本文数据选取川滇地区连续性较好、基本没有中断的跨断层形变场地资料(周海涛,郭迁良,2011; 杨永林等,2005)(图1,表1),包括短水准和短基线场地。为了便于分析对比,选取资料时段统一为1980年1月—2016年9月(对于个别缺省期的数据予以内插处理),常规以月为周期,并逐个按断裂带进行计算分析。
表1 跨断层场地所跨断裂表
Tab.1 Lists of faults crossed by the selected cross-faults sites
3.1 鲜水河断裂带
以鲜水河断裂带的短基线原始数据观测曲线为例(初始值取为0)进行分析(图2)。因篇幅有限,下文不再对原始观测曲线进行详细分析,直接采用速率合成计算结果进行分析。芦山地震前,鲜水河断裂的虚墟、沟普、龙灯坝、老乾宁4个短基线场地出现了不同程度压性变化,于震后趋势恢复,但在其它地震前后变化不明显。
对4个短基线场地分别进行年均速率合成计算,从图3a中可以看出,芦山地震前这4个场地的压性变化更为突出,尤其是鲜水河断裂北段的
虚墟场地,其余场地压性变化自北向南逐渐减弱; 康定地震前这4个场地同步压性转为震后张性变化,在小金地震后有调整; 雅江地震前,沟普场地
图2 鲜水河断裂带短基线原始观测曲线
Fig.2 Original variation curves of cross-fault baseline site in Xianshuihe Fault
图3 鲜水河断裂带各场地短基线(a)、短水准(b)及该断裂带(c)年均速率合成曲线
Fig.3 The annual average short baseline(a),the water leveling(b)rates curve of each cross-fault sit in Xianshuihe fault zone and the Xianshuihe fault annual average rates curve(c)
出现了压张趋势回返; 汶川强震发生在龙门山断裂带,并且出现断层闭锁(贾鹏等,2012),这4个场地没有明显的趋势变化,其余时段速率都在0值附近波动。对鲜水河断裂(方颖等,2015; 苏琴等,2012a)的5个短水准场地进行年速率曲线合成,如图3b所示,芦山地震前至康定地震间、雅江地震后,最北段格篓场地出现2次明显张压转折; 沟普场地则是在芦山地震后、康定地震前完成了压张折返,康定地震后5条曲线基本都回到0值附近,反映出震后调整。进一步计算整个鲜水河断裂带的年变速率变化,对4个短基线、5个短水准场地的年速率进行合成,如图3c所示,在小金地震、雅江地震、汶川地震、芦山地震发生时的短基线和短水准的年速率变化量几乎都接近0,且2条线基本相交于此,表明地震前断层挤压、滑移后逐渐闭锁、积累应力,震后断层开始活动。
3.2 安宁河—则木河断裂带
安宁河—则木河(苏琴等,2012b)断裂带上的场地数据连续性较好的主要有冕宁、西昌和尔乌3个短水准场地,其中西昌场地资料时间稍短,变化幅度较大,表现在汶川震后至芦山震前、芦山震后至康定震前,出现大幅张压转折(图4); 冕宁场地在小金和雅江地震前出现一定幅度的张压转折; 尔乌场地在汶川地震后、芦山地震前有一个不同以往幅度的张压折返。通过对冕宁和尔乌短水准的合成,显示在小金、雅江、汶川和芦山地震时年均速率都近于0,而在地震前后则有张压趋势转折; 而康定地震后压性大幅增强,主要是冕宁场地的大幅压性变化所致。
图4 安宁河—则木河断裂带各场地及该断裂短水准年均速率合成曲线
Fig.4 Each site and the whole short leveling annual average rates of cross-fault sites in Anninghe-Zemuhe fault zone
3.3 龙门山断裂带
龙门山断裂带的短水准场地选取双河和灌县,单场地和该断裂带的年均速率合成曲线在汶川地震前基本变化不大(图5),反映出断层的长期闭锁状态,但同震响应明显(在震前、震后分2个时段差分合成,以区别同震响应和异常)。汶川地震后,速率变化出现2～3年的逐步调整,在此过程中再次出现张压转折,该转折变化鲜水河断裂带也曾出现,或反映芦山地震前的断层活动。
图5 龙门山断裂带各场地及该断裂带短水准年均速率合成曲线
Fig.5 Each site and the whole short leveling annual average rates of cross-fault sites in Longmenshan fault zone
3.4 滇西北地区
滇西北地区断裂带及其次生断裂多、地震多,跨断层场地分散,故对滇西北地区5个场地的短水准和短基线场地进行了区域性计算。如图6a、b所示,除永胜场地年均速率合成变化较大之外,其他4个短基线和短水准场地的速率变化非常接近,趋势也基本一致。通过计算5个短水准和短基线场地的区域年均速率合成可以看出(图6c),在丽江MS7.0地震、姚安MS6.5地震前2条合成曲线的趋势变化成对称分布,有明显的转折过程,只是趋势不同; 短水准和短基线合成速率在永胜、大姚和盈江地震时速率比较低且都接近于0; 澜沧—耿马地震震中距离较远,反应并不明显,整体上反映出滇西北区域构造运动的一致性。实际上丽江MS7.0地震前,丽江断裂和程海断裂明显活跃起来,活动速率加快,左旋正断性质的程海断裂上由以往的左、右旋交替活动表现为右旋走滑和正断活动的大幅增强(周海涛,郭迁良,2011; 罗睿洁等,2015); 而震前形变速率的快速降低再次反映出断层活动受阻,应力集中。
图6 滇西北地区各场地短基线(a)、短水准(b)及该地区年均速率合成曲线(c)
Fig.6 The annual average short baseline(a),the short leveling(b)rates curve of each cross-fault sit in northwest Yunnan area(b)and the annual average rates of northwest Yunnan area(c)
3.5 小江断裂带
小江断裂带主要计算寻甸和宜良2个场地(图7),宜良场地数据可用时间较短,总体以寻甸场地为主。整体上小江断裂带1998年前在总体变化幅度不大,为-0.5～0.5 mm/a,从2001年到汶川地震发生速率变化更小,可能反映出应力的集中状态,汶川地震后有应力释放的调整阶段,鲁甸地震后再次拉张。
图7 小江断裂带各场地及该断裂带短水准年均速率合成曲线
Fig.7 Each site and the whole short leveling annual average rates of cross-fault sites in Xiaojiang fault zone
3.6 石屏—建水断裂带
石屏和建水场地附近大震较少,这2个场地的短水准和短基线年运动合成速率主要在-1～1 mm/a
之间波动(图8),对于滇西北和滇西南地区的远场地震来说,发生地震时运动速率也基本接近于0。建水短水准和短基线场地于景谷地震前1～3年
图8 石屏—建水断裂带各场地短基线(a)、短水准(b)及该断裂(c)年均速率合成曲线
Fig.8 The annual average short baseline(a),the short leveling(b)rates curve of each cross-fault sit in Shiping-Jianshui fault zone and the Shiping-Jianshui fault zone annual average rates(c)
发生过同步张压变化,短水准运动速率在1998—2000年有压张折返,整体活动速率较石屏场地变化大,实际上石屏建水断裂的南段更为活跃(罗睿洁等,2015)。
3.7 综合分析
最后,将川滇地区的6个主要断裂带(或构造区)的短水准和短基线活动合成速率综合计算(图9)。对于整个川滇地区,断层活动速率较大的为1996年的丽江MS7.0地震前的滇西北地区和2008年的汶川MS8.0地震龙门山断裂带的同震变化。其中丽江MS7.0地震后10年内滇西北地区接连发生了姚安、永胜、大姚地震; 而北部的鲜水河断裂带、龙门山断裂带及安宁河—则木河断裂带的“Y”字交汇区附近,从汶川震后至今发生了芦山、康定以及鲁甸地震,在这些地震前基本都出现了断层的张压变化活动。进而利用中国地壳运动网络观测项目所得GPS资料,借助最小二乘配置拟合与应变-位移偏导关系获得川滇地区2011—2013年、2013—2015年的面膨胀应变(图 10):鲜水河断裂带北段由张性变为了压性,幅度不大,总体以压性为主; 龙门山断裂带压性逐渐减弱; 安宁河—则木河断裂带变化不大; 滇西北地区、小江断裂带和石屏—建水断裂带则是张性较之前增强,显示出汶川地震震后的调整,与近年的断层合成速率计算结果基本吻合。
图9 川滇地区主要断裂带短基线(a)、短水准(b)年均速率合成曲线
Fig.9 The short baseline(a)and short leveling(b)synthetic rates of main cross-fault sites in Yunnan-Sichuan area
