李臘月　季靈運　李玉江　占　偉

1) 中國天津300180中國地震局第一監(jiān)測中心　2) 中國西安710054中國地震局第二監(jiān)測中心　3) 中國北京100085中國地震局地殼應(yīng)力研究所

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基于跨斷層測量的鮮水河斷裂帶現(xiàn)今活動特征及其與強震關(guān)系研究*

李臘月1)季靈運2)李玉江3),*占偉1)

1) 中國天津300180中國地震局第一監(jiān)測中心2) 中國西安710054中國地震局第二監(jiān)測中心3) 中國北京100085中國地震局地殼應(yīng)力研究所

利用鮮水河斷裂帶30多年的跨斷層觀測資料，基于斷層三維運動模型，采用主成分分析法，綜合研究了鮮水河斷裂帶現(xiàn)今運動學(xué)特征及其與周邊幾次強震的關(guān)系． 研究結(jié)果表明： 鮮水河斷裂帶在觀測期內(nèi)(1982—2015年)以左旋走滑運動為主，各段落的活動速率都不相同，其中爐霍段、道孚段的活動速率大于乾寧段，乾寧段趨于閉鎖狀態(tài)； 斷層活動參數(shù)時間序列曲線具有較明顯的線性運動特征，但在個別時段內(nèi)會出現(xiàn)偏離直線的加速或轉(zhuǎn)折變化． 此外，斷層三維活動參數(shù)的主成分分析結(jié)果顯示，斷層水平走滑量和水平張壓量的主成分和綜合指標(biāo)在2001年、2006年、2010年和2012年分別出現(xiàn)趨勢性轉(zhuǎn)折和破趨勢的異常變化，斷層垂直升降量第一主成分在2013年也出現(xiàn)了相對小幅轉(zhuǎn)折變化，這些異常變化可能與2001年昆侖山口西MS8.1、2008年汶川MS8.0、2010年玉樹MS7.1和2013年蘆山MS7.0等地震有關(guān)，屬于這幾次大震的前兆、同震或震后效應(yīng)．

鮮水河斷裂帶跨斷層測量斷層活動參數(shù)主成分分析地震前兆

引言

鮮水河斷裂帶位于青藏高原東緣，全長約350 km，總體走向為N40°—50°W，呈略向NE凸出的弧形． 該斷裂帶大致以乾寧惠遠寺一帶為界分為北西段和南東段，其中北西段包含爐霍、道孚和乾寧等次級斷層，而結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜的南東段由雅拉河、康定、折多塘和磨西等4條分支斷層組成(羅灼禮等，1987； 錢洪，1988； 聞學(xué)澤等，1989； 李天祒，杜其方，1997)． 鮮水河斷裂帶與甘孜—玉樹斷裂共同構(gòu)成了川滇菱形地塊的北邊界和巴顏喀拉地塊的西南邊界(Wenetal，1988)． 受印度板塊NE向的推擠作用，青藏高原東緣物質(zhì)的東向滑移造成了鮮水河、安寧河和則木河等斷裂帶的高速左旋走滑運動和強烈而頻繁的地震活動． 自1725年有地震記載以來，沿鮮水河斷裂帶共發(fā)生M≥7.0地震8次，M6.0—6.9地震14次(李天祒，杜其方，1997)，但自1981年道孚MS6.9地震以后，鮮水河斷裂帶強震活動水平相對較低． 然而，巴顏喀拉地塊的其它周緣斷裂卻相繼發(fā)生昆侖山口西MS8.1、汶川MS8.0、玉樹MS7.1和蘆山MS7.0等強震，這些強震勢必會對鮮水河斷裂帶產(chǎn)生一定的影響． 目前，已有許多研究人員從庫侖應(yīng)力和GPS同震位移場的角度來研究這些強震對鮮水河斷裂帶產(chǎn)生的影響(單斌等，2009； 萬永革等，2009； 邵志剛等，2010； 張希等，2011； 李玉江等，2013)，其結(jié)果也表明這些強震對鮮水河斷裂帶產(chǎn)生了不同程度的加載效應(yīng)，但不同研究方法得到的結(jié)果具有一定的差異性．

跨斷層形變測量是一種布設(shè)在斷裂帶兩側(cè)的近場形變測量手段，通過短水準和短基線觀測可直接監(jiān)測活動斷層的三維運動． 本文擬利用在鮮水河斷裂帶上多年積累的跨斷層數(shù)據(jù)，從形變的角度研究鮮水河斷裂帶運動特征隨時間的動態(tài)演化，分析其與周邊強震的相關(guān)性． 在此基礎(chǔ)上，基于累積形變的思路，采用斷層三維運動模型計算各場地所處斷層的三維運動參數(shù)和活動速率，定量分析各斷層及其不同段落在觀測期內(nèi)的主要運動學(xué)特征； 最后通過主成分分析法分離和提取跨斷層資料中所包含的非構(gòu)造信息和構(gòu)造運動信息，研究其與近年來周邊強震的關(guān)系．

圖1　鮮水河斷裂帶跨斷層場地分布圖Fig.1　Distribution of fault-crossing measuring sites along the Xianshuihe fault zone

1　資料

四川地區(qū)的跨斷層測量大多始于20世紀80年代，據(jù)2015年統(tǒng)計，共有跨斷層場地27處(其中田灣、葉坪、榆林和雁門等為2014年新增場地)，這些場地主要分布在鮮水河、安寧河—則木河和龍門山等斷裂帶上，到目前為止已積累了大量的觀測資料． 本研究選用鮮水河斷裂帶上的9處場地，如圖1所示，其中侏倭、格簍壩子、虛墟、溝普、龍燈壩、老乾寧和折多塘等7個場地為基線和水準綜合觀測場地，道孚和安順場為水準觀測場地． 觀測周期為1—2個月，均為等間隔觀測． 基線測量使用24 m因瓦基線尺； 水準測量采用NI002光學(xué)水準儀，測量精度優(yōu)于10-6．

2　方法

2.1斷層運動參數(shù)計算

根據(jù)跨斷層形變測量的水準、基線可得到斷層兩盤測點的相對位移，進而分析斷層兩盤相對活動與地表兩盤點位相對位移的關(guān)系． 在小變形情況下，斷層兩盤均可近似為剛體，通過幾何關(guān)系可進一步推算出斷層的水平走滑量、水平張壓量和垂直升降量等． 斷層水平走滑量指斷層沿走向的水平運動量，水平張壓量指垂直于斷層走向的水平運動量，垂直升降量指斷層在垂線方向的運動量，通過這3個參數(shù)即可定量地判斷斷層的活動特征．

對于布設(shè)有基線和水準的綜合觀測場地，用于計算斷層活動的3個參數(shù)可表示為(薄萬舉等，1998)：

(1)

式中： ΔS1和ΔS2分別為兩條基線的變化量，以伸長為正； Δh1和Δh2分別為兩條水準的變化量，以上盤相對下盤的下降為正；d為斷層水平扭錯量，以兩盤作順時針方向的扭動為正，d>0表示右旋；b為斷層水平張壓量，b>0表示張性；c為斷層垂直升降量，c>0表示正斷層活動；α1和α2分別為由斷層走向逆時針轉(zhuǎn)動至兩條基線方向時的角度．

對于只有水準觀測的場地，僅計算斷層垂直升降量c．

2.2斷層三維活動的主成分分析

對跨斷層形變的多年研究表明，近地表的跨斷層觀測資料不僅包含斷層活動的構(gòu)造信息，也包含季節(jié)、氣象和地下水位等非構(gòu)造活動的干擾信息，且同一區(qū)域的跨斷層觀測資料中所包含的非構(gòu)造信息往往具有一定的相關(guān)性(劉冠中等，2013)． 主成分分析方法是一種多元統(tǒng)計分析方法，利用降維的思想，在最大限度地保留原有信息的基礎(chǔ)上，把原來的多個指標(biāo)化分為少數(shù)幾個相互獨立的指標(biāo)，即原指標(biāo)的主成分． 這些主成分可以盡可能地反映原指標(biāo)信息，彼此間又相互獨立(李衛(wèi)東，2008)，在數(shù)學(xué)上可表述為原指標(biāo)的線性組合F=aTX，式中： F為主成分，F(xiàn)=[F1，F(xiàn)2，…，F(xiàn)p]T； X為原指標(biāo)，X=[X1，X2，…，Xp]T； a為p×p矩陣，且a1i2+a2i2+…+api2=1 (i=1，2，…，p)． F矩陣包含了原指標(biāo)的所有信息，并按方差由大到小排列，因此各主成分所包含的信息量是依次遞減的，選用最前面的少數(shù)幾個主成分就可以較好地表達出系統(tǒng)的整體信息．

為了更加客觀地獲取跨斷層觀測所反映的鮮水河斷裂帶整體運動信息，本文在定量計算斷層三維運動參數(shù)的基礎(chǔ)上，采用主成分分析法分別對斷層三維活動參數(shù)進行主成分分析，提取跨斷層形變資料中與構(gòu)造運動相關(guān)的信息，進而研究斷層活動的演化特征及其與周邊強震的關(guān)系. 主成分分析的具體計算方法見李臘月等(2013)．

3　結(jié)果

3.1跨斷層觀測反映的斷層運動學(xué)特征

鮮水河斷裂帶上共有9處跨斷層場地，圖2給出了鮮水河斷裂帶北西段侏倭、格簍壩子、虛墟、溝普、龍燈壩和老乾寧等6處場地的斷層三維活動參數(shù)時間序列． 侏倭、格簍壩子和虛墟這3處場地位于爐霍段，其水平走滑量的計算結(jié)果均顯示該段在觀測期內(nèi)為左旋活動，且累積活動量隨時間呈線性增加； 垂直升降量的計算結(jié)果顯示格簍壩子和虛墟場地所處斷層為逆斷層活動，而侏倭場地所處斷層為正斷層活動； 水平張壓量的計算結(jié)果顯示侏倭和格簍壩子場地所處斷層均為張性活動(圖2a--c)． 從斷層的累積活動量來看，侏倭場地最大，可達40 mm，虛墟場地次之，格簍壩子場地最小(圖2a--c)．

鮮水河斷裂帶道孚段包括溝普、道孚兩處跨斷層場地，其中道孚為水準觀測場地． 溝普場地的水平走滑量結(jié)果顯示道孚段在觀測期內(nèi)為左旋活動，水平張壓量和垂直升降量曲線均顯示道孚段在觀測期內(nèi)為壓性、逆斷層活動(圖2d)； 道孚場地的水準觀測也顯示此處斷層為逆斷層活動； 從斷層的累積活動量來看，溝普場地于2015年達到最大值38 mm(圖2d)． 此外，溝普場地的斷層活動具有明顯的線性活動特征，在一定的區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場背景下，斷層以相對恒定的速率和相對穩(wěn)定的方式運動．

龍燈壩、老乾寧場地位于鮮水河斷裂帶的乾寧段，其水平走滑量結(jié)果均顯示該段在觀測期內(nèi)為左旋走滑活動，其水平張壓量曲線均顯示斷層在觀測期內(nèi)以張性活動為主； 垂直升降量結(jié)果顯示龍燈壩場地處為弱逆斷層活動，而老乾寧場地處為正斷層活動； 從斷層的累積活動量來看，老乾寧場地最大，為4 mm，龍燈壩場地最小，不到1 mm (圖2e，f)．

圖2　鮮水河斷裂帶北西段場地斷層三維活動參數(shù)時間序列(a) 侏倭； (b) 格簍壩子； (c) 虛墟； (d) 溝普； (e) 龍燈壩； (f) 老乾寧Fig.2　Time series of three-dimensional activity parameters for the six sites on the northwestern segment of Xianshuihe fault zone(a) Zhuwo; (b) Geloubazi； (c) Xuxu； (d) Goupu； (e) Longdengba； (f) Laoqianning

折多塘、安順場場地位于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的鮮水河斷裂帶南東段，其斷層活動參數(shù)的時間序列如圖3所示． 可以看出： 安順場場地的兩條水準B--A和C--A觀測顯示該場地所處斷層在觀測期內(nèi)為張性活動，且具有較好的線性運動趨勢(圖3a)； 由于多次改造，折多塘場地只有一條斜交基線，故本文只計算其水平走滑量，結(jié)果顯示南東段在觀測期內(nèi)為右旋走滑運動，水準測量顯示該場地所處斷層在觀測期內(nèi)為逆斷層活動(圖3b)．

由圖2和圖3可以看出，鮮水河斷裂帶上多個場地的斷層活動參數(shù)時間序列曲線在觀測期內(nèi)具有較明顯的線性運動特征，但在個別時段內(nèi)也會出現(xiàn)偏離直線的加速或轉(zhuǎn)折變化，如虛墟場地和龍燈壩場地的水平張壓量曲線在2012—2013年出現(xiàn)了向下的加速轉(zhuǎn)折(圖2c，e)． 此外，根據(jù)各個場地的斷層水平走滑量和斷層垂直升降量，得到鮮水河斷裂帶30多年來的平均水平走滑速率為0.02—1.32 mm/a，平均垂直升降速率為0.03—0.67 mm/a，具體列于表1．

圖4給出了鮮水河斷裂帶北西段水平走滑速率和垂直升降速率的時空演化圖． 由圖4a可以看出： 侏倭和溝普場地的水平走滑速率最大，虛墟和老乾寧場地次之，龍燈壩場地最??； 多個場地在2013年以后出現(xiàn)了右旋活動． 由圖4b可以看出： 侏倭和溝普場地的垂直升降速率最大，虛墟、龍燈壩和老乾寧場地的垂直升降速率均較小，龍燈壩場地處斷層趨于閉鎖; 溝普場地在觀測期內(nèi)為逆斷層活動； 侏倭場地在觀測期內(nèi)為正斷層活動，且活動速率有減小的趨勢.

圖3　鮮水河斷裂帶南東段安順場(a)和折多塘(b)場地斷層活動參數(shù)時間序列Fig.3　Time series of fault activity parameters for Anshunchang site (a) and Zheduotang site (b) on the southeastern segment of Xianshuihe fault zone

圖4　鮮水河斷裂帶北西段水平走滑速率(a)和垂直升降速率(b)的時空演化圖Fig.4　Horizontal strike-slip rate (a) and vertical rate (b) along the northwestern segment of Xianshuihe fault zone 表1　跨斷層測量所反映的鮮水河斷裂帶活動性質(zhì)及活動速率 Table 1　Activity characteristics and activity rate of Xianshuihe fault zone derived from fault-crossing measurements

段落場地　觀測時段斷層活動性質(zhì)平均水平走滑速率/(mm·a-1)平均垂直升降速率/(mm·a-1)爐霍段　侏倭1981—2015左旋，正斷1．320．67格簍壩子1982—2013左旋，逆斷0．200．07虛墟1981—2015左旋，逆斷0．130．12西北段道孚段　溝普1983—2015左旋，逆斷1．020．47道孚2008—2015逆斷-0．05乾寧段　龍燈壩1985—2015左旋，逆斷0．020．03老乾寧1983—2015左旋，正斷0．080．11　　南東段折多塘1984—2015右旋，逆斷0．070．05安順場1977—2015正斷-0．25

3.2基于主成分分析的斷層形變異常特征

20世紀90年代以來，川滇菱形地塊及其鄰區(qū)發(fā)生過多次強烈地震，如1996年2月3日麗江MS7.0、2001年11月14日昆侖山口西MS8.1、2008年5月12日汶川MS8.0、2010年4月14日玉樹MS7.1和2013年4月20日蘆山MS7.0等地震． 而這些強震發(fā)生前后，鮮水河斷裂帶上多個跨斷層場地出現(xiàn)顯著異常變化，這些異常變化是否與周邊強震具有一定的關(guān)聯(lián)性呢？ 本文將應(yīng)用主成分分析法對二者關(guān)系作進一步探討．

3.2.1斷層水平走滑量的主成分分析

對鮮水河斷裂帶水平走滑分量進行主成分分析得到的主成分和綜合指標(biāo)隨時間的變化如圖5所示． 前3個主成分的累積貢獻率為96.77%，而其它主成分的貢獻率僅為3.23%(由于篇幅所限，其它幾個主成分未給出)，這說明前3個主成分可以有效地反映斷層活動的整體信息. 其中，第一主成分的貢獻率最大，為70.13%，占據(jù)斷層走滑運動的絕大部分能量，主要反映了斷層的長期構(gòu)造運動信息，且這種長期構(gòu)造運動以左旋走滑為主； 第二主成分和第三主成分的貢獻率分別為15.48%和11.15%，占據(jù)除第一主成分外的絕大部分能量，不僅包含部分構(gòu)造運動信息，而且可能包含溫度、降雨和地下水等年變干擾成分或比年變周期更短的干擾成分； 其它主成分的貢獻率為3.23%，所占據(jù)能量很小，反映的可能是比較隨機的干擾成分．

從圖5a可以看出： 第一主成分曲線在2001年底發(fā)生轉(zhuǎn)折，由原來的持續(xù)下降轉(zhuǎn)平，而此時距鮮水河斷裂帶北西段約1000 km處發(fā)生了昆侖山口西MS8.1地震，推測該轉(zhuǎn)折為昆侖山口西MS8.1地震的震后效應(yīng)； 第一主成分和綜合指標(biāo)曲線均在2010年出現(xiàn)了向上的高值異常(圖5a，d)，這時距鮮水河斷裂帶北西段400 km處發(fā)生了玉樹MS7.1地震，此異常可能是該遠場地震的同震響應(yīng)； 第一主成分曲線從2012年開始出現(xiàn)破趨勢的加速轉(zhuǎn)折變化，至2013年達到最大值，此時距鮮水河斷裂帶北西段約140 km處發(fā)生了蘆山MS7.0地震，該地震屬研究區(qū)內(nèi)的近場地震，跨斷層觀測到了較為明顯的中短期前兆異常．

圖5　鮮水河斷裂帶水平走滑量第一(a)、第二(b)和第三(c)主成分和綜合指標(biāo)(d)的時間序列曲線Fig.5　Time series of the first three principle components (a，b，c) and composite indicator (d)of horizontal strike-slip cumulant of Xianshuihe fault zone

3.2.2斷層水平張壓量的主成分分析

張晶等(2012)和李玉江等(2015)關(guān)于跨斷層的研究結(jié)果表明，斷層活動性質(zhì)往往在大震前或大震后發(fā)生轉(zhuǎn)折性變化，如日本MW9.0地震前華北地區(qū)形變趨勢異常的轉(zhuǎn)折性變化，反映了遠場地震的中短期異常特征． 鮮水河斷裂帶水平張壓量主成分分析結(jié)果如圖6所示，前3個主成分的貢獻率為95.54%，其它主成分的貢獻率為4.46%，所以本文僅針對前3個主成分進行分析． 同樣，第一主成分主要反映的是斷層的長期構(gòu)造運動信息，第二、第三主成分除包含部分構(gòu)造信息外，還包含一些年變干擾信息或比年變更短周期的干擾信息． 可以看出： 3個主成分在2001年同步發(fā)生趨勢性轉(zhuǎn)折變化，這可能與2001年11月14日昆侖山口西MS8.1地震有關(guān)，為其震后效應(yīng)； 3個主成分在2006年再一次出現(xiàn)轉(zhuǎn)折變化，曲線有所轉(zhuǎn)平，幅度相對較小，這種相對閉鎖的狀態(tài)可能是2008年汶川MS8.0地震的前兆反應(yīng)； 3個主成分在2012年底開始出現(xiàn)破趨勢的異常變化，異常幅度較大，2013年異常達到最大值，2014年異常有所恢復(fù)，在異常達到最大值時距鮮水河斷裂帶北西段140 km處發(fā)生了蘆山MS7.0地震，表明水平張壓量3個主成分在蘆山地震前均出現(xiàn)了明顯異常； 水平張壓量綜合指標(biāo)顯示，在2001年、2006年和2012年也出現(xiàn)了趨勢性轉(zhuǎn)折及破趨勢異常變化，推測這些異常分別是昆侖山口西MS8.1、汶川MS8.0和蘆山MS7.0等地震的震后效應(yīng)和前兆反應(yīng)．

圖6　鮮水河斷裂帶水平張壓量第一(a)、第二(b)和第三(c)主成分和綜合指標(biāo)(d)的時間序列曲線Fig.6　Time series of the first three principle components (a，b，c) and composite indicator (d)of horizontal tensional or compressive cumulant of Xianshuihe fault zone

3.2.3斷層垂直升降量的主成分分析

鮮水河斷裂帶斷層垂直升降量的主成分分析結(jié)果如圖7所示，前3個主成分的貢獻率為93.51%，其它主成分的貢獻率為6.49%． 可以看出： 第一主成分顯示鮮水河斷裂帶的垂直活動具有明顯的趨勢性變化，但在2012年出現(xiàn)小幅下降變化(圖7a)； 第二主成分具有較為顯著的年變特征，可能包含溫度、降雨和地下水等部分年變信息(圖7b)． 由鮮水河斷裂帶斷層運動特征可知，該斷裂帶以水平走滑運動為主，垂直運動量較小； 因此，該斷裂帶的垂直升降量各主成分及綜合指標(biāo)在幾個大震前的變化均沒有水平活動的兩個參數(shù)顯著．

圖7　鮮水河斷裂帶垂直升降量第一(a)、第二(b)和第三(c)主成分和綜合指標(biāo)(d)時間序列曲線Fig.7　Time series of the first three principle components (a，b，c) and composite indicator (d)of vertical activity cumulant of Xianshuihe fault zone

4　討論與結(jié)論

利用鮮水河斷裂帶30多年的跨斷層觀測資料，基于斷層三維運動模型，采用主成分分析法綜合分析了鮮水河斷裂帶現(xiàn)今運動學(xué)特征、各分段運動學(xué)差異及其與周邊幾次強震可能的關(guān)系．

4.1斷層活動分段差異性及其成因

基于跨斷層觀測資料的斷層三維運動學(xué)參數(shù)表明： 鮮水河斷裂帶北西段在觀測期內(nèi)以左旋走滑運動為主，不同段落的斷裂活動速率存在差異，總體上爐霍段和道孚段的活動速率明顯高于乾寧段，與王敏等(2008)基于連續(xù)GPS的觀測結(jié)果一致； 垂直活動性也存在差異，爐霍段和道孚段主要為逆斷層活動，乾寧段則為正斷層活動． 針對斷裂各分段運動學(xué)差異的研究結(jié)果認為，斷層幾何產(chǎn)狀變化、相鄰斷層作用、斷層介質(zhì)物性及區(qū)域應(yīng)力場特征等都會不同程度地影響斷裂帶的運動水平(徐錫偉等，2003; Li，Liu，2006; 王敏等，2008; Hergert，Heidbach，2010; 王輝等，2010)． 徐錫偉等(2003)認為，斷層走向的變化將導(dǎo)致水平運動轉(zhuǎn)化為垂直運動分量； 鮮水河斷裂帶南東段發(fā)生分支，這可能會對其兩側(cè)地塊的相對運動起到分配作用，導(dǎo)致其走滑速率小于北西段(潘懋等，1994)． 王敏等(2008)基于Okada半無限空間位錯模型的反演結(jié)果顯示，斷層活動速率的差異可能與斷層面介質(zhì)的物理性質(zhì)有關(guān)，鮮水河斷裂帶北段和道孚段轉(zhuǎn)換層的介質(zhì)強度可能低于南段．

此外，爐霍段在垂直向的活動總體為逆斷層活動，但位于該段落的侏倭場地顯示的是正斷層活動． 侏倭場地位于甘孜—玉樹斷裂帶與鮮水河斷裂帶之間正在發(fā)展的拉分盆地邊緣，該拉分區(qū)的主要作用是將沿鮮水河斷裂帶的斷塊水平剪切運動轉(zhuǎn)換為局部拉張及垂直斷陷運動. 因此，侏倭場地顯示為正斷層活動．

4.2斷層活動參數(shù)及其指示意義

鮮水河斷裂帶多個場地的斷層活動參數(shù)時間序列曲線表明，斷層在觀測期內(nèi)具有較明顯的線性運動特征，但個別時段內(nèi)也出現(xiàn)偏離直線的加速或轉(zhuǎn)折變化． 而基于巖石力學(xué)摩擦滑動實驗的結(jié)果表明，斷層在無應(yīng)力積累狀態(tài)下，表現(xiàn)為相對平穩(wěn)的蠕滑(穩(wěn)滑)運動，黏滑發(fā)生前的穩(wěn)滑過程可分為持續(xù)穩(wěn)滑和前兆穩(wěn)滑； 在持續(xù)穩(wěn)滑過程中變形與時間近似成線性關(guān)系，在前兆穩(wěn)滑過程中變形與時間的關(guān)系偏離直線，表現(xiàn)為非線性應(yīng)變(Scholzetal，1972； 馬瑾等，1996)． 跨斷層觀測顯示，鮮水河斷裂帶在觀測時段內(nèi)以持續(xù)穩(wěn)滑運動為主，但也出現(xiàn)過較為明顯的前兆穩(wěn)滑運動狀態(tài)，這與巖石力學(xué)摩擦實驗結(jié)果是一致的．

4.3斷層三維活動參數(shù)的主成分與強震的關(guān)系

斷層三維活動參數(shù)的主成分分析結(jié)果顯示，斷層水平走滑量與水平張壓量的前3個主成分和綜合指標(biāo)分別在2001年、2006年、2010年和2012年出現(xiàn)趨勢性轉(zhuǎn)折及破趨勢同步異常變化，這些異常變化可能與2001年昆侖山口西MS8.1、2008汶川MS8.0、2010年玉樹MS7.1和蘆山MS7.0等地震有關(guān)，分別為這幾次大震的前兆、同震或震后效應(yīng)． 由于鮮水河斷裂以水平走滑為主，垂直運動量較小，因此垂直升降量各主成分及綜合指標(biāo)在幾次大震前的變化并沒有水平向顯著． 對比分析斷層運動3個活動參數(shù)的第二主成分，可以看出垂直升降量的第二主成分的年周期變化特征更加明顯，這可能是由于水準觀測是點位垂直向的觀測，更容易受到降雨、氣溫和地下水位等的影響，而基線測量是水平向的距離觀測，影響因素更復(fù)雜．

鮮水河斷裂帶的斷層運動學(xué)特征以及活動參數(shù)主成分分析的動態(tài)變化，可能與區(qū)域強震的發(fā)生具有一定的關(guān)聯(lián)性，該異常變化的動力學(xué)機理及其與強震的關(guān)系，尚需結(jié)合數(shù)值模擬等手段深入分析．

北京市地震局邢成起研究員提出了寶貴意見，部分圖件使用GMT軟件(Wessel，Smith，1995)繪制，作者在此一并表示衷心感謝．

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Current activity characteristics of Xianshuihe fault zone and its relationship with strong earthquakes based on fault-crossing measurements

Li Layue1)Ji Lingyun2)Li Yujiang3),*Zhan Wei1)

1)FirstCrustMonitoringandApplicationCenter，ChinaEarthquakeAdministration，Tianjin300180，China2)SecondCrustMonitoringandApplicationCenter，ChinaEarthquakeAdministration，Xi’an710054，China3)InstituteofCrustalDynamics，ChinaEarthquakeAdministration，Beijing100085，China

This paper employed the fault-crossing deformation data about three decades (1982—2015) along the Xianshuihe fault zone to analyze fault activity characteristics and its relationship with adjacent strong earthquakes by using the three-dimensional movement model of fault and principal component analysis method. The preliminary results show that the Xianshuihe fault zone exhibits the left-lateral strike-slip features during the observation period (1982—2015)，and the fault activity is different along each segments，the activity rates of Luhuo and Daofu segments are greater than that of Qianning segment，the Qianning segment tends to be locked. The series of fault activity parameters have obviously linear movement characteristic in the observation period，but in individual period，they show accelerating or turning deviating from the straight line. In addition，the principal component analyses of fault activity parameters show that the principal components and composite indicator of the fault horizontal strike-slip cumulant and horizontal tensional or compressive cumulant change original trend or break the trend respectively in the years 2001，2006，2010 and 2012，and the first principal component of fault vertical activity cumulant changes a little in 2013. These anomalies may be related with the 2001 western Kunlunshan PassMS8.1, 2008 WenchuanMS8.0, 2010 YushuMS7.1 and 2013 LushanMS7.0 earthquakes, belonging to the precursor, coseismic or postseismic effects of these strong earthquakes, respectively.

Xianshuihe fault zone; fault-crossing measurement; fault activity parameter; principal component analysis； earthquake precursor

科技部基礎(chǔ)性工作專項(2015FY210400)、中國地震局震情跟蹤課題(2015010203，2016010207)和中國地震局監(jiān)測、預(yù)測、科研三結(jié)合課題(153304)共同資助.

2015-12-02收到初稿，2016-02-18決定采用修改稿.

e-mail: toleeyj@126.com

10.11939/jass.2016.05.008

P315.72+5

A

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