活動(dòng)構(gòu)造研究的關(guān)鍵環(huán)節(jié)與發(fā)展趨勢

袁道陽，王有林，李樹武，王萬合，李林元，鄒小波，文亞猛

(1.蘭州大學(xué) 地質(zhì)科學(xué)與礦產(chǎn)資源學(xué)院，甘肅 蘭州 730000；2.中國電建集團(tuán)西北勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710065；3.中煤科工西安研究院(集團(tuán))有限公司，陜西 西安 710077；4.甘肅省地震局，甘肅 蘭州 730000)

活動(dòng)構(gòu)造是指晚第四紀(jì)(10～12)萬年以來曾經(jīng)發(fā)生過活動(dòng)、現(xiàn)在正在活動(dòng)、未來一定時(shí)期內(nèi)仍有可能發(fā)生活動(dòng)的構(gòu)造。它包括活動(dòng)斷裂、活動(dòng)褶皺、活動(dòng)盆地、活動(dòng)火山及活動(dòng)地塊變形和運(yùn)動(dòng)等各個(gè)方面[1-2]。活動(dòng)構(gòu)造中最早受到注意的、研究最廣泛的是活動(dòng)斷裂，但是近年來，關(guān)于活動(dòng)褶皺、活動(dòng)地塊的研究已越來越引起人們的重視[3-5]。由于地震以及各類地質(zhì)災(zāi)害與活動(dòng)構(gòu)造密切相關(guān)，因此，活動(dòng)構(gòu)造研究不僅是地震動(dòng)力學(xué)、地震區(qū)劃與工程設(shè)防、地震中長期預(yù)測、防御和減輕地震及地質(zhì)災(zāi)害的重要基礎(chǔ)，也是保證城市和工程安全的一個(gè)核心問題[2]。

20 世紀(jì)70 年代后期至90 年代末，我國活動(dòng)構(gòu)造研究迅速從定性研究階段發(fā)展到定量研究階段，取得了許多基礎(chǔ)研究、技術(shù)方法和應(yīng)用實(shí)踐的重大進(jìn)展，如活動(dòng)斷裂1∶50 000 地質(zhì)填圖、活動(dòng)構(gòu)造破裂分段、古地震探槽技術(shù)等[1,6-7]。其目的在于獲取表征活動(dòng)構(gòu)造在晚第四紀(jì)尤其是近萬年或幾萬年以來活動(dòng)特征的高分辨率、精細(xì)化和完整性的定量參數(shù)，包括斷裂幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和(古)地震學(xué)等各個(gè)方面的相關(guān)參數(shù)，科學(xué)認(rèn)識(shí)這些構(gòu)造的活動(dòng)習(xí)性，預(yù)測其未來一定時(shí)期內(nèi)的活動(dòng)趨勢和可能引發(fā)的地震及其鏈生地質(zhì)災(zāi)害[1-5]。進(jìn)入21 世紀(jì)以來，面對新的地震活動(dòng)形勢和防震減災(zāi)任務(wù)需求，尤其是隨著許多新的觀測技術(shù)的發(fā)展及其在活動(dòng)構(gòu)造研究領(lǐng)域的交叉融合和拓展應(yīng)用，如第四紀(jì)地質(zhì)年代測試技術(shù)的發(fā)展、地球物理探測技術(shù)的進(jìn)步、地震觀測技術(shù)的提高和空間對地觀測技術(shù)的發(fā)展等[8-11]，未來活動(dòng)構(gòu)造研究應(yīng)從哪些環(huán)節(jié)去進(jìn)一步加強(qiáng)，以提升對活動(dòng)構(gòu)造與地震活動(dòng)的認(rèn)識(shí)水平、拓展活動(dòng)構(gòu)造研究成果的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用成效。筆者擬在簡要回顧總結(jié)中國活動(dòng)構(gòu)造基本特征與地震災(zāi)害特點(diǎn)以及本世紀(jì)大震活動(dòng)特征的基礎(chǔ)上，選擇活動(dòng)構(gòu)造研究中的一部分關(guān)鍵環(huán)節(jié)或研究薄弱領(lǐng)域進(jìn)行概略分析，探討進(jìn)一步研究的發(fā)展方向和有效途徑，為未來活動(dòng)構(gòu)造深入研究和防災(zāi)減災(zāi)提供參考。

1 中國活動(dòng)構(gòu)造基本特征與21 世紀(jì)大震活動(dòng)的新特點(diǎn)

中國位于歐亞板塊東南隅，被印度、太平洋和菲律賓海板塊所挾持，印度板塊和歐亞板塊的邊界就是喜馬拉雅山南緣活動(dòng)構(gòu)造帶，而臺(tái)灣則是歐亞板塊與菲律賓海板塊之間的邊界活動(dòng)構(gòu)造帶。上述板塊之間的相互作用，再疊加歐亞板塊內(nèi)部的深部動(dòng)力聯(lián)合作用，造就了中國大陸內(nèi)部活動(dòng)構(gòu)造的復(fù)雜性及地震活動(dòng)的彌散性[12-13]。盡管如此，它們之間的聯(lián)系仍然是非常緊密的，也是有規(guī)律可循的。這種聯(lián)系就表現(xiàn)在活動(dòng)斷裂、活動(dòng)褶皺、活動(dòng)盆地和活動(dòng)地塊等多種活動(dòng)構(gòu)造與地震活動(dòng)緊密的相關(guān)性。我國科學(xué)家正是基于對中國大陸活動(dòng)構(gòu)造的分區(qū)活動(dòng)特征及其對大震的控制作用分析，創(chuàng)新性地提出了大陸活動(dòng)地塊理論及其劃分方案[3,12,14]，將中國大陸及鄰區(qū)共劃分出：青藏、西域、南華、滇緬、華北和東北亞6 個(gè)Ⅰ級活動(dòng)地塊區(qū)，以及拉薩、羌塘、巴顏喀拉、柴達(dá)木、川滇、滇緬、滇西、滇南、塔里木、天山、準(zhǔn)噶爾、阿爾泰、薩彥、阿拉善、興安–東蒙、東北、燕山、鄂爾多斯、華北平原、魯東–黃海、華南、南海等22 個(gè)Ⅱ級活動(dòng)地塊[3]。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，全部8 級、絕大部分7.0～7.9 級地震均發(fā)生在活動(dòng)地塊的邊界活動(dòng)構(gòu)造帶內(nèi)；但是內(nèi)部有次級活動(dòng)構(gòu)造的地塊，少數(shù)7.0～7.9 級地震和部分6.0～6.9級地震也可能發(fā)生在地塊內(nèi)部的活動(dòng)構(gòu)造帶上，如2021 年青?，敹郙s(surface wave magnitude) 7.4 地震，一種解釋就是其發(fā)生在巴顏喀拉活動(dòng)地塊內(nèi)部的江錯(cuò)斷裂帶上[15-16]，當(dāng)然，也可以理解為北部東昆侖斷裂的彌散型塊體邊界斷裂導(dǎo)致了本次地震的發(fā)生[17]。

自2003 年活動(dòng)地塊理論正式提出以來的20 余年，在中國大陸及周邊發(fā)生的所有7 級以上地震(約9 次)均位于活動(dòng)地塊邊界帶上，充分說明了活動(dòng)地塊理論及其劃分方案的科學(xué)合理性，進(jìn)一步顯示出活動(dòng)地塊對大陸強(qiáng)震具有明顯的控制作用，這為將來開展活動(dòng)構(gòu)造研究、地震監(jiān)測、地震中長期預(yù)測和震災(zāi)防御等工作重點(diǎn)指明了方向。鄭文俊等[5,18]在繼承前人劃分方案的基礎(chǔ)上，根據(jù)近20 年來大量新的研究成果，對中國活動(dòng)地塊劃分方案的部分邊界帶進(jìn)行了優(yōu)化，使其在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮更大作用。

回顧總結(jié)21 世紀(jì)以來中國大陸7 級以上大震活動(dòng)，出現(xiàn)了2 個(gè)新的特點(diǎn)。

(1) 7 級以上大地震活動(dòng)的叢集性(圖1)。自1997年發(fā)生西藏瑪尼Ms7.9 地震[19]以來，圍繞巴顏喀拉活動(dòng)地塊邊界帶，接續(xù)發(fā)生了8 次7 級以上地震，包括：2001 年昆侖山口西Ms8.1[20-21]、2008 年新疆于田Ms7.3[22-23]、2008 年四川汶川Ms8.0[24-25]、2010 年青海玉樹Ms7.1[26]、2013 年四川蘆山Ms7.0[27]、2014 年新疆于田Ms7.3[28]、2017 年四川九寨溝Ms7.0[29-30]和2021 年青?，敹郙s7.4 等地震[15-16]，清晰地顯示出沿巴顏喀拉活動(dòng)地塊邊界帶填空性質(zhì)的地震破裂圖像，構(gòu)成了中國大陸20 多年來7 級以上地震的主體活動(dòng)區(qū)和時(shí)間上的叢集期，稱之為昆侖–汶川地震系列[31-35]。

圖1 1900 年以來青藏活動(dòng)地塊區(qū)7 級以上地震震中分布(修改自文獻(xiàn)[32，35])Fig.1 Map showing the distribution of epicenters of Ms ≥ 7 earthquakes since 1900 in the Qinghai-Tibet plateau active tectonic block (modified after references [32,35])

(2) 發(fā)生多次逆斷裂–褶皺型地震。21 世紀(jì)以來，中國大陸發(fā)生的多次中強(qiáng)以上地震中，有一些地表破裂帶不明顯的地震，如2013 年四川蘆山Ms7.0 地震[27]和2014 年新疆皮山Ms6.4 地震(圖2)[36]等，其發(fā)震機(jī)制為逆斷裂–褶皺型地震或盲逆斷裂–褶皺地震。以往對逆斷裂–褶皺帶的構(gòu)造變形及其地震活動(dòng)的研究重視不夠，這類活動(dòng)構(gòu)造變形帶寬、地震隱蔽性強(qiáng)、發(fā)震機(jī)制特殊，其地震危險(xiǎn)性評估和中長期預(yù)測難度較大。但這些地區(qū)往往位于盆山交匯部位或活動(dòng)盆地內(nèi)部，距大中城鎮(zhèn)較近，人口較為稠密，其強(qiáng)震危險(xiǎn)性及其震害應(yīng)引起足夠重視。

基于我國活動(dòng)構(gòu)造的分區(qū)分塊特點(diǎn)和大地震的高致災(zāi)性，以及我國地震災(zāi)害所具有的西強(qiáng)東弱、分區(qū)差異、塊體活動(dòng)及邊界控震特點(diǎn)，可以說，地震多、分布廣、強(qiáng)度大、災(zāi)害重仍是我國的基本國情之一[13]。因此，當(dāng)前和未來較長一段時(shí)期，我國的防震減災(zāi)工作仍然面臨著許多實(shí)際問題，如城市風(fēng)險(xiǎn)高、農(nóng)村設(shè)防差，重震后救災(zāi)、輕震前預(yù)防，區(qū)域發(fā)展不平衡、風(fēng)險(xiǎn)管理不平衡，仍有小震大災(zāi)、大震巨災(zāi)的潛在風(fēng)險(xiǎn)等。因此，加強(qiáng)活動(dòng)構(gòu)造綜合研究、地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估和工程抗震設(shè)防等仍將是我國防震減災(zāi)的重要安全保障措施之一。

2 活動(dòng)構(gòu)造研究的新趨勢和新要求

傳統(tǒng)的活動(dòng)構(gòu)造研究主要是對斷裂幾何圖像、運(yùn)動(dòng)學(xué)特征、歷史地震、古地震以及未來地震危險(xiǎn)性等的定量研究和綜合評價(jià)，已經(jīng)總結(jié)出了一系列行之有效的研究方法，拓展了許多應(yīng)用領(lǐng)域[1-2，27,37]，但是面對本世紀(jì)地震活動(dòng)的新特點(diǎn)、國家和社會(huì)公眾對防災(zāi)減災(zāi)的新要求，未來活動(dòng)構(gòu)造的研究不僅需要注重自身理論的完善和提升，更要與空、天、地相關(guān)學(xué)科的交叉融合和拓展應(yīng)用，以適應(yīng)地震科學(xué)發(fā)展和新的形勢需要。

2.1 注重活動(dòng)構(gòu)造研究的理論提升和新技術(shù)的應(yīng)用

加強(qiáng)單條或某一區(qū)域活動(dòng)構(gòu)造與地震活動(dòng)性的精細(xì)化研究是開展區(qū)域地震構(gòu)造環(huán)境與大震活動(dòng)研究的前提和基礎(chǔ)。具體而言，在提升活動(dòng)構(gòu)造自身的研究技術(shù)和認(rèn)識(shí)水平方面，需要重點(diǎn)考慮以下幾方面。

1) 活動(dòng)構(gòu)造幾何學(xué)?精細(xì)化研究

活動(dòng)構(gòu)造詳細(xì)幾何學(xué)是從宏觀層面認(rèn)識(shí)構(gòu)造活動(dòng)習(xí)性與變形特征全貌和精細(xì)結(jié)構(gòu)的前提和基礎(chǔ)。在傳統(tǒng)研究方法中，通過航衛(wèi)片或遙感影像解譯只能獲取斷裂的二維平面特征，中等分辨率DEM(5～10 m 網(wǎng)格單元)也只適用于大尺度三維地貌特征的提取。近年來廣泛應(yīng)用的激光雷達(dá)測量(Light Detection and Ranging，LiDAR)技術(shù)可直接對地貌進(jìn)行高精度、全方位的三維地表形態(tài)測量，為活動(dòng)構(gòu)造研究提供了精細(xì)的地貌形態(tài)數(shù)據(jù)。因此，未來需要將航空影像、高分辨率衛(wèi)星遙感影像的構(gòu)造地貌解譯與無人機(jī)攝影測量、機(jī)載LiDAR 測量等獲取的高清影像精細(xì)解譯相融合，取長補(bǔ)短，以獲取活動(dòng)構(gòu)造帶或地震地表破裂帶等更完整清晰的幾何圖像或破裂帶細(xì)結(jié)構(gòu)，這將更有助于深入分析斷裂帶之間或斷裂帶(地震破裂帶)內(nèi)部的構(gòu)造幾何關(guān)系、斷裂帶地表破裂過程和活動(dòng)特性等。例如，在2022 年1 月8 日青海門源Ms6.9 級地震發(fā)生后，迅速采用無人機(jī)航測了整個(gè)地震地表破裂帶，得到了該次地震完整清晰的破裂帶展布、不同形變類型、分段破裂特征和構(gòu)造轉(zhuǎn)換關(guān)系等清晰圖像(圖3)，為深入分析地震傳播過程中的次級破裂及其不同的組合關(guān)系，進(jìn)而提出本次地震破裂始于冷龍嶺斷裂與托萊山斷裂之間的釋放雙彎曲構(gòu)造部位，向兩端發(fā)生躍遷式多斷裂級聯(lián)破裂(除了冷龍嶺斷裂西段、托萊山斷裂東段破裂之外，北側(cè)的肅南–祁連斷裂與冷龍嶺斷裂交匯在硫磺溝交匯段也發(fā)生了次級破裂，形成了5 條次級地震地表破裂帶)的動(dòng)力學(xué)機(jī)制解釋提供了充分證據(jù)[38]。

2) 活動(dòng)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)學(xué)?注重?cái)嗔鸦顒?dòng)習(xí)性與破裂分段性研究

斷裂活動(dòng)習(xí)性是活動(dòng)斷裂晚第四紀(jì)以來構(gòu)造活動(dòng)特性的總稱，涉及斷裂的幾何學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)等特征，包括斷裂幾何長度、累積位移、滑動(dòng)速率、古地震序列及最新地震事件離逝時(shí)間等。隨著活動(dòng)構(gòu)造研究的深入，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到一條活動(dòng)斷裂帶是由許多獨(dú)立的斷裂段所組成，每一段都是一個(gè)獨(dú)立的地震破裂或活動(dòng)單元，有自己獨(dú)特的活動(dòng)歷史和活動(dòng)習(xí)性；因此，不同斷裂段的活動(dòng)方式、幅度、速率，單次地震的同震位錯(cuò)量、破裂帶長度、最大地震震級以及地震復(fù)發(fā)間隔等均可能會(huì)有所不同，反映了不同斷裂段的活動(dòng)習(xí)性有其相對獨(dú)立性。因此，破裂分段性研究就成為活動(dòng)斷裂研究的重要內(nèi)容，需要綜合考慮斷裂活動(dòng)的幾何結(jié)構(gòu)、地質(zhì)地貌標(biāo)志、活動(dòng)特性、位移分布、地震破裂與傳播、古地震和現(xiàn)今地震活動(dòng)以及地球物理場背景等特征或標(biāo)志，去識(shí)別可成為強(qiáng)震或大地震破裂起始或終止的界限區(qū)或障礙體。同時(shí)，研究還發(fā)現(xiàn)同一條活動(dòng)斷裂帶，不同次地震的破裂長度也可能不同，可以是一個(gè)斷裂段單獨(dú)破裂產(chǎn)生一次強(qiáng)震或大地震，也可以是相鄰的兩個(gè)或更多個(gè)斷裂段，甚至是整條斷裂帶在一次更大的地震中發(fā)生聯(lián)合破裂即級聯(lián)破裂[39-40]。這反映了作為活動(dòng)構(gòu)造研究深化方向之一的活動(dòng)斷裂分段，已經(jīng)涉及到地震破裂的長期活動(dòng)行為及其機(jī)制問題，是開展地震中長期預(yù)測的重要基礎(chǔ)[5，41]。

3) 古地震探槽和斷錯(cuò)微地貌的互補(bǔ)性研究

古地震是指發(fā)生在現(xiàn)代和有歷史地震記錄以前，保存于地質(zhì)紀(jì)錄中的史前大地震事件，主要依靠永久構(gòu)造變形以及相關(guān)的微地貌和微沉積特征來進(jìn)行識(shí)別，因此，僅能識(shí)別出伴有地表破裂的較大地震事件[1]。因此，古地震研究結(jié)果可以彌補(bǔ)儀器和歷史地震記錄之不足，使能夠獲得更長時(shí)間、甚至多個(gè)地震輪回的大地震歷史，因而可促進(jìn)對活動(dòng)斷裂長期地震行為的認(rèn)識(shí)以及地震危險(xiǎn)性評價(jià)研究。冉勇康等[42-46]系統(tǒng)總結(jié)了不同性質(zhì)活動(dòng)斷層的古地震研究技術(shù)方法和典型案例，具有很強(qiáng)的指導(dǎo)性。

限于目前古地震探槽開挖的條件限制，一種新的趨勢是利用高分辨率的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行斷錯(cuò)微地貌測量(水平斷錯(cuò)沖溝或垂直斷層陡坎等)能夠揭示精細(xì)化的斷層活動(dòng)強(qiáng)度、歷史地震及古地震事件及其大震重復(fù)規(guī)律等，已取得了良好效果。例如，Y.Klinger 等[47]基于高分辨率的QuickBird 全色波段影像(分辨率0.6 m)，率先對新疆富蘊(yùn)斷裂帶上發(fā)生地震事件的累積位移分布進(jìn)行了恢復(fù)和重建，通過測量被斷錯(cuò)的小沖溝和河流階地等地貌標(biāo)志，在110 km 長度范圍內(nèi)共獲得了569 個(gè)水平位移測量值，最終識(shí)別出了包括1931 年富蘊(yùn)8 級地震在內(nèi)的5 次地震事件，并發(fā)現(xiàn)其位移分布具有很好的相似性，呈倍數(shù)增長的關(guān)系，具有特征地震性質(zhì)。Bi Haiyun 等[48]基于GeoEye-1 衛(wèi)星影像立體像對，利用攝影測量方法獲取了河西走廊北緣具有逆斷性質(zhì)的合黎山南緣斷裂高分辨率DEM 數(shù)據(jù)，并沿?cái)嗔堰M(jìn)行了密集的垂直位移測量，獲得了20 km 斷裂范圍內(nèi)大約130 個(gè)位錯(cuò)值，更詳細(xì)地反映了該斷裂的地震破裂歷史，揭示了5 次地震事件。同樣，Bi Haiyun 等[49]利用1 m 分辨率DEM 數(shù)據(jù)，研究了具有正斷性質(zhì)的河套盆地北緣的色爾騰山山前斷裂的垂直位移量，獲得了185 km 長斷裂帶的大約601 個(gè)位錯(cuò)值，得到了該斷裂全段和分段破裂6 次地震事件的位錯(cuò)值，厘定其震級可達(dá)Mw(moment magnitude scale) 7.1～7.5。

近年來，許多專家陸續(xù)開展了類似的研究，獲得了多條不同性質(zhì)活動(dòng)斷裂的單次或多次地震事件的累積斷錯(cuò)值，這是一項(xiàng)對古地震探槽方法很好的互補(bǔ)性研究。未來若能夠選擇既有較詳細(xì)揭示完整古地震事件及其年代序列的古地震探槽研究，又具備開展高分辨率斷錯(cuò)微地貌統(tǒng)計(jì)分析的活動(dòng)斷裂帶綜合對比研究，兩者相互校核，提升2 種方法的可靠性，降低不確定性。

2.2 加強(qiáng)活動(dòng)構(gòu)造研究與相關(guān)學(xué)科的交叉融合

活動(dòng)構(gòu)造研究的創(chuàng)新需要不斷探索新思路、新方法和新技術(shù)。近年來，活動(dòng)構(gòu)造與構(gòu)造地貌學(xué)、地球化學(xué)、地球物理學(xué)、地震學(xué)和大地測量學(xué)等相關(guān)學(xué)科的交叉融合，取得了大量創(chuàng)新性研究成果。其中，將活動(dòng)構(gòu)造研究與地球物理勘探相結(jié)合是分析深淺構(gòu)造關(guān)系、揭示深部構(gòu)造環(huán)境、構(gòu)建地震構(gòu)造模型的重要基礎(chǔ)，如Su Peng 等[50]通過熱年代學(xué)、深地震反射探測、沉積地層對比及其伸展變形研究，定量限定了山西裂谷系臨汾盆地的形成年齡、巖石圈結(jié)構(gòu)、伸展量和伸展速率，構(gòu)建了盆地形成演化和伸展變形模式，探討了貧巖漿型大陸裂谷的形成機(jī)制。將活動(dòng)構(gòu)造研究與GPS 和InSAR 等現(xiàn)今形變監(jiān)測結(jié)果有機(jī)結(jié)合，是檢驗(yàn)活動(dòng)斷裂長期地質(zhì)滑動(dòng)速率與震間、震后形變速率、分析其應(yīng)變累積狀態(tài)、探討區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)學(xué)和檢驗(yàn)動(dòng)力學(xué)模式的關(guān)鍵，例如Ge Weipeng 等[51]通過跨阿爾金斷裂西段連續(xù)GPS 形變觀測，重新厘定了該段斷裂的走滑速率達(dá)(12.4 ± 0.7) mm/a，且發(fā)現(xiàn)阿爾金斷裂具有很強(qiáng)的非對稱性變形，是因?yàn)椴乇睅r石圈黏滯系數(shù)遠(yuǎn)小于塔里木盆地的黏滯系數(shù)所致，提出了阿爾金斷裂最新構(gòu)造活動(dòng)的新解釋。而將活動(dòng)構(gòu)造學(xué)與地震學(xué)進(jìn)行交叉融合，是解剖地震發(fā)震構(gòu)造、回答發(fā)震機(jī)制，建立發(fā)震模式的一條有效途徑，如劉琦等[9]基于重新定位的余震分布，結(jié)合地質(zhì)及地球物理信息構(gòu)建3D發(fā)震構(gòu)造模型，同時(shí)采用GPS、水準(zhǔn)、強(qiáng)震動(dòng)3 種地表觀測資料進(jìn)行約束，對2013 年四川蘆山Ms7.0 地震的同震滑動(dòng)開展了更細(xì)致的聯(lián)合反演，結(jié)果表明蘆山7.0 級主震時(shí)龍門山斷裂帶南段的盲沖斷裂系統(tǒng)中多條斷層可能發(fā)生了不等量及不同方式的滑動(dòng)，進(jìn)而構(gòu)建了最可能的發(fā)震構(gòu)造模型。

由此可見，在活動(dòng)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)研究方面，只有充分考慮上述相關(guān)學(xué)科關(guān)于斷裂活動(dòng)習(xí)性、變形特征、區(qū)域構(gòu)造環(huán)境和深淺部構(gòu)造關(guān)系等研究結(jié)果，才能建立科學(xué)合理的構(gòu)造變形模式、分析其孕震機(jī)制和發(fā)震模式等，真正達(dá)到透明了解地殼和解剖地震的目的。

3 注重區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)研究與大震機(jī)理研究

前已述及，自1997 年發(fā)生西藏瑪尼Ms7.9 地震以來，沿巴顏喀拉活動(dòng)地塊邊界斷裂帶共發(fā)生了9 次7級及以上大地震，顯示其地震活動(dòng)在時(shí)間上和空間上的叢集性，構(gòu)成了本世紀(jì)中國大陸大震活動(dòng)的突出特點(diǎn)(圖1)，鄧起東等[32-33]稱其為昆侖–汶川地震系列(或主體活動(dòng)區(qū))。目前該地震系列還在持續(xù)，其未來的發(fā)展動(dòng)向和遷移規(guī)律值得深入研究[35]。

實(shí)際上，我國科學(xué)家很早就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了區(qū)域性強(qiáng)震、大地震活動(dòng)存在時(shí)間上的叢集性和空間上的分區(qū)、分帶性，并且在時(shí)、空上表現(xiàn)出遷移和循環(huán)的特征。在中小尺度上，強(qiáng)震、大地震活動(dòng)存在沿?cái)嗔褞Щ虻卣饦?gòu)造帶的遷移[52-53]。在較大尺度上，存在大地震叢集區(qū)(或主體活動(dòng)區(qū))及其時(shí)、空遷移甚至循環(huán)的現(xiàn)象[33,54-55]。

鄧起東等[32-33]對1900 年以來青藏地塊區(qū)7 級以上大震活動(dòng)的系統(tǒng)總結(jié)發(fā)現(xiàn)，該區(qū)已經(jīng)歷了3 次地震活動(dòng)的系列(即地震叢集期)，包括1920?1937 年的海原–古浪地震系列、1947?1976 年察隅–當(dāng)雄地震系列和1995?現(xiàn)在的昆侖–汶川地震系列(其主體地區(qū)即為巴顏喀拉地塊)。袁道陽等[35]對上述大震系列進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，上述3 次地震叢集區(qū)具有遷移和循環(huán)的特征，其分布圖像和遷移規(guī)律是青藏地塊區(qū)構(gòu)造活動(dòng)從其周緣邊界活動(dòng)構(gòu)造帶逐漸向內(nèi)收縮會(huì)聚、高原內(nèi)部發(fā)生擠壓隆升和向E擠出、高原腹地發(fā)生拉張裂陷等構(gòu)造變形過程的結(jié)果。袁道陽等[35]進(jìn)一步分析認(rèn)為，已經(jīng)持續(xù)20 余年的昆侖–汶川地震系列將會(huì)逐漸趨于結(jié)束，未來中國大陸7 級大震主體活動(dòng)區(qū)可能遷移到青藏地塊區(qū)周緣邊界帶上，重點(diǎn)是東部邊界構(gòu)造帶，即廣義的南北地震帶，同時(shí)應(yīng)關(guān)注北部柴達(dá)木–祁連地塊邊界帶等區(qū)域主干活動(dòng)斷裂中的大震空區(qū)、空段等孕震有利部位[35]。

實(shí)際上，這只是對巴顏喀拉活動(dòng)地塊大震叢集活動(dòng)從宏觀層面的一些初步認(rèn)識(shí)，而對其遷移循化的內(nèi)在規(guī)律和動(dòng)力學(xué)機(jī)制仍然不甚清楚。因此，就巴顏喀拉地塊的大震活動(dòng)而言，應(yīng)及時(shí)開展該地塊邊界斷裂帶以及塊體內(nèi)部次級邊界斷裂帶等區(qū)域活動(dòng)構(gòu)造的深入研究，分析不同層次地表活動(dòng)構(gòu)造的幾何圖像、構(gòu)造轉(zhuǎn)換、活動(dòng)習(xí)性，以及深部孕震構(gòu)造環(huán)境和強(qiáng)震機(jī)理，進(jìn)而探討巴顏喀拉地塊與周圍其他地塊之間、地塊內(nèi)部次級斷裂之間和塊體邊界斷裂與內(nèi)部次級斷裂之間的相互作用與強(qiáng)震活動(dòng)特征，揭示大震發(fā)生和叢集的構(gòu)造條件和力學(xué)機(jī)制，為大震叢集與遷移趨勢分析、大震危險(xiǎn)區(qū)和主要危險(xiǎn)斷裂段的判定提供科學(xué)依據(jù)。

在上述剖析巴顏喀拉活動(dòng)地塊大震叢集的基礎(chǔ)上，還應(yīng)加強(qiáng)我國歷史上或古地震研究揭示的具有地震叢集特征的區(qū)域活動(dòng)構(gòu)造綜合研究。例如青藏塊體北部的祁連構(gòu)造帶，歷史上曾發(fā)生過1920 年海原8?級、1927 年古浪8 級、1932 年昌馬7.6 級等叢集和遷移性地震[35,54]；華北平原地塊區(qū)也曾發(fā)生過如1966 年邢臺(tái)7.2 級、1967 年河間6.3 級、1975 年海城7.3 級和1976 年唐山7.8 和灤縣7.1 級地震等叢集地震，構(gòu)成中國大陸東部第5 活躍幕(叢集期)(1962?1998 年)，是中國大陸東部發(fā)震頻次最高、強(qiáng)度最大的1 個(gè)活躍幕[55-56]。甚至我國東南沿海的濱海斷裂帶，也曾在明代集中發(fā)生過1600 年廣東南澳7.0 級地震、1604 年福建泉州海外7?級地震以及1605 年海南瓊山7.5 級地震等叢集地震[55,57]。認(rèn)真梳理和分析我國各活動(dòng)地塊區(qū)發(fā)生叢集地震各自的孕震構(gòu)造環(huán)境和發(fā)震機(jī)制等，綜合歷史地震和古地震詳細(xì)研究結(jié)果，識(shí)別可能存在地震叢集活動(dòng)的活動(dòng)構(gòu)造帶或構(gòu)造區(qū)，為巴顏喀拉塊體大地震主體活動(dòng)區(qū)結(jié)束之后可能的遷移地區(qū)將面對的大震風(fēng)險(xiǎn)做好科技支撐。

4 重視逆斷裂–褶皺型地震構(gòu)造研究

構(gòu)造地震的發(fā)震類型大體上可歸結(jié)為：(1)走滑型地震，如2001 年昆侖山口西Ms8.1 地震、2021 年青?，敹郙s7.4 地震和2022 年青海門源Ms6.9 地震等[16-17,20-21,38]；(2) 正斷型地震，如2008 年新疆于田MS7.3 地震等[22-23]；(3)逆斷型地震，如2008 年四川汶川Ms8.0 地震等[24-25]；以及上述3 種類型的組合形式(復(fù)合型?逆走滑或正走滑型地震等)。實(shí)際上，還有一種較為特殊的地震類型：逆斷裂–褶皺型地震，如1906 年新疆瑪納斯7.7 級地震、2010 年四川蘆山7.0 級地震和2014 年新疆皮山6.4 級地震等[27,36]。這類地震常發(fā)生在活動(dòng)褶皺和/或逆斷裂帶上，其特征為震源深部的位移向上快速衰減，在接近地表處漸趨于零，不引起或只形成很小的地表位移，沒有或有很短的地震地表破裂帶，其地表變形以褶皺隆起為主。

根據(jù)張培震等[58]的研究，1906 年新疆瑪納斯7.7級地震區(qū)在北天山山前發(fā)育了三排逆斷裂–褶皺帶，地震破裂帶發(fā)育在最前緣，長度小于10 km，垂直位移量僅0.1～0.8 m，與其震級不匹配，實(shí)際上本次地震是北天山瑪納斯活動(dòng)逆斷裂–褶皺帶的最新活動(dòng)的結(jié)果，進(jìn)而提出了逆斷裂–褶皺帶地震的發(fā)震模式，即震源盲斷坡–滑脫面–地表前鋒斷坡組合的模式。2013 年四川蘆山7.0 級地震區(qū)位于龍門山斷裂帶南段，沿?cái)嗔盐匆姷卣鹌屏褞?，僅見一些脆性水泥路面擠壓破裂現(xiàn)象，結(jié)合余震空間分布、震源機(jī)制解等，推測蘆山地震屬典型的盲逆斷層型地震[9,27]；2014 年新疆皮山6.4 級地震也為一次逆沖型褶皺破裂事件，在地表沒有明顯的地震斷層，但在背斜頂部形成多條與背斜走向一致的地裂縫，同樣也是一次褶皺型地震(圖2)[36]。

同樣，在青藏高原東北緣的祁連山南北兩側(cè)的柴達(dá)木盆地西緣、北緣和河西走廊盆地南緣均發(fā)育了多條典型的逆斷裂–褶皺帶。其中，2003 年發(fā)生的青海海西州德令哈Ms6.6 地震以及2021 年茫崖Ms5.8 地震等均屬于逆斷裂–褶皺型地震[59-60]。而在河西走廊內(nèi)部發(fā)生的2002 年玉門Ms5.9 地震，其發(fā)震構(gòu)造為旱峽–大黃溝斷裂及其前緣的老君廟晚第四紀(jì)活動(dòng)背斜，為一次逆斷裂控制的褶皺型地震[61]。Zou Xiaobo 等[62]對河西走廊盆地中段發(fā)生的2003 年民樂–山丹6.1 級和5.8 級地震及其余震重新進(jìn)行精定位研究，并結(jié)合該區(qū)跨永固背斜的T1?T3 河流階地褶皺變形特征的研究，結(jié)果表明本次地震同樣為一次典型的褶皺型地震，其發(fā)震構(gòu)造為民樂–永昌逆斷裂–褶皺帶(圖4)。實(shí)際上，除了玉門盆地之外，河西走廊盆地內(nèi)部具有逆斷裂–褶皺變形的構(gòu)造帶還有較多，例如張掖盆地南緣的榆木山北緣、東緣活動(dòng)構(gòu)造帶[63]和武威盆地南緣活動(dòng)構(gòu)造帶等[64]，均具有發(fā)生褶皺型地震的構(gòu)造條件。

圖4 2003 年甘肅民樂?山丹6.1 級地震發(fā)震模式圖(據(jù)文獻(xiàn)[62]修改)Fig.4 Seismogenic mode of the Minle-Shandan Ms 6.1 earthquake in Gansu in 2003 (modified after reference [62])

實(shí)際上，全國具有上述孕震構(gòu)造特征和發(fā)震機(jī)制的區(qū)域主要集中在：天山南北兩側(cè)、西昆侖山前、祁連山南北兩側(cè)和川西龍門山前等地區(qū)，這些地區(qū)主要表現(xiàn)為多排前展式的活動(dòng)逆斷裂–褶皺帶，其構(gòu)造變形帶較寬，發(fā)震構(gòu)造特殊，沿線有多個(gè)重要城鎮(zhèn)分布，其地震危險(xiǎn)性和防災(zāi)減災(zāi)任務(wù)值得關(guān)注。對這類活動(dòng)逆斷裂–褶皺帶的深入研究除了采用傳統(tǒng)的活動(dòng)構(gòu)造研究方法之外，結(jié)合構(gòu)造地貌學(xué)開展地表地貌變形特征研究，更重要的是進(jìn)行深部地震構(gòu)造探測和地震學(xué)研究獲取其深部結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征，是開展深淺構(gòu)造關(guān)系、構(gòu)建變形模式和討論發(fā)震機(jī)制的有效方法。

5 結(jié)語

我國活動(dòng)構(gòu)造研究經(jīng)過數(shù)十年的積累和發(fā)展，經(jīng)歷了從單一活動(dòng)斷裂調(diào)查與活動(dòng)性鑒定，到地震重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)活動(dòng)斷層大比例尺地質(zhì)填圖，再發(fā)展到開展區(qū)域活動(dòng)構(gòu)造綜合研究、深部地震構(gòu)造環(huán)境探察、大城市及平原區(qū)等隱伏區(qū)活動(dòng)構(gòu)造探測、地震危險(xiǎn)性和危害性評價(jià)等新階段，取得了一系列重大研究進(jìn)展和多領(lǐng)域的應(yīng)用成果。面對新世紀(jì)新的強(qiáng)震活動(dòng)背景和大地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，國家將在近年來已開展地震等自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查工作的基礎(chǔ)上，實(shí)施巨災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)防范探測工程，涉及全國層面的歷史大震震源區(qū)、重點(diǎn)區(qū)域地震構(gòu)造環(huán)境、重點(diǎn)城市活動(dòng)斷層和海域地震構(gòu)造環(huán)境探測等諸多方面，可以說是一次全國性的地震基礎(chǔ)探察和震災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)防范工程。其探測任務(wù)艱巨，既是一次重要機(jī)遇，但也面臨諸多挑戰(zhàn)。結(jié)合前述分析，對未來活動(dòng)構(gòu)造研究的一些新的發(fā)展趨勢和研究的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行了初步分析，形成幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)或建議如下：

(1) 近年來，國家和社會(huì)公眾對防震減災(zāi)工作更加重視和關(guān)注。我國是一個(gè)活動(dòng)構(gòu)造眾多、破壞性地震頻發(fā)、災(zāi)害損失極為嚴(yán)重的國家，未來大震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)較高，防災(zāi)減災(zāi)任務(wù)艱巨。而活動(dòng)構(gòu)造深入研究是防御和減輕地震災(zāi)害損失的重要基礎(chǔ)性工作，需要切實(shí)加強(qiáng)和可持續(xù)發(fā)展，為防震減災(zāi)工作提供重要科技支撐。

(2) 盡管大陸板內(nèi)地震具有較大的彌散性，但是大震活動(dòng)區(qū)是有規(guī)律可循的。因此，加強(qiáng)活動(dòng)構(gòu)造自身研究理論的創(chuàng)新，尤其是針對中國大陸大地震叢集活動(dòng)的新特點(diǎn)，需要充分利用現(xiàn)代活動(dòng)構(gòu)造探測技術(shù)，開展多學(xué)科交叉融合和聯(lián)合攻關(guān)，科學(xué)而理性地認(rèn)識(shí)不同活動(dòng)地塊區(qū)的主干活動(dòng)斷裂及區(qū)域大震構(gòu)造環(huán)境、強(qiáng)震叢集和遷移機(jī)理，防范和應(yīng)對未來可能發(fā)生多次大震叢集活動(dòng)的地震風(fēng)險(xiǎn)。并基于大量基礎(chǔ)探測和研究成果，提出切實(shí)可行的防災(zāi)減災(zāi)對策。

(3) 逆斷裂–褶皺型地震及其構(gòu)造活動(dòng)研究是以往研究的薄弱環(huán)節(jié)。這類地震隱蔽性強(qiáng)，發(fā)震機(jī)制復(fù)雜，地震危險(xiǎn)性評估和中長期危險(xiǎn)區(qū)判識(shí)難度大。但往往卻是距城鎮(zhèn)較近，人口較為稠密的地區(qū)，因此，加強(qiáng)這類構(gòu)造活動(dòng)的綜合研究是必不可少的重要內(nèi)容。

總之，涉及活動(dòng)構(gòu)造研究與地震災(zāi)害防御方面還有許多的重大學(xué)科問題和實(shí)際應(yīng)用問題尚未解決，還需要更多專家學(xué)者的深入思考、不斷探索。