué)模型表明川滇菱形塊體東邊界的鮮水河斷裂、安寧河斷裂、則木河斷裂、小江斷裂等現(xiàn)今受到更大的東向擠壓正應(yīng)力而有利于斷裂閉鎖和彈性應(yīng)變能的積累，在彈性應(yīng)變能積累到較大量值或高應(yīng)力水平狀態(tài)時，可能表現(xiàn)出與長期運動方向的局部差異，這種差異在未來構(gòu)造應(yīng)變演化過程中如果出現(xiàn)向南偏轉(zhuǎn)，與長期構(gòu)造運動方向夾角變小或一致時，不僅預(yù)示著具有發(fā)震能力的發(fā)震斷層及其鄰區(qū)的局部構(gòu)造應(yīng)力場與區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場趨于一致(刁桂苓等，2011)，還反映出作用在發(fā)震斷層正應(yīng)力量值減少，有利于發(fā)震斷層的突發(fā)性錯動和已經(jīng)積累的較大彈性應(yīng)變能釋放，發(fā)生地表破裂型地震，這一模型的物理預(yù)測需要對川滇地區(qū)塊體運動方向或最大主壓應(yīng)力軸空間方位變動的監(jiān)測，對鮮水河斷裂東南段、安寧河斷裂、大涼山斷裂和小江斷裂南段進(jìn)行短臨或臨震試驗預(yù)測、預(yù)報。
此外，考慮到活動塊體不同構(gòu)造部位運動學(xué)性質(zhì)的差異，地震危險區(qū)未來地震破裂和同震滑動方式是不一樣的，應(yīng)有針對性地進(jìn)行監(jiān)測研究:例如，針對象祁連山、麗江－小金河斷裂等逆斷層型危險區(qū)，除利用GPS等形變測量資料分析地表逆斷層附近的閉鎖狀態(tài)、閉鎖范圍大小外，觀測斷層上盤長期的垂直隆升應(yīng)變特征并與區(qū)域背景進(jìn)行對比分析，討論可能存在的與地震孕育、發(fā)生密切相關(guān)的各種異?，F(xiàn)象;對于阿爾金斷裂帶、東昆侖斷裂帶瑪沁—瑪曲段、川滇菱形塊體主干邊界走滑斷裂等，除利用各種形變觀測資料確定閉鎖狀態(tài)、閉鎖范圍大小、長期運動狀態(tài)外，還需考慮它們變形局部化的構(gòu)造特征(徐錫偉等，2007，2008)，針對局部拉分盆地、擠壓隆起等走滑斷層幾何結(jié)構(gòu)不連續(xù)段的應(yīng)變行為，觀測、探討與這種應(yīng)變狀態(tài)相對應(yīng)的地震活動性、地溫、地電阻率、速度結(jié)構(gòu)等理論和實際變化過程，試驗性地對塊體主邊界走滑斷層孕震過程進(jìn)行具有科學(xué)目標(biāo)的監(jiān)測和對未來地表破裂型地震或震級M≥7地震的預(yù)測(馬瑾等，2014)。例如，按照滇中次級塊體運動學(xué)模型、2014年魯?shù)榈卣鸷途肮鹊卣饠鄬踊瑒语@示出的滇中次級塊體現(xiàn)今運動狀態(tài)等可知(圖7)，近SN向的東邊界斷裂帶(安寧河斷裂、小江斷裂)和紅河斷裂南段(元陽以南)、建水－楚雄斷裂和曲江斷裂等不僅存在剪切(走滑)應(yīng)變積累，還存在擠壓應(yīng)變積累，但則木河斷裂由于走向偏西出現(xiàn)局部拉張應(yīng)變分量，紅河斷裂北段及其鄰近地區(qū)由于處于滇中次級塊體運動的后緣，同樣會出現(xiàn)拉張應(yīng)變分量，在對這些地段進(jìn)行觀測與分析時，關(guān)注應(yīng)變狀態(tài)的細(xì)微差異及其與滇中次級塊體運動狀態(tài)的關(guān)系有助于理解空間異常演化，可幫助提高確定危險區(qū)危險程度的實際水平。
4 結(jié)語
本文僅是利用作者掌握的有關(guān)青藏高原活動構(gòu)造定量和定性資料，結(jié)合GPS監(jiān)測數(shù)據(jù)，按照現(xiàn)有活動塊體定義，對青藏高原活動塊體進(jìn)行的二級劃分，并給出了體現(xiàn)各級塊體整體運動為主的運動學(xué)參數(shù)，體現(xiàn)出青藏高原南部羌塘塊體東向運動量最大，向北依次減小的塊體運動學(xué)模型，與其對應(yīng)的近EW向塊體邊界斷裂左旋走滑運動速率也有向北依次減小的規(guī)律。在這一塊體運動學(xué)模型理論假設(shè)下，分析認(rèn)為2008年和2014年兩次于田地震與北部柴達(dá)木－祁連塊體的向東逃逸密切相關(guān)，會對阿爾金斷裂帶東部段落和河西走廊帶引起加載作用，但由于一級塊體內(nèi)部柴達(dá)木盆地東西兩側(cè)、祁連山等地區(qū)發(fā)育NW向活動逆斷層褶皺系，會減緩從西向東的加載作用量，對東端部(河西走廊、六盤山等)影響有限;2001年昆侖山口西地震、2008年汶川地震和2013年蘆山地震的發(fā)生與巴顏喀拉塊體的東向運動密切相關(guān)，東昆侖斷裂帶西大灘—東大灘段和瑪沁—瑪曲段是未來應(yīng)該密切關(guān)注的地段，1997年瑪尼地震、2010年玉樹地震等則與羌塘塊體的東向偏南運動有關(guān)。因此，未來地表破裂型地震的主體地區(qū)應(yīng)至少包括巴顏喀拉塊體和川滇菱形塊體等，發(fā)震構(gòu)造為這些塊體的主干邊界斷裂帶，其歷史地震空段是最有可能發(fā)生M≥7大地震或特大地震的具體地點(圖8):東昆侖斷裂瑪沁－瑪曲斷裂、鮮水河斷裂東南段、安寧河斷裂、大涼山斷裂、小江斷裂南段和紅河斷裂中南段等應(yīng)引起足夠的重視。川滇菱形塊體運動學(xué)模型進(jìn)一步顯示，滇中次級塊體東西兩側(cè)主干邊界斷裂不同段落的應(yīng)變狀態(tài)是有差異的，在地震的監(jiān)測和試驗預(yù)測中應(yīng)引起注意。
當(dāng)然，不同的青藏高原塊體運動學(xué)模型會導(dǎo)致對同一種觀測現(xiàn)象的不同理解和解釋，甚至?xí)霈F(xiàn)南轅北轍的對立結(jié)論，我們在這里提供的僅是一種可能的理論假設(shè)模型，希望在未來的實踐中得到補(bǔ)充、修改、完善，甚至拋棄，形成更符合實際的新一代運動學(xué)模型。
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徐錫偉 程 佳 許 沖 李 西 于貴華 陳桂華 譚錫斌 吳熙彥
(中國地震局地質(zhì)研究所，活動構(gòu)造與火山重點實驗室，北京 100029)
0 引言
青藏高原地處印度、歐亞、太平洋和菲律賓海等板塊相互強(qiáng)烈作用的交接地帶，是中國大陸?yīng)毺氐男聵?gòu)造運動域，新生代晚期以來強(qiáng)烈隆升不僅形成了平均海拔在4 500m以上的高原，還發(fā)育眾多具有發(fā)生破壞性地震能力的活動斷層，地震活動以頻度高、震級大、災(zāi)害嚴(yán)重為主要特征(Xu et al.，1996;鄧起東等，2003;張培震等，2003)，也成為青藏高原成因和如何調(diào)節(jié)印度板塊與歐亞板塊相互作用相關(guān)2個端元模型的爭論焦點:1)通過沿變形局部化的大型走滑斷層向東近似于剛性塊體的運動和東邊界帶深部拆離面之上橫向逆斷層褶皺作用將東向水平運動轉(zhuǎn)換為垂直抬升和地殼增厚模型(Molnar et al.，1975;Tapponnier et al.，1977;Avouac et al.，1993;Tapponnier et al.，2001;Thatcher，2003;Meade，2007);2)通過中下地殼低粘度物質(zhì)流動和膨脹及上地殼彌散狀分布式連續(xù)變形實現(xiàn)青藏高原的隆升變形(Royden et al.，1997;Clark et al.，2000;Zhang et al.，2004;Burchfiel et al.，2008)。1997 年以來青藏高原發(fā)生了一系列破壞性地震，例如1997年瑪尼MW7.6地震(Peltzer et al.，1999)，2001年昆侖山口西MW7.8 地震(Lin et al.，2002;Xu et al.，2002，2006;Lasserre et al.，2005)，2008 年MW7.9汶川地震(Dong et al.，2008;Shen et al.，2009;Xu et al.，2009)，2008年西昆侖于田MW7.1地震(Xu et al.，2013)，2010年玉樹 MW6.9地震(Shan et al.，2011;Sun et al.，2012)，2013年蘆山MW6.6地震(Xu et al.，2013a;王衛(wèi)民等，2013)，2014年于田MW7.1地震，魯?shù)镸W6.2地震(Xu et al.，2014)和景谷MW6.2地震(Jiang et al.，2014)等。其中，沿東昆侖斷裂發(fā)生的瑪尼地震、昆侖山口西地震和沿甘孜－玉樹斷裂發(fā)生的玉樹地震等均產(chǎn)生了純剪切的左旋走滑型地表破裂帶，發(fā)生在青藏高原東邊界逆斷層褶皺帶上的汶川地震和蘆山地震出現(xiàn)地殼明顯縮短的擠壓破裂帶，而發(fā)生在青藏高原西部的2008年于田地震則出現(xiàn)了顯示地殼局部伸展的正斷層型地表破裂帶。這些地表破裂型地震不斷發(fā)生進(jìn)一步加劇了青藏高原運動學(xué)模型的討論，但至少說明青藏高原上地殼近似于剛性塊體東向運動是確實存在的(Lin et al.，2002;Xu et al.，2006;Shen et al.，2009;Xu et al.，2009;Hubbard et al.，2009;Loveless et al.，2011;Xu et al.，2013a)。此外，通過與全球地震活躍期對比研究，還明確了青藏高原近期地震活動主體地區(qū)為巴顏喀拉塊體，加深了對塊體運動與地震發(fā)生之間相關(guān)性和全球地震活動關(guān)聯(lián)性的認(rèn)識(鄧起東等，2014)。由于塊體劃分方案和對塊體運動方式的理解差異，也有學(xué)者認(rèn)為近期地震活動除與巴顏喀拉塊體的東向運動有關(guān)外，2010年玉樹地震純剪切的左旋走滑型破裂應(yīng)與甘孜－玉樹－鮮水河斷裂以南的羌塘塊體SE向運動有關(guān)(Xu et al.，2013b)，2014年魯?shù)榈卣餘W向左旋走滑型地表破裂帶的發(fā)現(xiàn)和景谷地震的發(fā)生為進(jìn)一步分析、討論塊體運動與未來地震趨勢提供了不可或缺的基礎(chǔ)。本文在分析青藏高原塊體劃分、建立運動學(xué)模型的基礎(chǔ)上，通過對魯?shù)榈卣鸬乇砥屏褞У拿枋?，結(jié)合景谷地震發(fā)震構(gòu)造屬性的分析，對青藏高原未來地震趨勢，特別是地震活動主體地區(qū)做一個初淺的評價，為合理、有效地監(jiān)測和預(yù)測可能遭遇的地震提供一種開放式的理論假設(shè)和未來地震趨勢戰(zhàn)略性的分析。
1 青藏高原塊體劃分與運動學(xué)模型
1.1 活動塊體劃分與幾何學(xué)特征
圖1 青藏高原活動斷層分布與一級活動塊體劃分示意圖Fig.1 Map showing distribution of active faults and division of first-order active blocks in the Tibetan Plateau.
自1997年可可西里無人區(qū)瑪尼地震發(fā)生以來，中國大陸幾乎所有MS≥7.0地震均發(fā)生在青藏高原及其邊緣地帶，它們的發(fā)震構(gòu)造為不同級別活動塊體邊界大型走滑斷層、塊體運動前緣地殼縮短的逆斷層，或塊體運動后緣地殼局部伸展的張性正斷層(圖1)，顯示出青藏高原的地震活動與塊體運動密切相關(guān)(Xu et al.，1996;鄧起東等，2003，2014;張培震等，2003)。依據(jù)活動塊體定義，即具有一定規(guī)模的空間尺度和整體一致的運動學(xué)特征，且內(nèi)部變形較小，地震活動性相對較弱，周圍被運動學(xué)上相互協(xié)調(diào)的不同類型活動斷層(帶)或破壞性地震線(帶)圍限的構(gòu)造域，可作為一個獨立的活動塊體(徐錫偉等，2003;張培震等，2003)，參考已有活動構(gòu)造研究成果，特別是雅魯藏布江斷裂帶以南的喜馬拉雅和實皆斷裂以西的若開山等板塊邊界構(gòu)造帶、青藏高原中北部大型走滑斷層，包括阿爾金斷裂、東昆侖斷裂、海原斷裂、甘孜－玉樹－鮮水河－則木河－小江斷裂帶、喀喇昆侖斷裂、嘉黎斷裂等，以及高原西部地區(qū)代表近EW向地殼伸展的近SN向張性正斷層及其控制的地塹或半地塹盆地構(gòu)造等(Tapponnier et al.，1977;Xu et al.，1996;Tapponnier et al.，2001;鄧起東等，2003;鄧起東，2007;Taylor et al.，2009;Searle et al.，2011;Xu et al.，2013a，b)，可將青藏高原劃分為西昆侖、柴達(dá)木－祁連、巴顏喀拉、羌塘、拉薩等一級塊體(圖1)。本文的一級塊體劃分與以往的劃分最大的差異在于巴顏喀拉塊體與其北柴達(dá)木－祁連塊體和其南羌塘塊體之間的邊界活動斷裂帶界定問題:前人主要依據(jù)二疊－三疊紀(jì)阿尼瑪卿縫合帶作為巴顏喀拉塊體與北部塊體的分界斷裂，把三疊紀(jì)金沙江縫合帶作為巴顏喀拉塊體與羌塘塊體的分界斷裂，但實際上在許多地段第四紀(jì)大型走滑斷層并不沿這些縫合帶發(fā)育，局部地段甚至切割了古生代至中生代縫合帶，例如東昆侖斷裂在布格達(dá)坂峰以西明顯偏離阿尼瑪卿縫合帶(Taylor et al.，2009)，利用這些縫合帶作為分界斷裂所劃分的活動塊體存在著很大的不確定性。因此，本文更傾向于利用現(xiàn)有大型活動構(gòu)造，特別是大型走滑斷層作為邊界斷裂的一級塊體劃分(圖1)。其中，西昆侖塊體以喀拉喀什斷裂、阿爾金斷裂西端、東昆侖斷裂西段或龍木錯－郭扎錯斷裂和喀喇昆侖斷裂等圍限;柴達(dá)木－祁連塊體由阿爾金斷裂、東昆侖斷裂和河西走廊帶等圍限;巴顏喀拉塊體由東昆侖斷裂、甘孜－玉樹－鮮水河斷裂帶和龍門山推覆構(gòu)造帶等圍限，羌塘塊體則由東昆侖斷裂西段或龍木錯－郭扎錯斷裂、甘孜－玉樹－鮮水河－安寧河－小江斷裂帶、嘉黎斷裂和紅河斷裂等圍限，而拉薩塊體則介于嘉黎斷裂和雅魯藏布江斷裂之間。根據(jù)第四紀(jì)斷錯地貌定量研究可知，近EW向阿爾金斷裂、東昆侖斷裂和甘孜－玉樹－鮮水河斷裂帶具有高的左旋滑動速率，NW向喀喇昆侖斷裂和嘉黎斷裂具有較高的右旋走滑速率，以及這些塊體西部均存在近NS向張性正斷層或張剪切正斷層及其控制的地塹或半地塹盆地等地殼局部伸展構(gòu)造等，可以推測這些塊體至少在第四紀(jì)時期存在向東的滑移現(xiàn)象(Molnar et al.，1975;Tapponnier et al.，2001;Meade，2007;Hubbard et al.，2009;Loveless et al.，2011;Xu et al.，2013b)。即這些活動塊體具有一個典型的構(gòu)造地質(zhì)學(xué)基本特征:塊體運動的前方與高原周邊地塊相互作用地帶出現(xiàn)地殼明顯縮短的擠壓構(gòu)造，例如柴達(dá)木－祁連塊體與阿拉善地塊之間的河西走廊，與鄂爾多斯地塊之間的六盤山等擠壓構(gòu)造，巴顏喀拉塊體與華南地塊之間的龍門山推覆構(gòu)造帶等;而塊體運動后方出現(xiàn)局部地殼伸展構(gòu)造，例如柴達(dá)木－祁連塊體與西昆侖塊體之間的阿爾金斷裂西端部NE向張性斷裂，羌塘塊體西部大量近NS向地塹盆地等。由于分割羌塘、巴顏喀拉、柴達(dá)木－祁連和西昆侖等塊體的近EW向阿爾金斷裂帶、東昆侖斷裂帶和甘孜－玉樹－鮮水河斷裂帶等邊界斷裂均為左旋走滑斷層，這些活動塊體的向東滑移和逃逸要求這些邊界活動斷裂的左旋走滑速率應(yīng)從南向北依次降低，塊體東向運動速率也應(yīng)表現(xiàn)出向北逐漸降低的運動學(xué)特征。
1.2 活動塊體運動學(xué)特征
根據(jù)一級塊體內(nèi)部二級活動構(gòu)造展布，結(jié)合現(xiàn)有GPS觀測點實際分布等，青藏高原可進(jìn)一步劃分為14個二級塊體，包括祁連(QL)、柴達(dá)木(Qaidm)、青藏高原東北緣(NET)、巴顏喀拉(BYH)、龍門山(LMS)、四川盆地(SC)、羌塘(QT)、羌塘東(QTE)、川西(CX)、滇中(DZ)、拉薩西(LSW)、拉薩中(LSM)、拉薩東(LSE)、密支那－西盟(MX)等次級塊體(圖2)。
根據(jù)已經(jīng)公開發(fā)表的青藏高原及其鄰區(qū)1999—2004年期間3期GPS站點相對于歐亞板塊的觀測數(shù)據(jù)(Gan et al.，2007)，選擇相對穩(wěn)定的塔里木盆地內(nèi)部20個GPS站點計算塔里木盆地的整體運動特征，得到塔里木盆地近北向的平移速率為13.2 mm/a(北向速率 Vn=13.15mm/a，東向速率 Ve=－0.17mm/a)，歐拉極位于柴達(dá)木－祁連塊體西北部(37.47°±0.2°N，85.04°±0.8°E)，順時針轉(zhuǎn)動角速度為(0.676°±0.04°)/Ma。假定塔里木盆地為相對穩(wěn)定的不動點，扣除塔里木盆地的整體運動可得到青藏高原各GPS觀測站點相對于塔里木盆地的運動特征(圖3)。在假定塊體運動近似于剛性，并保證去除各二級(次級)塊體整體運動后各GPS觀測站點的殘差值較小并在可以接受的范圍內(nèi)(圖4a)，計算得到各次級塊體質(zhì)心位置附近塊體整體的運動矢量(紅色箭頭)、東向和北向運動速率(圖4b藍(lán)色箭頭)。由各二級塊體的運動矢量圖可知，拉薩塊體西、中、東等3個二級塊體的東向分量和北向分量存在明顯差異，東向分量向東明顯增大，至少反映出拉薩塊體內(nèi)部存在著近EW向地殼伸展作用，7條受正斷層或走滑正斷層控制的近SN向新生代中晚期地塹或半地塹斷陷盆地帶就是地殼局部伸展的地表構(gòu)造表現(xiàn)，同時表明拉薩塊體東部可通過嘉黎斷裂與東構(gòu)造結(jié)向SE部的密支那－西盟塊體擠出;另外，拉薩塊體的北向運動量還表現(xiàn)出西小東大的特點。羌塘塊體西藏部分近EW向展布，東向運動分量約為27mm/a，大于拉薩中、西部的2個二級塊體相應(yīng)的東向運動分量，顯示出嘉黎斷裂中西段(那曲以西)具有右旋走滑分量，但量值較小，僅1～3mm/a;塊體西藏部分東向運動量值向東變大反映出羌塘塊體西部應(yīng)存在近EW向的地殼局部伸展，這是其西部出現(xiàn)地表地塹盆地的力學(xué)基礎(chǔ);羌塘塊體東端部又稱川滇菱形塊體，包括川西和滇中2個次級塊體，受近SN向金沙江斷裂帶、鮮水河－安寧河－小江斷裂帶和NW向紅河斷裂等控制，出現(xiàn)向東偏南的滑移，使安寧河斷裂和小江斷裂等發(fā)生同時兼有左旋走滑和擠壓縮短的構(gòu)造運動，安寧河斷裂、大涼山斷裂和馬邊－鹽津斷裂總的左旋應(yīng)變速率可達(dá)11mm/a，小江斷裂左旋應(yīng)變速率約為9mm/a，東邊界帶近EW向縮短應(yīng)變速率可達(dá)9mm/a，西側(cè)金沙江斷裂帶EW向地殼縮短應(yīng)變速率約5mm/a，麗江－小金河斷裂和紅河斷裂帶的擠壓縮短應(yīng)變也很明顯。巴顏喀拉塊體主體部分或龍日壩斷裂以西東向運動速率約為19.2mm/a，并表現(xiàn)出剛性運動的特征，反映出甘孜－玉樹－鮮水河－安寧河－小江斷裂帶甘孜—玉樹段的左旋應(yīng)變速率約為7.5mm/a;但跨越NE向龍日壩斷裂后到東端龍門山次級塊體東向運動速率減少到14.2 mm/a，減少量分解到了龍日壩斷裂上，可得其右旋走滑應(yīng)變速率約為5mm/a，并帶有少量NW向縮短應(yīng)變，而跨越龍門山推覆構(gòu)造帶的運動矢量的變化表明龍門山推覆構(gòu)造帶分解了2 mm/a右旋走滑應(yīng)變和2mm/a左右NW向縮短應(yīng)變。最北部的柴達(dá)木－祁連塊體東向運動速率為7.6～10.4mm/a，顯示出東昆侖斷裂帶阿尼瑪卿山以西的東大灘—西大灘段左旋走滑應(yīng)變可達(dá)12mm/a，這一速率與地質(zhì)滑動速率基本一致(Van der Wored，2002)，東部瑪沁—瑪曲段和西秦嶺斷裂合計左旋走滑應(yīng)變速率約為9mm/a;而最北部的阿爾金斷裂帶肅北附近左旋走滑應(yīng)變速率約為10mm/a，向東到寬灘山段約為2.8mm/a，且均有6mm/a的近SN向地殼相對縮短率，這一結(jié)果與相應(yīng)段落的地質(zhì)滑動速率基本一致(Xu et al.，2005;Zhang et al.，2007)。
圖2 青藏高原次級塊體劃分示意圖Fig.2 Map showing division of second-order active blocks in the Tibetan Plateau.
圖3 青藏高原相對于塔里木盆地的運動圖像(原始數(shù)據(jù)據(jù)Gan et al.，2007)Fig.3 GPS velocity field within the Tibetan Plateau relative to the stable Tarim Basin inferred from GPS measurements(original data from Gan et al.，2007).
圖4 青藏高原次級塊體整體運動矢量圖像Fig.4 Block motion vectors in the Tibetan Plateau where the rigid rotation of the whole plateau has been removed and only the interior deformation remains.
青藏高原中東部嘉黎斷裂、甘孜－玉樹－鮮水河－安寧河－小江斷裂帶、東昆侖斷裂和阿爾金斷裂的走滑應(yīng)變速率與地質(zhì)滑動速率的一致性表明，在GPS有效控制的范圍內(nèi)一級、二級活動塊體的東向運動速率具有相當(dāng)高的合理性，并顯示出青藏高原中東部的構(gòu)造運動符合在印度板塊向北運移并與歐亞板塊碰撞后青藏高原物質(zhì)以塊體形式向東逃逸模型，且塊體運動速率具有從南到北依次降低的基本運動學(xué)特征(圖4b)。值得指出是:
(1)龍日壩斷裂以西的巴顏喀拉塊體向東的運動速率為19.1～19.3mm/a，金沙江斷裂以西的羌塘塊體向東的運動速率為26～28mm/a，反映出塊體的東向運動近似于剛性塊體運動，主要變形發(fā)生在分割一級或二級塊體的邊界活動斷裂上，塊體內(nèi)部的變形量相對邊界帶要小，在考慮各級塊體的整體運動時可以忽略不計。
(2)甘孜－玉樹－鮮水河－安寧河－小江斷裂帶玉樹—鮮水河段是分隔羌塘塊體與巴顏喀拉塊體向北運動和向南運動的重要邊界斷裂，以北的塊體均有向北的運動分量，以南塊體有向南的運動分量(圖4b)。
(3)川滇菱形塊體西邊界(近NS向金沙江斷裂帶、中甸－龍蟠－喬后斷裂和紅河斷裂等)由于川西和滇中次級塊體向東偏南的運動實際上減少了作用在這些邊界斷裂上近EW向的正應(yīng)力量值，有利于以中等強(qiáng)度地震頻繁釋放彈性應(yīng)變能;東邊界的鮮水河斷裂東南段、安寧河斷裂、則木河斷和小江斷裂等近EW向正應(yīng)力量值增加，有利于彈性應(yīng)變能的積累加載和閉鎖作用，形成發(fā)生大地震的構(gòu)造力學(xué)條件。
(4)依據(jù)GPS監(jiān)測數(shù)據(jù)和塊體運動矢量等可知，川西和滇中次級塊體之間N50°E走向的麗江－小金河斷裂存在著約2.7mm/a的NW向地殼縮短應(yīng)變速率，并存在約0.8mm/a右旋應(yīng)變速率，而斷錯地貌研究表明該斷裂具有左旋走滑性質(zhì)，地質(zhì)左旋滑動速率為3.8mm/a(徐錫偉等，2003)，即GPS監(jiān)測期間現(xiàn)今構(gòu)造運動對麗江－小金河斷裂具有一定的卸載作用，但擠壓應(yīng)變?nèi)栽诔掷m(xù)增加過程中。
上述青藏高原東部塊體運動學(xué)模型為進(jìn)一步分析、理解和討論2014年接連發(fā)生的魯?shù)镸6.5地震和景谷M6.6地震的構(gòu)造運動內(nèi)涵提供了一個理論假設(shè)平臺。
2 魯?shù)榈卣鸷途肮鹊卣鸬闹甘疽饬x
與2010年9月4日新西蘭達(dá)費爾德(Darfild)MW7.1地震、2011年2月22日基督城(Christchurch)MW6.2地震(Beavan et al.，2011)和2014年8月24日美國加州南納帕(South Napa，California)MW6.0地震(Walter D.Mooney，2014在中國地震局地球物理研究所講演PPT)發(fā)生在歷史地震活動性相對較弱地區(qū)的未知活動斷層上一樣，2014年8月3日云南魯?shù)镸S6.5地震和2014年10月7日云南景谷MS6.6地震也發(fā)生在川滇菱形塊體主邊界斷裂帶外側(cè)震前未知的次級活動斷層上，它們的發(fā)生對進(jìn)一步分析、理解川滇菱形塊體現(xiàn)今運動狀態(tài)具有一定的理論指示意義。
2.1 魯?shù)榈卣鸹咎卣?/h3>
魯?shù)镸W6.2或MS6.5地震是發(fā)生在川滇菱形塊體東邊界鮮水河－安寧河－則木河－小江斷裂帶東側(cè)與華南地塊之間的一次中等強(qiáng)度破壞性地震。該地區(qū)除發(fā)育安寧河斷裂、則木河斷裂、小江斷裂、大涼山斷裂、馬邊－鹽津斷裂等主干活動斷層外，主要存在NE向昭通－蓮峰斷裂帶(聞學(xué)澤等，2013)，是近年來中等強(qiáng)度地震多發(fā)地帶，曾發(fā)生過2003年魯?shù)镸S5.0和5.1級地震、2004年魯?shù)镸S5.6地震、2006年鹽津2次MS5.1地震和2012年彝良MS5.7和5.6級地震等。據(jù)云南昭通防震減災(zāi)局局域地震臺網(wǎng)記錄到的余震N30°W向密集條帶狀優(yōu)勢方位、重新定位獲得的NEE向和NNW向兩組近于直立的余震密集條帶、最高地震烈度為Ⅸ度區(qū)長軸呈NNW—NW向展布以及極震區(qū)地震裂縫等顯示出魯?shù)榈卣鸬陌l(fā)震斷層為NW向斷層，命名為包谷垴－小河斷裂(王未來等，2014;徐錫偉等，2014;Cheng et al.，2014)，震源機(jī)制解反映出發(fā)震斷層以左旋走滑為主，兼有少量的正斷傾滑分量(許力生等，2014;張廣偉等，2014)，具有從深部沿SSE方向向地殼淺部擴(kuò)展的破裂過程，并有可能在南東段出現(xiàn)地震地表破裂帶的推測(劉成利等，2014)，魯?shù)榈卣餘W—NNW向發(fā)震斷層屬大涼山斷裂南端部的組成部分(徐錫偉等，2014)。
在魯?shù)榈卣饝?yīng)急期間拍攝的航空照片解譯發(fā)現(xiàn)的疑似地表破裂帶的指引下，作者(徐錫偉、許沖和李西)通過野外實地核實確為魯?shù)榈卣鸬乇砥屏褞隙耍挥谕跫移麓灞?，?條走向320°至330°次級純左旋走滑破裂帶呈左階羽列而成，其中羽列階區(qū)西側(cè)左旋走滑破裂帶基巖斷層面傾向NE，傾角62°，帶有明顯的正斷傾滑分量;階區(qū)內(nèi)部發(fā)育多條走向280°左右的張剪切破裂和張性破裂，構(gòu)成一個拉分構(gòu)造(圖5)。整個地表破裂帶由純剪切破裂、剪切破裂、張剪切破裂、張性破裂和鼓包等組成(圖6)。其中，單條純剪切破裂(P－shear)平行于整條地表破裂帶，走向325°，傾向NE，傾角65°;單條剪切破裂(R－shear)走向約315°，與整條地表破裂帶夾角10°左右，它們大多數(shù)呈左階羽列，階區(qū)形成拉開狀張性破裂或小拉分構(gòu)造，也有許多地段可見呈右階羽列，階區(qū)形成隆起的鼓包;單條張剪切破裂和拉開狀張性破裂(R'－shear)走向從305°至290°，左旋走滑分量也隨之減少，在張剪切破裂左階雁列區(qū)出現(xiàn)拉分構(gòu)造，而右階雁列區(qū)出現(xiàn)鼓包隆起。上述構(gòu)造組合成走向325°左右、長約2.2km的地震地表破裂帶(圖5)，多處可見斷層面上近于水平的擦痕顯示魯?shù)榈卣馂樽笮呋偷卣穑巴饪蓽y量到的最大同震左旋走滑位移量為62cm(Xu et al.，2014)。這一地震地表破裂帶的發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步論證了魯?shù)榈卣鸬陌l(fā)震斷層為NW向包谷垴－小河斷裂，在構(gòu)造屬性上屬于大涼山斷裂帶的南端部組成部分。
2.2 景谷地震基本特征
景谷MW6.2或MS6.6地震發(fā)生在川滇菱形塊體與密支那－西盟塊體或滇西南塊體交界附近紅河斷裂西側(cè)無量山區(qū)，發(fā)育一系列NNW向和NEE向兩組網(wǎng)絡(luò)狀共軛斷裂系(虢順民等，1999;楊曉平等，2008)，該地區(qū)除NNW向右旋走滑的紅河斷裂、NE向左旋走滑的大盈江裂東南段、安寧河斷裂、大涼山斷裂、小江斷裂帶東支、紅河斷裂等發(fā)生M≥7地表破裂型地震的危險性。
由此可見，在現(xiàn)有青藏高原2維平面塊體運動模型假設(shè)條件下，未來地震活動主體地區(qū)除巴顏喀拉塊體主干邊界斷裂外，羌塘塊體，特別是其東部的川滇菱形塊體也是未來地震活動的主體地區(qū)之一，2014年11月22日發(fā)生在鮮水河斷裂南東段(色拉哈斷裂)的康定MS6.3地震進(jìn)一步證實鮮水河斷裂東南段、安寧河斷裂、大涼山斷裂和小江斷裂南段等存在發(fā)生地表破裂型地震的潛在危險。
在這里需要特別注意的一點是，2014年魯?shù)榈卣鸬乇砥屏褞э@示的同震左旋錯動和景谷地震震源斷層的同震右旋錯動反映出的滇中次級塊體的運動方向為150°，與邊界斷裂控制的塊體長期滑動方向一致，但與塊體運動學(xué)模型假定相對塔里木盆地的現(xiàn)今運動方向有著明顯的差別(圖7)，這一差異可能是由假定塔里木盆地為穩(wěn)定的不動點引起的，也可能是其他還不清楚的力學(xué)機(jī)理引起的，但青藏高原運動學(xué)或動力學(xué)模型表明川滇菱形塊體東邊界的鮮水河斷裂、安寧河斷裂、則木河斷裂、小江斷裂等現(xiàn)今受到更大的東向擠壓正應(yīng)力而有利于斷裂閉鎖和彈性應(yīng)變能的積累，在彈性應(yīng)變能積累到較大量值或高應(yīng)力水平狀態(tài)時，可能表現(xiàn)出與長期運動方向的局部差異，這種差異在未來構(gòu)造應(yīng)變演化過程中如果出現(xiàn)向南偏轉(zhuǎn)，與長期構(gòu)造運動方向夾角變小或一致時，不僅預(yù)示著具有發(fā)震能力的發(fā)震斷層及其鄰區(qū)的局部構(gòu)造應(yīng)力場與區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場趨于一致(刁桂苓等，2011)，還反映出作用在發(fā)震斷層正應(yīng)力量值減少，有利于發(fā)震斷層的突發(fā)性錯動和已經(jīng)積累的較大彈性應(yīng)變能釋放，發(fā)生地表破裂型地震，這一模型的物理預(yù)測需要對川滇地區(qū)塊體運動方向或最大主壓應(yīng)力軸空間方位變動的監(jiān)測，對鮮水河斷裂東南段、安寧河斷裂、大涼山斷裂和小江斷裂南段進(jìn)行短臨或臨震試驗預(yù)測、預(yù)報。
此外，考慮到活動塊體不同構(gòu)造部位運動學(xué)性質(zhì)的差異，地震危險區(qū)未來地震破裂和同震滑動方式是不一樣的，應(yīng)有針對性地進(jìn)行監(jiān)測研究:例如，針對象祁連山、麗江－小金河斷裂等逆斷層型危險區(qū)，除利用GPS等形變測量資料分析地表逆斷層附近的閉鎖狀態(tài)、閉鎖范圍大小外，觀測斷層上盤長期的垂直隆升應(yīng)變特征并與區(qū)域背景進(jìn)行對比分析，討論可能存在的與地震孕育、發(fā)生密切相關(guān)的各種異?，F(xiàn)象;對于阿爾金斷裂帶、東昆侖斷裂帶瑪沁—瑪曲段、川滇菱形塊體主干邊界走滑斷裂等，除利用各種形變觀測資料確定閉鎖狀態(tài)、閉鎖范圍大小、長期運動狀態(tài)外，還需考慮它們變形局部化的構(gòu)造特征(徐錫偉等，2007，2008)，針對局部拉分盆地、擠壓隆起等走滑斷層幾何結(jié)構(gòu)不連續(xù)段的應(yīng)變行為，觀測、探討與這種應(yīng)變狀態(tài)相對應(yīng)的地震活動性、地溫、地電阻率、速度結(jié)構(gòu)等理論和實際變化過程，試驗性地對塊體主邊界走滑斷層孕震過程進(jìn)行具有科學(xué)目標(biāo)的監(jiān)測和對未來地表破裂型地震或震級M≥7地震的預(yù)測(馬瑾等，2014)。例如，按照滇中次級塊體運動學(xué)模型、2014年魯?shù)榈卣鸷途肮鹊卣饠鄬踊瑒语@示出的滇中次級塊體現(xiàn)今運動狀態(tài)等可知(圖7)，近SN向的東邊界斷裂帶(安寧河斷裂、小江斷裂)和紅河斷裂南段(元陽以南)、建水－楚雄斷裂和曲江斷裂等不僅存在剪切(走滑)應(yīng)變積累，還存在擠壓應(yīng)變積累，但則木河斷裂由于走向偏西出現(xiàn)局部拉張應(yīng)變分量，紅河斷裂北段及其鄰近地區(qū)由于處于滇中次級塊體運動的后緣，同樣會出現(xiàn)拉張應(yīng)變分量，在對這些地段進(jìn)行觀測與分析時，關(guān)注應(yīng)變狀態(tài)的細(xì)微差異及其與滇中次級塊體運動狀態(tài)的關(guān)系有助于理解空間異常演化，可幫助提高確定危險區(qū)危險程度的實際水平。
4 結(jié)語
本文僅是利用作者掌握的有關(guān)青藏高原活動構(gòu)造定量和定性資料，結(jié)合GPS監(jiān)測數(shù)據(jù)，按照現(xiàn)有活動塊體定義，對青藏高原活動塊體進(jìn)行的二級劃分，并給出了體現(xiàn)各級塊體整體運動為主的運動學(xué)參數(shù)，體現(xiàn)出青藏高原南部羌塘塊體東向運動量最大，向北依次減小的塊體運動學(xué)模型，與其對應(yīng)的近EW向塊體邊界斷裂左旋走滑運動速率也有向北依次減小的規(guī)律。在這一塊體運動學(xué)模型理論假設(shè)下，分析認(rèn)為2008年和2014年兩次于田地震與北部柴達(dá)木－祁連塊體的向東逃逸密切相關(guān)，會對阿爾金斷裂帶東部段落和河西走廊帶引起加載作用，但由于一級塊體內(nèi)部柴達(dá)木盆地東西兩側(cè)、祁連山等地區(qū)發(fā)育NW向活動逆斷層褶皺系，會減緩從西向東的加載作用量，對東端部(河西走廊、六盤山等)影響有限;2001年昆侖山口西地震、2008年汶川地震和2013年蘆山地震的發(fā)生與巴顏喀拉塊體的東向運動密切相關(guān)，東昆侖斷裂帶西大灘—東大灘段和瑪沁—瑪曲段是未來應(yīng)該密切關(guān)注的地段，1997年瑪尼地震、2010年玉樹地震等則與羌塘塊體的東向偏南運動有關(guān)。因此，未來地表破裂型地震的主體地區(qū)應(yīng)至少包括巴顏喀拉塊體和川滇菱形塊體等，發(fā)震構(gòu)造為這些塊體的主干邊界斷裂帶，其歷史地震空段是最有可能發(fā)生M≥7大地震或特大地震的具體地點(圖8):東昆侖斷裂瑪沁－瑪曲斷裂、鮮水河斷裂東南段、安寧河斷裂、大涼山斷裂、小江斷裂南段和紅河斷裂中南段等應(yīng)引起足夠的重視。川滇菱形塊體運動學(xué)模型進(jìn)一步顯示，滇中次級塊體東西兩側(cè)主干邊界斷裂不同段落的應(yīng)變狀態(tài)是有差異的，在地震的監(jiān)測和試驗預(yù)測中應(yīng)引起注意。
當(dāng)然，不同的青藏高原塊體運動學(xué)模型會導(dǎo)致對同一種觀測現(xiàn)象的不同理解和解釋，甚至?xí)霈F(xiàn)南轅北轍的對立結(jié)論，我們在這里提供的僅是一種可能的理論假設(shè)模型，希望在未來的實踐中得到補(bǔ)充、修改、完善，甚至拋棄，形成更符合實際的新一代運動學(xué)模型。
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