鮮水河爐霍段斷層現(xiàn)今活動特征

楊 鵬，彭麗媛

（1.四川省地震局，四川 成都 610041；2.四川省地震局地殼形變觀測中心，四川 雅安 625000）

鮮水河斷裂位于青藏高原東緣，是川滇菱形塊體東邊界的重要組成部分，為一條NW向的大型左旋走滑斷裂，也是中國強(qiáng)震頻發(fā)的斷裂之一。為研究鮮水河斷裂活動特征，1973年2月爐霍7.6級地震后，四川省地震局在該斷裂帶上布設(shè)了跨斷層形變測點(diǎn)。目前，鮮水河斷裂帶上共有14個跨斷層形變觀測場地，具體為：2個水準(zhǔn)場地，7個包含水準(zhǔn)和測距觀測手段的綜合場地，4個包含水準(zhǔn)、測距和水平蠕變觀測手段的綜合場地，2個水平蠕變場地。在鮮水河斷裂帶北段布設(shè)了4個場地，中段布設(shè)了4個場地，南段布設(shè)了6個場地。經(jīng)過40多年的跨斷層形變觀測，積累了豐富的觀測數(shù)據(jù)，為研究鮮水河斷裂的現(xiàn)今活動和潛在地震危險性提供了基礎(chǔ)支撐。

利用跨斷層形變觀測手段分析斷層的近場變化具有良好的成效，基于跨斷層形變觀測數(shù)據(jù)計算出的斷層活動參數(shù)（水平滑動量、水平張壓量和垂直變化量）能夠較好地反應(yīng)出斷裂的活動情況（薄萬舉等，1998；周碩愚，1994）。已有學(xué)者采用跨斷層觀測手段對鮮水河斷裂帶開展過大量的研究。杜方等（2010）基于30多年觀測資料分析了鮮水河斷裂北西段在1973年M7.6地震后近、遠(yuǎn)場的滑動和變形，以及它們的時、空變化特征，并依據(jù)近場蠕滑速率衰減趨勢分析認(rèn)為鮮水河爐霍段逐漸進(jìn)入“閉鎖”狀態(tài)。楊永林等（2007）利用鮮水河斷裂帶多個跨斷層形變場地測量資料探討了該斷裂當(dāng)前的活動特征，分析認(rèn)為鮮水河北西段為偏張性左旋走滑運(yùn)動。方穎等（2015）基于跨斷層形變觀測資料對鮮水河斷裂西北段運(yùn)動特征進(jìn)行了分析，認(rèn)為隨著斷層深度的增加，滑動量逐漸減弱。馬伶俐等（2015）對康定ML6.3地震前鮮水河斷裂帶南段的形變觀測資料進(jìn)行異常分析認(rèn)為老乾寧觀測曲線的持續(xù)上升反映了斷裂南段的活動性有所增強(qiáng)。本研究利用鮮水河斷裂帶爐霍段上蝦拉沱跨斷層場地的短水準(zhǔn)和短基線觀測資料，從斷層運(yùn)動方向和平均活動速率兩個方面分析爐霍段斷裂的現(xiàn)今活動特征，為評估該段斷裂潛在的地震危險性提供依據(jù)。

1 資料及計算方法

鮮水河斷裂為強(qiáng)震活動頻繁、高滑動速率的左旋走滑斷裂，在過去三百年里發(fā)生過8次7級以上強(qiáng)震，這些強(qiáng)震幾乎覆蓋了整條斷裂（見圖1；Wen et al，2008；梁明劍等，2020）。鮮水河斷裂爐霍段在不到160年的時間發(fā)生了1816年7?2級和1973年7.6級兩次大地震，歷史地震和古地震顯示該斷裂的強(qiáng)震復(fù)發(fā)行為并不遵循周期和準(zhǔn)周期性行為特征，表現(xiàn)出叢集行為特征。

圖1 鮮水河斷裂幾何展布及強(qiáng)震活動分布圖（梁明劍，2019）

1.1 資料概況

蝦拉沱跨斷層定點(diǎn)水準(zhǔn)和基線形變綜合觀測場地始建于1973年?duì)t霍M7.6地震之后，期間觀測場地又經(jīng)歷了幾次改造。該綜合場地位于四川省甘孜藏族自治州爐霍縣蝦拉沱區(qū)斯木鄉(xiāng)吉絨村，跨過1973年?duì)t霍7.6級地震地表破裂帶（見圖2），構(gòu)造位置位于鮮水河斷裂爐霍段上。2016年四川省地震局再次對蝦拉沱場地進(jìn)行了改造，在原A′、B′、C′三個基線墩點(diǎn)附近分別增埋了D、E、F、G四點(diǎn)，經(jīng)過升級改造之后，該觀測場地被組成4條水準(zhǔn)測邊（FG、GD、DE、EF）和1個綜合測距網(wǎng)（含6條測距邊：FG、GD、DE、EF、FD、GE）（見圖2）。由于蝦拉沱場地升級改造之后，觀測點(diǎn)位有所變動，為了保證觀測資料的連續(xù)性和一致性，本研究選取了兩個時間段的觀測數(shù)據(jù)，改造之前2000～2015年和改造之后2016～2019年的觀測數(shù)據(jù)。此外，為便于觀測數(shù)據(jù)的跟蹤分析，我們將2016年1月投入觀測的全站儀基線觀測資料與2017年起測的4邊形測線測距資料歸算到原基線觀測資料中使用，將觀測系統(tǒng)的DF、DG測邊對應(yīng)原A′B′和A′C′測邊（習(xí)慣命名為AB、AC）。

圖2 蝦拉沱跨斷層定點(diǎn)水準(zhǔn)/基線觀測（測距）改造前后點(diǎn)位布設(shè)

1.2 計算方法

斷層的運(yùn)動方向反映了斷層的活動狀態(tài)，并且為斷層活動的性質(zhì)判定提供重要依據(jù)（李臘月等，2014；李鐵明等，2019）。依據(jù)跨斷層形變觀測數(shù)據(jù)，通過計算公式（1）、（2）和（3）可求得斷層活動的3個基本參數(shù)，即水平滑動量、垂直向變化量和水平張壓量。

式（1）～（3）中，下標(biāo)1、2分別代表測線序號，θ為測線與斷層的夾角（θ定義為測線順時針轉(zhuǎn)動到與斷層線重合時所轉(zhuǎn)過的角度），ΔD為測線伸縮量（伸長為正、縮短為負(fù)），ΔH為垂直變化量（斷層下盤相對于上盤的變化，即水準(zhǔn)測量由上盤到下盤為往測方向）。A＞0表示左旋，B＞0表示張性，C＞0表示正斷層（上盤下降），符號相反分別表示斷層活動性質(zhì)相反。

斷層平均活動速率反映了斷層的活動水平，并且對斷層活動強(qiáng)度具有指示意義。利用蝦拉沱跨斷層形變觀測場地的觀測資料，計算垂直向和水平向月均值變化量，并對該數(shù)值進(jìn)行回歸分析，與此同時采用最小二乘法原理計算斷層的平均活動速率，分析斷層當(dāng)前活動水平及活動特征。

2 蝦拉沱附近斷層現(xiàn)今活動特征

由斷層水平滑動分量時序圖（圖3a）可知，鮮水河斷裂爐霍段2000～2019年的曲線持續(xù)上升且長期處于零值線以上，表明此時間段該斷層呈現(xiàn)左旋活動狀態(tài)，平均水平滑動速率為2.15 mm/a（見圖3a）。2000～2015年蝦拉沱觀測場走滑地斷層滑動量總體呈現(xiàn)上升趨勢，斷層水平滑動量均處于零值線以上，表明該時間段斷層呈現(xiàn)左旋走滑活動狀態(tài)，平均水平滑動速率為2.19 mm/a（見圖3b）。2016～2019年蝦拉沱斷層水平滑動量也呈現(xiàn)上升趨勢，水平滑動量也均處于零值線以上，平均水平滑動速率為1.98 mm/a，活動水平中等（見圖3c）。由此可知，兩個時間段斷層均呈現(xiàn)左旋走滑活動狀態(tài)，第二個時間段滑動水平要弱于第一時間段，表明近期斷層滑動速率有所減緩。

圖3 蝦拉沱場地所跨斷層水平滑動量年度序列曲線

從斷層張壓量（圖4a）來看，2000～2019年蝦拉沱觀測場地斷層張壓量總體呈現(xiàn)拉張活動狀態(tài)，平均活動速率為0.25 mm/a。2000～2015年總體上一直呈現(xiàn)上升趨勢，平均活動速率為0.37 mm/a，該時段斷層呈現(xiàn)拉張活動狀態(tài)（見圖4b）。2016～2019年，蝦拉沱觀測場地斷層張壓量總體呈現(xiàn)下降態(tài)勢，平均活動速率為-0.22 mm/a，表明該時段斷層存在一定的壓性活動特征（見圖4c）。由此可知，鮮水河斷裂爐霍段斷層在兩個時間段呈現(xiàn)出不同的活動狀態(tài)：2000～2015年呈現(xiàn)出張性變化活動，活動水平較高；2016～2019年呈現(xiàn)出微弱的壓性變化活動，活動水平相對較低，這也表明鮮水河斷裂爐霍段近期斷層存在壓性活動。

由斷層垂直向活動量（圖5a）可知，2000～2019年蝦拉沱觀測場地斷層垂直活動量總體呈現(xiàn)逐年減小的趨勢，垂直向平均活動速率為-0.24 mm/a，表明此時間段該斷層為逆斷活動。2000～2015年和2016～2019年蝦拉沱斷層垂向活動總體呈現(xiàn)下降趨勢并伴有一定的周期性波動，斷層垂直向平均活動速率分別為-0.25 mm/a和-0.20 mm/a，垂向活動量變化不大，活動水平不高，這表明兩個時間段斷層活動性質(zhì)并未發(fā)生改變，均表現(xiàn)為逆斷活動（見圖4b、4c）。由此可知，鮮水河斷裂爐霍段近期斷層活動性質(zhì)依舊為逆斷活動，活動規(guī)律較好。

圖4 蝦拉沱場地所跨斷層張壓量年度序列曲線

圖5 蝦拉沱場地所跨斷層垂直向變化量年度序列曲線

3 討論與結(jié)論

1）通過對2000～2015年和2016～2019年兩個時間段蝦拉沱斷層水平滑動分量的對比，我們認(rèn)為該斷層的現(xiàn)今（2016～2019年）水平左旋走滑活動動水平（1.98 mm/a）低于之前（2000～2015年）的水平左旋走滑活動動水平（2.19 mm/a），由此表明該區(qū)域近期斷層的左旋走滑活動水平有所減弱；鮮水河斷裂爐霍段斷層的水平張壓分量存在差異性活動特征：2000～2015年斷層以拉張活動為主，平均活動速率為0.37 mm/a，2016～2019年斷層呈現(xiàn)擠壓活動狀態(tài)，平均活動速率為-0.22 mm/a，呈現(xiàn)壓性變化；鮮水河斷裂爐霍段斷層在垂直方向上的活動水平較弱，平均活動速率為-0.24 mm/a，斷層在左旋走滑活動的同時兼有弱壓活動。由上述分析認(rèn)為：鮮水河斷裂爐霍段斷層活動現(xiàn)今活動狀態(tài)與長期活動背景存在一定的差異性，主要表現(xiàn)為斷層左旋走滑活動速率減弱，且由之前的“張”性轉(zhuǎn)為“弱壓”性。

2）活動斷裂的活動習(xí)性是認(rèn)識活動斷裂應(yīng)變加載及釋放隨時間、空間變化的關(guān)鍵所在，也是研究區(qū)域運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)和科學(xué)評價地震危險性的重要基礎(chǔ)（梁明劍，2019）?？鐢鄬有巫償?shù)據(jù)觀測顯示，鮮水河斷裂爐霍段的活動速率在時間進(jìn)程上具有階段性特征，反映了斷裂活動在時間尺度上存在不均勻性或可變性。這樣的斷裂活動習(xí)性特征解釋了鮮水河斷裂爐霍段的強(qiáng)震復(fù)發(fā)行為不遵循周期性或準(zhǔn)周期性的活動規(guī)律，而表現(xiàn)為叢集行為特征。