楊 燕

(四川省蜀通巖土工程公司 610041)

川西地區(qū)位于大陸南北地震帶中段，構造變形發(fā)育，有著強烈的斷裂活動，導致了歷史上多次強震發(fā)生，汶川地震就發(fā)生在南北地質年代龍門山斷裂帶上。本文對川西地區(qū)構造變形圖像、運動特性以及深部驅動機制進行了分析，為青藏高原東邊界動力過程的研究提供參考，同時也為南北未來強震預測提供依據(jù)。

一、川西地質構造概況

南北向構造帶也被稱為南北地震帶，通過深部地球物理探測，發(fā)現(xiàn)南北構造帶自身形成了典型的地殼厚度以及重力梯度。川西地區(qū)位于南北帶中南，為川滇、松潘-甘孜和華南三大活動板塊的交接處，地震頻發(fā)，南北構造帶規(guī)律在這里非常典型，北西西向構造主要為左旋剪切，向東則逐漸轉換為南北向，二者之間形成了北東方向的弧形構造，左旋走滑運動南北向的斷裂以及分解是一系列強震的直接原因[1]。

川西地區(qū)獨特的地質構造情況也吸引了國際地球科學界的深入研究，如Burchfiel發(fā)現(xiàn)龍門山和四川盆地之間并非前陸盆地與逆沖褶皺的相互關系，Royden關于這種現(xiàn)象的解釋是認為青藏高原東緣下有一個約15km的黏性流動帶，受到四川盆地高剛性地殼的阻擋后逐漸囤積在中下地殼，造成了地表的上升，最終形成了寬闊的青藏高原東南緣。通過對據(jù)活動構造特點以及運動圖形的分析，發(fā)現(xiàn)川西地區(qū)構造變形和鮮水河斷裂運動關系密切。青藏高原隆起構造模式如下：

圖1 青藏高原隆起構造模型

二、鮮水河斷裂帶

鮮水河斷裂帶是亞洲大陸最重要的活動走滑斷裂，速率高達10mm/a，為區(qū)域內的主導變形構造，以左旋走滑為主要特征。鮮水河斷帶的左旋造成了青藏高原東源發(fā)育的一條變質雜巖條帶，在斷裂東段80-90km位移標志非常明顯，可以代表該斷裂帶新生代的位移總量。

康定一帶沿鮮水河斷裂侵入了平行斷裂貢嘎山-折多山花崗巖體，通過對該地區(qū)花崗巖同位素年齡的測定，獲得了實現(xiàn)年齡：9.9-11.8Ma，可以代表鮮水河斷裂開始左旋剪切的時間據(jù)此能夠獲得鮮水河斷裂的滑動速率：6.7-10.0mm/a[2]。

也有一些工作人員分析了河流階地演化和斷層位錯之間的關系，認為錯離河道一側高一級階梯的廢棄年齡最具代表性，在此基礎上對鮮水河斷裂西段資料進行重新分析，獲得的滑動平均速率以及長期評價均比較統(tǒng)一。

三、龍門山斷裂

汶川地震就發(fā)生在龍門山斷裂帶上，該斷裂帶經(jīng)過了漫長的地質演化過程，晚新生代之后共有三條地震帶，分別為汶川-茂縣斷裂、映秀-北川斷裂、灌縣-江油斷裂。三條斷裂在地下 20公里處匯合為一條剪切帶[3]。根據(jù)汶川地震之后的地質考察，發(fā)現(xiàn)該地震是映秀-北川斷裂活動導致的，在一分鐘內地殼內部產(chǎn)生了300公里長的大斷裂，地震地表破壞帶為南西-北東方向。龍門山地震破碎帶同時有垂直抬升和逆沖，破碎帶的平均錯距達到了3m。汶川就處在龍門斷裂中：

圖2 汶川地區(qū)地震帶分布

地震之前的GPS觀測顯示龍門山斷裂帶滑動速率最大不超過2mm/a，可預測與汶川地震相當?shù)膹娬饛桶l(fā)周期：2000-6000a。龍門山斷裂帶在破碎變質雜巖中形成了犁形剖面能量積累，汶川地震為低滑動速率、長周期、高強度地震。

四、南北向活動斷裂

鮮水河斷裂帶上有三條明顯的南北走向活動斷裂帶：安寧河、大涼山、馬邊斷裂帶。野外地質考察發(fā)現(xiàn)三條斷裂帶并沒有表現(xiàn)為斷裂逆沖、地殼縮短的左旋走滑運動，但是實際上這些斷裂的逆沖縮短分量很小，和鮮水河斷裂帶一樣為左旋剪切方式向東運動。

（一）安寧河斷裂帶

在鮮水河斷裂東段，南北走向，止于西昌。晚第四季安寧河斷裂分段特征比較明顯，形成了次級斷層形成的左旋左階逆走滑斷裂，平面結構單一，東側斷裂發(fā)育串珠狀小盆地，南段冕寧以南為強震高發(fā)帶。

（二）大涼山斷裂帶

其余石棉北鮮水河斷裂帶南端，匯入云南小江斷裂帶，是 6條次級斷層形成的構造帶，全長15km，是雁裂與平行式的混合，以大渡河一級直流和地質體的左旋位錯為主要表現(xiàn)。

何宏林通過電極該地區(qū)基性巖體、震旦紀與寒武紀接線、花崗巖與震旦紀接線的恢復，得到了大涼山斷裂帶的總位移大約在11km左右，大渡河一級直流也受到左旋位錯影響，總位錯量和基巖界限位錯量基本相同。

（三）則木河斷裂

則木河活動斷裂帶總體縱向和鮮水河斷裂基本平行，有三條平直斷層斜裂斷層，左旋走滑為特征錯斷的山脊水系以及地質體形成了明顯的拉分盆地，寧南盆地等就是典型構造，通過對大比例活動斷層圖的綜合分析，集合實際水系測設數(shù)據(jù)，獲得了該斷裂帶左旋走滑速率在6.7mm/a左右。

五、下地殼流動、應變分配討論

使用三維粘彈塑性本構模型模擬地殼與上地幔介質，研究覆蓋黏性地下地殼-上地幔至上彈塑性上地殼長期運動變形，介質屈服之前應力值超過介質強度，介質會產(chǎn)生較大塑形變形：

式中：、-應力張量第一不變量、偏應力張量第二不變量；

α、K-巖石粘聚力、內摩擦相關材料參數(shù)。

使用三維并行粘彈塑性有限元分析軟件進行模擬，該工具在太平洋板塊和北美板塊邊界帶模擬中以及有著較好的應用。該工具可以模擬斷層有效厚度彈塑性層，有斷層華東率以及斷層外等效應變率分布等內容。常在河邊走下彈粘塑形問題變形時間小于松弛時間，等效應變率巖體未屈服之前主要為彈性形變。研究地區(qū)在青藏高原東南，為川西及鄰近區(qū)域，研究區(qū)域內地殼厚度變化很大，通過震源深度分析發(fā)現(xiàn)區(qū)域內彈性上地殼厚度并不大，所以可以采用15km作為上地殼平均厚度。重點考察鮮水河-小江斷帶，建立約束條件，應力場求解。

通過有限元分析，發(fā)現(xiàn)斷裂帶幾何形態(tài)和走向變化會對滑速率以及應變分配產(chǎn)生較大影響，鮮水河斷帶斷層滑動速率有著明顯的分段特征，結構比較直觀，并且與安寧河-則木河斷裂帶相互作用，導致整個鮮水河-小江斷帶更容易滑動。

龍門山斷帶活動主要為逆沖，并且速率不大，減弱了鮮水河斷帶附近應變活動，川西以及鄰區(qū)集合形態(tài)控制著區(qū)域內的運動變形模式，鮮水河斷裂帶北段主要以左旋滑動為主要活動趨勢，貢嘎山地區(qū)地殼抬升產(chǎn)生了部分應變，其余應變主要分配在大涼山斷裂帶以及安寧河-則木河段歷代之間的相鄰塊體，南端的應變主要分布在小江斷裂帶上。

結束語：

除龍門山斷帶以外，整個川西都以左旋滑動為主要構造規(guī)律，應變在構造帶上積累釋放，造成了一系列強震，對川西地區(qū)的地質構造變形、應變分配和深部動力過程進行研究，對地震預測和相關地質研究都有著深遠意義。

[1]徐錫偉,聞學澤,鄭榮章.川滇地區(qū)活動塊體最新構造變動樣式及其動力來源[D].中國科學, 2013, 3(11)151—152.

[2]聞學澤. 四川西部鮮水河-安寧河-則木河斷裂帶的地震破裂分段特征[J].地震地質,2012, 22(3): 23—24.

[3]張培震,徐錫偉,聞學澤.2008 年汶川 8.0 級地震發(fā)震斷裂的滑動速率、復發(fā)周期和構造成因[D]. 地球物理學報, 2012, 51(4):12-13.

[4]徐錫偉,張培震,聞學澤.川西及其鄰近地區(qū)活動構造基本特征與強震復發(fā)模型[D].地震地質, 2012, 27(3): 446—461.