青藏高原西北部区域地壳形变、构造地貌与孕震构造模型研究——以2008年与2014年新疆于田7.3级地震为例

青藏高原西北部区域地壳形变、构造地貌与孕震构造模型研究①
——以2008年与2014年新疆于田7.3级地震为例

E-mail:geweipeng@gmail.com。

葛伟鹏1，2， 袁道阳1， 邵延秀1，2, 陈继锋1

(1.中国地震局兰州地震研究所，甘肃 兰州 730000；

2.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)

摘要：为了清晰认识发生于青藏高原西北部2008年与2014年的两次于田MS7.3地震发震构造环境与构造地貌特征，本文利用DEM(数字高程模型)数据分析“喀喇昆仑—西昆仑—康西瓦地区”的地形地貌特征，结合区域活动断裂研究资料、相对于塔里木盆地的两期GPS速度场资料和区域运动学特征等讨论两次MS7.3地震所处的青藏高原西北部区域构造环境和地壳运动学特征，分析喀喇昆仑断裂、阿尔金断裂康西瓦段、龙木错-邦达错断裂及贡嘎错断裂所围限的西昆仑地块的地质构造背景、阿尔金断裂西南端发震断裂活动性及孕震环境等发震构造基本条件；进而利用“地形剖面”方法及断裂分布特征分析震源区的地形地貌特征，给出晚第四纪以来的地貌形态与发震构造的关系，从区域构造地貌学和GPS地壳运动学的角度探讨中上地壳变形特征及孕震过程；最后讨论区域孕震构造、克尔牙张性裂谷演化过程和地球动力学背景等。通过地形剖面及区域地貌综合分析新疆于田2008年MS7.3拉张型发震构造和2014年MS7.3走滑拉张型地震的发震构造特点的区别，认为2014年发生的地震可能与2008年MS7.3地震同震库伦应力变化、触发过程及震后变形过程密切相关，并且青藏高原西北部地区存在明显的东西向拉张性构造单元，可能与青藏高原10～15 Ma以来的地壳减薄过程有关。

关键词：新疆于田7.3级地震； 数字高程模型； 地形地貌特征； GPS速度场； 发震构造模型； 青藏高原西北部； 区域地壳运动特征； 区域孕震构造

收稿日期：2015-08-31

基金项目：中国地震局地震预测研究所基本科研业务费专项(2014IESLZ05)；国家自然科学

作者简介：葛伟鹏(1981-)，男，高级工程师，博士研究生，主要从事GPS地壳形变观测与活动构造研究。

中图分类号:P315文献标志码：A

DOI:10.3969/j.issn.1000-0844.2015.03.0725

Regional Crustal Deformation, Tectonic Geomorphology and Seismogenic

Tectonic Model of the Northwestern Tibetan Plateau: Case Studies

of the 2008 and 2014 Yutian (Xinjiang)MS7.3 Earthquakes

GE Wei-peng1, 2, YUAN Dao-yang2, SHAO Yan-xiu1, 2CHEN Ji-feng1

(1.LanzhouInstituteofSeismology,CEA,Lanzhou730000,Gansu,China;

2.StateKeyLaboratoryofEarthquakeDynamics,InstituteofGeology,CEA,Beijing100029,China)

Abstract：To understand clearly the geomorphologic characteristics and seismogenic structure of the Yutian MS7.3 earthquakes of 2008 and 2014, the regional tectonic geomorphic features of the Karakoram-Western Kunlun-Kangxiwa region are analyzed using digital elevation model data. The tectonic environment and crustal kinematics of the northwestern Tibetan Plateau, where the earthquakes occurred, are discussed by combining data on active faults and GPS velocity field relative to the Tarim rigid block. The geological background of the Western Kunlun block, which is surrounded by the Karakoram, Kangxiwar, and Longmu Lake-Bangda Lake faults, is discussed. The seismic activity and seismogenic environment of the southwestern segment of the Altyn Tagh fault are studied. In this study, the topographic and tectonic geomorphologic characteristics near the seismogenic region are analyzed using terrain profiles to reveal the relation between the regional geomorphologic characteristics and the seismogenic structure. The deformation characteristics and seismogenic process of the middle and upper crusts are discussed on the basis of the regional tectonic geomorphology and crustal deformation obtained from the GPS velocity data. Finally, the evolutionary process of the Kerya River extension rift and geodynamic background is discussed. It is suggested that the 2014 Yutian MS7.3 earthquake was related to the coseismic static Coulomb stress and lower-crust viscoelastic relaxation that were part of the post-seismic processes of the 2008 Yutian MS7.3 earthquake. Moreover, the occurrence of these earthquakes may be related to the crustal thinning of the Tibetan Plateau.

Key words： YutianMS7.3 earthquake in Xinjiang; Digital Elevation Model (DEM); geomorphologic features; GPS velocity field; seismogenic tectonic model; Northwestern margin of the Tibetan Plateau; regional crustal movement characteristics; regional seismogenic structure

0引言

约50～55 Ma以来，印度板块与欧亚板块发生碰撞产生挤压楔入作用，致使青藏高原隆升且在长尺度的时间范围内使得东亚地区产生大尺度构造变形[1-4]。其中阿尔金断裂带是青藏高原北部及亚洲大陆内部一条巨型左旋走滑断裂带，构成了青藏高原北部与塔里木盆地的地质边界[5]。晚新生代以来，阿尔金断裂带的构造活动对调节青藏高原隆升所产生的构造变形、地貌演化和应变分配具有非常重要的作用[6-9]。对阿尔金断裂西段及其邻近断裂、喀喇昆仑断裂的构造活动、运动特征、地形地貌和现今地震活动进行综合研究，对于认识和理解青藏高原隆升与构造变形的地球动力学机制具有重要意义[10-12]。

多年来对青藏高原西北缘地区的隆升与构造方面的研究，主要集中在喀喇昆仑断裂[13-14]、帕米尔高原[15-18]、康西瓦断裂[19-21]等；从InSAR及GPS地壳形变学角度研究，Wright, T. J.等[22]利用InSAR数据给出了跨喀喇昆仑断裂和西昆仑地块的地壳震间变形状态；张国宏等[23]通过InSAR测量技术反演研究了2008年新疆于田地震的同震变形，得到正断裂拉张发震构造机理；李杰等[24]分析2008年于田地震震前区域GPS运动特征；He 等[25]给出了阿尔金断裂中段的左旋走滑速率，但与2008年于田地震的发震位置相隔较远。在震源机制及库伦应力方面，万永革等[26]认为2008年于田7.3级地震的发生对阿什库勒盆地东北侧的断裂即本次地震的发震断裂具有触发作用；在活动构造调查及火山分布方面，Xu等[27]、徐锡伟等[28]通过野外考察给出了2008年于田地震的地表破裂数据；许建东等[29]、季灵运等[30]分析了阿什库勒盆地火山发育分布及InSAR观测火山群地壳形变。

2014年2月12日在新疆于田地区发生了MS7.3地震，震中位于阿尔金断裂康西瓦段东段与阿尔金断裂西南端相交部位的拉张性构造盆地——硝尔库勒盆地内两条平行走滑兼有正断分量的活动断裂系统上(图1)。根据震后中国地震局地球物理研究所等给出的震源机制解和中国科学院青藏高原研究所王卫民等给出的震源破裂过程反演初步结果，此次地震具有左旋走滑拉张特性。而在震区东北侧，1924年沿阿尔金断裂西南端发生过2次7.2 级地震；震区西南侧的阿什库勒盆地、慕士塔格峰东侧的小型张性裂谷内于2008年3月21日发生了于田MS7.3地震。于田地区在数年内发生了2次7.3级地震，其发震构造均具张性特征，那么该区的孕震构造环境有何特殊性？与哪个活动块体的最新构造

F 1：阿尔金断裂-康西瓦段；F 2：喀喇昆仑断裂；F 3：龙木错-邦达错断裂；F 4：贡嘎错断裂 图1　喀喇昆仑—西昆仑—康西瓦地区地形地貌与新生代构造布图(据文献[11]、[13]、[14]及[26]的SRTM数字高程地形图像，其中①2008年3月21日M S7.3地震发震位置；②2014年2月12日M S7.3级地震发震位置) Fig.1　Topograpy and Cenozoic tectonic map of Karakoram-Western Kunlun-Kangxiwar region (According to the SRTM 　　　 digital elevation terrain image in References [11]、[13]、[14] and [26]，① is the location of M S7.3 earthquake in 　　　 Mar.21,2008;② is the location of M S7.3 earthquake in Feb.12,2014

活动密切相关？其运动学和地形地貌表现有什么特征？上述问题均是现今国内外比较关注的科学问题。

本研究拟在区域构造环境分析的基础上，通过地形地貌剖面方法，利用SRTM和ASTER数字高程地形数据分析跨阿克赛钦盆地、慕士塔格峰、阿什库勒盆地等主要区域构造地貌环境，并构建2008年和2014年两次7.3级地震的发震构造模型，结合覆盖青藏高原西部区域GPS速度场环境，从地壳运动学角度对拉张构造环境形成机理进行初步研究。

1区域构造背景

在青藏高原西北部及帕米尔高原东缘地区，分布有喀喇昆仑断裂、康西瓦断裂、龙木错—邦达错断裂及贡嘎错断裂等一系列构成西昆仑块体的边界活动断裂。前人对这些断裂开展新生代以来构造变形的研究，对于理解和认识青藏高原隆升构造演化过程、西北部帕米尔高原地区走滑断裂应变分配、运动学模型及地球动力学机制均具有重要意义[11，13-14，20]。

喀喇昆仑断裂是青藏高原西南缘的一条长约1 000 km、活动时间起始于27～23 Ma的大型右旋走滑活动断裂[6]，从断错地貌特征分析，它具有明显的新构造活动迹象。研究表明喀喇昆仑山脉约在10 Ma到大约8 Ma期间开始强烈隆升[11，13]，在此隆升挤压构造环境下，与康西瓦断裂共同作用控制了青藏高原西南缘、帕米尔-西昆仑前陆地带的新生代构造转换变形过程[15-19]。

康西瓦断裂是阿尔金左旋走滑断裂带的西南段，展布于西昆仑地块北侧，是青藏高原西南缘与塔里木盆地之间的地貌构造分界线，具左旋走滑特征。康西瓦构造带是分隔古亚洲和特提斯两大构造域的右行走滑转换构造带[19]。付碧宏等[20]通过晚第四纪构造地貌特征分析认为康西瓦断裂发育了一条长约80 km的地表地震破裂带，并给出此断裂段的长期走滑速率为8～12 mm/a；李海兵等[21]通过卫星影像解译和野外考察等研究认为该断裂存在约100 km的地表破裂带，得到左旋滑动速率约4～5 mm/a；李杰等[24]利用GPS观测资料计算得到康西瓦断裂的左旋走滑平均速率约为3～7 mm/a。上述滑动速率研究结果虽有差异，但滑动速率量值的确定对于认识青藏高原西部变形、应变分配和地球动力学背景等有定量约束作用。

龙木错—邦达错—郭扎错断裂带是西昆仑块体与羌塘—可可西里块体之间的边界断裂带，与喀喇昆仑构造带相交汇，是青藏高原西北部一条具有明显左旋走滑性质的断裂[21]。对于调节印度板块北向楔形俯冲挤压的应变分配、构造转换等过程具有显著作用，其形成机制可能主要是通过喀喇昆仑断裂南侧的兴都库什块体北西向运动与东侧的喜马拉雅造山带北东向左旋剪切运动的速度差异性和逆冲构造转换形成的。

受喀喇昆仑山脉自10 Ma以来快速隆升作用[21]的影响，在阿克赛钦盆地周边发育有若干次级逆冲断裂和隆升地貌。其中慕士塔格峰可能自8 Ma左右开始快速隆升，并形成现今海拔约6 800 m的构造隆升地貌单元。由于康西瓦断裂、普鲁断裂、龙木错—邦达错断裂带左旋滑动速率的差异性形成局部拉张构造环境，因此自新近纪以来，形成了阿什库勒断陷盆地、硝尔库勒拉分盆地等高原内部盆山构造地貌和阿什库勒盆地内部的火山喷发地貌。

在上述主干活动断裂之间，还发育有多条次级活动断裂带，具逆断或正断特征，是调节上述断裂构造活动与力学性质转换的过渡断裂，其新活动明显，同样具有发生中强以上地震的构造条件，是大型活动块体及其边界断裂最新构造活动的风向标。如2008年3月21日在青藏高原西昆仑地区发生于田MS7.3地震后，紧接着于5月12日在巴颜喀拉块体东边界的龙门山断裂带发生了汶川8级地震。邓起东等[40]认为2008年于田地震是巴颜喀拉地块西端最新活动的结果；而万永革等[26]则认为2008年于田地震所处断裂是西昆仑块体与柴达木块体的边界断裂。那么，2014年2月12日发生的MS7.3地震与哪个活动块体关系更加密切，其边界断裂的最新构造活动与大震危险性就更受关注。

2区域地形地貌特征分析

2014年2月12日新疆于田MS7.3地震发生在具有走滑拉张性质的阿尔金断裂西南段，与康西瓦断裂、贡嘎错断裂等相互交汇。发震断裂带所处的硝尔库勒盆地与西南侧的慕士塔格峰和东慕士塔格峰之间的克尔牙张性裂谷相连通，在地形地貌上与整体具有走滑张性特征的构造环境相匹配。此区域位于西昆仑地块和柴达木地块之间，且北侧为具有明显高差的塔里木地块。本文采用地形剖面方法研究以西昆仑山脉主峰——慕士塔格峰为中心的周边地形地貌特征，分别采用三条地形剖面(跨阿克赛钦盆地—慕士塔格—塔里木盆地、拜惹布错—硝尔库勒—塔里木盆地和甜水海—慕士塔格—柴达木地块)研究其区域地貌和构造环境特征(图2)。

剖面A-B：横跨阿克赛钦盆地东缘、慕士塔格主峰、阿什库勒盆地到新疆民丰县附近。在剖面西南侧，即阿克赛钦盆地东缘的“死人沟”附近为一条逆冲断裂转换为郭扎错走滑断裂的转换部位，并且到慕士塔格峰之间存在三条主要的逆冲推覆构造系统；而跨过慕士塔格主峰后，逆冲构造系统随即转换为拉张性断陷性盆地——阿什库勒盆地，前人对此盆地的火山分布[29-30]、发震构造背景[27-28，38-39]及河流阶地[41]等方面开展了相关研究工作。通过前人研究，推测此拉张断陷盆地下部15～20 km处可能存在岩浆等热流流动通道，在拉张性盆地内部容易形成火山活动。盆地北侧是康西瓦左旋走滑断裂和普鲁断裂以及位于阿羌乡东南方向海拔近6 000 m的Kaxtax Shan(据Google Earth卫星影像)。塔里木盆地边缘前是昆仑山北缘逆冲断裂，1976年以来的GCMT震源机制解显示此处断裂地震活动性较低。

剖面C-D：垂直横跨2014年新疆于田7.3级地震发震断裂——阿尔金断裂西南段，此次地震发震构造部位可能是西昆仑山康西瓦断裂带与阿尔金山断裂带的交汇部位。剖面起始于拜惹布错及碱水湖，两湖之间存在郭扎错断裂(东向延伸NEE向左旋走滑兼有拉张的活动断裂)，目前此条断裂仍未有定量研究报道；但从剖面可以发现，在黑石北湖到硝尔库勒盆地南缘之间，是一处海拔约5 100 m的相对平坦的高地，此高地两端可能存在正断裂，兼有拉张剪切走滑的运动学性质，见图2剖面C-D。硝尔库勒盆地海拔约4 400 m，明显低于高原内部碱水湖等地区的平均海拔4 800～5 000 m。本文构建了硝尔库勒走滑拉张型盆地的构造模式；而盆地北侧即是乌孜塔格峰(Uzatag)和昆仑山北缘逆冲断裂(据Google Earth卫星影像)。

图2　三条地形剖面及断裂展布示意图(红色箭头为运动量大小的示意，定性地表明存在明显的拉张构造环境) Fig.2　Diagram of three topographic profiles and fault distribution (Red arrow is shown as the scale of movement, 　　　 qualitatively mens it exists obvious extensional tectonic environment)

剖面E-F：剖面沿WE向展布于阿克赛钦盆地的甜水海、新藏公路219国道旁的阿克萨依湖(阿克赛钦湖)附近到柴达木地块西侧的黑石北湖之间，中间横跨慕士塔格峰与东慕士塔格峰之间的两个断陷型裂谷，西侧裂谷于2008年3月21日发生了新疆于田MS7.3地震。根据慕士塔格峰西侧断裂活动性质，发现断裂是具有挤压逆冲造山作用的逆冲断裂带，方向为N40°E，相对于塔里木盆地存在明显的走滑剪切及逆冲挤压作用，与图3所示的相对于塔里木盆地的GPS速度场、运动学方式具有显著的一致性。同时此剖面平行于龙木错—邦达错、郭扎错等若干平行左旋走滑断裂，显示出2008年新疆于田MS7.3地震发生于西侧逆冲、东侧拉张的区域构造环境中，红色箭头定性地给出了此区域沿剖面方向的运动学过程，可以解释上述平行左旋走滑断裂的运动学过程。

综上所述，2008年与2014年两次MS7.3地震均处于拉张构造环境，与区域内部的喀喇昆仑断裂、康西瓦断裂及其次级断裂所具有的走滑兼有逆冲的构造环境存在明显差异。区域内部的盆地构造变形也有明显差异，如阿克赛钦盆地主要处于喀喇昆仑山脉与慕士塔格峰之间的挤压构造环境，而阿什库勒盆地、硝尔库勒盆地及克尔牙张性裂谷三者均处于明显的拉张构造环境下。从区域地貌看，西昆仑地块与柴达木地块之间应以慕士塔格峰与东慕士塔格峰间的拉张型裂谷为界，这也是2008年于田地震主震及余震南北向的线性分布界限。而阿什库勒盆地北侧的地震活动一定程度上反映了上述两个次级块体相对分解运动中端部拉张走滑效应，且有可能触发了阿尔金断裂西南端2014年于田MS7.3地震。那么，结合同样发生在阿尔金断裂带上的1924年民丰东两次7.2级地震、1996年若羌6.6级地震和此次于田MS7.3地震，说明这次地震可能是柴达木块体最西端北侧的最新一次地震破裂事件，对于认识阿尔金断裂整体地震活动性有重要作用。近两年来，阿尔金断裂车尔臣段到索尔库里段集中发生5级左右地震，因此上述断裂段及阿尔金断裂中东段到祁连山西段的地震危险性值得关注。

3GPS速度场分析与震源机制解讨论

3.1青藏高原西部GPS速度场分析

对于阿尔金断裂现今地壳变形和左旋剪切滑动速率研究，国内外学者已开展了大量的研究工作:Bandick等[42]通过多期次GPS观测首次获得跨阿尔金断裂中段(芒崖—花土沟)GPS速度剖面和现今滑动速率(9±5) mm/a；Shen等[43]研究塔里木盆地及青藏高原北缘的GPS速度场，给出了阿尔金断裂西段速率为(7±3) mm/a及中段速率(9±2) mm/a的结论；Wright等[22]通过跨青藏高原西部的InSAR数据分析认为喀喇昆仑山断裂的滑动速率仅有(1±3) mm/a，上限值为7 mm/a，阿尔金断裂西段(Karakax段)滑动速率为(5±5) mm/a，明显小于“大陆挤出逃逸模型”所假设的右旋滑动量值，表明青藏高原内部变形占重要部分。Elliott等[44]通过InSAR反演得到阿尔金断裂85°附近的左旋走滑速率为(11±5) mm/a，并具有15 km的闭锁深度；李杰等[24]研究了2008年于田地震震前GPS速度场，认为阿尔金断裂西段滑动速率为5 mm/a，康西瓦断裂为3～7 mm/a，龙木错断裂为1.2～2.5 mm/a；王凡等[45]通过2008年于田地震GPS震后观测，获得普鲁断裂具有5 mm/a的左旋走滑分量。

覆盖青藏高原西部及塔里木盆地的GPS观测资料主要来源于国家重大科学工程“中国地壳运动观测网络”项目的两期观测数据，分别是1999—2007年和2009—2011年中2008年于田地震震前及震后、2014年于田地震震前观测数据。本文使用上述两期GPS观测资料，为研究2008年于田地震的动力学变化和区域构造环境变化提供数据依据。由于两部分数据站点疏密程度不一致，因此仅从区域性的运动学特征变化讨论。我们将相对于ITRF05框架下的2009—2011年原始速度场数据通过选取78°～87° E、36°～41° N站点计算出欧拉极，在整个速度场数据中扣除此欧拉极的旋转运动和整体运动，得到相对于塔里木盆地的GPS速度场。通过对比分析发现，在阿尔金断裂车尔臣段此数据与He等[25]所布设的GPS剖面存在共同站点，且同期观测结果基本一致，而剖面最南端的两站点虽不重合但仍具有一致性，见图4(c)图框；同时与塔里木盆地内部1999—2007年间的观测结果也能较好地吻合。

通过分析1999—2007年间的资料，可发现在喜马拉雅山前俯冲带、藏南地块、羌塘地块到巴颜喀拉地块一线的中东侧部位，GPS速度矢量未产生较大变化(见图3)；但在喀喇昆仑山脉到羌塘地块西侧一带，上地壳具有明显的拉张运动特性。在图3黑色方框下部，黑色粗线两端点之间存在约6 mm/a的拉张位移量；在喜马拉雅山北侧到藏南地块北侧也存在6～8 mm/a的拉张位移量。而且上述GPS速度场所反映的上地壳运动学状态与现今区域挤压或拉张型地形地貌有很好的匹配。而在黑色方框上部，发生了2008年和2014年于田7.3级地震，且两个地震具有不同的发震破裂过程。由于1999—2007年间在羌塘—可可西里走滑拉张区内无有效的GPS观测站点，因此仅能够分析沿新藏公路到塔里木地块南侧的应变状态。而2009—2011年间的资料显示，在青藏高原中部具有稀疏的观测站点，能够了解柴达木块体、巴颜喀拉块体和羌塘块体的相对运动学状态，见图4(b)图框所示。同时，通过对比可以发现在塔里木盆地南侧、青藏高原北侧，相对拉张变化明显高于前期观测数据所反映的运动学状态。 图4(a)图框发现2008年于田地震震前与震后GPS矢量发生明显变化，震后GPS矢量沿新藏219国道相对于塔里木块体明显减小，可能主要变形剪切发生在康西瓦断裂或铁克力断裂上。

①12008年3月21日于田7.3级地震；②2014年2月12日于田7.3级地震；黑色方框为本研究的主要区域， 虚线方框为GPS速度剖面范围；黑色粗线为两端点之间的拉张量(mm/a) 图3　青藏高原西北部地区相对于塔里木刚性块体的GPS速度背景场(1999—2007年)(采用扣除塔里 　　　木刚性地块的整体运动及旋转运动的方法，可以看出西昆仑块体相对于塔里木地块的运动学状态) Fig.3　The background field of GPS velocity relative to Tarim rigid block in Northwestern 　　　 Tibet Plateau (1999-2007)

红色箭头是He等 [25]观测结果；黑色海滩球是M W≥6的哈佛震源机制解；灰色海滩球是5≤M W<6的哈佛震源机制解 图4　1999—2007年(黄色)与2009—2011年(绿色)两时段的GPS速度场数据对比(参考塔里木块体) Fig.4　Comparison between GPS velocity field during 1999-2007 (yellow) and 2009-2011 (green)(Referring to Tarim block)

1999—2007年间位于西昆仑地块内的阿克赛钦盆地新藏公路附近的GPS观测点，与He等[25]2009—2011年间沿车尔臣河段的GPS观测剖面之间距离约600 km，拉张量约8～10 mm/a；而与2009—2011年间的观测数据对比发现拉张量值扩大到11～13 mm/a(图4)，这可能与2008年于田地震同震及震后形变过程有关。同样，青藏高原西南缘西藏阿里南部地区GPS观测点相对于塔里木盆地在500 km存在约10 mm/a左旋剪切量，但无明显的逆冲分量。我们发现藏南地区的GPS速度矢量相对于塔里木地块的运动学状态与阿尔金断裂左旋走滑运动状态具有显著同步性和匹配关系，并且少有明显的逆冲过程，仅在昆仑山北坡阿尔喀山鲸鱼湖到阿尔金断裂南侧祁漫塔格山有微弱的逆冲过程，与柴达木盆地西南缘和花土沟背斜的地形地貌特征具有显著匹配关系。

分析He等[25]公布的相对于塔里木地块的GPS速度场(图3、图4)，发现阿尔金断裂的南侧GPS速度矢量显示出一致性，未有明显的平行于走滑断裂的速度差异及显著逆冲分量，说明这条GPS速度剖面在阿尔金断裂南侧的站点可能均处于同一块体内部，未跨过块体边界断裂带到达羌塘块体，这就可以为界定巴颜喀拉块体和柴达木块体的边界提供依据，可能此剖面是跨塔里木块体和柴达木块体的观测剖面。结合2009—2011年同期的“中国地壳运动观测网络”GPS观测资料，发现此剖面最南端的观测结果与其西侧的GPS速度矢量基本一致，但与同剖面相邻北侧站点出现明显差异，说明两套数据的观测质量满足要求，且能够反映出青藏高原内部地质构造相对复杂。此区域可能与1997年玛尼地震震后形变过程有关。

分析跨康西瓦断裂2008年于田地震后的GPS速度场矢量。1999—2007年间的数据显示和田附近的站点相对于塔里木地块具有挤压逆冲分量，但2009—2011年的数据则表明其具有明显的向西运动趋势，康西瓦断裂到阿尔金断裂车尔臣段之间受到于田地震和汶川地震共同影响，明显处于强烈的拉张构造环境下。同时分析跨西昆仑地块和塔里木盆地之间GPS速度场，发现康西瓦断裂具有3～5 mm/a左旋剪切分量，基本与地质学滑动速率一致[11，13]，因此断裂闭锁程度较低。普鲁断裂也可能具有约5 mm/a的左旋剪切分量，王凡等[45]认为2008年于田地震可能触发了普鲁断裂浅部的左旋滑动。分析跨2014年于田地震破裂段的GPS速度走滑分量，从图3的黑色图框可以发现此断裂段在震前可能处于明显的闭锁状态，其滑动速率仅有2～3 mm/a，且南北向也存在1～3 mm/a的拉张分量，明显小于康西瓦断裂的滑动速率5 mm/a和车尔臣段的9 mm/a[25]，因此具有断裂段破裂的必要条件。可见，沿阿尔金断裂确实存在分段闭锁破裂的可能性。上述断裂的拉张环境和断裂闭锁状态与我们构建的跨断裂的孕震模型基本一致。

2008年3月21日于田地震和2008年5月12日汶川地震发生后，整个覆盖青藏高原西部的GPS速度场发生明显的运动学变化，可能预示着动力学环境也发生明显变化。通过后期观测数据可见，沿喀喇昆仑断裂东北侧的新藏公路一线到阿里地区，NE向挤压运动明显减缓，但拉张运动明显增强，其原因是否与兴都库什块体俯冲运动导致岩石圈变化有关，仍是一个值得深入研究的科学问题。

3.2青藏高原西部震源机制解揭示的新构造运动环境

研究区域震源机制解能够反映相关发震断裂破裂方式、区域块体划分及地壳构造运动状态。图5给出了自1976年以来哈弗矩张量目录5级以上的覆盖青藏高原西部的震源机制解分布图像。从2008年于田地震发震断裂以西的西昆仑地块看，北部主要是逆冲型地震，西部主要是喀喇昆仑断裂及次生断裂的走滑型地震，较少有明显的拉张型地震。同样，沿着由西向东方向拉张型地震分布勾画出的红色区域就是青藏高原西部逆冲型、走滑型地震转换为拉张型地震的主要区域，这一区域是基本平行于喀喇昆仑断裂的主要以正断层机制地震的覆盖区，也是兴都库什块体俯冲影响青藏高原西北部变形、喜马拉雅逆冲俯冲带北东向挤压造成青藏高原西部拉张构造环境的形成，由刁桂苓等[46]给出的青藏块体矩张量最佳双力偶解投影也揭示了类似的区域特征。

万永革等[26]讨论了2008年于田地震正断层机制的构造因素，认为阿尔金断裂的左旋走滑速率较大而喀喇昆仑右旋走滑速率较小，导致贡嘎错断裂呈现左旋张扭的运动模式，致使该震源区呈现东西向拉张的应力状体，且认为于田地震对龙门山断裂产生的库仑破裂应力变化几乎为零，需考虑动态应力触发的影响；刁桂苓等[46]认为2008年于田地震及余震的震源机制解主要是以正断层类型为主，表明拉张作用一直存在，巴颜喀拉块体的东西运动最终在块体的东边界发生了汶川逆冲型地震。目前看这种长距离的两个地震之间的触发过程、动态应力触发仍未有定量描述。

图5　覆盖青藏高原西北部、帕米尔高原、喀喇昆仑山脉及喜马拉雅山脉等地区的震源机制解与地形地貌图 Fig.5　Topographic map and focal mechanism solutions in the Northwestern Tibetan Plateau, Pamir, Karakoram 　　　 Range,and Himalayas Range

万永革等[26]等认为2008年于田地震东侧的活动块体为柴达木块体，而邓起东等[40]、刁桂苓等[46]均认为地震与巴颜喀拉块体有关。因此，柴达木块体与巴颜喀拉块体的边界目前看仍较为模糊，而东昆仑断裂带西延的问题对于划分巴颜喀拉块体和柴达木块体有重要指示作用。通过作者两次对昆仑山北坡祁漫塔格山、阿尔喀山及鲸鱼湖附近的野外断裂考察，并未发现明显的走滑断裂活动痕迹，可能上述地区仍属于古柴达木盆地构造系统。同样，通过He等[25]的GPS观测剖面速度场也反映类似特征，可以认为此剖面断裂南侧的观测站点可能位于同一块体内部。因此，本文倾向于将2014年于田地震东侧块体划分为柴达木块体，以便能更好地认识区域地震危险性。

图6　于田两次7.3级地震及余震分布与地震 　　　发震构造分布图 Fig.6　Distribution of mainshock,aftershock,and seismogenic 　　　 structure of the two Yutian M S7.3 earthquakes

42014年于田7.3级地震发震构造与区域地貌形态关系分析

4.12014年7.3级地震及余震分布与两次7.3级地震发震构造关系讨论

由图6(a)所示，2008年于田MS7.3地震主震及余震沿着慕士塔格峰东侧的小型裂谷分布。由主震及余震的哈佛震源机制解结果可知，地震事件均呈现正断性质兼有微弱走滑性质，且线性分布；在阿什库勒盆地北侧边界张性走滑断裂上也产生了左旋走滑剪切破裂事件。通过对ASTER高精度DEM地貌解译，发现此张性走滑断裂与2014年MS7.3地震的推测发震主断裂在空间上可能处于“相连贯通”状态[如图6(a)中虚线所示]，因此存在相邻闭锁断裂段库仑应力触发破裂的现象。青藏高原周边地震也存在类似触发情况，如2008汶川地震后在2013年龙门山断裂相邻南段发生四川芦山7.0级地震及甘肃岷县漳县6.6级地震。对比两者，发现库仑应力触发时间间隔在5～6年左右，可能与大地震震后黏弹性松弛过程有关，但结论仍需要相关GPS震后观测结果来验证。

通过分析于田2014年2月11日MS5.4、12日MS7.3和12日MS5.7三个大于5级的地震，发现仪器定位震中与中国地震局地震预测研究所通过高分-1号影像发现的地表破裂位置有偏差[图6(b)中黑色虚线图框]，推测可能在西侧仍存在走滑型地表破裂带，这仍需要通过现场破裂带调查等工作验证。分析2008年与2014年两次7.3级地震，发现小型裂谷内的正断破裂和阿什库勒盆地北侧左旋走滑破裂，有利于硝尔库勒盆地内部左旋走滑断裂的应力累积。万永革等[26]通过库仑应力研究结果也验证了类似结果。图6(b)的红色虚线图框为中国地震局地震预测研究所通过“高分一号”卫星影像数据发现的此次地震的地表破裂带，其具有明显的正断裂地表破裂印迹，但未发现具有明显走滑性质的地表破裂带，与此次地震的震源机制解存在矛盾。此次地震破裂过程，通过震级估算可能会出现约1～1.5 m的左旋走滑破裂带及0.5 m的垂向位移。

4.2火山地貌、现代冰川侵蚀与区域地形地貌分布

柴达木地块南缘边界的东昆仑断裂一线附近发育有明显的火山活动遗迹，沿阿尔金断裂南侧200 km的慕孜塔格峰到2001年昆仑山地震西段的鲸鱼湖附近均发育有新近纪以来的火山遗迹。慕士塔格峰与东慕士塔格峰是本区域内两个海拔最高的地貌构造，两个隆起之间具有裂谷断陷运动模式的发育构造特征，同时正断裂构造特征也有利于新近纪及现代火山群的喷发、现代火山地貌的形成。现代活火山与岩浆活动可能会触发此区域内的断裂破裂及强震发生，例如，阿什库勒火山群东侧100～200 km范围内发生了2014年MS7.3地震，而在2001年东昆仑地震地表破裂最西段也存在鲸鱼湖火山群(处于昆仑山北坡)，可能预示着中下地壳的岩浆活动会触发走滑型大型地震发生。上述两处火山群均处于大型块体的边界拉张转换构造部位，岩石圈沿柴达木盆地的南侧边界存在新生代以来岩浆热液流动的可能性。因此青藏高原内部的变形及形成机理具有非常复杂的过程，走滑兼有正断型的地震孕育过程及断裂转换构造模式是现今地壳形变和地震破裂过程的研究重点。

对比分析克尔牙裂谷的卫星影像和DEM，发现DEM显示出裂谷南北两侧均比较平坦，但卫星影像中北侧明显、南侧不明显。这主要是因为裂谷南段主要是现代冰川侵蚀地貌，地表物质处于高速运动迁移状态，具有明显的冰川夷平作用，卫星影像未能有效观测出隆升构造单元及裂谷单元的构造运动状态；而裂谷北段则主要是河流、冲洪积扇及正断裂构成的盆地地貌形态，未有明显的冰川侵蚀地貌，卫星影像能够明确反映区域拉张构造运动对区域地貌的影响。北侧裂谷与此次地震的硝尔库勒盆地可能正处于即将贯通的运动学状态。

4.3克尔牙张性裂谷拉张环境的形成机制及区域构造演化历史

克尔牙裂谷是慕士塔格峰附近典型的拉张性构造地貌单元，也是西昆仑块体和柴达木块体的分界线，与阿什库勒盆地和硝尔库勒盆地共同构成了此区域的拉张构造地貌环境，对慕士塔格峰和东慕士塔格峰等隆升构造地貌具有夷平作用。我们通过裂谷地貌单元拼移方法估计了此裂谷的拉张量(图7)，并结合现今GPS速度场估计了拉张速率(可以理解为长期构造应力加载过程)和拉张起始年代，最后讨论了青藏高原北部大尺度范围内的变形时间节点。

图7　克尔牙张性裂谷拉张及其形成机制模型 　　　解释图 Fig.7　Terrain interpretation and mechanics pattern of 　　　 the Kerya river extension rift near Dong Muztag

通过现今GPS速度场观测，发现跨普鲁断裂的塔里木盆地到青藏高原北部的慕士塔格峰之间可能具有5～7 mm/a的走滑位移量。He等[25]认为阿尔金断裂车尔臣河断裂段的左旋滑动速率约为8～9 mm/a，而且两者之间相距约260 km，因此估算出慕士塔格峰与东慕士塔格峰(Dong Muztag)之间的拉张速率为1～2 mm/a。而且通过拼移东慕士塔格峰构造单元，发现克尔牙张性裂谷宽度在10～15 km，北向推挤量并不明显，约1～3 km[见图7(b)、(c)]。我们认为克尔牙张性裂谷拉分裂张起始时间可能是15～8 Ma之间，可能对应青藏高原晚新生代隆升构造变形6次主要构造事件(13.5、8、4.3～3.6、2.8～2.2 Ma)中的某一次；且认为克尔牙张性裂谷的演化启示时间可能与位于青藏高原中北部的双湖地堑的起始时间一致，约为13.5 Ma。此裂谷与临近的硝尔库勒盆地在方向上可能是一致的，两个构造地貌具有贯通趋势。上述估算对于认识青藏高原西北部的晚新生代构造变形有一定的参考意义。

但有更多证据，如Chang等[47]通过对阿尔金断裂中段索尔库勒盆地的上新世沉积地层古地磁研究，认为在3.2 Ma左右阿尔金断裂中段存在一次构造变形活动和快速隆起过程。青藏高原北部在3.4 Ma左右存在一次大范围快速剪切运动导致高原北部西段的拉张沉陷构造作用、阿尔金断裂中段花土沟背斜的快速隆升及东段的祁连山地区的局部快速隆升构造作用，如榆木山隆升等。通过结合分析两者研究结果，可以发现估计的克尔牙张性裂谷13.5 Ma起始时间与北部大范围的3.4 Ma可能存在冲突，仍需进一步研究。

5结论与讨论

本文在高分辨率数字高程地形模型数据分析的基础上，结合覆盖青藏高原西部、塔里木盆地1999—2007年和2009—2011年两期GPS观测速度场数据，对2014年于田MS7.3地震在区域强震孕育环境、地壳运动学状态、区域地貌构造特征及区域地震危险性方面进行分析得到如下认识：

(1) 西昆仑块体、柴达木块体与塔里木块体等刚性块体的相对运动控制了青藏高原西北部前缘部位的构造变形。在青藏高原北东向挤压过程中，西昆仑块体与塔里木盆地之间存在明显挤压过程，而柴达木块体与西昆仑块体之间则是明显的拉张构造环境。通过“地形剖面”方法也揭示出了慕士塔格峰周边区域的强震孕育环境，山脉西侧主要是挤压构造运动，而山脉东侧主要是裂谷发育和拉张构造环境。通过对比发现，2014年于田7.3级地震与周边强震孕育的关系与鄂尔多斯地块南缘构造环境类似，在西南侧以逆冲挤压为主，东南侧则以张性断陷盆地变形为主，只不过两者所处的海拔高度不同、构造单元大小不同。而克尔牙裂谷与汾渭地堑的变形过程类似。

(2) 现今青藏高原地壳运动学状态是通过不同活动块体的差异性运动造成的。将前后两期GPS观测数据旋转到相对于塔里木块体的参考框架下，对比发现在塔里木盆地、阿尔金断裂中西段和天山造山带南缘地区均具有较好的吻合度；但在东昆仑断裂南侧的巴颜喀拉块体内部，发现两期的观测数据有明显的运动学方向改变，2009—2011年数据更多地沿着龙门山断裂方向运动，可能与2001年昆仑山地震、2008年汶川地震和2010年玉树地震三个地震震后断裂带黏弹性松弛变形导致整个高原形变场发生明显改变有关；沿青藏公路的羌塘块体内部的观测数据显示两期数据并未有明显改变，而沿新藏公路的观测数据发现兴都库什块体对青藏高原西南部的挤压作用可能放缓。2009—2011年的GPS观测数据显示在尼玛到阿里之间的改则县附近82°～84° E范围内产生明显的拉张作用[见图4(d)图框]，因此应关注上述高原内部地区正断型强震的发生。

(3) 前人认为康西瓦断裂带曾发生过强震，产生了较长的地表破裂带，其地震危险性较低；而此次地震的东北侧也在1924年发生两次7.3级地震，在1924年两次民丰MS7.2地震与2008年于田MS7.3地震之间的地震空段发生了2014年于田地震，因此沿阿尔金断裂西南段的硝尔库勒盆地到民丰东地震危险性较低。未来在2008年与2014年两次于田地震所处区域到2001年东昆仑断裂之间可能会发生类似的强震，从民丰到车尔臣段由图4剖面b所示的GPS矢量估计断裂现今滑动速率<5 mm/a，明显小于地质学滑动速率，断裂可能处于闭锁状态，具有较高的地震危险性，需更多GPS观测数据验证此结论。此次地震具有正断裂到走滑断裂的破裂方式转换，可能预示着此次破裂东部400 km范围内的走滑断裂和逆冲断裂具有较高的地震危险性，对柴达木地块的地震危险性影响大于巴颜喀拉地块。我们发现2008年后的于田地震、汶川地震、玉树地震等对于调整青藏高原中西部的地壳形变有着重要的作用。此次地震破裂的动力学来源可能是兴都库什块体俯冲作用导致西昆仑地块北东向运动，导致断裂产生明显的剪切作用，同时喜马拉雅俯冲带的北东向挤压在青藏高原中部产生了大范围拉张构造环境。

致谢：感谢国家重大科学工程“中国地壳运动观测网络”提供的GPS 数据；感谢中国地震局地球物理研究所在震后应急阶段网络公布的震源过程资料。北京大学地空学院罗旭巍、贺鹏超等博士研究生参加了阿尔金中段连续GPS野外观测计划的野外工作，中国地震局地质研究所郑德文研究员、郑文俊研究员和王伟涛副研究员阿尔金断裂中段野外地质工作也给予指导，在此一并表示感谢。

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