川滇地块位于青藏高原的东南缘,东邻稳定的华南块体,西部受到印度板块与欧亚板块对接碰撞且持续向北推挤引起的青藏高原物质向东侧逃逸作用的影响,构造背景十分复杂。该地块是由甘孜—玉树断裂带、鲜水河断裂带、安宁河断裂带、则木河断裂带、小江断裂带、红河断裂带、龙蟠—乔后断裂带和金沙江断裂带等围限的不封闭菱形地块; 川滇地区GPS观测台站和跨断层测线分布比较密集,历史大震资料丰富,活动断裂定量研究程度较高,有利于分析对比研究。以往的研究利用不同资料,从不同的角度和尺度对川滇块体及其周边区域震源特征、构造应力特征、地壳运动特征、地震活动性等问题开展了一系列研究和讨论(唐红涛等,2013; 罗钧等,2014; 贾鹏等,2012; 王虎等,2014; 张效亮等,2010; 付虹等,2015; 宋成科等,2015; 余大新等,2014)。

GPS连续站资料能提供连续的测点位移情况,可以直观地展现区域内地壳运动状态,进而为区域地震地质研究工作提供支撑和依据。本文在分析川滇地块GPS连续站资料的基础上,找出相对异常测点进行分析,并结合其他资料分析其应力积累情况。

GPS连续站SCNN测点位于四川省宁南县内,将其与位于攀枝花市的GPS连续站SCPZ测点组成一条基线,该基线跨过安宁河断裂(图1)。

图1 川滇地区部分连续GPS测点分布图
Fig.1 Distribution map of some continuous GPS sites in Sichuan-Yunnan region

连接该基线的2个GPS连续站位于基岩场地之上,稳定性相对更好(夏峰等,2014)。从图2可以看出,2015年2～3月该基线出现了相对较大幅的形变异常,先是大幅伸长,然后转为大幅缩短,经分析认为,其原因是SCNN测点的异常运动引起了基线的异常(图3)。从图3中可以看出,SCNN测点在2015年6月之后南向运动显著加速,而东向运动明显减速,出现了明显的转折异常。

图2 SCPZ-SCNN基线时间序列
Fig.2 The time series of SCPZ-SCNN baseline

四川省地震局相关技术人员对SCNN测点进行现场考察,在测点及其周边未发现有环境影响或其它干扰因素,可能是构造运动造成了SCNN测点的异常变化。

为了更加清晰地了解SCPZ-SCNN基线的异常变化,将SCPZ和SCNN测点的时间序列进行对比(图4),图4显示2015年初至2015年6月

图3 SCNN测点北向(a)、东向(b)运动时间序列
Fig.3 The displacement time series of SCNN site for the morth component(a)and the east component(b)

图4 SCPZ与SCNN测点北向(a)、东向(b)运动时间序列对比图
Fig.4 The displacement time series comparison chart of SCPZ and SCNN sites for the north component(a)and the east component(b)

SCNN测点的南向运动几乎停止,导致基线的快速伸长,而2015年6月之后,该测点的快速南向运动又导致基线的快速缩短。分析认为其原因可能是川滇块体在顺时针旋转过程中,在宁南地区受到阻碍,但在宁南地区所在的则木河断裂南段又不容易积累能量,突破阻碍后,宁南地区SCNN测点快速向南运动。

在SCNN测点东部约4 km处有一条新汤家坪跨断层测线,采用光学水准仪进行观测(郭宝震

图5 新汤家坪跨断层水准测线B-C变化曲线
Fig.5 The curve of New Tangjiaping Cross-fault B-C section leveling line

等,2015),该跨断层水准测线从2012年5月开始出现异常,KA-C累计形变量达到5 mm(图5)。在如此近邻的区域,既有GPS异常,又有跨断层水准异常,可以认为该地区的形变异常是真实的,分析认为该区域可能存在应力积累。对于汤家坪跨断层测线,作过深入的研究,认为该测线所跨越断层有新活动迹象。杜方等(2011)进一步分析发现:由于宁南测点加速向南运动,没有形成闭锁现象,初步认为可能的应力积累重点部位在宁南南部。

川滇地区的部分测点位于断裂带附近,GPS运动特征可以大致反映断裂带的运动状况。为了分析安宁河、则木河、小江断裂的差异运动,选取了安宁河断裂上的SCMN测点,则木河断裂上的SCNN测点,小江断裂上的YNHZ、YNDC、YNML测点进行对比分析(图6),图6显示:安宁河断裂、则木河断裂上的测点东向运动速度稍大于小江断裂上测点的东向运动速度,而南向的运动速度明显大于小江断裂上测点的南向运动速度。造成该现象的原因可能是安宁河断裂和则木河断裂

图6 川滇地区部分测点的北向(a)、东向(b)运动时间序列对比图
Fig.6 The displacement time series comparison chart of some sites for the north component(a) and the east component(b)in Sichuan-Yunnan area

所在地块向南东方向的运动速度快于小江断裂所在地块南东方向的运动速度,则木河与小江断裂交汇处受到比较大的挤压,该处易于应力积累,应力场变化与中强地震的孕育可能存在一定的关系(王磊等,2009),因此在关注本地区应力场的变化特征。

图7为SCNN测点周边的破坏性地震分布图,从图中可以看出,SCNN测点所在的则木河断裂只在西昌的西部和南部有破坏性地震发生(位于则木河断裂的北端),而在则木河断裂的其他地区没有破坏性地震的发生,则木河断裂的中北—南段的历史地震极不活跃,SCNN测点南部——则木河与小江断裂交汇部位及其南部有一定数量的破坏性地震发生,曾发生1918年云南巧家南51/2级地震、1930年云南巧家南6级地震。该部位是历史

图7 SCNN测点周边破坏性地震分布图(624-01-01～2015-10-08)
Fig.7 Distribution of the destructive earthquakes occurred in the surrounding area of SCNN site

地震相对活跃地段,而从该交汇处沿小江断裂北段向南60 km范围内也有一定数量的破坏性地震发生,曾发生 1733年云南东川紫牛坡73/4级地震,震中烈度达到Ⅹ度。从历史地震活动情况的分析中可以得出结论:SCNN测点南部则木河断裂与小江断裂交汇部位及其南部地震活动较活跃,是中强以上地震高发区域。

为了分析SCNN测点及其周边的地震活动性,有必要在更大的范围中统计分析川滇地区地震活动性。笔者采用时间和空间扫描的方法统计川滇地区的b值,进而分析SCNN测点及其周边的地震活动背景。

所使用的地震目录主要选自中国地震台网中心,川滇地区空间范围为(23°～ 33°N,98 °～ 105°E),时间上选取了2000年以来的M_L≥3.0地震。为了使M_L震级地震和M_S震级地震能统一使用,笔者参照第五代地震动参数区划图中最新的研究成果,规定M_S=M_L,统一为M震级,并将出现的同一地震现象进行剔除,然后再进行分析研究(图8)。从图8可以看出,所选取的地震主要沿断裂带展布,因此可以认为川滇块体内的断裂带是大震的易发区域。

对2014年10月15日以来的M≥3.0地震进行空间扫描,分析求解b值,得出结果见图9。从图中可以看出,则木河与小江断裂交汇部位小震活动相对较多,主要表现为b值相对较低。

对2000年以来的M≥3.0地震进行时间扫描,分析求解b值,得出结果见图 10。从图中可以看出,2008、2013年川滇地区处于低b值时期,2014年以来,b值一直处于相对高值状态。

利用重力测量获取构造活动区重力场随时间的非潮汐变化,是研究地震孕育、发生和调整过程中重力场的时、空、强变化,提取地震前兆信息,进行地震预测研究的重要途径之一。对2014、2015年川滇黔桂地区的流动重力资料进行处理计算,其中2014年9月至2015年4月川滇黔桂地区

图8 川滇地区地震震中分布图(2000-01-01～2015-10-15)
Fig.8 The epicenter distribution in Sichuan-Yunnan region

图9 川滇地区地震b值空间扫描图(2014-10-15～2015-10-14)
Fig.9 The b value spatial scanning map in Sichuan-Yunnan region

图 10 川滇地区地震b值时间扫描结果(2000-01-01～2015-10-08)
Fig.10 The b value temporal scanning result in Sichuan-Yunnan region

半年尺度的重力场变化与2014年9月至2015年9月一年尺度的重力场变化(图 11)显示:在川滇块体东边界,小江断裂北段的昭通—鲁甸—巧家附近呈现重力变化高梯度带特征,最大重力异常达60 μGal,该异常可能与地下物质运移以及应力积累有所关联。

图 11 川滇黔桂测区2014年9月至2015年4月(a)、2014年9月至2015年9月(b)重力场差分变化特征(单位:μGal)
Fig.11 Variation Characteristic of differential gravity field in Sichun-Yunnan-Guizhou-Guangxi area from Sep.,2014 to Apr.,2015(a)and from Sep.,2014 to Sep.,2015(unit:μGal)

通过对川滇地块连续GPS测点进行分析,发现GPS连续站SCNN测点在2015年上半年出现一定的形变异常变化,对该测点附近的跨断层水准资料进行分析, 在同期也发现一定形变异常。分析还发现安宁河与则木河断裂周边连续GPS测点运动速率相对于小江断裂北段有一定的差异。通过分析宁南地区及其周边的地震活动性,认为该地区为相对易发震区。进而又对本地区近期的地球重力场资料进行分析,认为该地区存在一定的异常变化。经过综合分析,认为在则木河与小江断裂交汇部位及其南部可能存在一定的应力积累,应给予重视。

本文研究中使用了云南省地震局提供的流动重力资料,在此表示感谢!