宋成科，李臘月，孟慶筱，鄭　宇，管　見，夏　峰，周海濤，李進(jìn)武

(中國地震局第一監(jiān)測中心，天津 300180)

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利用水準(zhǔn)測量數(shù)據(jù)分析蘆山MS7.0地震前龍門山斷裂帶南段應(yīng)變積累*

宋成科，李臘月，孟慶筱，鄭宇，管見，夏峰，周海濤，李進(jìn)武

(中國地震局第一監(jiān)測中心，天津 300180)

摘要：利用2010年和2013年兩期一等水準(zhǔn)測量數(shù)據(jù)分析了龍門山斷裂帶南段蘆山MS7.0地震前的應(yīng)變積累。結(jié)果表明：(1)汶川地震的發(fā)生明顯加速了該區(qū)域應(yīng)變積累的過程，龍門山斷裂帶南段主要斷層區(qū)域垂直形變速率為6～9 mm/a，表明汶川地震的發(fā)生加速了此次蘆山地震的孕育過程；靠近鮮水河斷裂帶區(qū)域垂直形變速率為1～5 mm/a，低于汶川地震前的隆升速度。(2)蘆山地震并未釋放該區(qū)域長期積累的應(yīng)變能，龍門山斷裂帶南段仍然具有發(fā)生破壞性地震的可能。

關(guān)鍵詞：應(yīng)變積累；水準(zhǔn)測量；龍門山斷裂帶南段；蘆山MS7.0地震

0引言

2013年4月20日蘆山MS7.0地震是繼2008年汶川地震后發(fā)生在龍門山斷裂帶的又一破壞性地震，中國地震臺(tái)網(wǎng)測定震中位置為(30.3°N，103.0°E)，震源深度為13 km，震源機(jī)制解的結(jié)果顯示蘆山地震為一次純逆沖型地震(曾祥方等，2013)。蘆山MS7.0地震發(fā)生在龍門山斷裂帶的南段，地貌上為中高山區(qū)，第四紀(jì)盆地與地層不發(fā)育，順地層發(fā)育一系列近平行的NE向斷裂帶。龍門山斷裂帶各條斷裂南段自西向東分別為耿達(dá)—隴東斷裂、鹽井—五龍斷裂、大川—雙石斷裂和大邑?cái)嗔?。根?jù)地形地貌資料和活動(dòng)斷層探測結(jié)果可知，耿達(dá)—隴東斷裂和大邑?cái)嗔阎两裆形窗l(fā)現(xiàn)明確的斷錯(cuò)晚更新世—全新世剖面；鹽井—五龍斷裂直接斷錯(cuò)晚第四紀(jì)地層剖面只有五龍附近1個(gè)；大川—雙石斷裂斷錯(cuò)了晚更新世—全新世地層，一次事件的位錯(cuò)僅為0.3 m，且斷面并不十分清晰，說明發(fā)生過的古地震事件震級(jí)應(yīng)該不會(huì)太高(陳立春等，2013)。沿龍門山斷裂帶南段，歷史上記載有1327年天全MS≥6地震、1941年瀘定—天全一帶MS6.0和1970年大邑MS6.2地震共3次MS≥6.0地震。在此地震構(gòu)造背景下，研究人員利用不同的資料對(duì)蘆山地震與汶川地震的關(guān)系進(jìn)行了討論(應(yīng)丹琳等，2013；王衛(wèi)民等，2013)，并且進(jìn)一步探討了龍門山斷裂帶尤其是其南段以及周邊區(qū)域的危險(xiǎn)性(單斌等，2013；朱榮歡等，2013)。

水準(zhǔn)測量作為認(rèn)識(shí)地震破裂過程、了解地震前應(yīng)力應(yīng)變積累過程、揭示地震孕育過程的重要手段而受到廣泛關(guān)注。蘆山地震后，中國地震局迅速組織了“蘆山MS7.0地震科學(xué)考察”，中國地震局第一監(jiān)測中心于2013年5月在四川西南部開展了部分一等水準(zhǔn)測量工作。本文利用2010年8月和2013年5月水準(zhǔn)測量資料，同時(shí)結(jié)合龍門山斷裂帶南段地震的活動(dòng)性資料，分析了蘆山MS7.0地震前的應(yīng)變積累情況，為認(rèn)識(shí)蘆山地震的孕震機(jī)理提供了參考。

1水準(zhǔn)測量資料介紹

2013年5月測量為一等水準(zhǔn)測量，每千米偶然中誤差約為±0.40 mm，測網(wǎng)位于龍門山斷裂帶最南端，部分處于龍門山斷裂帶與鮮水河斷裂的交匯部位，主要包括3條測線，寨石線：甘谷地基(29.8°N，102.2°E)—石棉SCSM(29.2°N，102.3°E)；新雅線：甘谷地基(29.8°N，102.2°E)—雅安2033(30.1°N，103.1°E)；雅西線：雅安2033(30.1°N，103.1°E)—石棉SCSM(29.2°N，102.3°E)，總長約425.7 km，該水準(zhǔn)線路與2010年中國地震局第一監(jiān)測中心在四川地區(qū)開展的一等水準(zhǔn)測量部分測點(diǎn)重合，施測的具體范圍見圖1。

地震尤其是6級(jí)以上強(qiáng)震所產(chǎn)生的同震位移場和震后弛豫位移場會(huì)對(duì)區(qū)域垂直形變速率場產(chǎn)生一定的影響，因此在利用重復(fù)水準(zhǔn)觀測資料研究區(qū)域垂直地殼運(yùn)動(dòng)速度時(shí)，需要分析、避開或去除區(qū)域內(nèi)強(qiáng)震的位移場和震后馳豫位移場影響。兩次測量時(shí)間間隔3年，在這段時(shí)間內(nèi)發(fā)生了2013年4月20日蘆山MS7.0地震，此次地震可能是對(duì)該區(qū)域地殼形變影響最大的事件。根據(jù)本次地震震源破裂過程可知，地震能量主要釋放區(qū)域沿震中兩側(cè)20 km左右，且滑移破裂主要集中在深部，地表附近的破裂很小(劉成利等，2013)。震后地震考察資料并未揭示大范圍地表破裂(徐錫偉等，2013)。GPS觀測到的同震位移幅度不大(蔣峰云等，2013)，最靠近震中的LS05站位移最大，垂直上升位移為83.6 mm，而其西側(cè)臨近的LS06站的垂直位移為16.3 mm，往東北側(cè)的GPS站位移較快衰減(武艷強(qiáng)等，2013)。通過對(duì)蘆山地震余震資料進(jìn)行的重新定位，可知本次地震及其余震主要分布在30°N以北的區(qū)域(蘇金蓉等，2013；房立華等，2013)。距離震中15 km的寶興跨斷層水準(zhǔn)測點(diǎn)水準(zhǔn)觀測數(shù)據(jù)顯示，2010～2014年間該區(qū)域的垂直形變變化幅度較小，最大變化幅度小于1 mm，說明蘆山地震并未對(duì)該區(qū)域造成顯著影響(圖2)。所有資料顯示本次地震的同震位移較小，對(duì)測網(wǎng)區(qū)域內(nèi)地殼垂直形變造成的影響不顯著，因此可以利用2010年和2013年兩期水準(zhǔn)測量的結(jié)果分析該時(shí)段內(nèi)龍門山斷裂帶南段的應(yīng)變積累情況。

垂直位移能夠反映斷裂帶的垂直活動(dòng)特征。根據(jù)兩期的水準(zhǔn)測量資料，繪制了該區(qū)域的垂直形變速率圖(圖3)。從兩期的測量結(jié)果可知，2010～2013年，測區(qū)內(nèi)地殼垂直形變可劃分為5個(gè)不同的區(qū)域。A區(qū)(瀘定—天全)位于龍門山斷裂帶上盤，為隆升區(qū)域，垂直形變速率約為6～9 mm/a(圖4a)。B區(qū)(瀘定—石棉)靠近鮮

水河斷裂帶，為隆升區(qū)域，垂直形變速率約為1～5 mm/a(圖4c)。C區(qū)(石棉—漢源)為沉降區(qū)域，垂直形變速率為0～-3 mm/a(圖4e)。D區(qū)(漢源—滎經(jīng))為隆升區(qū)域，垂直形變速率不均勻，最大可達(dá)40 mm/a(圖4g)。E區(qū)(雅安)為沉降區(qū)域，垂直形變速率約為-4～-6 mm/a(圖4i)。測區(qū)內(nèi)不同區(qū)域垂直形變速率不同可能與其所處位置的構(gòu)造背景有關(guān)，如A區(qū)隆升速率高于B區(qū)可能是因?yàn)锳區(qū)處于逆沖作用強(qiáng)烈的龍門山斷裂帶上盤，而B區(qū)則處于以走滑運(yùn)動(dòng)為主的鮮水河斷裂帶附近。E區(qū)出現(xiàn)地殼沉降可能是該區(qū)域處于蘆山地震余震的邊界地帶，受到蘆山地震及其余震的影響而形成沉降。從整體上看，測網(wǎng)所覆蓋的區(qū)域以相對(duì)隆升為主，隆升向NW向展布。值得注意的是漢源—滎經(jīng)區(qū)域(D區(qū))地殼垂直形變速率表現(xiàn)出明顯的不均勻性，垂直形變速率與地形呈現(xiàn)出較強(qiáng)的正相關(guān)性，可能反映的是該區(qū)域的繼承性隆升特點(diǎn)(圖4i、j)。下文重點(diǎn)分析該區(qū)域主要斷裂帶區(qū)域(A區(qū)和B區(qū))的應(yīng)變積累情況。

2應(yīng)變積累與地震危險(xiǎn)性分析

王慶良等(2008)利用1970～2006年川西及鄰區(qū)多期水準(zhǔn)觀測資料獲得了川西地區(qū)近30年的長期地殼垂直運(yùn)動(dòng)速率，其中瀘定—石棉區(qū)域(B區(qū))相對(duì)于四川盆地的現(xiàn)今隆起速率為5.8 mm/a，瀘定—天全區(qū)域(A區(qū))垂直形變速率為2～3 mm/a，漢源—雅安區(qū)域(D區(qū))為1～3 mm/a。焦青(2008)利用跨龍門山斷裂的流動(dòng)短水準(zhǔn)測量資料分析了汶川地震前龍門山斷裂的活動(dòng)性，其中距離本次測網(wǎng)較近的雙河和蒲江測點(diǎn)的垂直形變速率均小于1 mm/a。綜合這些研究成果可知龍門山斷裂帶南段的垂直形變速率不高，為1～3 mm/a，靠近鮮水河斷裂帶區(qū)域的垂直形變速率相對(duì)較高。根據(jù)2010年和2013年兩期水準(zhǔn)測量結(jié)果，瀘定—天全區(qū)域地殼垂直形變速率較汶川地震前有明顯增大，達(dá)到6～9 mm/a，甚至更高，說明汶川地震使得龍門山斷裂帶南段地殼垂直變形加快，應(yīng)變積累更加迅速。該區(qū)域地殼垂直形變速率加快，實(shí)際反映了該區(qū)域較汶川地震前遭受更強(qiáng)的擠壓作用，這可能是由于汶川地震的發(fā)生導(dǎo)致鎖閉的中北段解耦，巴顏喀拉塊體向東的擠壓運(yùn)動(dòng)更多的被依然鎖閉的龍門山斷裂帶南段所吸收，從而增加了該區(qū)域的地震危險(xiǎn)性，在一定程度上加速了蘆山MS7.0地震的發(fā)生，該結(jié)果與GPS觀測到的汶川地震后龍門山斷裂帶南段垂直斷層的壓性應(yīng)變的快速積累是一致的(呂志鵬等，2014)。王成虎等(2014)利用原地應(yīng)力實(shí)測資料，結(jié)合震源機(jī)制解結(jié)果分析，認(rèn)為蘆山地震前研究區(qū)地殼應(yīng)力處于摩擦極限平衡或者壓平衡狀態(tài)。蘆山地震前，龍門山斷裂帶南段較高的背景應(yīng)力場和較快的應(yīng)變積累速率是此次破壞性地震發(fā)生的重要地球動(dòng)力學(xué)背景。瀘定—石棉區(qū)域地殼垂直形變速率較汶川地震前具有明顯的降低，為1～5 mm/a，低于汶川地震前的隆升速度。

根據(jù)兩期水準(zhǔn)測量的結(jié)果，2010～2013年，天全、瀘定和滎經(jīng)區(qū)域垂直形變積累速率較高，考慮到蘆山地震的同震位移和余震未對(duì)這些區(qū)域的應(yīng)變積累造成影響，這些區(qū)域仍然具有較高的地震危險(xiǎn)性。蘆山MS7.0地震后，高原等(2013)從地震地表破裂，同震位移場和庫侖應(yīng)力等角度對(duì)震后該區(qū)域地震危險(xiǎn)性進(jìn)行了分析。陳運(yùn)泰等(2013)通過對(duì)地震構(gòu)造、地震活動(dòng)性、地震矩釋放“虧空”區(qū)以及余震活動(dòng)規(guī)律的分析，認(rèn)為蘆山地震的發(fā)生并沒有顯著地緩解龍門山斷裂帶南段的地震危險(xiǎn)性，天全—滎經(jīng)—瀘定—康定一帶存在發(fā)生MW7.2地震的潛在危險(xiǎn)。

3結(jié)論

本文利用2010年和2013年兩期一等水準(zhǔn)測量資料分析了蘆山MS7.0地震前龍門山斷裂帶南段的應(yīng)變積累，為認(rèn)識(shí)該區(qū)域斷層活動(dòng)性和地震危險(xiǎn)性提供了參考資料。

(1)龍門山斷裂帶南段地殼垂直形變速率在汶川地震后明顯加快，該斷層上盤的隆升速率為6～9 mm/a，表明汶川地震的發(fā)生加速了蘆山地震的孕育過程；靠近鮮水河斷裂帶區(qū)域垂直形變速率為1～5 mm/a，低于汶川地震前的隆升速度。

“是有這個(gè)可能……”忽然，一個(gè)聲音從他身后傳來。范警官扭頭一看，一個(gè)十幾歲的男孩不知道什么時(shí)候站在了他身后。這個(gè)男孩正是霍鐵。

(2)由于蘆山地震并沒有顯著釋放測區(qū)內(nèi)積累的應(yīng)變能，在現(xiàn)今地殼快速隆升的背景下測區(qū)內(nèi)仍然具有發(fā)生破壞性地震的危險(xiǎn)。

兩次水準(zhǔn)測量跨度3年，因此無法對(duì)2010～2013年某一特定時(shí)段的地殼垂直形變進(jìn)行監(jiān)測和分析。漢源—滎經(jīng)區(qū)域(泥巴山)雖然表現(xiàn)出繼承隆升運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，但汶川地震加速該區(qū)域垂直形變的結(jié)果顯然不足以解釋該區(qū)域異常高的形變速率，因此有必要在該區(qū)域繼續(xù)開展更加深入的研究工作。

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The strain accumulation in the southern segment of Longmenshan Fault Belt before the LushanMS7.0 earthquake was analyzed by using first-order leveling data in 2010 and 2013. The results show that：(1)The occurrence of WenchuanMS8.0 earthquake obviously accelerated the strain accumulation of the study area，and the vertical deformation rate was 6～9 mm/a in main faults zone of the southern segment of Longmenshan Fault Belt，which indicated that the occurrence of WenchuanMS8.0 earthquake accelerated the preparation process of LushanMS7.0 earthquake. The vertical deformation rate was 1～5 mm/a in the area near the Xianshuihe Fault Belt，which was lower than the uplift velocity before WenchuanMS8.0 earthquake. (2)The long-term accumulative strain energy was not released by LushanMS7.0 earthquake in the study zone，and it still had the risk to occur the destructive earthquake in the southern segment of Longmenshan Fault Belt in the future.

Key words：strain accumulation；leveling measure；southern segment of Longmenshan Fault；LushanMS7.0 earthquake

*收稿日期：2014-07-01. 基金項(xiàng)目：中國地震局地震研究所所長基金(IS201366007)和中國地震局第一監(jiān)測中心主任基金(FMC2014001)聯(lián)合資助.

中圖分類號(hào)：P315.72

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1000-0666(2015)02-0237-05

Analysis on Strain Accumulation in the Southern Segment of Longmenshan Fault Belt before LushanMS7.0 Earthquake Inferred from Leveling Data

SONG Cheng-ke，LI La-yue，MENG Qing-xiao，ZHENG Yu，GUAN Jian，XIA Feng，ZHOU Hai-tao，LI Jin-wu

(First Crust Monitoring and Application Center，CEA，Tianjin 300180，China)

Abstract