鲜水河断裂GPS监测研究

摘 要：鲜水河断裂是川滇地块和甘青地块所在区域内最具影响力、最具特征的断裂。采用中国地壳运动观测网络的观测数据，计算出了鲜水河断裂两侧所选测站在欧亚参考框架下的水平运动速度。用最小二乘法求得鲜水河断裂的运动速率为6.31mm/a，运动方向为南偏西7.7度，表明鲜水河断裂现今活动性较大。把鲜水河断裂的运动速度分解在鲜水河断裂的走向和倾向上，推出鲜水河断裂的性质为左旋走滑，且有明显的拉张特征。最后对造成鲜水河断裂现今活动特征的机理进行了一定地探讨。

关键词： GPS监测；鲜水河断裂；断裂活动

引言

川滇地块和甘青地块所在区域现今构造活动强烈、地震活动频繁[1][2]。独特的自然条件导致川滇地块和甘青地块所在区域地形高差悬殊、地貌类型多样、断裂发育，成为突发性地质灾害的重灾区[3]。鲜水河断裂是川滇地块和甘青地块所在区域内最具影响力、最具特征的断裂。文章选取中国地壳运动观测网络中部分相关GPS监测站对川滇地块和甘青地块的边界断裂-鲜水河断裂进行研究，通过研究鲜水河断裂两侧GPS监测站的监测结果，来探讨鲜水河断裂现今活动量大小、断裂性质等活动特征。

1 鲜水河断裂基本特征

鲜水河断裂是川滇地块和甘青地块的边界断裂，是中国西南地区巨型左旋走滑断裂带的重要组成部分。鲜水河断裂起于甘孜北面的英达，经朱楼、旦都、瓦各及炉霍南侧延至道孚，止于康定以南。断裂总体走向呈北偏西（40～50）度，总体略呈向北东微凸的弧形状。长约300多千米。由鲜水河断裂的活动特征，可将鲜水河断裂分为北西段和南东段。鲜水河断裂的北西段相对比较简单，大致为单线延伸几何结构，南东段则由折多塘断裂、康定断裂、磨西断裂等数条分支断裂组成[4]。鲜水河断裂形成于中生代晚期-新生代早期。在历史上，鲜水河断裂具有多期活动的特征，鲜水河断裂现今仍是一条活跃的活动断裂[5]。鲜水河断裂带是中国大陆地震活动最强的断裂带之一。

2 参考框架的选取

现今利用GPS技术监测地壳形变，一般是在国际大地参考框架ITRF2000下研究。ITRF2000框架主要是基于最近20多年VLBI，SLR， GPS， DORIS等空间技术的实测资料建立起来的，代表了近20年跨度的全球地壳运动的特征，适用于现今全球板块运动和地壳形变的研究[6]。在ITRF2000框架下研究区域性地壳形变，由于测站的位移和速率包含了首级大板块本身的运动，而首级大板块运动速率一般都相对比较大，因此，很容易掩盖次级板块内各测站的局部相对运动。为了突出次级板块内形变监测点的相对运动及局部相对变形，需要选择合适的区域参考框架。

欧亚参考框架是一个重要的区域性研究参考框架。2000年，S. McClusky等人在用GPS研究东地中海和高加索地区的运动学和动力学时，首次使用了欧亚参考框架。欧亚参考框架是在国际大地参考框架ITRF2000的基础上建立的，利用国际地球自转服务（IERS）发布的欧亚板块内稳定的IGS测站速度场定义欧亚参考框架。用欧亚参考框架作为研究欧洲、亚洲等地区区域性地壳形变和板块构造运动的区域参考框架，可以很好地消除欧亚板块整体性运动趋势的影响，因而，其结果更能准确地反映欧洲、亚洲等地区区域性地壳形变特征。为此，为了更准确地研究鲜水河断裂的现今活动特征，文章采用欧亚参考框架。

3 鲜水河断裂GPS监测数据计算

断裂活动是地壳运动的主要形式。一般来说，绝大多数地块内部比较稳定，构造变形主要发生在地块之间的断裂上。地块之间的相互作用，主要通过其间的断裂活动来实现[7]。断裂活动主要体现在两方面：一方面，地块间的碰撞挤压及拉张。碰撞挤压形成挤压构造，致使地壳上升而形成高地。挤压构造导致地壳水平缩短，是造山带构造中的一种较为普遍的构造形式和动力学机制。拉张构造致使断裂活动地区的岩层变薄、地壳下陷，最终形成凹地、地堑及盆地。另一方面，地块间的断裂产生大规模走滑、平移，导致地壳转动、平移。断裂拉张、挤压及走滑、平移的几何学、运动学特征是地壳动力转换和构造活动的记录[8]。对断裂活动的监测研究是研究地块运动机制的关键，同时也是研究地块动力学的突破口。

在研究鲜水河断裂构造活动特征时，为了尽可能消除其它各种小断层和隐伏活动构造的影响，工作人员尽量选用了靠近鲜水河断裂两侧能反映鲜水河断裂构造特征的中国地壳运动观测网络中的GPS监测站。鲜水河断裂两侧GPS监测站的选取情况如下表1所示。

文章共选择上述12个GPS监测站进行研究。这12个GPS监测站都属于中国地壳运动观测网络区域站。中国地壳运动观测网络区域站第一次观测于1999年3-8月完成，第二次观测于2001年3-8月完成，第三次观测于2004年3-8月完成。利用中国地壳运动观测网络上述三次观测数据，采用高精度GPS数据处理软件CAMIT/CLOBK对观测数据进行相应处理。最终计算出上述12个监测站在欧亚参考框架下的水平速度。水平速度精度在1mm/a左右。鲜水河断裂两侧所选测站在欧亚参考框架下的水平速度如表2所示。

以欧亚参考框架下鲜水河断裂两侧所选测站的水平运动速度为基础，用最小二乘法分别求出鲜水河断裂两侧所选测站的各自重心速度矢量，并以相对运动较弱的东北侧作为参考，即求得鲜水河断裂的相对运动速度和方向。计算结果如表3所示。

4 计算结果分析

根据上述表3的计算结果，鲜水河断裂两侧所选测站的重心运动速度分别为13.02mm/a和16.29mm/a，说明鲜水河断裂所在地区活动性较大。由于鲜水河断裂两侧所选测站的重心运动方向都为南东向，因此，鲜水河断裂运动特征为其两侧地块的局部区域水平运动差异所致。两侧所选测站的重心运动速度矢量差反映了鲜水河断裂的活动性。鲜水河断裂西南侧相对于东北侧的运动速率为6.31mm/a，表明了鲜水河断裂现今活动性大。鲜水河断裂西南侧相对于东北侧的运动方向为南偏西7.7度，工作人员粗略的取鲜水河断裂的总体走向为北偏西45度，将鲜水河断裂西南侧相对于东北侧的运动速度分解在鲜水河断裂的走向和倾向上，可以大概推出鲜水河断裂为左旋走滑断裂，且有明显的拉张特征。沿鲜水河断裂走向的走滑速率为3.82mm/a，沿倾向的拉张速率为5.01mm/a。

鲜水河断裂两侧的测站分别属于甘青地块和川滇地块。鲜水河断裂的活动特征，在一定程度上反映了甘青地块和川滇地块局部运动特征的不同。由于印度板块向北运动，导致青藏高原的隆升，再由于受到重力的作用，青藏高原地区的地壳层在东西方向上有一定拉伸，青藏高原地区地壳下的各种物质可能会向其东方或者西方逸出。青藏高原地区地壳层在其东部的延伸，青藏高原地区地壳下的各种物质向青藏高原东部的逸出，稳定的华南地块对甘青地块和川滇地块的阻挡作用的不同，以上这些因素可能是造成甘青地块和川滇地块局部运动特征不同的部分重要因素。

参考文献

[1]国家地震局震害防御司.中国历史强震目录[M].北京： 地震出版社，1995.

[2]国家地震局震害防御司.中国近代强震目录[M].北京：中国科学技术出版社，1999.

[3]唐荣昌，韩渭宾，黄祖智，等.四川活动断裂与地震[M].北京：地震出版社，1993.

[4]李坪.鲜水河-小江断裂带[M].北京：地震出版社，1993.

[5]钱洪，Allen C R，罗灼礼，等.全新世以来鲜水河断裂的活动特征[J].中国地震，1988， 4 （2）：9～18.

[6]刘根友.高精度GPS定位及地壳形变分析若干问题的研究[D].北京：中国科学院研究生院，2004.

[7] England P， Molnar P. Right-lateral shear and rotation as the explanation for strike-Slip faulting in eastern Tibet [J].Nature，1990， 344：140～142.

[8] Lucile M.，Jones.Weibin Han， Egill Hauksson.et al. Focal Mechanisms and After shock location of the Songpan Earthquake of August 1976 in Sichuan China [J]. Journal of Geophysical Research， 1984，89（B9）：7697～7707.

作者简介：康四林，男，1984年8月出生，2010年7月硕士研究生毕业于中国科学院研究生院，讲师，中国矿业大学银川学院。