劉立煒　張四新　周聰

摘要：蘆山7.0級地震和康定6.3級地震是近兩年來在龍門山斷裂帶和鮮水河斷裂帶上發(fā)生的最為顯著的兩次地震事件，都發(fā)生在巴顏喀拉地塊與四川盆地的擠壓構(gòu)造帶邊緣。利用蘆山科學(xué)考察項目和中國地球物理場觀測——青藏高原東緣地區(qū)項目中獲得的水準(zhǔn)資料，研究蘆山地震震前、震中和震后垂直形變演化和康定地震震前垂直形變特征。結(jié)果表明：蘆山地震前龍門山斷裂帶南段的小金相對于蘆山地區(qū)上升速率約為1.7mm/a，同震垂直變形可以達(dá)到197.7mm，變形最大區(qū)域分布在蘆山灌縣一安縣斷裂附近；蘆山地震后鮮水河斷裂帶色拉哈段兩側(cè)垂直形變迅速增加至13mm/a，之后發(fā)生康定地震。1982年以來，鮮水河斷裂帶和龍門山斷裂帶Y字型交匯區(qū)域保持著4.5mm/a的快速隆升，同時在都江堰和大邑一帶存在一條垂直形變高梯度帶。

關(guān)鍵詞：蘆山地震；康定地震；垂直形變；龍門山斷裂帶；鮮水河斷裂帶

中圖分類號：P315.72 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1000-0666（2016）02-0224-06

0 引言

2014年11月22日，四川康定縣發(fā)生6.3級地震，這次地震發(fā)生在鮮水河斷裂帶的色拉哈段上，震源深度為18km。這是繼發(fā)生在龍門山斷裂帶2013年4月蘆山7.0級地震和2008年汶川8.0級地震后，在川西地區(qū)發(fā)生的又一次強(qiáng)烈地震?？刀ǖ卣鸷吞J山地震都是巴顏喀拉塊體自1997年以來發(fā)生的一系列中強(qiáng)地震之一。2008年汶川地震發(fā)生后，地震破裂迅速向NE向擴(kuò)展成350km，局部段落橫向擴(kuò)展成80km（馬瑾等，2013），但是并沒有向SW方向發(fā)展。有學(xué)者認(rèn)為，龍門山斷裂帶中段和西南段是相互獨(dú)立的兩個構(gòu)造單元（張岳橋，李海龍，2010；詹艷等，2013），也有很多學(xué)者認(rèn)為汶川地震使得龍門山斷裂帶西南段以及龍門山斷裂帶和鮮水河斷裂帶交匯的康定及其附近的地震危險性增強(qiáng)（陳運(yùn)泰等，2013；易桂喜等，2013；秦向輝等，2013）。2013年蘆山地震發(fā)生在龍門山斷裂帶南段，地震發(fā)生后中國地震局迅速啟動了地震科學(xué)考察項目，布設(shè)的區(qū)域水準(zhǔn)路線恰好覆蓋了康定地震的發(fā)震斷裂，同時對龍門山斷裂帶南段以及與鮮水河斷裂帶交匯的Y字型地區(qū)具有一定監(jiān)測能力，其中小金一雅安水準(zhǔn)線路穿過震中區(qū)域，2014年5月對該條測線進(jìn)行了再一次復(fù)測。本文主要利用實際觀測的水準(zhǔn)資料，通過對蘆山地震震前、震中和震后區(qū)域構(gòu)造垂直形變演化特征的研究和對康定地震震前震區(qū)垂直形變特征的分析，希望能夠?qū)堥T山斷裂帶南段以及其與鮮水河交匯區(qū)域的構(gòu)造運(yùn)動特征有一定的認(rèn)識。

1 區(qū)域構(gòu)造及資料概況

蘆山地震和康定地震都發(fā)生在巴顏喀拉塊體與華南塊體相互碰撞的邊界斷裂帶上，反映了青藏高原在印度洋板塊的推擠作用下，巴顏喀拉塊體在東偏南的運(yùn)動過程中，在龍門山附近受到華南塊體的阻擋作用，使得龍門山地區(qū)出現(xiàn)地殼縮短和山體的隆升現(xiàn)象。青藏高原東緣地區(qū)1970～2011年長時間尺度垂直運(yùn)動背景場顯示沿龍門山斷裂帶以及龍門山斷裂帶與鮮水河斷裂帶交匯區(qū)域存在一垂直形變高梯度帶，2008年汶川地震、2013年蘆山地震和2014年康定地震均發(fā)生在這一高梯度帶內(nèi)（王雙緒等，2013；郝明，2012）。

雖然GPS資料在汶川地震前反映出很小的水平運(yùn)動速率（張培震等，2009），但是龍門山斷裂帶附近的垂直形變資料還是很好得反映了震前龍門山斷裂帶顯著的擠壓縮短現(xiàn)象（徐錫偉等，2013）。

蘆山地震后，中國地震局迅速啟動了蘆山地震科學(xué)考察項目，水準(zhǔn)監(jiān)測任務(wù)由中國地震局第一監(jiān)測中心和第二監(jiān)測中心共同完成。監(jiān)測范圍包括（29°～31°N，101°～104°E）：北至小金、丹巴和都江堰一帶，南至石棉、漢源，西至雅江、康定，東至雅安、邛崍和滎經(jīng)一帶（圖1）。為了彌補(bǔ)歷史監(jiān)測資料的不足，筆者從陜西省測繪局收集到了跨越震中的小金-雅安測線、都江堰-八美鎮(zhèn)、都江堰-大邑測線，再加之地震監(jiān)測網(wǎng)和中國地球物理場觀測——青藏高原東緣地區(qū)項目所積累的資料，這次科學(xué)考察的水準(zhǔn)監(jiān)測網(wǎng)基本覆蓋了龍門山斷裂帶南段，以及龍門山與鮮水河斷裂帶交匯的Y字型地區(qū)。所收集歷史資料多數(shù)路線有兩期資料，部分路線有多期，監(jiān)測時間基本在1985年前后至汶川地震后的2010～2011年。其中跨越震中的小金一雅安測線，收集到了其在1986年、2010年兩期歷史資料，2013年蘆山地震同震垂直形變監(jiān)測資料，及在震后2014年的觀測資料，這些資料能夠較好的反映蘆山地震震前、震中和震后的垂直形變演化。都江堰-大邑測線為2009年埋設(shè)，加上2013科學(xué)考察項目復(fù)測成果，總共有兩期資料，而且由于汶川地震的破壞以及工業(yè)建設(shè)和民用設(shè)施的發(fā)展，多條水準(zhǔn)線路在20世紀(jì)80年代布設(shè)的老點(diǎn)已經(jīng)破壞殆盡，無法閉合成網(wǎng)。因此在資料處理中，計算區(qū)域垂直形變速率只能使用汶川地震后2010年觀測資料及2013年的科考資料。在實際計算中石棉一雅安測線的水準(zhǔn)監(jiān)測成果精度較差，為了不影響整體的計算結(jié)果，在平差計算中將此部分?jǐn)?shù)據(jù)舍去。為了彌補(bǔ)區(qū)域資料在垂直形變時間演化分析中的不足以及最大限度的利用所有已有資料，筆者利用具有多期資料并且跨鮮水河斷裂帶和龍門山斷裂上的測線進(jìn)行跨斷層剖面分析。

2 垂直形變特征分析

2.1 區(qū)域垂直形變特征

以雅安基巖點(diǎn)做為起算點(diǎn)（圖1中五角星），先對資料進(jìn)行預(yù)處理，并在剔除粗差基礎(chǔ)上（張四新等，2005），進(jìn)行擬穩(wěn)平差計算，獲得2010～2013年龍門山斷裂帶南段和龍門山、鮮水河斷裂帶Y字型交匯區(qū)域的垂直形變速度場。結(jié)果顯示，由于蘆山地震引起的同震垂直形變顯著，蘆山地震震中的蘆山、寶興附近垂直形變速率大幅抬升，同震形變顯著影響區(qū)域主要分布在寶興-雅安-帶（圖2）。龍門山斷裂帶以南的四川盆地垂直形變速率下降，平均下降速率約為3mm/a；瀘定-康定-帶垂直形變速率下降與康定至丹巴地區(qū)的垂直形變速率上升形成鮮明的對比。同時，在小金-都江堰、大邑-帶形成-垂直形變高梯度帶（圖3）。endprint

2.2 跨斷層剖面垂直形變特征

2.2.1 小金一雅安剖面

小金一雅安剖面是經(jīng)過蘆山地震震中的一條水準(zhǔn)剖面。汶川地震地表破裂帶長度為240km，震中最大垂直位移達(dá)到6.5±0.5m，汶川地震震中距離蘆山地震震中僅87km（徐錫偉等，2013），汶川地震勢必會對發(fā)生蘆山地震的龍門山斷裂帶南段產(chǎn)生一定的影響。為了消除汶川地震在蘆山地震震間期的1986～2010年資料中引起的同震變形，準(zhǔn)確反映蘆山地震前構(gòu)造變化，利用USGS提供的汶川地震有限斷層面解，借助球面位錯模型對汶川地震在龍門山斷裂帶南段產(chǎn)生的同震形變進(jìn)行了正算（付廣域，2012），在1986～2010年的資料中將計算所得汶川地震的同震變形扣除。由PSGRN/PSCMP計算結(jié)果顯示，汶川地震對龍門山斷裂帶南段的水準(zhǔn)監(jiān)測區(qū)域引起的震后粘彈性形變量值很小，在蘆山地震震間期垂直形變計算中可以忽略不計（Hao et al，2014）。從而獲得了蘆山地震震間期跨震中的小金-雅安垂直形變曲線（圖4）。

蘆山地震震前的1986～2010年垂直形變剖面顯示，龍門山斷裂帶南段的小金相對于蘆山地區(qū)上升速率約為1.7mm/a。在震中附近的達(dá)多35測點(diǎn)處為明顯的斷層閉鎖區(qū)域。蘆山地震后科學(xué)考察項目獲得成果顯示，2010～2013年達(dá)多35測點(diǎn)周圍15.1km的范圍內(nèi)垂直方向形變上升了115.7mm，是整個剖面垂直形變變化最大的區(qū)域。達(dá)多35測點(diǎn)相對位于小金東南側(cè)達(dá)多8測點(diǎn)同震垂直變形可以達(dá)到197.7mm（去除汶川地震的同震影響后的結(jié)果）。2014年中國地震局第二監(jiān)測中心對該條測線進(jìn)行了再一次復(fù)測，結(jié)果顯示位于四川盆地的雅安相對于小金逆繼承性抬升了約18mm（圖4），這反映出蘆山地震后區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場的松弛調(diào)整作用。與汶川地震類似，蘆山地震震前和震后的垂直形變變化基本符合地震的彈性回跳學(xué)說。

2.2.2 丹巴-雅安剖面

2014年康定6.3級地震的發(fā)震斷層為鮮水河斷裂帶的色拉哈段，恰好在蘆山科學(xué)考察項目監(jiān)測范圍內(nèi)，丹巴-小金的水準(zhǔn)剖面能夠較好的控制鮮水河斷裂帶色拉哈段的垂直形變演化，同時也有利于分析鮮水河斷裂和龍門山斷裂交匯地區(qū)的構(gòu)造變化?？刀ǖ卣鸢l(fā)生前可以收集到該剖面1982年、2010年和2013年3期完整的水準(zhǔn)資料（圖5）。該剖面多數(shù)水準(zhǔn)點(diǎn)分布在川西地區(qū)，但是雅安附近水準(zhǔn)監(jiān)測資料受到汶川地震和蘆山地震的同震影響比較明顯，因此仍然利用球面位錯模型計算汶川地震和蘆山地震在剖面位置的同震形變，并在實際的剖面計算中扣除，得到2010～2013年和1982～2013年兩期康定地震震間期跨震中的水準(zhǔn)剖面成果。計算結(jié)果顯示：1982～2010年康定附近鮮水河斷裂帶兩側(cè)垂直差異運(yùn)動并不顯著，甚至表現(xiàn)出一定逆繼承性活動，整個區(qū)域主要表現(xiàn)為巴顏喀拉地塊向四川盆地的劇烈推擠，使得巴顏喀拉地塊相對四川盆地以3.2mm/a的速率迅速抬升。由于汶川地震和蘆山地震的發(fā)生，使得龍門山斷裂帶及其附近的形變能量得到了一定程度的釋放，區(qū)域應(yīng)力場處于相對松弛的狀態(tài)，在2010～2013年龍門山斷裂帶兩側(cè)垂直形變差異變化明顯減弱，但鮮水河斷裂帶色拉哈段的康定附近兩側(cè)垂直差異運(yùn)動顯著增強(qiáng)，由1980～2010年的約1.76mm/a迅速增加至13mm/a，這種劇烈變化顯然來自于蘆山地震的影響。在更長時間段的1982～2013年，雖然在2008年發(fā)生了汶川地震，2013年發(fā)生蘆山地震，但是在龍門山斷裂帶與鮮水河斷裂帶的交匯地區(qū)垂直形變最大隆升速率仍然可以達(dá)到4.5mm/a，顯示出該地區(qū)劇烈的構(gòu)造應(yīng)變能量積累。

3 討論與結(jié)論

蘆山地震和康定地震是近兩年在龍門山斷裂帶和鮮水河斷裂帶上發(fā)生的最為顯著的兩次地震事件，這兩次地震都發(fā)生在巴顏喀拉地塊與四川盆地交匯的構(gòu)造帶邊緣，區(qū)域垂直形變資料顯示，20世紀(jì)80年代以來，巴顏喀拉塊體與四川盆地相互碰撞造成了龍門山地區(qū)的快速隆升，汶川地震震前1983～1997年后山斷裂附近的茂汶相對于北川上升速率為2～3mm/a（杜方等，2009；張四新等，2008）。資料顯示蘆山地震前的1986～2010年在扣除汶川地震的影響后，龍門山斷裂帶南段表現(xiàn)為北側(cè)上升、南側(cè)下降的垂直形變運(yùn)動模式，并在蘆山谷地形成一明顯的閉鎖區(qū)域，震前和震后垂直形變觀測結(jié)果表明蘆山地震的發(fā)生是由逆沖斷層錯動產(chǎn)生的。雖然水準(zhǔn)資料時間間隔很長，并且蘆山地震前僅有兩期資料，無法反映出汶川地震對蘆山地震孕震區(qū)的確切影響，但是實際水準(zhǔn)監(jiān)測資料顯示，蘆山地區(qū)在蘆山地震前的25年來一直處于閉鎖狀態(tài)，同時GPS跨斷層剖面也顯示在龍門山斷裂帶蘆山地區(qū)存在明顯的孕震背景（蔣鋒云等，2013a），由此可知蘆山地震并不是完全由汶川地震引起的，而是長期以來構(gòu)造運(yùn)動能量積累和釋放的過程，因此蘆山地震和汶川地震應(yīng)該是兩次獨(dú)立的地震事件。從汶川地震和蘆山地震的余震分布來看，兩次地震之間尚有約35km的余震空缺區(qū)域（徐錫偉等，2013），同時大地電磁觀測結(jié)果顯示該區(qū)域兩側(cè)雜巖帶在地殼淺部沒有連通（詹艷等，2013），深部是否連通尚不可知，但小金一都江堰一帶確實存在一垂直形變高梯度帶，顯示出明顯構(gòu)造應(yīng)變積累現(xiàn)象，因此該地區(qū)存在一定的地震發(fā)生危險性。

靜態(tài)庫倫應(yīng)力計算結(jié)果顯示，汶川地震對蘆山地震的發(fā)生具有顯著的觸發(fā)作用（廖淼，朱守彪，2013），而且汶川地震使得龍門山斷裂帶和鮮水河斷裂帶交匯地區(qū)的地震危險性增加。蘆山地震后鮮水河斷裂帶色拉哈段南側(cè)相對北側(cè)垂直形變速率增加數(shù)倍，對康定地震的發(fā)生起了明顯的促進(jìn)作用。汶川、蘆山和康定地震的發(fā)生使得龍門山斷裂帶和鮮水河斷裂帶南段的構(gòu)造應(yīng)變能量得到一定程度的釋放，但是從長期來看，3大斷裂交匯的Y字型區(qū)域地殼垂直形變速率為4.5mm/a，這一量值要大于汶川地震之前和蘆山地震前的垂直形變速率。同時GPS資料處理結(jié)果在安寧河斷裂附近表現(xiàn)為明顯的左旋走滑運(yùn)動受阻，且其兩側(cè)塊體應(yīng)變率積累顯著增加（蔣鋒云等，2013b），如果不考慮觀測時間和測線分布的影響，3大斷裂交匯地區(qū)很可能是未來南北地震帶強(qiáng)震的發(fā)生地點(diǎn)。endprint