滇西南龍陵—瀾滄斷裂帶現今地殼垂直運動研究*

郝 明，王慶良，崔篤信，秦姍蘭

0 引言

云南西南部龍陵—瀾滄斷裂帶是一條第四紀新生的斷裂帶，該斷裂帶上地震活動頻次高、強度大、周期短，并以雙震或震群型地震為主 (虢順民等，1999，2002)。穿過該斷裂的GPS速度剖面結果表明 (Shen et al，2005;王敏，2009)，龍陵—瀾滄斷裂具有較強的右旋走滑速率，速率為6mm/a，與向宏發(fā)等 (1999)得出的平均地質滑動速率6.8 mm/a一致，同時兼具水平拉張活動(虢順民等，1999，2002)。

攻守文 (1995)，張四新等 (1998)利用精密水準數據對陜甘寧青和川西地區(qū)的地殼垂直形變與地震危險性之間的關系進行了探討。本文利用截止到2012年最新觀測的精密水準數據，研究龍陵—瀾滄斷裂區(qū)域現今地殼垂直運動速度場，結合地震分布和構造地質等方面資料，為中長期危險性區(qū)域的劃分提供基礎資料。

1 區(qū)域地質構造

滇西南地區(qū)具有復雜的地質構造背景，該地區(qū)內以南北向構造為主體，區(qū)內除南北向的花崗巖體、變質巖體及活動的瀾滄江大斷裂帶外，還分布有北東、北西2組斷裂 (圖1)。區(qū)內主要活動斷裂有北西向的汗母壩斷裂、木嘎斷裂、龍陵—瀾滄斷裂 (狹義)，北東向的大盈江斷裂、龍陵—瑞麗斷裂、南汀河斷裂、孟連—瀾滄斷裂，以及南北向的瀾滄江斷裂共8條，這些斷裂發(fā)育歷史悠久，新構造活動強烈，它們對區(qū)域構造與地震活動起著控制作用且都曾發(fā)生過6級以上地震沿斷裂帶發(fā)育有斷崖、斷裂谷地、斷陷盆地、古滑坡、崩塌及斷錯水系等地貌。(圖1)。

圖1 1900～2012年滇西南地區(qū)活動斷裂與MS6.0以上地震震中分布圖Fig.1 Distribution of the active faults and epicenters of MS≥6.0 earthquakes in southwestern Yunnan region from 1900 to 2012

2 水準數據及處理

用于獲取滇西南地區(qū)垂直運動速度場的水準數據觀測時間分別為1988、1993和2012年，水準路線如圖2所示。由于曾發(fā)生1976年龍陵7.3、7.4級地震以及1988年發(fā)生了瀾滄—耿馬7.6、7.2級地震，所以云思線的觀測數據會受到龍陵地震震后形變和瀾滄—耿馬地震同震及震后形變的影響。因此，首先需剔除受到這兩次地震影響的水準點 (圖2)。

由于我們沒有收集到1976年龍陵地震的同震斷層產狀結構，只收集到1988年發(fā)生在木嘎和汗母壩斷裂上的瀾滄—耿馬地震的同震垂直形變數據，所以只能通過瀾滄—耿馬地震的震后形變范圍來推測龍陵地震的震后影響區(qū)域。

圖2 滇西南地區(qū)水準路線圖Fig.2 Leveling route in southwestern Yunnan region

2.1 瀾滄—耿馬地震同震形變影響

目前還沒有具體的1988年瀾滄—耿馬地震的同震破裂幾何模型，故需通過水準觀測的垂向同震形變作約束來反演此次地震的同震破裂幾何模型及滑動分布。由于筆者只收集到該區(qū)域震前1981年和震后1993年的一等水準觀測數據，所以這兩期的觀測高差之差包含了同震形變和震后形變的影響。Hao等 (2012)通過1990年共和地震震后垂直形變數據，揭示出震后形變影響的區(qū)域要大于同震形變的影響區(qū)域，地震之后的頭幾年以斷層面上的震后滑移為主。因此，可以將1981和1993年之間的形變(同震和短期震后形變)作為同震形變 (圖3)，來反演同震破裂模型，而對剔除受同震以及震后滑移影響的水準點幾乎沒有影響。瀾滄—耿馬地震以右旋走滑 (姜葵，1993)為主，而我們只有同震垂直形變數據，所以需要結合地震波反演的結果 (王紹晉，王利民，1991;張之立，王華強，1992;王凱等，1991)。在反演同震滑動分布時，采用Okada(1992)的單一矩形斷層面的半無限空間彈性位錯模型，以相鄰水準點之間的高差之差作為約束 (Hao et al，2012)，可以減少水準測量中系統(tǒng)誤差沿水準路線累積。圖4和表1為反演得到的斷層幾何模型和滑動分布，圖5為相鄰水準點之間高差形變的模型結果，擬合后的殘差平方和χ2為714.2 mm2，標準化的χ2為11.3 mm2。

圖3 1988年瀾滄—耿馬地震的同震垂直形變(a)和同震影響的水準點 (b)Fig.3 Co-seismic vertical deformation(a)and the co-seismic benchmarks(b)effected by Lancang-Gengma MS7.6、7.2 earthquakes in 1988

表1 瀾滄—耿馬地震同震斷層模型Tab.1 Co-seismic fault model of Lancang-Gengma MS7.6、7.2 earthquakes

圖4 同震斷層滑動分布Fig.4 Slip distribution of co-seismic fault

圖5 相鄰水準點之間高差變化的觀測結果與模型結果Fig.5 Deformation bsenvation and model results of of height difference between two adjacent

2.2 瀾滄—耿馬和龍陵地震震后形變影響

根據同震斷層破裂模型，利用Wang等(2006)的PSGRN/PSCMP程序來模擬粘彈性松弛模型對震后形變的影響。基于地殼模型Crust2.0①http://igppweb.ucsd.edu/～gabi/crust2.html.計算該地區(qū)的上、下地殼厚度、密度以及各層的P波和S波傳播速度 (表2)。將上地殼取為彈性層，下地殼的粘滯系數為1 019，上地幔的粘滯系數為1 021。圖6為采用粘彈性松弛模型模擬的震后1993年11月至2012年3月垂直形變 (相對于云思58)。

圖6 瀾滄—耿馬地震震后1993年11月至2012年3月的垂直形變 (a)和地震震后影響的水準點 (b)Fig.6 Vertical deformation after Lancang-Gengma MS7.6、7.2 earthquakes between Nov.，1993 and Mar.，2012(a)and benchmarks effected by the earthquakes(b)

震后形變模型表明，瀾滄—耿馬地震震后松弛影響著距震中80 km的范圍，龍陵地震震中距云思線最近約75 km，可以推斷云思線的水準觀測數據不會受到1976年龍陵地震震后松弛的影響。

利用剔除受1988年瀾滄—耿馬地震同震及震后效應影響的水準數據，基于GPS先驗約束的線性動態(tài)平差模型 (郝明，2012)，可以得到滇西南地區(qū)現今地殼垂直運動速度場 (圖7)。

表2 瀾滄—耿馬地區(qū)的殼幔結構模型Tab.2 Structure model of crust and mantle in Lancang-Gengma region

圖7 滇西南地區(qū)垂直運動速度場Fig.7 Vertical velocity field in southwestern Yunnan region

3 討論

由滇西南地區(qū)長期垂直運動速度場 (圖7)可看出，在龍陵—瀾滄斷裂帶永德至永康一帶有一垂直形變隆起區(qū)，平均隆升速率為3 mm/a，明顯高于周圍區(qū)域的長期垂向運動。因此該區(qū)域處于整體的快速隆升階段。

圖8 1900～2012年滇西南地區(qū)5級以上地震震中分布圖Fig.8 Epicenters distribution of MS≥5.0 earthquakes in southwestern Yunnan region from 1900 to 2012

從地震分布圖上看 (圖8)，1941年在耿馬西北和瀾滄東南發(fā)生過兩次7級地震，1976年在龍陵發(fā)生過7.3和7.4級地震，1988年在瀾滄、耿馬發(fā)生過7.2、7.6級雙震，以及一系列中小地震也均發(fā)生在從騰沖經耿馬、瀾滄至景洪這一北北西向狹長帶狀范圍內，但歷史上在龍陵—耿馬段均無強震記載，中、小地震也很少發(fā)生。

雖然在騰沖—龍陵—耿馬—瀾滄—勐海的北西向地表上還沒形成一條統(tǒng)一的控震構造，但仍可見一組長約幾十到百余公里、呈斜列展布的活動斷裂斷續(xù)相連，并作為6級以上地震的主要控震—發(fā)震構造，將帶內絕大多數強震震中串聯(lián)起來，結合強震活動的時空特點，推測瀾滄江西部存在一個北西向地震破裂帶 (姜葵，1993;向宏發(fā)等，2000)。虢順民等 (2002)根據斷裂帶上的地震破裂單元、斷層閉鎖單元和障礙體單元之間的轉換關系和地震構造標志，將龍陵—瀾滄斷裂帶上的永康—永德地區(qū)劃分為大震區(qū)。

4 結論

利用云南西南部1988、1991和2012年3期精密水準觀測數據，獲取了該區(qū)域長期地殼垂直運動速度場。由于觀測數據受到1988年龍陵和耿馬地震同震及震后形變影響，需剔除受影響的水準點。速度場結果表明龍陵—瀾滄斷裂帶上的永德—永康段相對于周圍區(qū)域的運動處于快速隆起狀態(tài)，結合地質構造和地震分布，永德—永康應該列為一個強震中長期危險區(qū)。

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