2022年門源MS6.9地震前祁連—海原斷裂帶閉鎖程度及地震危險(xiǎn)性研究*

劉 雷，朱良玉，季靈運(yùn)，莊文泉，劉傳金

(中國地震局第二監(jiān)測(cè)中心，陜西 西安 710054)

0 引言

青藏高原東北緣屬于柴達(dá)木—祁連活動(dòng)地塊(張培震等，2003)，是青藏高原向大陸內(nèi)部擴(kuò)展的前緣部位，吸收和調(diào)節(jié)印度板塊向歐亞板塊NNE向的擠壓匯聚作用，構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈并且中強(qiáng)地震較為頻繁(Dewey，Burke，1973；Métivieretal，1998；Zhangetal，2004；Molnar，Stock，2009)。祁連—海原斷裂帶作為青藏高原東北緣邊界帶的一條大型走滑斷裂帶，不僅控制著青藏高原東北緣地區(qū)的幾何和構(gòu)造格局，而且在調(diào)節(jié)東北緣地殼物質(zhì)相對(duì)于戈壁—阿拉善地塊的向東運(yùn)動(dòng)中起到重要作用。該斷裂帶以左旋走滑為主，全長(zhǎng)約1 000 km，由西向東主要由托萊山斷裂、冷龍嶺斷裂、金強(qiáng)河斷裂、毛毛山斷裂、老虎山斷裂和海原斷裂組成(Tapponnieretal，1976，2001；Peltzer，Tapponnier，1988；Gaudemeretal，1995；Zhengetal，2013；Daoutetal，2016；周琳等，2022)。斷裂帶現(xiàn)今地震活動(dòng)性較強(qiáng)，據(jù)歷史資料記載，自1900年以來曾發(fā)生過多次強(qiáng)震和大震，如1920年海原8.5級(jí)地震、1986年門源6.4級(jí)地震、1990年天?！疤?.2級(jí)地震和2016年門源MS6.4地震等。2022年1月8日青海門源MS6.9地震也發(fā)生在該斷裂帶上(李振洪等，2022)，根據(jù)GCMT①的反演結(jié)果，震中位置為(37.80°N，101.31°E)，震源深度14.8 km，震源機(jī)制為高角度左旋走滑斷層，表明祁連—海原斷裂帶控制了一系列歷史地震的發(fā)生，是研究地震孕育發(fā)生機(jī)制的天然試驗(yàn)場(chǎng)。

斷層滑動(dòng)速率有利于認(rèn)識(shí)地殼形變模式、了解應(yīng)力加載過程、探索大地震復(fù)發(fā)周期，斷層深淺部的閉鎖程度和滑動(dòng)虧損分布特征是判斷斷裂帶未來一段時(shí)期內(nèi)地震危險(xiǎn)性的重要手段(McCaffreyetal，2005，2007；Cavaliéetal，2008；Jolivetetal，2013)。關(guān)于祁連—海原斷裂帶的地震危險(xiǎn)性研究，前人已經(jīng)開展了許多工作，如Gaudemer等(1995)根據(jù)野外考察和遙感影像發(fā)現(xiàn)在祁連—海原斷裂帶上存在一個(gè)長(zhǎng)約220 km的地震危險(xiǎn)區(qū)——“天祝地震空區(qū)”；郭鵬(2019)根據(jù)野外地質(zhì)調(diào)查認(rèn)為金強(qiáng)河斷裂東段、毛毛山斷裂和老虎山斷裂所在的長(zhǎng)約160 km的區(qū)段未來可能發(fā)生大地震；郝明等(2017)和葉茂盛等(2018)利用GPS資料反演了海原—六盤山斷裂的閉鎖程度，分析了斷裂未來可能發(fā)生強(qiáng)震的地區(qū)；趙靜等(2016)計(jì)算了隴西塊體周邊斷裂的閉鎖程度，認(rèn)為冷龍嶺斷裂和金強(qiáng)河斷裂為地震危險(xiǎn)段；李強(qiáng)等(2014)和Li等(2016)對(duì)祁連—海原—六盤山斷裂帶的閉鎖進(jìn)行了反演，認(rèn)為金強(qiáng)河—毛毛山斷裂存在較高的地震危險(xiǎn)性。因此，祁連—海原斷裂帶現(xiàn)今仍然是強(qiáng)震發(fā)生需要關(guān)注的重點(diǎn)位置。

綜上所述，本文以祁連—海原斷裂帶為研究對(duì)象，利用2015—2021年的GPS速度場(chǎng)結(jié)果，獲取了其現(xiàn)今的滑動(dòng)速率、閉鎖程度及滑動(dòng)虧損速率；結(jié)合2022年門源MS6.9地震前小震精定位和震后余震精定位結(jié)果，綜合分析了斷裂帶的現(xiàn)今活動(dòng)性、斷裂的深淺部地殼變形及小震活動(dòng)特征，并依據(jù)2022年門源地震震前特征判定斷裂帶未來可能發(fā)生強(qiáng)震的段落，探討了區(qū)域現(xiàn)今地殼變形特征，為區(qū)域強(qiáng)震危險(xiǎn)地點(diǎn)預(yù)測(cè)和青藏高原東北緣構(gòu)造變形模式提供了參考和約束。

1 跨斷層GPS速率特征

1.1 GPS數(shù)據(jù)處理

收集“地殼運(yùn)動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)”“中國大陸構(gòu)造環(huán)境網(wǎng)絡(luò)”項(xiàng)目2015 —2021年的GNSS觀測(cè)數(shù)據(jù)。采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)處理方案對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，主要方法如下：①利用GAMIT，以單天為1個(gè)時(shí)段，對(duì)GNSS觀測(cè)資料進(jìn)行基線解算。在允許衛(wèi)星軌道和地球自轉(zhuǎn)參數(shù)有微量調(diào)整的同時(shí)，采用重力場(chǎng)模型EGM08、光壓模型BERNE、地球輻射模型TUME1、天線推理模型ANTBK、地磁場(chǎng)模型IGRF13、高階電離層改正GMAP模型等對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行估計(jì)和改正。海潮和固體潮引發(fā)的測(cè)站地殼形變改正分別采用FES2004和IERS2003模型。為避免模型和框架的差異引起計(jì)算結(jié)果的差異，采用相同的模型和方法對(duì)全球選定的大約70個(gè)均勻分布的IGS站和基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲取單日基線松弛解。②利用HTOGLB將單日松弛解文件轉(zhuǎn)換成GLOBK認(rèn)可的單日基線松弛解，選定90多個(gè)穩(wěn)定的IGS站和陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)一期的連續(xù)站作為基準(zhǔn)點(diǎn)，利用GLRED計(jì)算ITRF2014框架下的坐標(biāo)時(shí)間序列，檢查單天坐標(biāo)的重復(fù)性。③利用模型擬合的方法，對(duì)年和半年周期的季節(jié)性變化、儀器更換導(dǎo)致的階躍等非構(gòu)造因素影響的位移進(jìn)行剔除。GPS速度場(chǎng)并沒有將2016年門源MS6.4地震扣除，這是因?yàn)樵摯蔚卣鹫鸺?jí)相對(duì)較小，同震及震后產(chǎn)生的形變及應(yīng)力影響也較小(Wangetal，2017；劉云華等，2019；李振洪等，2022)，進(jìn)而從多年干凈的時(shí)間序列中估算出ITRF2014框架下的GNSS速度場(chǎng)。然后利用Altamimi等(2016)提供的歐亞框架和ITRF2014框架之間的歐拉旋轉(zhuǎn)矢量，將GNSS水平運(yùn)動(dòng)速度場(chǎng)歸算到穩(wěn)定的歐亞參考框架下(Wangetal，2014；Zhaoetal，2015)，同時(shí)剔除GNSS速度場(chǎng)中方向和大小明顯偏離研究區(qū)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的測(cè)站(圖1)。

LSSF：龍首山斷裂；YMSF：榆木山斷裂；NQLSF：祁連山北緣斷裂；TLSF：托萊山斷裂；LLLF：冷龍嶺斷裂；JQHF：金強(qiáng)河斷裂；MMSF：毛毛山斷裂；LHSF：老虎山斷裂；HYF：海原斷裂；GLF：古浪斷裂；XS-TJSF：香山—天景山斷裂；LPSF：六盤山斷裂；ELSF：鄂拉山斷裂；RYSF：日月山斷裂；LJSF：拉脊山斷裂；ZLHF：莊浪河斷裂；MXSF：馬銜山斷裂

1.2 跨斷層GPS速率

斷層的GPS速度剖面可直觀地反映斷層兩側(cè)塊體的差異運(yùn)動(dòng)和斷層的應(yīng)變積累狀態(tài)(Wang，Shen，2020)，因此為了研究祁連—海原斷裂帶現(xiàn)今的水平運(yùn)動(dòng)變形特征，本文構(gòu)建了從西到東橫跨祁連—海原斷裂帶的4個(gè)剖面(圖1中的剖面P1、P2、P3、P4)，將2015—2021年GPS速度場(chǎng)分別沿?cái)鄬幼呦蚝痛怪睌鄬幼呦蚍较蜻M(jìn)行投影，由斷層兩側(cè)站點(diǎn)速度平均值之差估算斷層的滑動(dòng)或張/壓速率，并利用誤差傳播定律計(jì)算速率誤差，繪制出跨斷層GPS速率剖面(圖2)。

圖2 跨祁連—海原斷裂帶GPS速率剖面圖

P1剖面主要包括鄂拉山斷裂、托萊山斷裂、祁連山北緣斷裂以及榆木山斷裂，其中托萊山斷裂以左旋走滑為主，兼有逆沖運(yùn)動(dòng)，走滑速率為4.0 mm/a，擠壓速率為2.9 mm/a；而祁連山北緣斷裂和榆木山斷裂也具有左旋走滑和逆沖的性質(zhì)，但是斷層活動(dòng)性較弱，滑動(dòng)速率基本為1 mm/a。P2剖面主要包括日月山斷裂、冷龍嶺斷裂、祁連山北緣斷裂、龍首山斷裂，其中冷龍嶺斷裂左旋走滑速率為3.9 mm/a，擠壓速率為2.2 mm/a；日月山斷裂走滑性質(zhì)不明顯，逆沖擠壓速率為2.2 mm/a；龍首山斷裂以逆沖運(yùn)動(dòng)為主，擠壓速率為1.9 mm/a。P3剖面主要包括拉脊山斷裂、金強(qiáng)河—毛毛山—老虎山斷裂，金強(qiáng)河—毛毛山—老虎山斷裂走滑速率為3.9 mm/a，擠壓速率約為1.3 mm/a；拉脊山斷裂走滑作用不強(qiáng)，存在微弱的拉張作用。P4剖面包括馬銜山斷裂、海原斷裂、香山—天景山斷裂，海原斷裂的左旋走滑速率為4.3 mm/a，擠壓速率約為1 mm/a，而馬銜山斷裂和香山—天景山斷裂的現(xiàn)今活動(dòng)性不強(qiáng)，走滑與擠壓作用微弱。

2 斷層閉鎖程度及滑動(dòng)虧損速率特征

2.1 模型原理及誤差分析

本文使用的Tdefnode負(fù)位錯(cuò)反演程序主要原理是：假定塊體內(nèi)部點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)為塊體旋轉(zhuǎn)、塊體內(nèi)部整體均勻應(yīng)變及塊體邊界由于斷層閉鎖產(chǎn)生的滑動(dòng)虧損而引起的地表彈性變形之和，可表示為：

(1)

采用網(wǎng)格搜索和模擬退火法同時(shí)反演塊體旋轉(zhuǎn)歐拉極、斷層滑動(dòng)速率、塊體邊界斷層閉鎖系數(shù)(Phi)等。模型原理、反演過程及參數(shù)控制等可參考McCaffrey(2009)研究。模型參數(shù)擬合程度的優(yōu)劣表征如下：

(2)

式中：n為觀測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)量；dof為自由度(所有觀測(cè)數(shù)據(jù)數(shù)量-自由參數(shù)數(shù)量)；ri為觀測(cè)數(shù)據(jù)殘差；σi為數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差；f為數(shù)據(jù)誤差權(quán)重因子。

對(duì)于祁連—海原斷裂帶的閉鎖程度反演，主要選擇了斷裂帶附近的阿拉善塊體、蘭州塊體、西寧塊體、共和塊體和祁連塊體。將阿拉善塊體設(shè)置為剛性塊體，其它塊體設(shè)置為內(nèi)部均勻應(yīng)變，塊體的劃分參考前人的研究結(jié)果(Zhangetal，2005；李煜航等，2015；Lietal，2016)。反演斷層設(shè)置中，簡(jiǎn)化祁連—海原斷裂帶為單一連續(xù)斷裂，斷層走向?yàn)镹WW，傾向?yàn)镾SW，傾角由西向東分別設(shè)為80°、75°、70°。斷層面是由水平面和深度上的節(jié)點(diǎn)組成的，沿祁連—海原斷裂帶走向上節(jié)點(diǎn)之間的距離為30 km左右，共有26個(gè)節(jié)點(diǎn)，在垂直方向上設(shè)置了7個(gè)節(jié)點(diǎn)，距離依次為0.1、5、10、15、20、25及30 km，在反演時(shí)設(shè)置斷層在地表為強(qiáng)閉鎖狀態(tài)(Phi=1)，在30 km深度設(shè)置為不閉鎖狀態(tài)(Phi=0)，處于0～30 km的斷層節(jié)點(diǎn)設(shè)置為沿深度增加閉鎖系數(shù)逐漸減小(McCaffrey，2002；Wangetal，2003)，進(jìn)而計(jì)算相鄰節(jié)點(diǎn)之間斷層網(wǎng)格區(qū)域的閉鎖程度。

圖3 模型GPS速度殘差分布圖

2.2 斷層閉鎖程度與滑動(dòng)虧損速率分析

通過最佳模型擬合結(jié)果，得到祁連—海原斷裂帶閉鎖程度分布圖(圖4a)，圖中震源參數(shù)來自 Global CMT(1)http：∥www.globalcmt.org/CMTsearch.html.目錄。從圖4a可以看出，祁連—海原斷裂帶閉鎖程度最高的區(qū)域主要集中在金強(qiáng)河斷裂、冷龍嶺斷裂西段和托萊山斷裂東段，其中金強(qiáng)河斷裂閉鎖深度基本都在25 km左右，冷龍嶺斷裂西段閉鎖深度為15 km，并且2022年門源MS6.9地震就發(fā)生在冷龍嶺斷裂西段強(qiáng)閉鎖區(qū)域里，閉鎖深度與地震震源深度基本一致。托萊山斷裂東段閉鎖深度在12 km，而在托萊山斷裂中段和西段、毛毛山斷裂、老虎山斷裂和海原斷裂上都表現(xiàn)為不閉鎖或閉鎖程度較低，從淺部有部分閉鎖到深度5 km以下變?yōu)槿浠\(yùn)動(dòng)。

當(dāng)斷層處于閉鎖狀態(tài)，滑動(dòng)速率的虧損會(huì)以應(yīng)變能的方式積累在斷層附近(McCaffreyetal，2007)，而滑動(dòng)虧損速率大小可以表示斷層兩盤滑動(dòng)量轉(zhuǎn)化為應(yīng)變能的快慢，這對(duì)斷層地震危險(xiǎn)性的判斷具有重要意義(Jolivetetal，2013)。根據(jù)祁連—海原斷裂帶滑動(dòng)虧損速率分布圖可以看出(圖4b)，滑動(dòng)虧損速率分布圖與閉鎖程度分布圖變化基本一致，在托萊山斷裂東段滑動(dòng)虧損速率最大，達(dá)到5 mm/a，深度為12 km，向東到冷龍嶺斷裂附近，滑動(dòng)虧損速率減小到4.5 mm/a，深度也變?yōu)? km；冷龍嶺斷裂西段的滑動(dòng)虧損速率為4.7 mm/a，深度為15 km，東段的滑動(dòng)虧損速率為4 mm/a，深度只有4 km；金強(qiáng)河斷裂的滑動(dòng)虧損速率基本為3.7～4.2 mm/a，深度為25 km；而在托萊山斷裂中段和西段滑動(dòng)虧損速率主要為2.5～3.5 mm/a，主要集中在深度5 km的淺地表內(nèi)；毛毛山斷裂、老虎山斷裂與海原斷裂滑動(dòng)虧損速率基本為3 mm/a，只分布在4 km的淺地表內(nèi)，向深部逐漸變?yōu)?。

圖4 祁連—海原斷裂帶閉鎖程度(a)及滑動(dòng)虧損速率(b)

3 小震分布特征

為了研究祁連—海原斷裂帶現(xiàn)今構(gòu)造活動(dòng)與小震之間關(guān)系，利用四川省地震局提供的2009—2019年的ML≥1.5小震精定位目錄，挑選出沿?cái)鄬幼呦騼蓚?cè)15 km范圍內(nèi)的地震，將小震沿?cái)嗔炎呦蛲队暗綌鄬用嫔?圖5)。從圖5可以看出，祁連—海原斷裂帶上地震的分布較為密集，且在斷裂各段表現(xiàn)為不均勻分布，斷裂高閉鎖主要分布在斷裂的中段，在東段和西段基本不閉鎖，閉鎖深度與小震深度基本一致，說明斷層在20 km深度內(nèi)處于閉鎖狀態(tài)(Schmittbuhletal，2015；李姜一等，2020)。在托萊山斷裂的中段和西段，斷裂閉鎖程度較低，閉鎖深度也較淺，并發(fā)生有較多的小震，而其東段閉鎖程度高，小震分布較少；在冷龍嶺斷裂上，其西段閉鎖程度較高，西段比東段閉鎖深度大，地震呈條帶狀集中分布在斷裂中西段，深度在14 km以上，2016年門源MS6.4地震就發(fā)生在這個(gè)位置。小震的密集與2016年門源MS6.4地震能量釋放有關(guān)，而震中位置閉鎖程度也較高，為閉鎖強(qiáng)弱轉(zhuǎn)換的高梯度帶區(qū)域，可能是由于GPS數(shù)據(jù)(2015—2021)包含了2016年門源MS6.4地震，所以也反映出震前閉鎖的特征。在冷龍嶺斷裂和托萊山斷裂交匯處地震較少，2022年門源MS6.9地震發(fā)生在這個(gè)區(qū)域，2次門源地震分別發(fā)生于冷龍嶺斷裂強(qiáng)閉鎖段的東、西兩側(cè)，很好地說明了在斷裂強(qiáng)閉鎖區(qū)內(nèi)容易發(fā)生中強(qiáng)地震(趙靜等，2012，2019)。

圖5 祁連—海原斷裂帶閉鎖程度與小震分布圖

金強(qiáng)河斷裂整體閉鎖程度高，閉鎖深度較深，在其東段地震分布較多，在西段與冷龍嶺斷裂交匯處地震密集且呈條帶狀分布，深度在18 km以上，地震密集可能是由于此處是古浪斷裂與祁連—海原斷裂帶的相交處，構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，地震更容易集中發(fā)生(郭鵬等，2017；高偉，2018；劉雷等，2020)；毛毛山斷裂閉鎖程度一般，閉鎖系數(shù)約為0.5，地震分布稀少；老虎山斷裂閉鎖程度低，閉鎖深度淺，地震分布較多，深度在18 km以上，地震較多與Jolivet等(2012)認(rèn)為老虎山斷裂現(xiàn)今存在蠕滑段的結(jié)論相對(duì)應(yīng)；海原斷裂閉鎖程度低，閉鎖深度淺，地震在西段分布較少，在東段分布較多，由于1920年海原8.5級(jí)地震就發(fā)生在海原斷裂帶的南東段，所以可能受到震后斷層調(diào)整運(yùn)動(dòng)的影響，現(xiàn)今小震活動(dòng)依舊較多。

4 討論

4.1 斷裂地震危險(xiǎn)性分析

活動(dòng)斷裂在閉鎖后，受到應(yīng)力作用不斷積累能量，當(dāng)超過自身穩(wěn)定極限后，會(huì)發(fā)生地震并釋放能量，然后進(jìn)入下一個(gè)地震周期(張培震等，2013；Wallaceetal，2004)。為了分析祁連—海原斷裂帶未來的地震危險(xiǎn)性，本文結(jié)合斷層閉鎖和小震活動(dòng)等資料，對(duì)斷裂各段的地震危險(xiǎn)性進(jìn)行研究。

在托萊山斷裂東段、冷龍嶺斷裂西段、金強(qiáng)河斷裂中西段閉鎖程度高，閉鎖程度深，滑動(dòng)虧損速率較大，基本都大于5 mm/a，并且小震分布較少，說明這些斷裂段能量積累較快，未來的地震危險(xiǎn)性較高。冷龍嶺斷裂東段雖然小震分布少，但是閉鎖深度較淺，深度只有4 km，斷裂可能正處于閉鎖增長(zhǎng)中，地震危險(xiǎn)性次之。金強(qiáng)河斷裂東段閉鎖程度高，閉鎖深度為8 km，但是小震分布較多，地震危險(xiǎn)性一般。毛毛山斷裂和托萊山斷裂西段只有淺部閉鎖程度低，閉鎖深度淺，小震分布稀少，斷裂現(xiàn)今能量積累速率較慢，未來地震危險(xiǎn)性較弱。托萊山斷裂中段、老虎山斷裂和海原斷裂閉鎖程度低，閉鎖深度較淺，滑動(dòng)虧損速率也較小，并在斷裂上分布較多的地震，說明這些斷裂段地震活動(dòng)頻繁，能量積累水平較弱，地震危險(xiǎn)性不強(qiáng)。

為了進(jìn)一步分析2022年門源MS6.9地震及余震的分布特征以及對(duì)斷層地震活動(dòng)性的影響，本文收集了門源MS6.9地震后9天內(nèi)的余震精定位結(jié)果(Fanetal，2022)，選擇了震中兩側(cè)各60 km的區(qū)域(圖5中黑色虛線框)，將2009—2019年地震和門源MS6.9地震余震繪制成地震剖面(圖6)。從圖6可以看出，余震深度主要分布在5～15 km，在冷龍嶺斷裂西段和托萊山斷裂東段之間，長(zhǎng)度約為40 km，比野外地質(zhì)考察的地表破裂帶長(zhǎng)度(20 km)長(zhǎng)。另外余震分布在冷龍嶺斷裂上停止于2016年門源MS6.4地震的位置，說明已經(jīng)發(fā)生過地震的冷龍嶺斷裂中段現(xiàn)今還在震后調(diào)整階段，缺少應(yīng)力的積累，余震無法繼續(xù)向前傳遞。對(duì)比2009—2019年小震精定位的分布情況，此次地震的余震很好地填補(bǔ)了這一段的小震空缺，沿著2016年門源MS6.4地震繼續(xù)向西遷移，發(fā)現(xiàn)在余震分布的西邊，托萊山斷裂的東段還存在一段長(zhǎng)約50 km的小震稀疏段，經(jīng)過2022年門源MS6.9地震，下一次地震有可能會(huì)從冷龍嶺斷裂向西遷移到托萊山斷裂上，與2022年門源地震前的特征較為相似，所以未來需要重點(diǎn)關(guān)注托萊山斷裂東段。

圖6 2022年門源MS6.9地震余震分布剖面

4.2 區(qū)域地殼變形特征分析

斷層滑動(dòng)速率不僅可以表現(xiàn)斷層運(yùn)動(dòng)的最新行為，同時(shí)也可以反映區(qū)域構(gòu)造的主要特征(Zhangetal，2004，2013；Ganetal，2007)。關(guān)于祁連—海原斷裂帶的走滑速率，前人已經(jīng)對(duì)其進(jìn)行了大量的研究，地質(zhì)滑動(dòng)速率結(jié)果差異較大，大多數(shù)研究的結(jié)果為4～6 mm/a(何文貴等，1994，2010；袁道陽等，1998；Lietal，2009；Yuanetal，2008)；利用大地測(cè)量資料得到的結(jié)果基本在2～8 mm/a(Thatcher，2007；Cavaliéetal，2008；Duvall，Clark，2010；Loveles，Meade，2010；Zhengetal，2013；Lietal，2016)。本文得到的斷層走滑速率剖面結(jié)果主要為3.9～4.3 mm/a，與大部分地質(zhì)滑動(dòng)速率和大地測(cè)量資料得到的走滑速率基本一致或稍微偏小。綜上認(rèn)為祁連—海原斷裂帶現(xiàn)今運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與地質(zhì)長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)特征基本一致，斷層活動(dòng)性具有很好的繼承，斷裂主要段落保持著約4 mm/a的走滑速率，說明整體運(yùn)動(dòng)一致性較好，與最大剪應(yīng)變高值區(qū)集中在祁連—海原斷裂帶上相對(duì)應(yīng)(Wangetal，2020，而在斷裂兩端走滑速率快速變小(Yuanetal，2008；Zhangetal，2005)，這種走滑斷裂的運(yùn)動(dòng)特征與前人的研究結(jié)果相似(Dawersetal，1993；Harkinsetal，2010；Duvall，Clark，2010；Zhengetal，2013)。前人對(duì)于平行斷層方向速率研究較多，但對(duì)其在垂直斷層方向上的擠壓速率研究的相對(duì)較少。根據(jù)本文的結(jié)果，祁連—海原斷裂帶的擠壓速率從西邊的2.9 mm/a，到東邊減少到約1 mm/a，在地形上具有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，西邊擠壓作用強(qiáng)、地形多以高海拔山脈為主，東邊擠壓作用弱、地形多以低海拔盆地為主，說明斷層擠壓速率的變化可能與地殼短縮(形成盆地和隆起山脈)有關(guān)。

剖面P1和P2橫貫整個(gè)祁連山，剖面從SW到NE表現(xiàn)出左旋走滑及逆沖擠壓運(yùn)動(dòng)，平行斷層方向上的速率變化主要集中在斷裂兩側(cè)，垂直斷層方向上的速率呈線性梯度變化，總的地殼縮短速率為6～7 mm/a，整個(gè)祁連山表現(xiàn)為擠壓縮短，寬度為200～250 km，說明整個(gè)祁連山脈擠壓收縮均勻變化，而不是集中在特定的斷層或構(gòu)造上。在剖面P3和P4上，區(qū)域整體表現(xiàn)為以左旋走滑為主，擠壓縮短作用不明顯，平行斷層方向上的速率階躍集中在祁連—海原斷裂上，寬度為50 km，垂直斷層速率在P3剖面上有所減弱，地殼縮短速率減小到3 mm/a，寬度也減小到150 km，在P4剖面上的斷裂基本沒有擠壓作用，整個(gè)剖面的地殼縮短速率只有1～2 mm/a。通過4個(gè)剖面可以看出，在阿拉善塊體內(nèi)的GPS平行和垂直斷裂速率基本都沒有太大變化，并且滑動(dòng)速率都較低。

基于上述特征，對(duì)研究區(qū)現(xiàn)今地殼變形特征進(jìn)行討論。在受青藏高原NE向的推擠和阿拉善塊體阻擋的雙重作用下，青藏高原東北緣發(fā)生了強(qiáng)烈的構(gòu)造變形，地殼運(yùn)動(dòng)方向存在順時(shí)針旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象(袁道陽等，2004)。在祁連山地區(qū)主要受強(qiáng)烈的擠壓作用，造成地層的彎曲破裂而形成祁連褶皺系，從鄂拉山斷裂到榆木山斷裂之間具有明顯的地殼縮短運(yùn)動(dòng)，同時(shí)受到區(qū)域內(nèi)塊體旋轉(zhuǎn)和不同性質(zhì)斷裂相互作用和轉(zhuǎn)換的影響下(Duvall，Clark，2010；葛偉鵬等，2013)，從祁連山向東沿著青藏高原東北緣地殼縮短速率逐漸遞減，擠壓變形的范圍也隨著遞減，到海原斷裂附近已經(jīng)沒有明顯的地殼縮短，很好地解釋了NE向的擠壓主要被逆斷層、地殼縮短增厚和邊界高山隆起所分配和吸收(Zhengetal，2013)，而區(qū)域的左旋走滑速率主要集中在祁連—海原斷裂帶上，并且斷裂走滑速率基本一致，而在其他斷裂上走滑運(yùn)動(dòng)不強(qiáng)，大部分都小于1 mm/a，說明青藏高原東北緣現(xiàn)今的地殼形變主要以祁連山地區(qū)的地殼短縮和祁連—海原斷裂帶上的左旋走滑運(yùn)動(dòng)為主。

5 結(jié)論

本文利用2015—2021年青藏高原東北緣地區(qū)GPS速度場(chǎng)結(jié)果，獲取祁連—海原斷裂帶現(xiàn)今滑動(dòng)速率，采用負(fù)位錯(cuò)方法反演斷裂帶閉鎖程度及滑動(dòng)虧損速率，結(jié)合小震分布特征研究2022年門源MS6.9地震震前特征，對(duì)斷裂帶各段未來的地震危險(xiǎn)性進(jìn)行分析，并且對(duì)區(qū)域地殼變形特征進(jìn)行探討，取得了如下結(jié)論：

(1)在2022年門源MS6.9地震前，冷龍嶺斷裂的閉鎖程度較高，并且閉鎖深度達(dá)到15 km，與震源深度基本一致，斷裂滑動(dòng)虧損速率也較大，小震分布相對(duì)較少，說明斷層上累計(jì)應(yīng)變能的速度較快，而應(yīng)變能的釋放較慢，這些特征與中強(qiáng)地震的發(fā)生密切相關(guān)。

(2)根據(jù)反演的結(jié)果，祁連—海原斷裂帶在金強(qiáng)河斷裂、冷龍嶺斷裂西段和托萊山斷裂東段為強(qiáng)閉鎖特征，閉鎖深度深，滑動(dòng)虧損速率大，因此這些斷層段地震危險(xiǎn)性較強(qiáng)，進(jìn)一步結(jié)合小震分布和2022年門源MS6.9地震前閉鎖特征，認(rèn)為未來需關(guān)注托萊山東段的中強(qiáng)地震危險(xiǎn)性。

(3)祁連—海原斷裂帶現(xiàn)今走滑速率主要為3.9～4.3 mm/a，說明斷裂整體運(yùn)動(dòng)一致性較好，擠壓速率從西段的2.9 mm/a向東逐漸減小為1 mm/a，說明斷層擠壓速率可能與地殼短縮(形成盆地和隆起山脈)有關(guān)，因此認(rèn)為青藏高原東北緣現(xiàn)今的地殼形變主要以祁連山上的地殼短縮和祁連—海原斷裂帶上的左旋走滑運(yùn)動(dòng)為主。

中國地震局地球物理研究所房立華研究員提供了余震精定位結(jié)果，四川省地震局龍鋒高級(jí)工程師提供了小震精定位目錄，部分圖件使用GMT軟件繪制，在此一并表示感謝。