巴颜喀拉块体边界断裂的跨断层形变与地震活动

刘冠中

（中国地震局地质研究所，北京 100029）

1997年至今围绕巴颜喀拉块体发生了一系列强震，为块体边界跨断层形变过程与强震活动研究提供了一个前所未有的范例。鲜水河、龙门山断裂带分别属于巴颜喀拉块体的西南边界和东边界，跨断层形变观测有几十年的记录。本文基于这些数据，结合GPS观测、震源机制解、地震活动性资料，着重关注这2条断裂带跨断层形变的时空演化过程和巴颜喀拉块体的强震活动，以及它们共同反映的巴颜喀拉块体的运动。

跨断层形变随时间的演变和在空间上的差异，是断层活动在时、空两个维度中的表现，两者都很重要。由于单个测点的资料只能反映断层局部运动随时间的变化，如果要得到断裂带活动的全貌，需要获取沿断裂走向多个测点所反映的断层运动空间分布。因此，本文的研究思路是：单点分析与多测点群体分析相结合，长期活动背景与短期变化相结合，注重跨断层形变的时空演化过程，分析跨断层形变过程与强震活动在运动学上的一致性，以及它们所共同反映的块体运动。

本文的研究内容和主要进展集中在以下5个方面：

（1）鲜水河断裂带存在与长期活动性质相反的右旋走滑。野外地质调查显示，鲜水河断裂带的左旋滑动速率介于5～15mm／a，在1973～1981年的地震活动期，短基线观测到炉霍段的断层近场蠕滑速率最高达10mm／a左右；而最近20余年的间震期，沿断裂的短基线、蠕变观测显示，不同部位的左旋走滑速率在0～2.49mm／a之间，说明断层逐渐愈合与闭锁。以道孚县为界，鲜水河断裂带的东南段曾发生多次右旋走滑，获得了汶川地震前巴颜喀拉块体东部SE向运动增强的证据。巴颜喀拉与川滇块体SE向的运动不同步，其速度差的动态变化是鲜水河断裂带反向走滑的主因。

（2）巴颜喀拉块体的整体运动。断层运动的错动矢量和时空演化结果显示：①鲜水河、龙门山、岷江断裂带的跨断层形变对多次边界强震都有不同程度的变化或响应；②对不同的边界强震，跨断层形变的响应有所不同，按震源特性推断的理论影响与跨断层形变实测结果吻合，具有运动学上的一致性；③当短基线观测显示鲜水河断裂带出现右旋走滑迹象时，短水准观测显示龙门山、岷江断裂带的挤压有所加剧；而当鲜水河断裂带的左旋走滑增强时，龙门山、岷江断裂带的挤压有所减弱。由以上3点，可定性推断巴颜喀拉块体的现今运动具有整体性。

（3）鲜水河断裂带的分段活动。以道孚县为界，鲜水河断裂带的西北段与东南段分段性显著：①西北段累积走滑量大，多在10mm以上，最大55.35mm，而东南段均在3mm以下；②观测时段内，西北段保持相对稳定的左旋走滑，而东南段走滑状态复杂，多次发生右旋；③西北段的道孚断层以张性活动为主，东南段的乾宁断层则以压性活动为主；④在玛尼、玉树地震前后，道孚、乾宁断层走滑速率的增量变化相对一致，但在昆仑、汶川、芦山地震前后，它们的增量变化相反。道孚县的位置相当于鲜水河断裂带与龙日坝断裂带的交汇部位，分段性结果可能说明鲜水河断裂带的西北段属于阿坝次级块体的边界，而东南段属于龙门山次级块体的边界，这两段的活动差异可能表明阿坝次级块体的运动相对稳定，而龙门山次级块体的运动比较复杂。同时，西北段、东南段对不同的边界强震有不同的动态响应模式，可能体现了阿坝、龙门山次级块体在不同时期的联合或解耦运动。

（4）鲜水河断裂带的走滑速率与剪切形变带。跨距几十米的蠕变观测显示鲜水河断裂带的左旋走滑速率在0.08～0.74mm／a之间；跨距几百米的短基线观测结果为0.04～2.4mm／a；点距达几十千米的GPS观测结果介于6～14.4mm／a之间。上述3种观测手段之间的差异说明，断裂两侧存在一定宽度的剪切形变带，在道孚县附近，其空间分布特征为：随远离断层距离的增加，平行断层的位移速率按对数函数增长，视剪应变率按幂函数衰减，超过几十千米的断层影响区后趋于稳定。虽然不同观测手段得到的走滑速率相差较大，但它们均显示鲜水河断裂带以左旋走滑为主，并且在汶川地震后都记录到了右旋走滑，表明近场的跨断层形变观测能够反映断层两侧块体的相对运动。

（5）鲜水河断裂带的跨断层形变在汶川、芦山地震前后的巨大反差。鲜水河断裂带的跨断层形变对7.0级芦山地震的响应反而远大于8.0级的汶川地震。在这2次地震前，鲜水河断裂带均出现右旋走滑迹象，震后均显示强烈拉张兼微弱右旋，但芦山地震前后的变化速率分别是汶川地震前后的2倍和4倍。据此推测，大致以近NW走向的马尔康、米亚罗断裂为界，龙门山次级块体可进一步划分为丹巴（西部）和松潘（东部）2个微块体，微块体的存在可能影响了龙门山地区的应变分配模式和跨断层形变异常的表现。松潘微块体可能是汶川地震的主体活动构造和应变积累单元，而鲜水河断裂带东南段与芦山地震的发震构造同为丹巴微块体的2条边界，构造关联性更加直接，因此变化异常显著。

本文提出垂直断层布设多种跨距的形变观测，可作为观测场地布局的新思路。与基于地质资料和强震历史的静态研究结果相比，本文的重要进展是发现了巴颜喀拉块体边界断裂的动态活动过程与块体整体运动的关联。同时指出，巴颜喀拉块体内部的次级块体、微块体可能存在差异运动，对构造活动的影响不可忽略。

巴颜喀拉；跨断层形变；反向走滑；强震响应；块体运动；分段活动