吳微微 梁明劍 龍鋒 蘇金蓉 陳學(xué)芬

摘要：近年來，青川斷裂及鄰區(qū)多次發(fā)生4.0級以上地震，為進(jìn)一步研究該區(qū)現(xiàn)今地震活動性，結(jié)合現(xiàn)場地震地質(zhì)調(diào)查和無人機攝影方法測繪構(gòu)造地貌，揭示青川斷裂的構(gòu)造變形信息；采用CAP方法反演2008年5月17日至2021年12月31日研究區(qū)32次MW≥4.0地震的震源機制解，進(jìn)一步討論斷裂的構(gòu)造變形特征；使用ω2模型擬合震源譜方法獲得研究區(qū)十年尺度的應(yīng)力降動態(tài)演化，分析3次強震前后研究區(qū)的應(yīng)力調(diào)整過程；通過三維P波速度結(jié)構(gòu)反演，探討研究區(qū)深部孕震背景；最后綜合地質(zhì)學(xué)和地震學(xué)研究結(jié)果分析青川斷裂及鄰區(qū)的現(xiàn)今活動性。結(jié)果表明：①地震地質(zhì)調(diào)查和震源機制解的結(jié)果均反映青川斷裂的運動性質(zhì)為走滑兼擠壓。②2008年汶川8.0級和2013年蘆山7.0級強震前、后，研究區(qū)的應(yīng)力水平在一段時間內(nèi)呈現(xiàn)出升高-回落的調(diào)整過程。③體波層析成像的結(jié)果顯示研究區(qū)的地殼淺層高低速異常表現(xiàn)以龍門山斷裂帶為分界線的空間分布特征。④青川斷裂具有潛在地震發(fā)生的構(gòu)造背景與能力，但目前該斷裂及鄰區(qū)的地震活動正處于強震序列衰減階段，M4.0以上地震活動呈逐漸減弱的趨勢，高應(yīng)力降地震事件明顯減少，區(qū)域整體應(yīng)力水平較低。

關(guān)鍵詞：青川斷裂及鄰區(qū)；汶川地震；震源機制解；應(yīng)力降；速度結(jié)構(gòu)；地震活動性

中圖分類號：?? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：?? 文章編號：1000-0666（2023）02-0188-16

doi：10.20015/j.cnki.ISSN1000-0666.2023.0035

0 引言

青川斷裂是龍門山斷裂帶北段的分支斷裂之一，與北川—映秀斷裂呈左階排列，西起平武東部，經(jīng)青川、寧強至勉縣境內(nèi)，全長約250 km（樊春等，2008；杜建軍等，2013）。2008年5月12日四川汶川8.0級地震前，沿青川斷裂發(fā)生的地震活動頻度低、震級小，區(qū)域研究程度相對較低。地震后，主震在北川—映秀斷裂上產(chǎn)生的地表破裂帶越過了虎牙斷裂帶，向北東終止于青川斷裂南側(cè)（Xu et al，2009），而余震活動一直延伸到青川縣城附近，并切過青川斷裂繼續(xù)向NE延展近40 km。最大余震2008年5月25日青川6.4級地震就發(fā)生在余震條帶與青川斷裂的交匯處。之后，隨著2013年蘆山、2017年九寨溝兩次7.0級地震的相繼發(fā)生，青藏高原東緣活動斷裂的地震危險性更受關(guān)注（Toda et al，2008；單斌等，2009；程佳等，2018；盛書中等，2019），青川斷裂開始受到廣泛重視。

然而，地震學(xué)家對青川斷裂活動性及地震危險性的認(rèn)識存在分歧。汶川8.0級地震前的地震地質(zhì)調(diào)查結(jié)果認(rèn)為，岷山隆起對龍門山斷裂帶北段具有屏障作用，導(dǎo)致龍門山斷裂北段晚第四紀(jì)不再有新活動（鄧起東等，1994；李傳友等，2004），而青川斷裂作為龍門山斷裂帶北段的后緣斷裂未來地震活動性不強。汶川地震后的一些研究成果則認(rèn)為青川斷裂是全新世活動斷裂，存在多期古地震事件（Sun，2015；Lin et al，2012，2014，2016）。Liang等（2018）通過古地震研究，認(rèn)為青川斷裂受岷山斷塊隆起的影響，其發(fā)震能力減弱，斷裂的變形主要是對北川—映秀斷裂強震活動的同震響應(yīng)所產(chǎn)生的近地表變形。

震源機制解結(jié)果顯示青川斷裂附近的地震類型具有復(fù)雜性。發(fā)生在該區(qū)域的余震既有走滑型，也有逆沖型（鄭勇等，2009；Long et al，2012；易桂喜等，2012），汶川8.0級主震及其44個強余震則以逆沖型為主（胡幸平等，2008）。2013年蘆山7.0級地震后，該區(qū)域也多次發(fā)生M≥4.0地震，其地震類型同樣具有多樣性：2017年7月17日青川MS4.9地震為帶逆沖分量的走滑型，發(fā)震空間位置偏離汶川余震密集帶；9月30日的青川MS5.4地震為帶走滑分量的逆沖型，發(fā)生在汶川余震密集帶；10月13日青川ML4.3地震為純走滑型，空間上也偏離余震密集帶。

前人的研究表明，以青川為界其北側(cè)莫霍面深度更接近于四川盆地，而南側(cè)更類似于青藏高原（龍鋒等，2011）。龍門山斷裂帶及鄰區(qū)的地殼各向異性研究結(jié)果表明，青川斷裂周邊區(qū)域應(yīng)力場方向復(fù)雜（石玉濤等，2013）。這也許意味著青川斷裂帶及鄰區(qū)的地震活動不僅受區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場的影響，也與其局部復(fù)雜構(gòu)造有一定關(guān)系。

本文以青川斷裂作為研究對象，通過詳細(xì)的現(xiàn)場地震地質(zhì)調(diào)查，采用無人機攝影技術(shù)對斷裂沿線的構(gòu)造變形地貌進(jìn)行測繪，獲得斷裂活動的構(gòu)造變形信息；通過震源機制解算，獲得對震源區(qū)局部斷層性質(zhì)的認(rèn)識，進(jìn)而討論青川斷裂的構(gòu)造變形特征；使用雙差地震層析成像方法（tomoDD）（Zhang，Thurber，2003，2006）對研究區(qū)域中小地震進(jìn)行重新定位，結(jié)合震源應(yīng)力降繪制汶川余震區(qū)十年尺度的應(yīng)力分布圖像，討論汶川、蘆山和九寨溝地震對青川斷裂及鄰區(qū)應(yīng)力水平的影響；通過對青川斷裂及鄰區(qū)速度結(jié)構(gòu)的反演，探討深部孕震背景；最后通過地質(zhì)學(xué)和地震學(xué)方法綜合分析青川斷裂及鄰區(qū)的現(xiàn)今活動性，為深入研究龍門山斷裂帶北段深部介質(zhì)狀態(tài)和強震孕育、發(fā)生機理提供基礎(chǔ)支撐。

1 區(qū)域主要斷裂

龍門山斷裂帶主要由3條主干斷裂構(gòu)成：后山斷裂、主中央斷裂、前山斷裂（圖1）。后山斷裂由青川斷裂（F1）、茂汶—汶川斷裂和耿達(dá)—隴東斷裂構(gòu)成；中央斷裂由北川—映秀斷裂（F2）、茶壩—林庵寺斷裂（F3）與鹽井—五龍斷裂構(gòu)成；前山斷裂由灌縣—江油斷裂（F4）、江油—廣元斷裂和雙石—大川斷裂構(gòu)成。

北川—映秀斷裂（F2）線性特征明顯，沿斷裂發(fā)育斷錯地貌、斷層槽溝和斷塞塘，晚更新世晚期以來有強烈活動（陳國光等，2007；Gao et al，2016）。探槽結(jié)果揭露該斷裂平均強震復(fù)發(fā)周期為2 960—2 865 a（Ran et al，2010，2013），以兼有右旋走滑分量的逆斷層型破裂為主（徐錫偉等，2008）。

茶壩—林庵寺斷裂（F3）是右旋走滑斷裂，在衛(wèi)星影像上主要表現(xiàn)為陡崖、斷層三角面、斷層槽地和斷層眉脊等構(gòu)造地貌（謝小平等，2019）。汶川地震前的研究認(rèn)為該斷裂沒有晚更新世以來的地表活動證據(jù)（李傳友等，2004；陳國光等，2007）。汶川地震中該斷裂發(fā)生破裂，以走滑為主（Xu et al，2009；Shen et al，2009；Feng et al，2017），具有右旋擠壓特征（謝小平等，2019）。汶川地震后，地震學(xué)家通過開挖探槽揭露出包括汶川地震在內(nèi)的3次地震（Ran et al，2014）。

灌縣—江油斷裂（F4）主要發(fā)育在三疊系和侏羅系地層，汶川地震后沿該斷裂連續(xù)展布的地表破裂帶長約72 km，最長可達(dá)90 km，顯示出典型的純逆斷層型地表破裂特征（徐錫偉等，2008）。

2 現(xiàn)場地震地質(zhì)調(diào)查

青川斷裂呈NE走向，幾何結(jié)構(gòu)連貫，線性地貌顯著，沒有明顯階區(qū)，顯示出良好的連續(xù)性和高成熟度（李傳友等，2004；Lin et al，2012；Sun，2015）。與龍門山斷裂帶的其它斷裂相比，青川斷裂的走滑運動作用更為顯著，自中新世晚期以來平均右旋滑動速率約為1.5 mm/a（Wang et al，2008；孫浩越，2015）。汶川8.0級地震之后，人們通過探槽研究揭露青川斷裂呈張性運動性質(zhì)，并認(rèn)為這是斷裂全新世活動的證據(jù)（Lin et al，2014，2016；Sun，2015），而Liang等（2018）認(rèn)為這種張性變形是青川斷裂對北川—映秀斷裂強震活動的同震響應(yīng)所產(chǎn)生的地表變形，并不是青川斷裂自身最新活動的表現(xiàn)。

為了進(jìn)一步確定青川斷裂的運動性質(zhì)，我們在青川斷裂上選了9個典型測點開展詳細(xì)的地震地質(zhì)調(diào)查，并采用無人機攝影技術(shù)對斷裂沿線的構(gòu)造變形地貌進(jìn)行測繪，結(jié)合地貌點附近的地質(zhì)剖面，揭示青川斷裂的運動特性。測點位置及信息如圖2、表1所示，各測點的典型構(gòu)造地貌、無人機航拍及出露地質(zhì)剖面如圖3～6所示。

測點①位于青川縣城西蒿溪鄉(xiāng)大灣里村一帶，無人機獲取的構(gòu)造地貌顯示青川斷裂切過山腰和山前洪積扇，形成反向槽谷和線性良好的坡折坎，呈現(xiàn)出走滑斷層的典型地貌（圖3a、b）。測點②位于大灣里村東土地廟的斷層剖面，剖面顯示斷裂發(fā)育于志留系千枚巖與前泥盆系片巖之間，斷裂帶由片理化帶、構(gòu)造角礫、斷層泥等組成，斷裂運動性質(zhì)為走滑兼擠壓（圖3c）。

測點③、④、⑤分別是青川斷裂在青川縣城西光輝村、小西壩和喬莊河河床一帶的出露剖面（圖4）。其中，西光輝村附近斷裂發(fā)育于志留系千枚巖與前泥盆系片巖之間，斷層破碎帶寬約6.0～8.0 m，由片理化帶、構(gòu)造角礫、斷層泥帶等組成，顯示斷裂運動性質(zhì)為走滑兼擠壓（圖4a）。小西壩附近的斷裂呈高角度，產(chǎn)狀N55°E/NW∠75°，斷層帶由片理化帶、斷層泥組成，顯示斷裂運動性質(zhì)為剪切滑動（圖4b）。喬莊河河床附近的斷裂破碎帶寬3.0～4.0 m，主要由剪切片理化帶和構(gòu)造角礫組成，同樣顯示斷裂運動性質(zhì)為走滑兼擠壓（圖4c）。

測點⑥位于青川縣城黃土包村一帶，無人機獲取的地形地貌為線性的坡折坎和斷層槽谷（圖5a）。測點⑦是黃土包村西側(cè)發(fā)現(xiàn)的斷層剖面（圖5a中白色正方形位置），主斷裂面寬約0.5～1.0 m，主要由片理化帶和構(gòu)造角礫組成（圖5b），顯示斷裂運動性質(zhì)為走滑兼擠壓。

測點⑧位于廣元市路家溝村附近，無人機獲取的地形地貌為線性良好的斷層槽谷（圖6a、b），是走滑斷層的典型地貌。測點⑨是青川斷裂在路家溝東約2.5 km的出露剖面（圖6c），斷裂帶寬約7.0～8.0 m，發(fā)育于志留系千枚巖和遠(yuǎn)古界青白口系變質(zhì)砂巖之間，斷層破碎帶由片理化帶、構(gòu)造角礫巖、碎裂巖等組成，顯示斷裂運動性質(zhì)為走滑兼擠壓。

綜上所述，青川斷裂在地貌上表現(xiàn)為線性良好的斷層槽谷、坡折帶、斷層埡口等典型的走滑斷層特征，這些線性地貌主要發(fā)育于高臺地或山坡、山腰處，而斷裂沿線的低階地未見發(fā)育。出露的斷裂剖面顯示，斷裂帶主要由片理化帶、斷層泥為主，局部見構(gòu)造角礫，同樣顯示斷裂以走滑運動為主，兼有一定逆沖分量的運動特征。

3 地震學(xué)分析

基于現(xiàn)場地震地質(zhì)調(diào)查獲得的研究區(qū)構(gòu)造變形信息，本文結(jié)合震源機制解所反映的中強地震錯動特征，進(jìn)一步討論兩種方法所獲得的研究區(qū)構(gòu)造變形差異。再綜合汶川、蘆山、九寨溝等多次強震前后研究區(qū)應(yīng)力降動態(tài)分布演化過程和三維P波速度結(jié)構(gòu)特征，綜合探討青川斷裂及鄰區(qū)的現(xiàn)今地震活動性。

3.1 震源機制解結(jié)果

本文利用四川數(shù)字地震臺網(wǎng)最新觀測資料，挑選信噪比較高、初動清晰、震中距小于250 km的寬頻帶地震臺站波形數(shù)據(jù)，采用CAP方法（Zhao，Helmberger，1994；Zhu Helmberger，1996；Tan et al，2006）反演2008年5月17日至2021年12月31日青川斷裂及鄰區(qū)32次MW≥4.0地震的震源機制解，見表2。表中編號1～14是2008年的地震，編號15～23是2009—2013年的地震，編號24～32是2014—2021年的地震，震中位置為采用tomoDD方法（Zhang，Thurber，2003，2006）重新定位后的結(jié)果。根據(jù)斷層面解和活動斷裂分布推測所得的發(fā)震斷裂列于表2。

計算時，將區(qū)域近震波形旋轉(zhuǎn)后分解為體波（Pnl）和面波，Pnl部分取30 s窗長截取波形、采用0.05～0.20 Hz的濾波頻帶，面波部分取60 s窗長截取波形、采用0.05～0.1 Hz的濾波頻帶，使用4階巴特沃斯帶通濾波器濾波（Zoback，1992；Pasyanos et al，1996），選用F-K方法（Zhao，Helmberger，1994；Zhu Helmberger，1996；Tan et al，2006）計算格林函數(shù)，并最終通過網(wǎng)格搜索獲得每個地震的最優(yōu)斷層面解和主應(yīng)力軸。經(jīng)過比測發(fā)現(xiàn)，編號1～14的震源機制解結(jié)果與前人的研究相近（鄭勇等，2009；Long et al，2012；易桂喜等，2012），驗證了計算結(jié)果的可靠性。

根據(jù)應(yīng)力軸仰角參數(shù)劃分?jǐn)鄬有再|(zhì)（Zoback，1992）得出，32次地震中有11次中強地震為走滑型（P軸仰角＜40°、T軸仰角≤20°或P軸仰角≤20°、T軸仰角＜40°），17次地震為逆斷型地震（P軸仰角≤35°且T軸仰角≥52°），1次地震（編號2）為帶走滑分量的逆斷型地震（P軸仰角≤20°且T軸仰角在40°～50°），另有3次地震（編號18，19，22）不在Zoback（1992）分類標(biāo)準(zhǔn)中（表2，圖7）。

基于地質(zhì)構(gòu)造、活動斷裂幾何展布及地震活動分布特征，將青川斷裂及鄰區(qū)劃分成3個構(gòu)造單元（圖7）：其中，A區(qū)是北川—映秀斷裂（F2）、灌縣—江油斷裂（F4）和茶壩—林庵寺斷裂（F3）交會的區(qū)域，為汶川8.0級地震主破裂區(qū)的東段；B區(qū)是青川斷裂（F1）北東段，為龍門山斷裂帶北段的余震密集區(qū)；C區(qū)是汶川余震序列向北東的擴展區(qū)。2008年汶川8.0級地震以來，已發(fā)生的中強地震主要集中在A區(qū)和B區(qū)，地震活動優(yōu)勢分布與構(gòu)造線的北東向延伸方向比較一致（圖1）。

在汶川8.0級地震主破裂區(qū)的東段（A區(qū)），震源機制解類型（表2，圖7）主要為：北川—映秀斷裂（F2）、灌縣—江油斷裂（F4）附近的地震，以逆沖錯動為主，未在分類標(biāo)準(zhǔn)中的一次地震（編號19）也具有較大的逆沖分量，震源機制解的結(jié)果與地質(zhì)考察顯示的北川—映秀斷裂（F2）、灌縣—江油斷裂（F4）的逆斷層性質(zhì)比較吻合（徐錫偉等，2008）；茶壩—林庵寺斷裂（F3）上發(fā)生的5次中強地震既有逆斷型（編號23、27、31）也有走滑型（編號26、28），與該斷裂以走滑運動為主的破裂特征和右旋兼擠壓性質(zhì)比較一致（Xu et al，2009；Shen et al，2009；Feng et al，2017；謝小平等，2019）；在青川斷裂（F1）、北川—映秀斷裂（F2）和虎牙斷裂（F5）圍限的三角形區(qū)域內(nèi)，既有走滑型地震（編號13、20）、也有逆斷型（編號25、29）和未在分類標(biāo)準(zhǔn)中的一次地震（編號18），推測可能的發(fā)震斷裂是區(qū)域衍生的次級斷裂。

在青川斷裂（F1）北東段附近（B區(qū)），已發(fā)生的中強地震既有走滑型，也有帶走滑分量的逆斷型和純逆斷型地震（表2，圖7），表現(xiàn)出較多種類的斷層面解和破裂特征。野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)青川斷裂的破碎帶物質(zhì)以剪切滑動運動形成的片理化帶、斷層泥為主，局部見擠壓作用形成的構(gòu)造角礫，具有以走滑為主、兼一定擠壓逆沖分量的錯動特點（表1，圖3），推測B區(qū)發(fā)生的走滑型余震可能是青川斷裂的剪切運動特征在地震學(xué)上的???? 反映。而B區(qū)帶走滑分量的逆斷型地震和逆斷型地震也許可以從水壓致裂地應(yīng)力研究中得到解釋。地應(yīng)力研究認(rèn)為汶川地震影響了龍門山斷裂帶的構(gòu)造應(yīng)力場，在近地表至上地殼15 km深度范圍內(nèi)，北川—青川一帶的震后地應(yīng)力狀態(tài)顯示為逆走滑型，在15～20 km深度范圍內(nèi)該區(qū)域的震后應(yīng)力狀態(tài)由逆沖型占主導(dǎo)（豐成君等，2018）。綜上所述，現(xiàn)場地震地質(zhì)調(diào)查和震源機制解結(jié)果表明青川斷裂的運動性質(zhì)以走滑兼擠壓為主，沒有表現(xiàn)出明顯的張性運動特征。

C區(qū)是汶川余震序列向北東的擴展區(qū)（表2，圖7），地震活動以逆沖錯動為主。《中國及鄰近地區(qū)地震構(gòu)造圖》（徐錫偉等，2016）顯示，這里存在一條NE向不知名次級斷裂，易桂喜等（2012）的研究指出汶川主震后調(diào)整過程中發(fā)生較多的逆沖型地震是應(yīng)力在斷裂帶垂向方向上的補充和協(xié)調(diào)。

3.2 強震前后的應(yīng)力降變化

汶川地震后，龍門山斷裂帶及鄰區(qū)相繼發(fā)生蘆山和九寨溝2次7.0級地震，強震活動在周邊斷層上引起的庫侖應(yīng)力調(diào)整和加卸載作用受到廣泛關(guān)注（Toda et al，2008；單斌等，2013；程佳等，2018；盛書中等，2019）。本文采用ω2模型擬合震源譜獲得2009―2020年青川斷裂及鄰區(qū)3 285次1.5≤ML≤5.9地震的應(yīng)力降值Δσ，從10年尺度的應(yīng)力降動態(tài)演化上分析汶川、蘆山和九寨溝地震前、后青川斷裂及鄰區(qū)的應(yīng)力調(diào)整過程和現(xiàn)今活動性。為了有效解決數(shù)據(jù)取值范圍過大導(dǎo)致的配色問題，統(tǒng)一將應(yīng)力降數(shù)據(jù)取對數(shù)后繪于圖8?；谥行〉卣鸬膽?yīng)力降具有隨震級增大而升高的特征（趙翠萍等，2011；吳微微等，2017；Wu et al，2020）。在分析比較不同地震的應(yīng)力降與區(qū)域應(yīng)力的關(guān)系時采用如下原則：震級相當(dāng)時，應(yīng)力降值相對高的震源區(qū)應(yīng)力水平高；應(yīng)力降值相近時，震級較低的震源區(qū)應(yīng)力水平高。為了更直觀地描述應(yīng)力較高的區(qū)域，取各時間段中Δσ≥1.0 MPa（即lgΔσ≥0 MPa）的應(yīng)力降繪于圖9，約定0 MPa≤lgΔσ≤0.8 MPa的應(yīng)力降為“中等應(yīng)力降”，lgΔσ＞0.8 MPa的應(yīng)力降為“高應(yīng)力降”。地震事件的應(yīng)力降空間位置采用經(jīng)TomoDD方法（Zhang，Thurber，2003，2006）重新定位后的結(jié)果。

圖8顯示，在龍門山斷裂帶北東段上，應(yīng)力降Δσ≥1.0 MPa的地震事件主要分布在青川斷裂（F1）、北川—映秀斷裂（F2）北東段和茶壩—林庵寺斷裂（F3）之間的區(qū)域，與汶川余震序列北段的優(yōu)勢分布比較一致。另有一些Δσ≥1.0 MPa的地震事件分布在虎牙斷裂（F5）附近，而灌縣—江油斷裂（F4）東南側(cè)靠近四川盆地的區(qū)域幾乎沒有Δσ≥1.0 MPa的地震事件分布。

在時間上，區(qū)域中小地震應(yīng)力降表現(xiàn)出與強主震較為相關(guān)的階段性變化特征（圖9）。階段一為2009—2012年，為汶川8.0級地震發(fā)生后到蘆山7.0級地震發(fā)生前的應(yīng)力變化過程。期間青川斷裂（F1）與茶壩—林庵寺斷裂（F3）之間集中了較多的高應(yīng)力降地震事件。汶川地震前、后地應(yīng)力數(shù)據(jù)也有類似結(jié)果。汶川地震前，青川測點的水平最大主應(yīng)力為21～22 MPa（郭啟良等，2009），震后復(fù)測結(jié)果仍高達(dá)15～16 MPa（郭啟良等，2009），遠(yuǎn)高于龍門山斷裂帶南段寶興測點的應(yīng)力9.8 MPa（吳滿路等，2010）。2012年開始，隨著汶川余震活動的持續(xù)衰減，青川斷裂及鄰區(qū)高應(yīng)力降事件幾乎消失、中等應(yīng)力降地震事件明顯減少。

2013—2014年，在蘆山7.0級主震發(fā)生前（2013年1月至4月19日）出現(xiàn)高應(yīng)力降事件短暫消失的現(xiàn)象。4月20日蘆山7.0級地震后，高應(yīng)力降事件集中在距離7.0級主震較近的北川—映秀斷裂（F2）附近，區(qū)域中等應(yīng)力降事件明顯增多、空間分布廣泛，這種現(xiàn)象持續(xù)至2014年，期間在北川、青川分別發(fā)生多次高應(yīng)力降事件，北東段應(yīng)力水平呈兩端高、中間低的“啞鈴狀”分布格局。

從2015年開始，隨著地震序列的持續(xù)衰減，地震活動逐漸減弱，幾乎沒有高應(yīng)力降事件發(fā)生。2017年九寨溝7.0級地震對研究區(qū)應(yīng)力水平?jīng)]有明顯影響，該地震距離青川斷裂（F1）約115 km，距離北川—映秀斷裂（F2）約150 km。庫侖應(yīng)力相關(guān)研究得出九寨溝地震僅在岷江斷裂北段、塔藏斷裂和虎牙斷裂南段造成較明顯的同震庫侖應(yīng)力變化（汪建軍，許才軍，2017）。GNSS觀測的同震位移數(shù)據(jù)表明九寨溝地震對龍門山斷裂帶影響非常?。ㄍ蹰啽?，2018）與本文的計算結(jié)果一致。

十年尺度的應(yīng)力降動態(tài)演化表明，強震前、后震源區(qū)及鄰區(qū)的應(yīng)力水平存在明顯調(diào)整過程：余震密集期的地震，其應(yīng)力降普遍較主震前的地震更高；余震衰減期的地震，其應(yīng)力降值則相對較低?？偟膩碚f，在強主震發(fā)生后，余震序列的應(yīng)力降在一段時間內(nèi)呈現(xiàn)出升高—回落的變化過程。

3.3 速度結(jié)構(gòu)特征

對汶川早期余震的研究表明，應(yīng)力積累水平的差異和龍門山斷裂帶不同段落間介質(zhì)物性的差異可能在汶川地震的孕育與控制破裂擴展的過程中起著重要作用（易桂喜等，2011）。為了研究青川斷裂及鄰區(qū)的最新波速結(jié)構(gòu)特征，本文收集了2009—2020年ML≥1.5的觀測資料，采用TomoDD雙差層析成像方法（Zhang，Thurber，2003，2006）反演青川斷裂及鄰區(qū)（31.5°～33.5°N，104.0°～106.5°E）的三維P波速度結(jié)構(gòu)，并與汶川地震序列早期余震區(qū)波速特征進(jìn)行比較。反演過程中，挑選出至少有4個以上臺站記錄的地震事件共7 897個，采用規(guī)則網(wǎng)格節(jié)點構(gòu)建初始模型，??? 其中水平網(wǎng)格為0.2°×0.2°，垂直網(wǎng)格節(jié)點為0、5、10、15和20 km。正演走時計算選用偽彎曲射線追蹤技術(shù)，反演求解使用阻尼最小二乘分解算法（LSQR）（Paige，Saunders，1982），阻尼因子300，平滑權(quán)重40。依據(jù)前人研究成果（趙珠等，1997；鄧文澤等，2014）建立P波初始速度模型，波速比為1.71。定位過程中共拾取P波震相對99萬個、S波震相對97萬個、事件對14萬個，最終獲得定位地震數(shù)7 858個。經(jīng)檢測板測試，模型中心大部分區(qū)域能夠分辨0.2°左右的速度異常。

遙感影像解譯顯示（謝小平等，2019），青川斷裂兩側(cè)的斷塊高程差異最為明顯、地形起伏最大，茶壩—林庵寺斷裂及北川—映秀斷裂北東段兩側(cè)斷塊高程差異次之，廣元—江油斷裂兩側(cè)斷塊的高程差異最小、地形起伏程度顯著降低。在淺部上地殼深度范圍內(nèi)，P波速度結(jié)構(gòu)圖像也表現(xiàn)出與上述斷裂的不同地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造和巖相巖體特征相關(guān)的橫向不均勻性（圖10）。

在5 km深度層上（圖10a），青川斷裂（F1）西南段、茶壩—林庵寺斷裂（F3）西南段、北川—映秀斷裂（F2）北東段均為高速異常區(qū)。地質(zhì)資料顯示，青川斷裂尾端與北川—映秀斷裂之間存在地貌上的隆升區(qū)（樊春等，2008），P波速度的高速異常反映了平武、北川之間存在局部隆升和堅硬介質(zhì)。青川斷裂的東側(cè)分布著廣元低速異常體和寧強高速異常體，兩個異常體在汶川地震序列余震階段的研究中也有體現(xiàn)（吳建平等，2009）。在10 km深度上（圖10b），高速異常體主要沿虎牙斷裂、龍門山斷裂帶北段一線分布，反映在此深度上主要構(gòu)造帶具有高強度的特征；青川斷裂西側(cè)的高速異常范圍明顯縮小，整體表現(xiàn)為弱高速特征，局部地區(qū)出現(xiàn)低速異常體，形成尺度不同、高低速相間的分塊結(jié)構(gòu)；青川斷裂西南段和北川—映秀斷裂北東段的高速異常體集中在平武—北川一帶，茶壩—林庵寺斷裂除東北端外整體顯示為弱高速異常。在15 km深度上（圖10c），青川斷裂與北川—映秀斷裂之間的高速異常區(qū)逐漸縮小，寧強一帶的高速異常程度減弱。在20 km深度上（圖10d），青川斷裂與北川—映秀斷裂之間的高速異常區(qū)趨于消失或縮小，其它地區(qū)基本保持15 km深度的速度分布特征。

綜上所述，在中、上地殼深度范圍內(nèi)青川斷裂（F1）、北川—映秀斷裂（F2）北東段和茶壩—林庵寺斷裂（F3）之間的區(qū)域為高速異常區(qū)，與汶川地震余震早期階段的研究結(jié)果一致（郭飚等，2009；劉啟元等，2009），該區(qū)域既是汶川余震序列在龍門山斷裂帶北東段的優(yōu)勢分布區(qū)，也是震源應(yīng)力降Δσ≥1.0 MPa的地震事件的集中發(fā)生區(qū)，其高速特征反映了龍門山斷裂帶北東段的強度明顯高于南段，這種高速堅硬巖體的發(fā)育更有利于應(yīng)變能的積累與集中釋放（劉啟元等，2009）。

4 討論

青川斷裂在地表跡線可循，具備明顯的多期活動特征，說明該構(gòu)造具有潛在地震發(fā)生的構(gòu)造背景與能力，這揭示了汶川地震序列早期余震區(qū)北段5、6級地震頻發(fā)本身所具有的構(gòu)造因素，另一方面也昭示潛在震級上限可能不止6級。同時，青川斷裂的線性構(gòu)造地貌十分發(fā)育，顯示出典型的走滑運動特性，出露的斷裂剖面也顯示青川斷裂以走滑運動為主，兼有一定的擠壓運動分量，與前人探槽開挖揭露的斷層張性運動特征（Sun，2015；Lin et al，2014，2016；Liang et al，2018）并不一致。震源機制解結(jié)果支持青川斷裂具有走滑兼擠壓的運動特征，12次MW≥4.0地震中有11次走滑型或逆斷型地震。沿北川—映秀斷裂（F2）、灌縣—江油斷裂（F4）和茶壩—林庵寺斷裂（F3）向東北延伸至青川斷裂（F1）北東段，逐漸出現(xiàn)較多的走滑型地震，顯示出區(qū)域應(yīng)力場由逆沖過渡到走滑的變化過程。地應(yīng)力研究同樣顯示，8～10 km和10～15 km深度范圍內(nèi)，上地殼應(yīng)力狀態(tài)在青川附近從帶逆沖分量的走滑型過渡為純走滑型，15～20 km深度范圍內(nèi)從逆沖型過渡到帶逆沖分量的走滑型（豐成君等，2018）。這與龍門山斷裂帶的運動學(xué)模式（張培震等，2008）是一致的，即巴顏喀拉塊體SE向運移受剛性四川盆地阻擋，在龍門山斷裂帶南段形成疊瓦狀大型逆沖斷裂帶，造成地殼縮短（杜方等，2009），部分物質(zhì)運動余量沿NE-SW向龍門山斷裂帶NE向側(cè)移，逐漸形成由逆沖到走滑的動力學(xué)過程。

從地震活動的時空分布上看，已發(fā)生的中強地震主要集中在2個區(qū)域：一個位于青川斷裂南東側(cè)的北川—映秀斷裂、灌縣—江油斷裂和茶壩—林庵寺斷裂的交會地帶（圖7中A區(qū)）；另一個沿青川斷裂走向展布（圖7中B區(qū)），地震活動優(yōu)勢分布與構(gòu)造線的NE向延伸方向基本一致（圖1）。上述斷裂呈近平行分布，多為走滑斷裂或兼有走滑分量，一些研究表明發(fā)生在平行分布的走滑型構(gòu)造中的中強地震往往有較強觸發(fā)作用（龍鋒等，2021），這可能是該區(qū)域中強地震頻發(fā)的原因之一。

強震前后應(yīng)力降結(jié)果表明，汶川8.0級、蘆山7.0級2次強震改變了青川斷裂附近的應(yīng)力場，但九寨溝7.0級地震對該區(qū)域幾乎沒有影響。汶川、蘆山地震的震后應(yīng)力釋放過程主要沿構(gòu)造帶走向發(fā)生，高應(yīng)力降地震事件集中分布在主震或強余震震中附近，2014年魯?shù)?.5級和景谷6.6級地震有、后也有類似現(xiàn)象（周少輝，蔣海昆，2017）。蘆山7.0級主震發(fā)生前（2013年1月至4月19日），研究區(qū)出現(xiàn)高應(yīng)力降地震事件短暫消失的現(xiàn)象；在蘆山地震早期余震密集階段，高應(yīng)力降地震事件多，且集中在余震密集區(qū)；在地震序列衰減階段，地震活動明顯減少，幾乎沒有高應(yīng)力降地震事件發(fā)生。盡管研究樣本有限，但仍然可以看出應(yīng)力降的時空變化對后續(xù)地震活動趨勢有一定指示意義，同等震級條件下余震密集期的中小地震應(yīng)力降值往往高于余震衰減期，而余震區(qū)中高應(yīng)力降事件的明顯減少表明區(qū)域的應(yīng)力水平逐漸降低，這也許意味著地震序列開始進(jìn)入衰減期，近期發(fā)生強震的可能性較小。

體波層析成像的結(jié)果顯示，青川斷裂及鄰區(qū)的地殼淺層高低速異常表現(xiàn)出以青川斷裂帶為分界線的空間分布特征，高速異常體與局部隆升和堅硬介質(zhì)比較相關(guān)。隨著深度增加，局部地區(qū)出現(xiàn)低速異常體，形成尺度不一的分塊結(jié)構(gòu)。其中，青川斷裂表現(xiàn)為高速異常體，體現(xiàn)了該斷裂具有較高強度。15 km深度處的青川斷裂NE端表現(xiàn)為強度較弱的低波速區(qū)，這個深度是汶川地震序列在北段的深度下限，較弱的結(jié)構(gòu)阻止了破裂的持續(xù)擴展。

5 結(jié)論

本文以青川斷裂為研究對象，通過詳細(xì)的地震地質(zhì)調(diào)查，采用無人機攝影技術(shù)對斷裂沿線的構(gòu)造變形地貌進(jìn)行測繪，獲得斷裂活動的構(gòu)造變形信息；通過震源機制解反映的地震錯動特征，討論青川斷裂的構(gòu)造變形特征；采用應(yīng)力降繪制汶川余震區(qū)十年尺度的應(yīng)力降動態(tài)分布圖像，分析汶川、蘆山和九寨溝地震對青川斷裂及鄰區(qū)應(yīng)力水平的影響；通過對青川斷裂及鄰區(qū)速度結(jié)構(gòu)進(jìn)行反演，探討深部孕震背景；最后綜合地質(zhì)學(xué)和地震學(xué)研究結(jié)果分析青川斷裂及鄰區(qū)的現(xiàn)今活動性。研究表明：

（1）青川斷裂在地貌上呈現(xiàn)出走滑特征，斷層沿線出露的剖面主要以片理化帶、斷層泥為主，局部見擠壓作用形成的構(gòu)造角礫。

（2）青川斷裂NE段為2008年汶川8.0級地震余震北延段的密集區(qū)，余震錯動性質(zhì)既有走滑型，也有走滑兼逆斷型。

（3）震源機制解和地質(zhì)地貌調(diào)查的結(jié)果均反映青川斷裂的運動性質(zhì)是走滑兼擠壓，而并非前人探槽所揭露的斷層張性活動特征。

（4）汶川、蘆山兩次強震發(fā)生前后，青川斷裂及鄰區(qū)的應(yīng)力水平在一段時間內(nèi)呈現(xiàn)出升高—回落的調(diào)整過程。

（5）體波層析成像的結(jié)果顯示青川斷裂及鄰區(qū)的地殼淺層高低速異常表現(xiàn)以龍門山斷裂帶為分界線的空間分布特征。

（6）雖然青川斷裂具有潛在地震發(fā)生的構(gòu)造背景與能力，但目前該斷裂及鄰區(qū)的地震活動正處于強震序列衰減階段，M4.0以上地震活動呈逐漸減弱的趨勢，高應(yīng)力降地震事件明顯減少，區(qū)域整體應(yīng)力水平較低。

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Analysis of the Present-day Activity of the Qingchuan Fault and Its Vicinity

WU Weiwei，LIANG Mingjian，LONG Feng，SU Jinrong，CHEN Xuefen

（Sichuan Earthquake Agency，Chengdu 610041，Sichuan，China）

Abstract

In recent years，earthquakes（M≥4.0）have been repeatedly occurring on the Qingchuan fault and in its adjacent region. Firstly，we conduct a geological investigation and carry out a surveying and mapping of landforms area by the unmanned aviation vehicle in the study in order to obtain the tectonic deformation of the Qingchuan fault. Secondly，we use the cut-and-paste method to invert the focal mechanisms of 32 earthquakes（MW≥4.0）occurring during May 17-December 31，2008 in the study area，and further study the tectonic features of the Qingchuan fault. Thirdly，we use the ω2 model to fit the source spectra to obtain the dynamic evolution of the stress drop in 10-year span in the study area. Then we analyze the stress variation before and after the 2008 Wenchuan earthquake，the 2013 Lushan earthquake，the 2017 Jiuzhaigou earthquake. Fourthly，we invert the P-wave velocity structure in the study area to discuss the tectonic settings for the earthquake genesis in the deep. Finally，on the basis of the above the geological and seismological results we analyze the resent-day activity of the Qingchuan fault. We find that：①The geological survey and the focal mechanism solution show that movement property of the Qingchuan fault is mainly strike-slip，with a certain compressive component. ②Before and after the 2008 Wenchuan earthquake and the 2013 Lushan earthquake，the stress in the study area experienced a rise-fall period. ③Spatially，the body-wave tomography shows that the high-speed anomaly and low-speed anomaly in the shallow Crust are divided by the Longmenshan fault. ④The Qingchuan fault is an earthquake-prone structure because of its tectonic settings. So far，the strong-earthquake activity is in the weakening period; the seismicity（M≥4.0）takes on a trend of gradual attenuation. High stress-drop events are significantly lessening and the overall stress level in the study area is relatively low.

Keywords：the Qingchuan fault and its vicinity；the Wenchuan MS8.0 earthquake；focal mechanism；stress drop；velocity structure；earthquake activity

收稿日期：2022-11-22.

基金項目：中國地震局地震科技星火計劃項目（XH202302）；震情跟蹤定向工作任務(wù)（2021020102）；國家重點研發(fā)計劃項目（2018YFC1504501-02）.

第一作者簡介：吳微微（1982-），正高級工程師，主要從事地震監(jiān)測、數(shù)字地震學(xué)應(yīng)用等方面研究.E-mail：673065247@qq.com.

通訊作者簡介：蘇金蓉（1971-），正高級工程師，主要從事地震監(jiān)測預(yù)警、地震學(xué)應(yīng)用研究.E-mail：sujr0816@163.com.

吳微微，梁明劍，龍鋒，等.2023.青川斷裂及鄰區(qū)現(xiàn)今地震活動性研究［J］.地震研究，46（2）：188-203，doi：10.20015/j.cnki.ISSN1000-0666.2023.0035.