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书书书
第55卷 第 4期
2012年4月
地 球 物 理 学 报
CHINESE
JOURNAL
OF
GEOPHYSICS
Vol.55
,
No.4
A
p
r.
,
2012
程佳,徐锡伟,甘卫 军等 .
青 藏高 原 东 南缘 地 震 活 动 与 地 壳 运 动 所 反 映 的 块 体 特 征 及 其 动 力 来 源 .
地 球 物 理 学 报 ,
2012
,
55
(
4
):
11981212
,
doi
:
10.6038
/
j
.issn.00015733.2012.04.016.
Chen
g
J
,
XuX W,
Gan W J
,
etal.Blockmodelandd
y
namicim
p
licationfromtheearth
q
uakeactivitiesandcrustalmotionin
thesoutheasternmar
g
inofTibetanPlateau.
犆犺犻狀犲狊犲犑
.
犌犲狅
狆
犺
狔
狊
.
(
inChinese
),
2012
,
55
(
4
):
11981212
,
doi
:
10.6038
/
j
.issn.
00015733.2012.04.016.
青藏高原东南缘地震活动与地壳运动所反映的
块体特征及 其动力来源
程 佳1
,
2,徐 锡伟1
,甘卫军3,马文涛1,陈 为涛3,张 勇4
1中国 地震 局地 质研 究所 活动 构造 与火山 重点 实验 室,北京
100029
2中国 地震 台网 中心 ,北 京
100045
3中国 地震 局地 质研 究所 地震 动力 学国家 重点 实验 室,北京
100029
4中国地震局,北 京
100036
摘 要 通 过分 析 青藏 高 原 东南 缘 活 动断 裂 带 的 活 动 特 征 和 GPS 资料显示的现今地壳形变场,辅以历史地震及
地表 破裂、震源机制解类型等资料,将 青藏 高原 东南 缘地 区分 成了 11个 次 级 块 体 .
其 中 包 括 了 西 秦 岭 次 级 块 体 、阿
坝次级块体、龙门山次级块体、藏东 次级块 体、雅江次级块体,香 格 里拉 次 级 块 体 、滇 中 次 级 块 体 、保山次级块体、景
谷次级块体、勐腊 次级块 体和 西盟 次级 块体 ;并 利 用 这 些次 级 块 体 内 的 GPS 站 点 速 率 计 算 出 了 这 些 块 体 现 今 运 动
情况及各块体之间断裂的滑动速率,分 析认 为 各 次 级块 体 均 受 到了 一 种 来 自其 相 邻 块 体 的 主 要 应 力 作 用 而 发 生 了
旋转 ,其中保 山次 级块 体、藏 东次 级块 体、雅 江次级 块体 、香 格里 拉次 级块 体、滇 中 次 级 块 体 的 旋 转 尤 为 显 著 ;同 样 ,
相邻块体之间的边界断裂带也呈现了相应的挤压或拉张活 动特征,而藏东次级块体与雅江次级块体、雅 江 次 级 块
体与滇中次级块体之间的挤压最为明显.
利用上述结果,本 文讨 论 了 该 地区 的 现 今 地 壳 形 变 特 征 ,认 为 刚 性 块 体 的
挤出作用与重力滑塌作用并存于该区域内,下地 壳“管道 流”的 拖 曳 作 用是 该 地 区 刚 性 块 体 挤 出 作 用 和 重 力 滑 塌 的
主要原 因,另外 缅甸 板块 相对 于自 身的 逆时针 旋转 作用 在其 北部 引起 的拉 张作用 也是 重要 因素 之一 .
关键词 青藏高原东南缘,
GPS
,块体模 型,历史地震,震 源机 制,变 形机 制
doi
:
10.6038
/
j
.issn.00015733.2012.04.016 中图分类号
P542 收 稿日期20110512
,
20111226 收修定稿
基金项目 国家 自然 科学 基金 (
40821160550
),科 技部 国际合 作计 划(
2009DFA21280
)共 同资 助.
作者 简介 程佳 ,男,中 国地 震局 地质 研究 所在 读博士 生,中 国地 震 台 网中 心 助 理 研 究 员,主 要 从 事 活 动 构 造 、地 壳 形 变、强震模拟和预测方面
的研究.Email
:
chen
gj
ia
j
c
@
g
mail.com
通讯作者 徐锡伟,男,中国 地震 局地 质研 究所 研究 员,主要从事活动构造及其在减轻地震灾害中的应用方面的研究.
Email
:
xiweixu
@
vi
p
.sina.com
犅犾狅犮犽犿狅犱犲犾犪狀犱犱
狔
狀犪犿犻犮犻犿
狆
犾犻犮犪狋犻狅狀犳狉狅犿狋犺犲犲犪狉狋犺
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狌犪犽犲犪犮狋犻狏犻狋犻犲狊犪狀犱
犮狉狌狊狋犪犾犿狅狋犻狅狀犻狀狋犺犲狊狅狌狋犺犲犪狊狋犲狉狀 犿犪狉
犵
犻狀狅犳犜犻犫犲狋犪狀犘犾犪狋犲犪狌
CHENGJia
1
,
2,
XU XiWei
1
,
GAN WeiJun
3,
MA WenTao
1,
CHEN WeiTao
3,
ZHANG Yon
g
4
1
犓犲
狔
犔犪犫狅狉犪狋狅狉
狔
狅
犳犃犮狋犻狏犲犜犲犮狋狅狀犻犮狊犪狀犱 犞狅犾犮犪狀狅
,
犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅
犳犌犲狅犾狅
犵狔
,
犆犺犻狀犪犈犪狉狋犺
狇
狌犪犽犲犃犱犿犻狀犻狊狋狉犪狋犻狅狀
,
犅犲犻
犼
犻狀
犵
100029
,
犆犺犻狀犪
2
犆犺犻狀犪犈犪狉狋犺
狇
狌犪犽犲犖犲狋狑狅狉犽犆犲狀狋犲狉
,
犅犲犻
犼
犻狀
犵
100045
,
犆犺犻狀犪
3
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狔犔犪犫狅狉犪狋狅狉
狔
狅
犳犈犪狉狋犺
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狌犪犽犲犇
狔
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,
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犳犌犲狅犾狅
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,
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,
犅犲犻
犼
犻狀
犵
100029
,
犆犺犻狀犪
4
犆犺犻狀犪犈犪狉狋犺
狇
狌犪犽犲犃犱犿犻狀犻狊狋狉犪狋犻狅狀
,
犅犲犻
犼
犻狀
犵
100036
,
犆犺犻狀犪
犃犫狊狋狉犪犮狋
After anal
y
sis ofthe currentcrustal deformation field from GPS data
,
the sli
p
characters of active faults
,the surface ru
p
tures of historical earth
q
uakes
,and the focal
mechanismsoftherecentearth
q
uakes
,
thesoutheastern mar
g
in ofthe Tibetan p
lateau was
4期 程佳等 :青 藏高 原东 南缘 地震 活动与 地壳 运动 所反 映的 块体 特征 及其动 力来 源
dividedinto11subblocks
,
includin
g
the WestQinlin
g
subblock
,
Abasubblock
,
Lon
g
menshan
subblock
,
Zan
g
don
g
subblock
,
Ya
j
ian
g
subblock
,
Shan
g
riLasubblock
,
Dianzhon
g
subblock
,
Baoshansubblock
,
Jin
gg
usubblock
,
Men
g
lasubblockandtheXimen
g
subblock.The
p
resent
da
y
translationandrotationrateofthesubblocks
,
alsothesli
p
rateoftheboundar
y
faults
,
were
calculatedusin
g
theGPSdata.Theresultsshowthefollowin
g
characters
:
Eachsubblockhasits
movementchan
g
edafterthes
p
ecific main stressactionfrom thead
j
acentsubblocks.Amon
g
thesesubblocks
,
therotationsofthe Baoshan subblock
,
Zan
g
don
gsubblock
,Ya
j
ian
gsub
block
,
Shan
g
riLasubblock
,
Dianzhon
g
subblock
,
aremoreobviousthanothers.Corres
p
ondin
g
totherotationsabove
,
theboundar
y
faultsamon
g
thesesubblocksbehavedifferentl
y
.Amon
g
thesefaultactivities
,
thecom
p
ressionsbetweentheZan
g
don
g
andYa
j
ian
g
subblocks
,
aswellas
betweenthe Ya
j
ian
gand Dianzhon
gsubblocks are obvious.Based ontheresults above
,we
discussedthecurrentcrustalmotioncharactersofthesoutheasternmar
g
inoftheTibetan
p
lateau.
Thelateralextrusionoftheri
g
idblocksandg
ravit
y
colla
p
seofthecrustcoexistinthere
g
ion
,
whichareinduced mainl
yb
y
the “
channelflow”
ofthelowercrust
,
andp
artl
yenhancedb
y
the
tensileforcefromtheBurma
p
lateduetoitscounterclockwiserotation.
犓犲
狔
狑狅狉犱狊 Southeastern mar
g
in of the Tibetan p
lateau
,GPS
,Block model
,Historical
earth
q
uakes
,
Focalmechanism,
Deformationmechanism
1
引 言
青藏高原东南缘地区是青藏高原现今地壳形变
和 地震 活 动最 强 烈 的 地 区 之 一,也 是 研 究 青 藏 高 原
现 今地 壳 形变 模 式 和 构 造 演 化 规 律 的 热 点 地 区.
在
过去的三十多年里,对 于 青 藏 高 原 地 壳 形 变 模 式 的
认识主要分成了两派学说,即“刚性块体模型”
[
14
]
和
“塑性薄皮模型”
[
57
]
.
随 着 研 究 的 深 入 ,尤其是 GPS
技 术在 该 地区 地 壳 形 变 研 究 中 的 广 泛 应 用,大 量 的
成果显示这两种极端模型都不能用来解释青藏高原
现今的地壳形变特征,需 要 一 种 介 于 两 种 模 型 之 间
的新模型来解释.Shen
[
8
]
和Ro
y
den
[
9
]
提 出了 三 维 塑
性“管道流”模式,认 为 围 绕 东 喜 马 拉 雅 构 造 结 的 顺
时针旋转可能起因于深部印度地幔与亚洲地幔之间
的 右 旋 剪 切 以 及 浅 层 高 原 向 东 的 重 力 扩 展 .
Re
p
lumaz
[
10
]
则对传统“刚 性块 体模 型”进行了改进,
认 为青 藏 高原 的 地 壳 形 变 特 征 在 碰 撞 的 不 同 时 期,
“刚性块体模型”和“塑 性 薄 皮 模 型 ”分别占主导作
用,现 今的 地 壳 形 变 可 能 以 隆 升 和 挤 出 作 用 为 主.
Thatcher
[
11
]
则 通过 微 型 块 体 的 运 动 特 征 来 解 释 这
种 青藏 高 原的 地 壳 形 变 特 征,将 青 藏 高 原 划 分 成 了
11 个准刚性的微型块体.
作为青藏高原向东挤出最为强烈的地区之一,
“刚性块体模型”认为区域地壳运动是刚性块体挤出
的表现形式,而“连 续 变 形 模 型 ”则 认 为 以 青 藏 高 原
隆 升后 的重 力 滑 塌 为 主.
现 今 GPS 的 观 测 结 果 显
示,青 藏高 原 东南 缘 内 部 各 个 部 分 的 地 壳 形 变 特 征
并非一致,其 中 在巴 颜 喀 拉 块 体 东 南 缘 的 龙 门 山 地
区 表现 为 强烈 的 挤 压 作 用,而川滇地区则表现为围
绕 着阿 萨 姆角 作 顺 时 针 旋 转,且在旋转运动的各个
阶段 呈 现不 同 的 地 壳 运 动 特 征 [
1214
]
.
这 种 区 域 地 壳
运动特征的差异性则主要以活动断裂的活动方式来
体现,因 而形 成 了 该 地 区 不 同 活 动 习 性 断 裂 有 规 律
的区域分布 ,对于 这 些 断 裂 的 活 动 习 性 的 研 究 表 明
该 地区 存 在着 大 量 的 活 动 断 裂 带,且 具 有 较 大 的 滑
动速率[
1521
]
.
伴 随着 强 烈 的 地 壳 运 动 和 活 动 断 裂 带
的高速滑动 ,该地区强震活动频繁发生,其中包括了
多次7级以上地震,如2008 年汶川
犕
S
8.0 地 震 等 ,
这些地震的震源机制分布似乎也存在着一定的规律
性[
2225
]
.
阚荣举等[
22
]
根 据该 地 区 的 构 造 应 力 场 和 活
动断裂带分 布特 征,提出了川滇菱形块体的概念,该
菱 形 块 体 主 要 由 鲜 水 河—小 江 断 裂 带 、红河断裂带
和 金沙 江 断裂 带 围 限,并将这一块体的边界断裂带
的 地震 活 动性 进 行 了 分 段 研 究,认 为 地 震 活 动 主 要
受 控于 菱 形块 体 的 运 动,后续的研究基本都继承了
这一认识[
2628
]
.
基于上述活动断裂与地震资料,徐 锡
伟等[
16
]
综 合了 历 史 地 表破 裂 资 料 、主干断裂和次级
活 动断 裂 的展 布 等 特 征,将该地区划分成了马尔康
块体、川 滇菱 形块 体、保山 —普洱块体和 密支 那—西
盟块体等4个一级块体;马 文 涛 等 [
24
]
通过对哈佛大
学 矩心 震 源机 制 解 进 行 分 类,给出了各种类型地震
9911
地 球 物 理 学 报(
ChineseJ.Geo
p
h
y
s.
)55卷
的分布区域,并 依 此 认 为 该 区 域 地 壳 形 变 存 在 着 块
体 运动 特 征 ,对徐锡伟等[
16
]的分块模型进行了验
证.Shen
[
14
]
则利用分布于该地区的跨1998
—
2004
年的 GPS 资料 对 该地 区 进 行 了块 体 划 分 ,将该地区
分成了阿坝、龙 门山 、雅江 、香格里 拉、滇中、保 山、临
沧等7个 微型 块 体 的 运 动,并 给 出 了 这 些 块 体 的 运
动特征.
上 述两 种 分 块 模 式 都 能 够 解 释 区 域 地 壳 形
变的主要现象,但 由 于 只 考 虑 到 主 要 断 裂 带 的 活 动
习性和 GPS 速度场特征,在GPS 站 点 较 少 以 及 断
裂带研究程度较低的地区,存在着一定的模糊带.
历
史地震分布及其地表破裂特征和震源机制解的变化
特征可能对于研究这些地区的分块特征以及完善块
体模型的工作具有很好的意义.
本 文 拟 综 合 分 析 上 述 活 动 断 裂 带、历 史 地 震 地
表破裂资料、
GPS 显示的现今地壳形变资料和震源
机制解,首 先以 活动 断裂 带的 活动 习性为基础 ,对该
区 域进 行微 型 块 体 的 划 分,然 后 基 于 GPS 资 料 、震
源机制解分类类型以及历史地表破裂资料对这些块
体进行调整,最 终 确 定 这 些 微 型 块 体 划 分 并 计 算 各
次级块体运动学特征,最 后 讨 论 该 地 区 现 今 地 壳 形
变机制与动力来源,为 今 后 的 地 壳 形 变 和 地 震 学 研
究提供基础.
2
活动断裂带与历史地震所反映的块
体运动特征
青藏高原东南缘地区由于强烈的现今地壳形变
特征,形成了一系列大型活动断裂带,并在这些大型
活 动断 裂 带上 发 生 了 多 次 历 史 地 震,这 些 资 料 为 我
们研究这些断裂带的活动习性和地壳形变特征提供
了基础.
该地区主要 活动 断裂 带、历史地震活动及地
表 破 裂 段 的 展 布 情 况 见 图 1.
其 中 历 史 地 震 地 表 破
裂 段除 近年 来 发 生 的 地 震 外 ,其 他 均 大 于 7
1
/
4级,
根据经验公式破裂长度大致在40km 左右 [
29
]
.
这些主要活动断裂带包括了龙日坝断裂带、龙
门山断裂带 、甘 孜 —玉 树 断 裂 带、鲜 水 河 断 裂 带 、安
宁河断裂带 、则木 河 断 裂 带 、大 凉 山 断 裂 带、小 江 断
裂带、理 塘 断 裂 带、丽 江 —小金河断裂带、德 钦 —中
甸—大具断裂带 、玉 龙 雪 山 北 麓 断 裂 、曲江断裂带、
红河断裂带 、金 沙 江 断 裂 带 、龙 陵 —澜 沧 断 裂 带、南
汀河断裂、岷江断裂等.
主要活动断裂带的全新世滑
动速率见表 1
,强震破裂发震断层与时间见表2.
根
据上述资料 ,我们 对 该 地 区 的 块 体 模 型 进 行 了 初 步
划分,结 果见 图2.
表1
川 滇 地 区 主 要 活 动 断 裂 全 新 世 滑 动 速 率 一 览 表
犜犪犫犾犲1
犎狅犾狅犮犲狀犲狊犾犻
狆
狉犪狋犲狅犳狋犺犲犪犮狋犻狏犲犳犪狌犾狋狊犻狀犛犻犮犺狌犪狀犢狌狀狀犪狀犚犲
犵
犻狅狀
序号 活动 断裂 名称 走向 滑动 性质 水 平速 率
/(
mm·
a
-1)垂直速率/(
mm·
a
-1)参 考文 献
1甘孜 —玉树 断裂 带 N40°W LL+R 12±2 1.1±0.4 [
18
]
2
鲜水 河断 裂带 N40°W LL 14±2 [
16
]
西北 段(炉 霍断裂 )N40°W LL 10
~
20 [
30
]
南东 段(磨 西断裂 )N20°W LL+R 9.6±1.7 3.2±0.7 [
16
]
3安宁 河断 裂带 NS LL 6.5±1 [
16
]
4大凉 山断 裂带 NS LL 3.3±0.3 [
16
]
5则木 河断 裂带 N25°W LL+N 6.4±0.6 [
16
]
小江 断裂 带 NS LL+N 10±2 [
31
]
6西支 断裂 7±1 0.8±0.2 [
31
]
东支 断裂 4.8±0.5 0.7±0.2 [
31
]
7曲江 断裂 N60°W RL+R 3.5 [
16
]
8红河 断裂 带 N50°W RL [
32
]
9南段 N70°W RL+R 3.5±1.5 [
32
]
10 北 段 N45°W RL+N 3.3 0.8 [
32
]
11 德 钦—中 甸—大 具断 裂 N40°W RL 5±1.0 [
33
]
12 金 沙江 断裂 带(弧 形)NS
~NW R+RL 6
~
7 2
~
3[
16
]
13 丽 江—小 金河 断裂 带 N48°E LL+R 3.8±0.7 0.6±0.1 [
16
]
14 龙 陵—澜 沧断 裂带 N30°W RL 5.3±1.1 [
16
]
15 南 汀河 断裂 NE LL 2.7 [
16
]
16 岷 江断 裂 NS LL+R 1 0.45±0.1 [
34
]
17 龙 门山 断裂 带 N45°E R 1.5
~
2 1.1 [
35
]
18 东 昆仑 断裂 带东 段 N45°W LL 2
~
6[
34
]
19 理 塘断 裂带 N45°W LL 4±1 [
17
]
20 龙 日坝 断裂 带 N45°E RL 5.4±2.0 0.7 [
36
]
注:
LL
:左 旋走 滑;
RL
:右 旋走 滑;
R
:逆倾滑;
N:正断 倾滑
0021
4期 程佳等 :青 藏高 原东 南缘 地震 活动与 地壳 运动 所反 映的 块体 特征 及其动 力来 源 1021
地 球 物 理 学 报(
ChineseJ.Geo
p
h
y
s.
)55卷
表2
川滇地区主要强震发震断层与时间
犜犪犫犾犲2
犗犮犮狌狉狉犲狀犮犲狋犻犿犲狅犳狊狋狉狅狀
犵
犲犪狉狋犺
狇
狌犪犽犲狊
犪狀犱狊犲犻狊犿狅
犵
犲狀犻犮犳犪狌犾狋
发震 断层 时 间(公元 年)震 级 文献
甘孜 —玉树
断裂带北段
北段 1896
犕
w
7.3
中段 1854
犕
w
7.7
南段 1866
犕
w
7.3
[
18
]
鲜水河断裂带
炉霍 段 1973
犕
7.6
仁达 段 1923
犕
7.3
道孚 段 1904
、
1981
犕
6.9
乾宁 段 1893
犕
7
1
/
2
康定 段 1955
犕
7
1
/
2
[
37
]
安宁 河断 裂带 冕 宁以 南段 1536
犕
7
1
/
2[
38
]
则木 河断 裂带 全 段 1850
犕
8[
15
]
小江断裂带
北段 1733
犕
7
3
/
4
中段 1833
犕
8
[
39
]
曲江断裂带 南段 1970
犕
7.7 [
16
]
理塘断裂带
毛垭 坝段 1886
犕
w
7.1
理塘 段 1890
犕
w
7.1
康嘎—德巫 段 1948
犕
w
7.0
[
17
]
岷江 断裂 带 1976
犕
7.2
,
犕
6.9
,
犕
7.2
[
40
]
岷江断裂带南段 1933
犕
7
3
/
4[
40
]
程海 断裂 带 1515
犕
7
3
/
4[
41
]
龙陵 —澜沧断裂带 1988
犕
7.4
,
犕
7.2[
42
]
龙门 山断 裂带 2008
犕
8[
43
]
徐锡伟等[
16
]依 据 这 些 断 裂 带 分 段 特 点,将 甘
孜—玉树断裂带、鲜 水河 断裂 带、龙门山断裂带和东
昆 仑断 裂 带 围 限 的 巴 颜 喀 拉 块 体 南 部 作 为 一 个 块
体,即 马尔 康块 体;
Shen
[
14
]
通过对比 GPS 速 度 场 的
变 化认 为 该块 体 中 间 存 在 着 一 条 速 度 阶 跃 带,即 龙
日坝断裂带[
36
]
,并 将马 尔 康 块 体 分 成 了 阿 坝 次 级 块
体和龙门山次级块体.
因此在本文 初步 模型 中,我 们
也沿用了这一划分方案.
在川滇 菱 形 块 体 内 部 的 划 分 方 案 上 ,徐 锡 伟
等[
16
]
将 菱形 块 体 分 成 了 川 西 北 和 滇 中 两 个 次 级 块
体;
Shen
[
14
]通 过 GPS 数 据 对 比 认 为 理 塘 断 裂 带 是
具 有一 定 左旋 滑 动 速 率 的 断 裂 带,并 将 川 西 北 次 级
块 体切 割 成雅 江 次 级 块 体 和 香 格 里 拉 次 级 块 体,而
滇中块 体 由 丽 江 —小金河断裂带、安宁河—则 木
河—小江断裂带、澜 沧江 断裂 带组 成.
其中雅江次级
块体由鲜水河断裂带、丽 江—小金河断裂带、理 塘断
裂 带等 三 条断 裂 带 所 确 定,而 该 次 级 块 体 北 边 界 不
明显;香 格里 拉次 级块 体由 红河断裂带 北段 、丽江 —
小金河断裂 带、理 塘断 裂带 所确定,同样北边界不明
显.
本 文根 据 历史 地 震 分 布 特 征 和 历 史 破 裂 分 段 得
到雅江次级 地块 ,与Shen
[
14
]给出的结果类似,而 香
格里拉次级地块可能由金沙江断裂带、理塘断裂带、
丽江—小金河断裂带和德钦—中甸—大具断裂带所
围限,红河断裂带北段现今地壳活动不明显,尤 其是
右 旋 走 滑 作 用 不 明 显,主要呈现了尾端拉张特
征[
19
,
32
,
44
]
,因 此红 河 断 裂 带 北 段 不 能 够 作 为 次 级 块
体的边界.
对于滇中块体西南边界的认识上,红 河断
裂 带和 曲 江断 裂 带 的 全 新 世 滑 动 速 率 较 大,且 曲 江
断裂 带南段发生 过1970通海
犕
7.7 级 地 震,向 宏 发
等[
4546
]
认 为红 河 断 裂 带 作 为 一 个 整 体,其右旋走滑
运 动不 仅 仅局 限 在 简 单 的 单 体 断 裂 带 内 部,而 是 涉
及到它周边两侧宽达30
~
50km 的 空 间 域 ,并认为
断 裂的 滑 动 速 率 大 致 在 3
~
4 mm
/
a
,因 此 可 以 将 红
河断裂带与曲江断裂带之间的部分作为一个弥散的
边界;对于红河断裂带的尾端拉张部分,许多研究都
认为程海断裂带在该地区起到了一个边界断裂带的
作用[
19
,
32
,
44
]
,可以作为滇中块体的边界断裂带;因 此
本 文的 初 步 模 型 中 认 为 滇 中 块 体 可 能 由 程 海 断 裂
带,丽 江—小金河断裂带,安宁河—则 木河 —小江 断
裂带以及红河断裂带与曲江断裂带围限而成.
对 于滇 西 南 地 区的 块 体 划 分 上,徐 锡 伟 等[
16]
将
该 地 区 划 分 成 了 两 个 部 分,即龙陵—澜沧断裂带以
南的密支那 —西盟 块 体 和 以 北 的 保 山 —普洱块体;
Shen
[
14
]
将该地区分为保山次级块体和临沧次级块
体.
由于南汀河断裂带和龙陵—澜沧断裂带在该地
区的显著活 动性 ,本文的初步模型将该地区分成了
保山、景 谷和 西盟 等3个 次级 块体.
3
基 于 GPS 资料和震源机制解对各
次级块体边 界的判定
3.1
基于 犌犘犛速度场资料对各次级块体边界的判定
青藏高原东南缘布设了大量的 GPS站点,
Shen
[
14
]
利 用 该 地 区 1998 年 至 2004 年 的 200 多 个 站 点
1999 年、
2001 年、
2004 年三期复测的区域观测站资
料对该地区进行了断裂滑动速率与活动地块的研究
(图3
)
.Gan
[
47
]利 用 了 青 藏 高 原 及 其 周 边 726 个 台
站对青藏高原进行了研究,其中基本包括了Shen
[
14
]
的
数据.
本文为了更好地分析该地区的块体运动特征,
选取了 Gan
[
47
]
数据中的95°E
—
107°E
,
21°N—
34°N
范围内的292个站点来分析该地区的地壳形变特征.
2021
4期 程佳等 :青 藏高 原东 南缘 地震 活动与 地壳 运动 所反 映的 块体 特征 及其动 力来 源
图3
GPS所给出的青藏高原东南缘现今
地壳形 变特 征(相对于欧亚块体)
Fi
g
.3
Presentda
y
crustaldeformationoftheSoutheastern
mar
g
infrom GPS (
relativetoEuraisa
)
为 了能 够 更好 地 分 析 区 域 块 体 运 动 特 征 ,本 文
分 别将 这 些 GPS 站点进行了两步处理,除 去 所 有
GPS 站点的整体运动情况(图4
)来 观 察 内 部 变 形 情
况,除 去甘 孜—玉 树 断 裂 带 、鲜水河断裂带、安宁河
断裂带、则木 河 断裂 带 和 小 江 断 裂 带 及 其 向 南 延 伸
部分 以西所有 GPS站点的整体运动(图5
),来观察
川滇菱形块体内部各次级块体边界断裂的分布.
从 图 4中可以看出,龙日坝断裂带是一条速度
梯度带,可以 作 为阿 坝 次 级 块 体 和 龙 门 山 次 级 块 体
的边界断裂 带;龙门山断裂带具有一定的挤压速率,
是龙门山次级块体的边界断裂;甘 孜—玉树断裂带、
鲜水河断裂 带、安 宁河 断裂 带、则木河断裂带和小江
断 裂带 及 其向 南 延 伸 部 分 具 有 边 界 断 裂 带 的 性 质,
其中小江断裂带的西支相对于东支来说速率可能更
大,这 也 与 1833 年地表破裂带发生在西支相吻合;
川滇菱形块体内部围绕着青藏高原东构造结做顺时
针旋转.
从图5可以看出,川滇菱形块体雅江次级块
体、香 格里 拉 次级 块 体 和 滇 中 次 级 块 体 内 部 变 形 不
大,丽 江—小金河断裂带中段具有一定的挤压速率,
理 塘 断 裂 带 具 有 左 旋 走 滑 速 率 ;德 钦 —中 甸 —大 具
图4
除去整 体运 动后 的青 藏高 原东 南缘 地区运 动学 特征
(欧 拉极 为29.3°N,
34.5°E
;欧拉角 为-0.11°
/
Ma
)
Fi
g
.4
Presentda
y
crustaldeformationofthesoutheastern mar
g
inafterremovin
g
thewholemovement
(
Eular
p
ole
:
29.3°N,
34.5°E
,
Rotationan
g
le
:
-0.11°
/
Ma
)
3021
地 球 物 理 学 报(
ChineseJ.Geo
p
h
y
s.
)55卷
断裂带、程 海断 裂 带 和 南 汀 河 断 裂 带 以 西 地 区 拉 张
作 用 明 显;龙 陵 —澜 沧 断 裂 带 有 一 定 的 右 旋 挤 压 速
率;而 曲江 断裂 带和 红河 断裂 带的滑动速 率不 明显 ,
但 在曲 江 断裂 带 上发 生 了 1970 年 通 海
犕
7.7 级 地
震,显 示该 断裂 带现 今活 动并 不弱.
3.2
利用震源机制解和 犌犘犛 速度场、应 变 率 场 对
块体运动边 界的 划分
由 于 现 今 地 震 活 动 强 烈,该地区近几十年来发
生了多次中强地震.
马 文涛 等 [
24
]
将哈佛大学给出的
大于
犕
S
4.5 级 地 震 震 源 机 制 解 ,分 成 了 走 滑 型 、逆
冲型、正 断 层型 和 过 渡 型 机 制(图6
)
.
这 些 震 源 机 制
解 的类 型 反映 了 该 地 区 地 壳 浅 部 真 实 的 应 力 状 态,
同样 GPS 给 出的 应 变 率 场 资 料 也 可 以 反 映 该 地 区
地表的应力状态,因 此可 利 用 震 源 机 制 解 和 GPS 应
变率 场 来确 定 活 动 块 体 的 边 界 .从 图 6可 以 看 出 ,
我们 根据 GPS 速度场、应 变 率场 分 布 特 征 以 及 震 源
机制解的类型得到了这些块体的运动边界.
阿 坝 次 级 块 体,西边界为高速左旋运动的东昆
仑断裂带东南段,左 旋 滑 动 速 率 大 致 在 6 mm
/
a左
右[
34
]
;南 边界 为 甘 孜—玉 树 断 裂 带 ,东 边 界 为 龙 日
坝断裂 带.
虽然该块体内部也发生了1947 年
犕
7.7
地震,但 该地 区尚 未有 明显 的高 速活动断裂 带发 现,
因此没有对该块体进行更深的划分,仅在利用 GPS
计算 块 体 运 动时 除 去 了 破裂 带 北 西 侧 的 GPS 站 点 .
龙门山次级块体的南东边界龙门山断裂带处于高挤
压区,汶 川地 震的 破裂 一直 向北东方向 延伸 ,震源 机
制 解也 反 映该 地 震 的 余 震 大 都 为 挤 压 型 机 制,该 破
裂段北端的震源机制发生了由北东向挤压转变为北
西向走滑构造,因 此我 们没 有以 1976 年岷江地震的
发 震断 层 作为 龙 门 山 次 级 块 体 的 北 东 边 界,而 是 汶
川地震破裂段北东端点为起点沿着走滑型震源机制
解 向北 西方 向 延 伸 的 断 裂 (图6
);龙 日 坝 断 裂 带 虽
然未有历史地震分布,但GPS 速度场资料和野外历
史 考察 都 显示 该 断 裂 带 的 右 旋 走 滑 速 率 的 存 在,因
此 可以 作 为龙 门 山 次 级 块 体 的 北 西 边 界;鲜 水 河 断
裂 带具 有 快速 的 左 旋 走 滑 速 率 和 历 史 破 裂 资 料,可
以 作为 龙 门山 次 级 块 体 的 南 西 边 界.
为 了 比 较 阿 坝
次 级块 体 和龙 门 山 次 级 块 体 的 运 动 情 况,我 们 在 东
昆 仑断 裂 带以 北 的 地 区 按 照 GPS 速 度 场 特 征 划 分
出了西 秦 岭 次 级 块 体,其中主要边界断裂带为平
武—青川断裂与 西秦 岭北 缘断 裂带 .
川滇菱形块体东边界断裂带主要根据历史地震
破裂 资料和图4中 的 GPS资 料 来 划 分 ,其中在小江
断裂带的边界问题上,我们以 1833 年
犕
8级地震破
裂 段所 在 的西 支 断 裂 作 为 边 界 断 裂 带;小江断裂带
向 南延 伸 部分 存 在 多 条 平 行 的 走 滑 型 断 层,包 括 景
洪 断 裂、勐兴断裂、打洛断裂、奠边府断裂等组
成[
48
]
,从震源机制解资料和图4
、
5给出的 GPS 资
料 上基 本 可以 确 认 出 断 裂 带 的 边 界.
在 雅 江 次 级 块
体边 界带的划分 上,理 塘 断 裂带 两 侧 的 GPS 站 点 较
少,我 们根 据 活动 断 裂 带 以 及 历 史 地 震 破 裂 资 料 确
定 了该 断 裂带 的 位 置,其中理塘断裂带南段部分主
要 根据 断 裂的 分 布 来 给 出,该地区存在着三个震源
机制解,两侧 均为 拉张 机制(图6
),中间为过渡型机
制,由 于 地 震 较 小,分 别 为
犕
b
5.0
、
犕
b
5.7
、
犕
b
4.9
级,因此我们仍然将理塘断裂带作为边界断裂带,应
变 率场 也 显示 该 地 区 没 有 明 显 的 变 形 特 征,这 也 与
前 人结 果 一 致 [
14
,
16
]
;根 据 震 源 机 制 解 的 情 况 ,我 们
确 定 了 雅 江 次 级 块 体 的 北 边 界 为 甘 孜 —理 塘 断 裂
带,该断裂 带以 北的 GPS站 点 与 雅 江 次 级 块 体 内 部
的GPS 站点差异性较大;丽江—小金 河 断 裂 带 可 作
为 该次 级 块体 的 南 边 界.
香格里拉次级块体北边界
金沙江 断 裂 带 上 发 生 了 多 次 拉 张 型 机 制 的 地 震,
GPS 速 度 场 和 应 变 率 场 显 示 该 块 体 内 部 变 形 不 大 ,
因 此将 金 沙江 断 裂 带 作 为 北 边 界;香 格 里 拉 次 级 块
体西边界的 德钦 —中甸—大具断裂带具有一定的右
旋走滑特征[
33
]
,该 断裂 带 以 西 发 生 了 多 次 以 拉 张 型
机制为主的 地震 ,且地壳形变存在着明显的顺时针
旋转特征;理塘断裂带为该次级块体东边界;丽 江—
小 金河 断 裂带 南 段 作 为 该 块 体 运 动 的 南 边 界.
滇 中
次 级块 体 东 边 界 为 安 宁 河—则 木 河 —小江断裂带;
根据历史地震及其震源机制解分布特征可将曲江断
裂 带作 为 滇中 块 体 的 西 南 边 界;程 海 断 裂 带 具 有 左
旋走滑特征 ,且与 南 汀 河 断 裂 带 的 左 旋 走 滑 具 有 一
定 的连 续 性[
44
]
,断裂以西 GPS 速 度 场 显 示 为 拉 张
区,因 此程 海 断 裂 带 可 作 为 滇 中 块 体 的 西 边 界;丽
江—小金河断裂带为滇中块体的北边界.
川滇菱形块体以西地区,活动断裂带数量较多
且规模一般 较小 ,因此对该地区的块体划分较为困
难.
已 有的 资 料均 显 示 南 汀 河 断 裂 带 在 该 地 区 的 地
壳 形变 中 具有 重 要 的 作 用,断裂带以北地区主要以
拉张为主,断 裂 带以 南 地 区 则 以 北 东 向 平 行 的 左 旋
走 滑作 用 为 主 [
20
,
48
]
,因此我们以南汀河断裂带为
界,将该地区分为保山次级块体和景谷次级块体(图
6
)
.
保山次级块体由怒江断裂带(
Gaoli
g
on
g
fault
)、
南 汀河 断 裂 带、程 海 断 裂 带 与 德 钦 —中 甸 —大具断
裂 带 所 围 限,对 于 龙 陵 —澜沧断裂带是否延伸至龙
陵地区,已有 的 GPS 资料和历史地震资料均不能说
4021
4期 程佳等 :青 藏高 原东 南缘 地震 活动与 地壳 运动 所反 映的 块体 特征 及其动 力来 源 5021
地 球 物 理 学 报(
ChineseJ.Geo
p
h
y
s.
)55卷
明该断裂带北段的存在,而 虢 顺 民 等[
42
]
在 该 地 区 发
现的断裂地貌特征,可 能 是 拉 张 应 力 场 作 用 下 形 成
的 次级 断 裂 .
景 谷 次 级 块 体 的 南 边 界 为 新 生 的 龙
陵—澜沧断裂带[
42
]
,利 用 GPS 资 料 和 震 源 机 制 解
分布特征,可 以确 定 出 景 谷 次 级 块 体 南 东 边 界 为 打
洛断裂,因 此景 谷次 级块 体主 要由 红河断裂带 、打洛
断裂、龙陵—澜 沧断 裂带 和南 汀河 断裂带围限 .
奠边
府 断裂 带 具有 一 定 的 左 旋 走 滑 速 率 [
19
,
48
]
,且 具 有 地
震 活 动 性 (图
6
),因此我们将奠边府断裂带、龙 陵 —
澜沧断裂带和景洪断裂带围限的三角形区域作为一
个次级块体,即勐腊块体.
为了比较龙陵—澜沧断裂
带两侧的运动特征,我 们 将 龙 陵 —澜 沧 断 裂 带 南 侧
的区域划分成了西盟次级块体.
因 此 ,我 们 将 青 藏 高 原 东 南 缘 分 成 了 以 下 次 级
块体:阿 坝次 级 块 体、龙门山次级块体、西秦岭次级
块体、藏 东次 级 块 体、雅江次级块体、香 格 里 拉 次 级
块体、滇 中次 级块 体、保山 次级块体、景谷次级块体、
勐腊次级块 体和 西盟 次级 块体 等11个部分.
4
青藏高原东南缘活动地块运动特征
根据 相对于欧亚 块体 的 GPS速度 场 ,我 们 计 算
了 各次 级 块体 的 刚 性 运 动 特 征 ,在此过程中利用 F
检 验除 去 了某 些 不 协 调 的 点 [
49
,
50
]
,华 南 块 体 相 对 于
欧 亚块 体的 运 动 特 征 来 自 于 Shen
[
14
]的结论(表3
,
图7
)
.
表3
青 藏 高 原 东 南 缘 次 级 块 体 运 动 情 况 表
犜犪犫犾犲3
犛狌犫犫犾狅犮犽 犿狅狋犻狅狀狆
犪狉犪犿犲狋犲狉狊犻狀狋犺犲狊狅狌狋犺犲犪狊狋犲狉狀犿犪狉
犵
犻狀狅犳犜犻犫犲狋犪狀狆
犾犪狋犲犪狌
块体 名称 站 点数
欧拉极
/
°N /
°E
欧拉旋转角
(
°
/
Ma
,顺 时针
旋转为“
+”)
平移量
East
/(
mm·
a
-1)North
/(
mm·
a
-1)
藏东次级块体 10 20.7±1.7 93.5±1.0 0.9±0.08 15.93±1.57 -9.46±1.54
香格里拉次级块体 8 21.0±2.8 91.3±2.8 0.82±0.14 -12.84±1.64 -12.03±1.63
雅江次级块体 14 21.9±2.7 93.8±2.3 0.81±0.13 12.33±1.65 -11.03±1.65
阿坝次级块体 13 3.2±28.4 100.7±1.2 0.25±0.11 13.87±1.61 -0.16±1.59
龙门 山次 级块 体 21 43.4±4.6 109.8±3.2 -0.41±0.16 9.41±1.59 -3.91±1.58
西秦 岭次 级块 体 23 26.9±1.4 102.1±0.6 0.61±0.12 8.12±1.59 -2.8±1.58
滇中次级块体 30 20.9±0.8 93.0±1.2 0.77±0.05 7.32±1.63 -12.55±1.60
保山次级块体 41 25.0±0.2 85.1±0.5 1.38±0.07 1.66±1.68 -11.39±1.63
景谷次级块体 15 21.5±2.0 85.9±9.5 0.37±0.12 0.13±1.79 -10.67±1.60
勐腊次级块体 9 14.8±9.1 89.2±13.2 0.30±0.16 4.22±1.83 -7.05±1.72
西盟次级块体 8 22.4±0.2 102.2±0.7 -1.2±0.19 0.24±1.77 -5.02±1.71
华南 块体 [
14
]86 63.8±1.6 181.8±9.6 -0.083±0.014 6.36±1.65 -3.71±1.61
5
分析与讨论
由 于 青 藏 高 原 位 于 欧 亚 板 块 内 部,强 震 广 泛 分
布 于高 原 内部 与 周 边 断 裂 上,对 高 原 进 行 活 动 块 体
和次级块体的划分无疑是研究青藏高原现今地壳形
变 的重 要 途 径[
11
,
14
,
5152
]
,而 强 震 往 往 发 生 在 非 连 续
构 造变 形 最强 烈 的 地 方,这 些 地 方 就 是 规 模 不 同 的
断裂系统[
51
]
.
地 壳 形 变 虽 然 广 泛 分 布 在 块 体 内 部 ,
但其积聚和释放能量的方式仍然以中强以上地震的
形式来释放为主[
53
]
,活 动断 裂 围 限 的 次 级 块 体 的 运
动 特征 是 区域 地 壳 形 变 的 有 效 模 型,而 实 际 情 况 更
可能是上、下 地壳 以 及 上 地 幔 表 现 为 刚 性 、弹 性 、黏
弹 性结 合 在一 起 的 混 合 模 式,本 文 的 刚 性 次 级 块 体
是 区域 地 壳形 变 特 征 的 有 效 简 化,也 是 上 地 壳 变 形
实际情况较 为理 想的 模型 .
因此,通过对青藏高原东
南缘 地 区 的 历 史 强 震 分 布 、震 源 机 制 解 和 现 今GPS
观 测资 料 进行 分 析 对 比 后,本文建立了青藏高原东
南 缘地 区较 为 详 细 的 次 级 块 体 模 型 (图7
),其中两
侧的 GPS 速 度梯 度 值 均 投 影 到 与 断 裂 平 行 的 方 位
上,从图7a中 可 以 得 到断 裂 的 平 均走 滑 与 挤 压 速 率
值.
通过对该次级块体模型的分析,可得到以下结果:
首 先 ,本 文 划 分 的 次 级 块 体 模 型 与 断 裂 带 的 活
动 情 况、
GPS 速 度 场 和 强 震 活 动 特 征 有 较 好 的 一 致
性(图7a
)
.
虽 然某 些 次 级 块 体 内 的 GPS 站 点 较 少,
导 致了 块 体的 欧 拉 向 量 值 的 误 差 较 大,但总体上这
些运动特征仍能够很好地反映区域地壳形变的主要
特 征 .
其 中 金 沙 江 断 裂 带 附 近 的 震 源 机 制 解 为 拉 张
6021
4期 程佳等 :青 藏高 原东 南缘 地震 活动与 地壳 运动 所反 映的 块体 特征 及其动 力来 源
图7
青藏高 原东 南缘 各次 级块 体运 动特 征(
a
)及 其残 差(
b
)
Fi
g
.7
Subblock motionvector (
a
)
andresiduals(
b
)
ofthesoutheasternmar
g
inofTibetanp
lateau
型,与 该断 裂带 右旋 走滑 作用 并非一致,我们认为这
种 震源 机 制解 是 发 生 在 边 界 断 裂 带 附 近、与 该 边 界
断裂带 垂 直 的 次 生 构 造 上,由藏东次级块体受到
NNESSW 向拉 张 作 用 引 起 ;理 塘 断 裂 带 两 侧 的 速
度 梯度 显 示 理 塘 断 裂 带 总 体 显 示 一 种 左 旋 走 滑 速
率,随 着断 裂带 走向 的变 化,理塘断裂带从北向南由
挤压转换为拉张,其 北段 的 挤 压 特 征 与 徐 锡 伟 等 [
17
]
给 出的 地 表破 裂 带 资 料 吻 合,而 南 段 的 拉 张 速 率 与
该地区的震源机制解吻合;甘 孜 —玉 树 断 裂 带 两 侧
块 体的 相 对拉 张 作 用 比 较 明 显,这 种 拉 张 作 用 可 能
更 多地 显 示于 藏 东 块 体 的 内 部,而 块 体 内 部 拉 张 作
用 为主 的 震源 机 制 解 也 与 之 吻 合;鲜 水 河 断 裂 带 两
侧 显示 具 有一 定 的 拉 张 速 率,但 在 南 段 因 为 断 裂 走
向 的变 化 而具 有 一 定 的 挤 压 速 率,这 种 挤 压 作 用 也
造 成了 该 地 区 较为 明 显 的 垂 直 形 变 特 征 [
54
]
;与 鲜 水
河断裂带南段相似,丽 江 —小金河断裂带东段也显
示着一定的挤压特征;丽 江 小 金 河 断 裂 带 西 段 两 侧
显 示一 定 的挤 压 和 左 旋 走 滑 特 征,其 中 挤 压 活 动 特
征更为明显,而 该 地 区 未 有 明 显 的 挤 压 地 貌 和 垂 直
速率与之一致,因 此 我 们 认 为 该 地 区 这 种 挤 压 活 动
很可能被更为明显的北东向拉张作用所稀释,未 能
在地貌上有所显示;龙日坝断裂 带具有一定 的右旋走
滑速率和微量的挤压 活动速 率,与徐锡伟等[
36
]
给 出 的
结果较为吻合;龙 门 山 断 裂 带 具 有 约 2.9 mm
/
a的
右旋 走 滑 速 率 和
2.3mm
/
a
的 挤 压 速 率 ;东 昆 仑 断
图8
青藏高原东南缘块体运动及其动力来源,
其中黑色箭头代表主要作用力方向,红色代表运动趋势
Fi
g
.8 Subblock motion and d
y
namicsourceofthe
southeastern mar
g
inof Tibetan p
lateau.Blackarrows
showthemainforceoftheblocks.Redarrowsshowthe
motiontrendoftheblocks
裂 带东 段 从 6 mm
/
a的左旋走滑速率逐渐减小为
0.7mm
/
a
的,与 该 断 裂 带 的 活 动 习 性 具 有 一 致
7021
地 球 物 理 学 报(
ChineseJ.Geo
p
h
y
s.
)55卷
性[
34
]
,而断裂带也显示了一定的挤压活动特征;小江 断
裂带具有约10mm
/
a的左旋走滑速率和少量的拉张
速率 ;红河断裂带与曲江 断裂 带共 具有 3.8 mm
/
a的
右 旋走 滑 速率 和 少 量 的 拉 张 速 率,与 该 地 区 的 震 源
机制解相吻合;小 江 断 裂 带 向 南 延 伸 部 分 具 有 大 约
6.5 mm
/
a的左旋走滑速率,加 上 奠 边 府 断 裂 带 大
约3.6 mm
/
a的 左 旋 走 滑 速 率,与小江断裂带约
10 mm
/
a
的 滑动 速 率 几 乎 相 同,显 示 小 江 断 裂 带 向
南延伸后发生了应变的重新分配;龙 陵 —澜 沧 断 裂
带具 有大于3 mm
/
a的 右 旋 走 滑 速 率 ,与 该 地 区 沿
着 断裂 带的 震 源 机 制 解 一 致 .值 得 注 意 的 是 ,本 文
模型中最明显的特征为青藏高原东南缘围绕着东喜
马 拉雅 构 造结 的 顺 时 针 转 动,其 主 要 体 现 在 保 山 次
级块体较之其他次级块体更为明显的顺时针旋转作
用 以及 保 山次 级 块 体 东 边 界 断 裂 的 活 动 特 征 上.
在
这一问题上,许多研究都推测德钦—中 甸 —大 具 断
裂带与程海断裂带、南 汀河 断裂 带一 样,应该具有一
定的左旋走滑特征[
19
,
44
]
,而 野 外 地 质 调 查 却 显 示 德
钦—中甸—大 具断 裂 带 具有 右 旋 走 滑 速 率 [
33
]
,我 们
的 结果 很 好地 解 释 了 这 一 现 象 ,即德钦—中 甸—大
具断裂带与程海断裂带、南 汀 河 断 裂 带 断 裂 滑 动 性
质的不一致性,主 要 起 因 于 保 山 块 体 的 高 速 旋 转 作
用所产生的与香格里拉次级块体和滇中次级块体的
速度差的不一致性.
我 们 的 结 果 也 显 示 出 南 汀 河 断
裂 带和 程 海断 裂 带 的 左 旋 走 滑 速 率 较 大,在 该 地 区
的 地壳 形 变的 转 换 过 程 中 起 着 非 常 重 要 的 作 用;与
走滑作用不同的 是,德 钦 —中 甸—大 具 断 裂 带 与 程
海断裂带、南 汀河 断裂 带的 拉张 作用 比较一致,拉 张
作 用最 明 显的 地 区 为 程 海 断 裂 带 地 区,其 拉 张 速 率
达到4.1 mm
/
a.
其次,从 次级 块体 运动 来看 ,块体的整体旋转作
用 都主 要 受到 了 来 自 某 个 方 向 的 应 力 作 用,这 种 应
力作 用与 GPS 反 映的 应 变 率 场 应 该 一 致 (图8
)
.
其
中西秦岭次级块体顺时针旋转受到了来自北东向的
挤压作用;同 样,阿坝次级块体也受到了来自西秦岭
次 级块 体 北东 向 的 挤 压 作 用 而 发 生 顺 时 针 旋 转;龙
门山次级块体主要受到了华南次级块体的挤压而发
生了逆时针的旋转;藏 东 次 级 块 体 则 受 到 了 来 自 南
西 向的 拉 张作 用 而 发 生 了 顺 时 针 转 动;雅 江 次 级 块
体主要受到来自鲜水河断裂带的挤压而发生了顺时
针 转 动 ;香格里拉次级块体受到了来自保山次级块
体 的拉 张 作用 而 发 生 了 顺 时 针 旋 转;滇 中 次 级 块 体
受到了程海断裂带地区和曲江断裂带的拉张作用而
发 生顺 时 针的 拉 张 作 用;景 谷 次 级 块 体 也 主 要 受 到
了 保山 次 级块 体 的 拉 张 作 用 而 发 生 了 顺 时 针 旋 转,
而 这种 拉 张作 用 也 延 伸 至 勐 腊 次 级 块 体;西 盟 次 级
块体则主要受到龙陵—澜沧断裂带北西段的挤压作
用 而发 生 了逆 时 针 旋 转;保山次级块体则受到了来
自该块体以西的缅甸地区的拉张作用而发生了最为
明显的顺时 针旋 转.
这种拉张作用也广泛存在于该
地区以西的 Bhamobasin内 部 [
55
]
,震源机制解可显
示 该盆 地内 部 具 有 拉 张 作 用 存 在 (图6
)
.
关于这种
拉 张作 用 的力 源 问 题 初 步 认 为:由 于 地 势 差 异 而 引
起的重力滑塌作用可能是该地区拉张作用的重要原
因,然而 从地形上看保山次级块体与 其北侧的 Bhamo
basin
、西侧的缅甸板块均存在着明显的地势差异,而
不 是地 势的 逐 渐 降 低 (图8
),因此我们认为保山次
级 块体 的 边界 断 裂 带 具 有 重 要 的 边 界 作 用,该 边 界
断 裂带 上 受到 了 来 自 北 向 的 拉 张 作 用 力.
这 种 拉 张
作用力很可能来自于缅甸板块相对于自身的逆时针
旋转而产生的块体西北部分的挤压作用和东北作用
的 拉张 作 用 [
10
]
,与这种拉张作用相协调的是 GPS
研究 的结果,显示缅甸板块的西边界断裂带(
Kabaw
fault
)南段较北段的速率大[
44
]
.
最 后 ,对 于 青 藏 高 原 的 变 形 机 制 和 动 力 来 源 方
面,许多学者都进行了讨论.
青藏高原主体地区的向
东挤出作用和青藏高原东北缘的挤压隆升是最主要
的现象[
12
]
,前 人也 有 一 些关 于 整 个 青 藏 高 原 地 壳 形
变的次级块 体划 分,并取得了很好的研究结果.
本文
研究的青藏高原东南缘地区位于青藏高原向东挤出
最强烈的部 位,其中甘孜—玉树断裂带、鲜水河—小
江断裂带以西地区的下地壳流动性是近年来研究的
重 大 成 果[
14
,
5658
]
.Shen
[
8
]认为该地区的地壳形变主
要 受控 于 下地 壳 的 流 动 ;
Bai
[
56
]利用大地电磁成像
的 结果 显 示了 川 滇 地 区 存 在 着 明 显 的 下 地 壳 流 动,
流 动性 的 下地 壳 主 要 集 中 在 本 文 的 雅 江 次 级 块 体、
香格里拉次 级块 体、滇中次级块体和保山次级块体
下部.
对于甘孜—玉树断裂带与鲜水河断裂带以北的
地区,许 多研 究 都 得 到 了 这 些 地 区 存 在 着 中 下 地 壳
的部分熔融 状态[
21
,
5961
]
.
对 于 这 种 部 分 熔 融 状 态 的 中 下 地 壳 的 解 释 上 ,
Burchfiel
[
62
]
提 出 ,即 使 下 地 壳 流 模 式 是 正 确 的 ,那
么汶川地震也表明下地壳的流体也没有延伸到龙门
山构造区,软 弱 而宽 广 的 深 部 流 体 不 足 以 支 持 横 向
扩展的陡峭 地形 ;
Hubbard
[
63
]通过石油勘探剖面和
龙门山地区的地形地貌分析提出不依靠中下地壳流
体 的挤 压 作 用 ,仅 通 过 脆 性 上 地 壳 沿 低 速 层 (解 耦
8021
4期 程佳等 :青 藏高 原东 南缘 地震 活动与 地壳 运动 所反 映的 块体 特征 及其动 力来 源
面)滑 脱 的逆 冲 推覆 也 能 维 持 龙 门 山 构 造 带 目 前 的
陡峻地形.
从本文的结 果看 ,该地区的运动特征可以
通过龙门山次级块体和阿坝次级块体的整体运动来
解释,与Hubbard给出的 结论 较为 一致 .
从本文给出的次级块体运动特征及其边界断裂
带 受力 情 况等 具 体 特 征 上 分 析,青 藏 高 原 东 南 缘 的
动力来源可以分为两类:其中阿坝次级块体、龙 门山
次级块体和西秦岭次级块体主要受到了青藏高原东
向挤出作用的影响,与Ta
pp
onnier
[
1
]
、
Avouacand
Ta
pp
onnier
[
4
]
、
Thatcher
[
11
]
给 出 的 刚 性 块 体 模 型 相
吻合,地 壳形 变主 要集 中在 边界断裂带 上,其 中挤 压
作 用主 要 集中 在 龙 门 山 断 裂 带 上,而 东 昆 仑 断 裂 带
东 段的 挤 压作 用 也 有 少 量 存 在,与 该 地 区 的 地 形 地
表特征吻合,表 明 块 体 东 向 和 北 向 的 挤 出 作 用 存 在
于该地区.
甘 孜 —玉树断裂带、鲜 水 河 断 裂 带 、安 宁
河断裂带、则 木河 断 裂 带 和 小 江 断 裂 带 以 西 地 区 的
变 形机 制 既有 块 体 的 整 体 运 动 特 征,如 雅 江 次 级 块
体、香 格里 拉次 级块 体和 滇中 次级块体,这些块体均
受到了来自青藏高原的挤压作用并表现在甘孜—理
塘 断 裂 带、金沙江断裂带和丽江—小 金 河 断 裂 带 的
挤压速率上;又 有如 藏东 次级 块体 和保 山次级块体 ,
内部拉张作用明显,表现在其周缘断裂的拉张作用;
也有如景谷次级块体、勐 腊 次 级 块 体 和 西 盟 次 级 块
体,内 部分 布 着平 行 的 走 滑 型 断 裂 .
总 体 而 言 ,刚 性
块 体与 重 力滑 塌 作 用 并 存 于 该 地 区;结 合 本 文 得 到
的金沙江断裂带、甘 孜 —理 塘 断 裂 带 和 丽 江—小 金
河断裂带的挤压作用特征以及德钦—中甸—大具断
裂带、程 海断 裂带 和南 汀河 断裂 带的拉张作 用特 征,
我 们认 为 该 地 区 的 地 壳 形 变 主 要 受 到 了 三 种 作 用
力,这 三种 作 用力 包 括 青 藏 高 原 主 体 地 区 的 挤 出 作
用力,表 现为 两个 次级 块体 之间的挤压 作用 ,主要 发
生 在香 格 里拉 次 级 块 体、雅 江 次 级 块 体 和 滇 中 次 级
块体,即 川滇 菱 形 块 体 地 区;重力滑塌作用力,与 之
对应的是地势低的块体对地势高的块体的拉张作用
力,主 要发 生在 藏东 次级 块体 ,保山次级块体及其相
邻地区;而 东喜 马 拉 雅 构 造 结 的 楔 入 作 用 对 整 个 区
域的顺时针旋转具有重要的作用.
基 于 上 述 观 点,我们认为青藏高原东南缘的地
壳运动特征与Shen
[
8
]
和Ro
y
den
[
9
]给出 的 结 论 相 一
致.
再结合 Re
p
lumaz
[
10
]关于青藏高原的刚性挤出
与 挤压 隆 升分 阶 段 的 主 要 作 用 结 论,我 们 可 以 认 为
青藏高原东南缘地区存在着分阶段变形模式.
“刚 性
块体”模 型 的挤 出 作 用 和 “塑 性 薄 皮 ”模 型 的 隆 升 作
用 使得 青 藏高 原 面 积 不 断 增 大 和 地 势 不 断 升 高,在
此 过程 中 地壳 在 垂 直 方 向 上 也 发 生 了 明 显 的 增 厚、
地壳与地幔 的解 耦,形成了流动的下地壳;水平 方向
上中上地壳由于块体内部受力的不同而发生了块体
的破解,形成了次一级的块体.
在流动的下地壳的拖
曳力作用下形成了块体挤出和重力滑塌并存的形变
模式;另 外,缅甸块体旋转对本区域的拉拽作用也使
得这种滑塌 作用 更为 明显 .
6
结 论
综上所述,青 藏高 原东 南缘 可以划分为 11个 次
级块 体,利用分布在块体内部的 GPS 资 料 计 算 出 了
各 次级 块 体的 运 动 特 征 和 边 界 断 裂 带 的 活 动 习 性,
认为这些次级块体的运动特征均受到了一种来自其
相 邻块 体 的主 要 作 用 应 力 而 发 生 了 旋 转 作 用;利 用
上述结果,讨论了该地区的现今地壳变形机制,认 为
在巴颜喀拉块体地区地壳形变主要受刚性块体的挤
出作用控制 ,而川 滇 地 区 则 表 现 为 刚 性 挤 出 作 用 和
重力滑塌作 用并 存;并归纳结果得到下地壳流的拖
曳 作用 是 该地 区 块 体 挤 出 和 重 力 滑 塌 的 主 要 原 因,
而缅甸板块的逆时针旋转作用在其北部引起的拉张
作用可能也 是重 要因 素之 一.
致 谢 感 谢两 位 审 稿 专 家 给 作 者 的 宝 贵 意 见 ;另
外,北 京大 学 的 沈 正康 教 授 对 作者 关 于 GPS 分 析 块
体 运动 问 题上 提 出 了 指 导 性 的 意 见,中 国 地 震 局 地
震 预测 研 究所 闻 学 泽 研 究 员、中国地震台网中心刘
杰 研究 员 在成 文 过 程 中 与 作 者 进 行 了 有 益 的 讨 论,
作图使用了 GMT 软 件[
64
]
在此一并表 示感 谢.
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