鲜水河炉霍段断层现今活动特征

杨 鹏，彭丽媛

（1.四川省地震局，四川 成都 610041；2.四川省地震局地壳形变观测中心，四川 雅安 625000）

鲜水河断裂位于青藏高原东缘，是川滇菱形块体东边界的重要组成部分，为一条NW向的大型左旋走滑断裂，也是中国强震频发的断裂之一。为研究鲜水河断裂活动特征，1973年2月炉霍7.6级地震后，四川省地震局在该断裂带上布设了跨断层形变测点。目前，鲜水河断裂带上共有14个跨断层形变观测场地，具体为：2个水准场地，7个包含水准和测距观测手段的综合场地，4个包含水准、测距和水平蠕变观测手段的综合场地，2个水平蠕变场地。在鲜水河断裂带北段布设了4个场地，中段布设了4个场地，南段布设了6个场地。经过40多年的跨断层形变观测，积累了丰富的观测数据，为研究鲜水河断裂的现今活动和潜在地震危险性提供了基础支撑。

利用跨断层形变观测手段分析断层的近场变化具有良好的成效，基于跨断层形变观测数据计算出的断层活动参数（水平滑动量、水平张压量和垂直变化量）能够较好地反应出断裂的活动情况（薄万举等，1998；周硕愚，1994）。已有学者采用跨断层观测手段对鲜水河断裂带开展过大量的研究。杜方等（2010）基于30多年观测资料分析了鲜水河断裂北西段在1973年M7.6地震后近、远场的滑动和变形，以及它们的时、空变化特征，并依据近场蠕滑速率衰减趋势分析认为鲜水河炉霍段逐渐进入“闭锁”状态。杨永林等（2007）利用鲜水河断裂带多个跨断层形变场地测量资料探讨了该断裂当前的活动特征，分析认为鲜水河北西段为偏张性左旋走滑运动。方颖等（2015）基于跨断层形变观测资料对鲜水河断裂西北段运动特征进行了分析，认为随着断层深度的增加，滑动量逐渐减弱。马伶俐等（2015）对康定ML6.3地震前鲜水河断裂带南段的形变观测资料进行异常分析认为老乾宁观测曲线的持续上升反映了断裂南段的活动性有所增强。本研究利用鲜水河断裂带炉霍段上虾拉沱跨断层场地的短水准和短基线观测资料，从断层运动方向和平均活动速率两个方面分析炉霍段断裂的现今活动特征，为评估该段断裂潜在的地震危险性提供依据。

1 资料及计算方法

鲜水河断裂为强震活动频繁、高滑动速率的左旋走滑断裂，在过去三百年里发生过8次7级以上强震，这些强震几乎覆盖了整条断裂（见图1；Wen et al，2008；梁明剑等，2020）。鲜水河断裂炉霍段在不到160年的时间发生了1816年7⅟2级和1973年7.6级两次大地震，历史地震和古地震显示该断裂的强震复发行为并不遵循周期和准周期性行为特征，表现出丛集行为特征。

图1 鲜水河断裂几何展布及强震活动分布图（梁明剑，2019）

1.1 资料概况

虾拉沱跨断层定点水准和基线形变综合观测场地始建于1973年炉霍M7.6地震之后，期间观测场地又经历了几次改造。该综合场地位于四川省甘孜藏族自治州炉霍县虾拉沱区斯木乡吉绒村，跨过1973年炉霍7.6级地震地表破裂带（见图2），构造位置位于鲜水河断裂炉霍段上。2016年四川省地震局再次对虾拉沱场地进行了改造，在原A′、B′、C′三个基线墩点附近分别增埋了D、E、F、G四点，经过升级改造之后，该观测场地被组成4条水准测边（FG、GD、DE、EF）和1个综合测距网（含6条测距边：FG、GD、DE、EF、FD、GE）（见图2）。由于虾拉沱场地升级改造之后，观测点位有所变动，为了保证观测资料的连续性和一致性，本研究选取了两个时间段的观测数据，改造之前2000～2015年和改造之后2016～2019年的观测数据。此外，为便于观测数据的跟踪分析，我们将2016年1月投入观测的全站仪基线观测资料与2017年起测的4边形测线测距资料归算到原基线观测资料中使用，将观测系统的DF、DG测边对应原A′B′和A′C′测边（习惯命名为AB、AC）。

图2 虾拉沱跨断层定点水准/基线观测（测距）改造前后点位布设

1.2 计算方法

断层的运动方向反映了断层的活动状态，并且为断层活动的性质判定提供重要依据（李腊月等，2014；李铁明等，2019）。依据跨断层形变观测数据，通过计算公式（1）、（2）和（3）可求得断层活动的3个基本参数，即水平滑动量、垂直向变化量和水平张压量。

式（1）～（3）中，下标1、2分别代表测线序号，θ为测线与断层的夹角（θ定义为测线顺时针转动到与断层线重合时所转过的角度），ΔD为测线伸缩量（伸长为正、缩短为负），ΔH为垂直变化量（断层下盘相对于上盘的变化，即水准测量由上盘到下盘为往测方向）。A＞0表示左旋，B＞0表示张性，C＞0表示正断层（上盘下降），符号相反分别表示断层活动性质相反。

断层平均活动速率反映了断层的活动水平，并且对断层活动强度具有指示意义。利用虾拉沱跨断层形变观测场地的观测资料，计算垂直向和水平向月均值变化量，并对该数值进行回归分析，与此同时采用最小二乘法原理计算断层的平均活动速率，分析断层当前活动水平及活动特征。

2 虾拉沱附近断层现今活动特征

由断层水平滑动分量时序图（图3a）可知，鲜水河断裂炉霍段2000～2019年的曲线持续上升且长期处于零值线以上，表明此时间段该断层呈现左旋活动状态，平均水平滑动速率为2.15 mm/a（见图3a）。2000～2015年虾拉沱观测场走滑地断层滑动量总体呈现上升趋势，断层水平滑动量均处于零值线以上，表明该时间段断层呈现左旋走滑活动状态，平均水平滑动速率为2.19 mm/a（见图3b）。2016～2019年虾拉沱断层水平滑动量也呈现上升趋势，水平滑动量也均处于零值线以上，平均水平滑动速率为1.98 mm/a，活动水平中等（见图3c）。由此可知，两个时间段断层均呈现左旋走滑活动状态，第二个时间段滑动水平要弱于第一时间段，表明近期断层滑动速率有所减缓。

图3 虾拉沱场地所跨断层水平滑动量年度序列曲线

从断层张压量（图4a）来看，2000～2019年虾拉沱观测场地断层张压量总体呈现拉张活动状态，平均活动速率为0.25 mm/a。2000～2015年总体上一直呈现上升趋势，平均活动速率为0.37 mm/a，该时段断层呈现拉张活动状态（见图4b）。2016～2019年，虾拉沱观测场地断层张压量总体呈现下降态势，平均活动速率为-0.22 mm/a，表明该时段断层存在一定的压性活动特征（见图4c）。由此可知，鲜水河断裂炉霍段断层在两个时间段呈现出不同的活动状态：2000～2015年呈现出张性变化活动，活动水平较高；2016～2019年呈现出微弱的压性变化活动，活动水平相对较低，这也表明鲜水河断裂炉霍段近期断层存在压性活动。

由断层垂直向活动量（图5a）可知，2000～2019年虾拉沱观测场地断层垂直活动量总体呈现逐年减小的趋势，垂直向平均活动速率为-0.24 mm/a，表明此时间段该断层为逆断活动。2000～2015年和2016～2019年虾拉沱断层垂向活动总体呈现下降趋势并伴有一定的周期性波动，断层垂直向平均活动速率分别为-0.25 mm/a和-0.20 mm/a，垂向活动量变化不大，活动水平不高，这表明两个时间段断层活动性质并未发生改变，均表现为逆断活动（见图4b、4c）。由此可知，鲜水河断裂炉霍段近期断层活动性质依旧为逆断活动，活动规律较好。

图4 虾拉沱场地所跨断层张压量年度序列曲线

图5 虾拉沱场地所跨断层垂直向变化量年度序列曲线

3 讨论与结论

1）通过对2000～2015年和2016～2019年两个时间段虾拉沱断层水平滑动分量的对比，我们认为该断层的现今（2016～2019年）水平左旋走滑活动动水平（1.98 mm/a）低于之前（2000～2015年）的水平左旋走滑活动动水平（2.19 mm/a），由此表明该区域近期断层的左旋走滑活动水平有所减弱；鲜水河断裂炉霍段断层的水平张压分量存在差异性活动特征：2000～2015年断层以拉张活动为主，平均活动速率为0.37 mm/a，2016～2019年断层呈现挤压活动状态，平均活动速率为-0.22 mm/a，呈现压性变化；鲜水河断裂炉霍段断层在垂直方向上的活动水平较弱，平均活动速率为-0.24 mm/a，断层在左旋走滑活动的同时兼有弱压活动。由上述分析认为：鲜水河断裂炉霍段断层活动现今活动状态与长期活动背景存在一定的差异性，主要表现为断层左旋走滑活动速率减弱，且由之前的“张”性转为“弱压”性。

2）活动断裂的活动习性是认识活动断裂应变加载及释放随时间、空间变化的关键所在，也是研究区域运动学、动力学和科学评价地震危险性的重要基础（梁明剑，2019）。跨断层形变数据观测显示，鲜水河断裂炉霍段的活动速率在时间进程上具有阶段性特征，反映了断裂活动在时间尺度上存在不均匀性或可变性。这样的断裂活动习性特征解释了鲜水河断裂炉霍段的强震复发行为不遵循周期性或准周期性的活动规律，而表现为丛集行为特征。