郝 明，王慶良，崔篤信，秦姍蘭

0 引言

云南西南部龍陵—瀾滄斷裂帶是一條第四紀(jì)新生的斷裂帶，該斷裂帶上地震活動(dòng)頻次高、強(qiáng)度大、周期短，并以雙震或震群型地震為主 (虢順民等，1999，2002)。穿過(guò)該斷裂的GPS速度剖面結(jié)果表明 (Shen et al，2005;王敏，2009)，龍陵—瀾滄斷裂具有較強(qiáng)的右旋走滑速率，速率為6mm/a，與向宏發(fā)等 (1999)得出的平均地質(zhì)滑動(dòng)速率6.8 mm/a一致，同時(shí)兼具水平拉張活動(dòng)(虢順民等，1999，2002)。

攻守文 (1995)，張四新等 (1998)利用精密水準(zhǔn)數(shù)據(jù)對(duì)陜甘寧青和川西地區(qū)的地殼垂直形變與地震危險(xiǎn)性之間的關(guān)系進(jìn)行了探討。本文利用截止到2012年最新觀測(cè)的精密水準(zhǔn)數(shù)據(jù)，研究龍陵—瀾滄斷裂區(qū)域現(xiàn)今地殼垂直運(yùn)動(dòng)速度場(chǎng)，結(jié)合地震分布和構(gòu)造地質(zhì)等方面資料，為中長(zhǎng)期危險(xiǎn)性區(qū)域的劃分提供基礎(chǔ)資料。

1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

滇西南地區(qū)具有復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造背景，該地區(qū)內(nèi)以南北向構(gòu)造為主體，區(qū)內(nèi)除南北向的花崗巖體、變質(zhì)巖體及活動(dòng)的瀾滄江大斷裂帶外，還分布有北東、北西2組斷裂 (圖1)。區(qū)內(nèi)主要活動(dòng)斷裂有北西向的汗母壩斷裂、木嘎斷裂、龍陵—瀾滄斷裂 (狹義)，北東向的大盈江斷裂、龍陵—瑞麗斷裂、南汀河斷裂、孟連—瀾滄斷裂，以及南北向的瀾滄江斷裂共8條，這些斷裂發(fā)育歷史悠久，新構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，它們對(duì)區(qū)域構(gòu)造與地震活動(dòng)起著控制作用且都曾發(fā)生過(guò)6級(jí)以上地震沿?cái)嗔褞Оl(fā)育有斷崖、斷裂谷地、斷陷盆地、古滑坡、崩塌及斷錯(cuò)水系等地貌。(圖1)。

圖1 1900～2012年滇西南地區(qū)活動(dòng)斷裂與MS6.0以上地震震中分布圖Fig.1 Distribution of the active faults and epicenters of MS≥6.0 earthquakes in southwestern Yunnan region from 1900 to 2012

2 水準(zhǔn)數(shù)據(jù)及處理

用于獲取滇西南地區(qū)垂直運(yùn)動(dòng)速度場(chǎng)的水準(zhǔn)數(shù)據(jù)觀測(cè)時(shí)間分別為1988、1993和2012年，水準(zhǔn)路線如圖2所示。由于曾發(fā)生1976年龍陵7.3、7.4級(jí)地震以及1988年發(fā)生了瀾滄—耿馬7.6、7.2級(jí)地震，所以云思線的觀測(cè)數(shù)據(jù)會(huì)受到龍陵地震震后形變和瀾滄—耿馬地震同震及震后形變的影響。因此，首先需剔除受到這兩次地震影響的水準(zhǔn)點(diǎn) (圖2)。

由于我們沒(méi)有收集到1976年龍陵地震的同震斷層產(chǎn)狀結(jié)構(gòu)，只收集到1988年發(fā)生在木嘎和汗母壩斷裂上的瀾滄—耿馬地震的同震垂直形變數(shù)據(jù)，所以只能通過(guò)瀾滄—耿馬地震的震后形變范圍來(lái)推測(cè)龍陵地震的震后影響區(qū)域。

圖2 滇西南地區(qū)水準(zhǔn)路線圖Fig.2 Leveling route in southwestern Yunnan region

2.1 瀾滄—耿馬地震同震形變影響

目前還沒(méi)有具體的1988年瀾滄—耿馬地震的同震破裂幾何模型，故需通過(guò)水準(zhǔn)觀測(cè)的垂向同震形變作約束來(lái)反演此次地震的同震破裂幾何模型及滑動(dòng)分布。由于筆者只收集到該區(qū)域震前1981年和震后1993年的一等水準(zhǔn)觀測(cè)數(shù)據(jù)，所以這兩期的觀測(cè)高差之差包含了同震形變和震后形變的影響。Hao等 (2012)通過(guò)1990年共和地震震后垂直形變數(shù)據(jù)，揭示出震后形變影響的區(qū)域要大于同震形變的影響區(qū)域，地震之后的頭幾年以斷層面上的震后滑移為主。因此，可以將1981和1993年之間的形變(同震和短期震后形變)作為同震形變 (圖3)，來(lái)反演同震破裂模型，而對(duì)剔除受同震以及震后滑移影響的水準(zhǔn)點(diǎn)幾乎沒(méi)有影響。瀾滄—耿馬地震以右旋走滑 (姜葵，1993)為主，而我們只有同震垂直形變數(shù)據(jù)，所以需要結(jié)合地震波反演的結(jié)果 (王紹晉，王利民，1991;張之立，王華強(qiáng)，1992;王凱等，1991)。在反演同震滑動(dòng)分布時(shí)，采用Okada(1992)的單一矩形斷層面的半無(wú)限空間彈性位錯(cuò)模型，以相鄰水準(zhǔn)點(diǎn)之間的高差之差作為約束 (Hao et al，2012)，可以減少水準(zhǔn)測(cè)量中系統(tǒng)誤差沿水準(zhǔn)路線累積。圖4和表1為反演得到的斷層幾何模型和滑動(dòng)分布，圖5為相鄰水準(zhǔn)點(diǎn)之間高差形變的模型結(jié)果，擬合后的殘差平方和χ2為714.2 mm2，標(biāo)準(zhǔn)化的χ2為11.3 mm2。

圖3 1988年瀾滄—耿馬地震的同震垂直形變(a)和同震影響的水準(zhǔn)點(diǎn) (b)Fig.3 Co-seismic vertical deformation(a)and the co-seismic benchmarks(b)effected by Lancang-Gengma MS7.6、7.2 earthquakes in 1988

表1 瀾滄—耿馬地震同震斷層模型Tab.1 Co-seismic fault model of Lancang-Gengma MS7.6、7.2 earthquakes

圖4 同震斷層滑動(dòng)分布Fig.4 Slip distribution of co-seismic fault

圖5 相鄰水準(zhǔn)點(diǎn)之間高差變化的觀測(cè)結(jié)果與模型結(jié)果Fig.5 Deformation bsenvation and model results of of height difference between two adjacent

2.2 瀾滄—耿馬和龍陵地震震后形變影響

根據(jù)同震斷層破裂模型，利用Wang等(2006)的PSGRN/PSCMP程序來(lái)模擬粘彈性松弛模型對(duì)震后形變的影響?；诘貧つＰ虲rust2.0①http://igppweb.ucsd.edu/～gabi/crust2.html.計(jì)算該地區(qū)的上、下地殼厚度、密度以及各層的P波和S波傳播速度 (表2)。將上地殼取為彈性層，下地殼的粘滯系數(shù)為1 019，上地幔的粘滯系數(shù)為1 021。圖6為采用粘彈性松弛模型模擬的震后1993年11月至2012年3月垂直形變 (相對(duì)于云思58)。

圖6 瀾滄—耿馬地震震后1993年11月至2012年3月的垂直形變 (a)和地震震后影響的水準(zhǔn)點(diǎn) (b)Fig.6 Vertical deformation after Lancang-Gengma MS7.6、7.2 earthquakes between Nov.，1993 and Mar.，2012(a)and benchmarks effected by the earthquakes(b)

震后形變模型表明，瀾滄—耿馬地震震后松弛影響著距震中80 km的范圍，龍陵地震震中距云思線最近約75 km，可以推斷云思線的水準(zhǔn)觀測(cè)數(shù)據(jù)不會(huì)受到1976年龍陵地震震后松弛的影響。

利用剔除受1988年瀾滄—耿馬地震同震及震后效應(yīng)影響的水準(zhǔn)數(shù)據(jù)，基于GPS先驗(yàn)約束的線性動(dòng)態(tài)平差模型 (郝明，2012)，可以得到滇西南地區(qū)現(xiàn)今地殼垂直運(yùn)動(dòng)速度場(chǎng) (圖7)。

表2 瀾滄—耿馬地區(qū)的殼幔結(jié)構(gòu)模型Tab.2 Structure model of crust and mantle in Lancang-Gengma region

圖7 滇西南地區(qū)垂直運(yùn)動(dòng)速度場(chǎng)Fig.7 Vertical velocity field in southwestern Yunnan region

3 討論

由滇西南地區(qū)長(zhǎng)期垂直運(yùn)動(dòng)速度場(chǎng) (圖7)可看出，在龍陵—瀾滄斷裂帶永德至永康一帶有一垂直形變隆起區(qū)，平均隆升速率為3 mm/a，明顯高于周圍區(qū)域的長(zhǎng)期垂向運(yùn)動(dòng)。因此該區(qū)域處于整體的快速隆升階段。

圖8 1900～2012年滇西南地區(qū)5級(jí)以上地震震中分布圖Fig.8 Epicenters distribution of MS≥5.0 earthquakes in southwestern Yunnan region from 1900 to 2012

從地震分布圖上看 (圖8)，1941年在耿馬西北和瀾滄東南發(fā)生過(guò)兩次7級(jí)地震，1976年在龍陵發(fā)生過(guò)7.3和7.4級(jí)地震，1988年在瀾滄、耿馬發(fā)生過(guò)7.2、7.6級(jí)雙震，以及一系列中小地震也均發(fā)生在從騰沖經(jīng)耿馬、瀾滄至景洪這一北北西向狹長(zhǎng)帶狀范圍內(nèi)，但歷史上在龍陵—耿馬段均無(wú)強(qiáng)震記載，中、小地震也很少發(fā)生。

雖然在騰沖—龍陵—耿馬—瀾滄—勐海的北西向地表上還沒(méi)形成一條統(tǒng)一的控震構(gòu)造，但仍可見(jiàn)一組長(zhǎng)約幾十到百余公里、呈斜列展布的活動(dòng)斷裂斷續(xù)相連，并作為6級(jí)以上地震的主要控震—發(fā)震構(gòu)造，將帶內(nèi)絕大多數(shù)強(qiáng)震震中串聯(lián)起來(lái)，結(jié)合強(qiáng)震活動(dòng)的時(shí)空特點(diǎn)，推測(cè)瀾滄江西部存在一個(gè)北西向地震破裂帶 (姜葵，1993;向宏發(fā)等，2000)。虢順民等 (2002)根據(jù)斷裂帶上的地震破裂單元、斷層閉鎖單元和障礙體單元之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系和地震構(gòu)造標(biāo)志，將龍陵—瀾滄斷裂帶上的永康—永德地區(qū)劃分為大震區(qū)。

4 結(jié)論

利用云南西南部1988、1991和2012年3期精密水準(zhǔn)觀測(cè)數(shù)據(jù)，獲取了該區(qū)域長(zhǎng)期地殼垂直運(yùn)動(dòng)速度場(chǎng)。由于觀測(cè)數(shù)據(jù)受到1988年龍陵和耿馬地震同震及震后形變影響，需剔除受影響的水準(zhǔn)點(diǎn)。速度場(chǎng)結(jié)果表明龍陵—瀾滄斷裂帶上的永德—永康段相對(duì)于周圍區(qū)域的運(yùn)動(dòng)處于快速隆起狀態(tài)，結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造和地震分布，永德—永康應(yīng)該列為一個(gè)強(qiáng)震中長(zhǎng)期危險(xiǎn)區(qū)。

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