鮮水河斷裂GPS監(jiān)測(cè)研究

摘 要：鮮水河斷裂是川滇地塊和甘青地塊所在區(qū)域內(nèi)最具影響力、最具特征的斷裂。采用中國(guó)地殼運(yùn)動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算出了鮮水河斷裂兩側(cè)所選測(cè)站在歐亞參考框架下的水平運(yùn)動(dòng)速度。用最小二乘法求得鮮水河斷裂的運(yùn)動(dòng)速率為6.31mm/a，運(yùn)動(dòng)方向?yàn)槟掀?.7度，表明鮮水河斷裂現(xiàn)今活動(dòng)性較大。把鮮水河斷裂的運(yùn)動(dòng)速度分解在鮮水河斷裂的走向和傾向上，推出鮮水河斷裂的性質(zhì)為左旋走滑，且有明顯的拉張?zhí)卣?。最后?duì)造成鮮水河斷裂現(xiàn)今活動(dòng)特征的機(jī)理進(jìn)行了一定地探討。

關(guān)鍵詞： GPS監(jiān)測(cè)；鮮水河斷裂；斷裂活動(dòng)

引言

川滇地塊和甘青地塊所在區(qū)域現(xiàn)今構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈、地震活動(dòng)頻繁[1][2]。獨(dú)特的自然條件導(dǎo)致川滇地塊和甘青地塊所在區(qū)域地形高差懸殊、地貌類型多樣、斷裂發(fā)育，成為突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害的重災(zāi)區(qū)[3]。鮮水河斷裂是川滇地塊和甘青地塊所在區(qū)域內(nèi)最具影響力、最具特征的斷裂。文章選取中國(guó)地殼運(yùn)動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)中部分相關(guān)GPS監(jiān)測(cè)站對(duì)川滇地塊和甘青地塊的邊界斷裂-鮮水河斷裂進(jìn)行研究，通過研究鮮水河斷裂兩側(cè)GPS監(jiān)測(cè)站的監(jiān)測(cè)結(jié)果，來探討鮮水河斷裂現(xiàn)今活動(dòng)量大小、斷裂性質(zhì)等活動(dòng)特征。

1 鮮水河斷裂基本特征

鮮水河斷裂是川滇地塊和甘青地塊的邊界斷裂，是中國(guó)西南地區(qū)巨型左旋走滑斷裂帶的重要組成部分。鮮水河斷裂起于甘孜北面的英達(dá)，經(jīng)朱樓、旦都、瓦各及爐霍南側(cè)延至道孚，止于康定以南。斷裂總體走向呈北偏西（40～50）度，總體略呈向北東微凸的弧形狀。長(zhǎng)約300多千米。由鮮水河斷裂的活動(dòng)特征，可將鮮水河斷裂分為北西段和南東段。鮮水河斷裂的北西段相對(duì)比較簡(jiǎn)單，大致為單線延伸幾何結(jié)構(gòu)，南東段則由折多塘斷裂、康定斷裂、磨西斷裂等數(shù)條分支斷裂組成[4]。鮮水河斷裂形成于中生代晚期-新生代早期。在歷史上，鮮水河斷裂具有多期活動(dòng)的特征，鮮水河斷裂現(xiàn)今仍是一條活躍的活動(dòng)斷裂[5]。鮮水河斷裂帶是中國(guó)大陸地震活動(dòng)最強(qiáng)的斷裂帶之一。

2 參考框架的選取

現(xiàn)今利用GPS技術(shù)監(jiān)測(cè)地殼形變，一般是在國(guó)際大地參考框架ITRF2000下研究。ITRF2000框架主要是基于最近20多年VLBI，SLR， GPS， DORIS等空間技術(shù)的實(shí)測(cè)資料建立起來的，代表了近20年跨度的全球地殼運(yùn)動(dòng)的特征，適用于現(xiàn)今全球板塊運(yùn)動(dòng)和地殼形變的研究[6]。在ITRF2000框架下研究區(qū)域性地殼形變，由于測(cè)站的位移和速率包含了首級(jí)大板塊本身的運(yùn)動(dòng)，而首級(jí)大板塊運(yùn)動(dòng)速率一般都相對(duì)比較大，因此，很容易掩蓋次級(jí)板塊內(nèi)各測(cè)站的局部相對(duì)運(yùn)動(dòng)。為了突出次級(jí)板塊內(nèi)形變監(jiān)測(cè)點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)及局部相對(duì)變形，需要選擇合適的區(qū)域參考框架。

歐亞參考框架是一個(gè)重要的區(qū)域性研究參考框架。2000年，S. McClusky等人在用GPS研究東地中海和高加索地區(qū)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)時(shí)，首次使用了歐亞參考框架。歐亞參考框架是在國(guó)際大地參考框架ITRF2000的基礎(chǔ)上建立的，利用國(guó)際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)（IERS）發(fā)布的歐亞板塊內(nèi)穩(wěn)定的IGS測(cè)站速度場(chǎng)定義歐亞參考框架。用歐亞參考框架作為研究歐洲、亞洲等地區(qū)區(qū)域性地殼形變和板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的區(qū)域參考框架，可以很好地消除歐亞板塊整體性運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的影響，因而，其結(jié)果更能準(zhǔn)確地反映歐洲、亞洲等地區(qū)區(qū)域性地殼形變特征。為此，為了更準(zhǔn)確地研究鮮水河斷裂的現(xiàn)今活動(dòng)特征，文章采用歐亞參考框架。

3 鮮水河斷裂GPS監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算

斷裂活動(dòng)是地殼運(yùn)動(dòng)的主要形式。一般來說，絕大多數(shù)地塊內(nèi)部比較穩(wěn)定，構(gòu)造變形主要發(fā)生在地塊之間的斷裂上。地塊之間的相互作用，主要通過其間的斷裂活動(dòng)來實(shí)現(xiàn)[7]。斷裂活動(dòng)主要體現(xiàn)在兩方面：一方面，地塊間的碰撞擠壓及拉張。碰撞擠壓形成擠壓構(gòu)造，致使地殼上升而形成高地。擠壓構(gòu)造導(dǎo)致地殼水平縮短，是造山帶構(gòu)造中的一種較為普遍的構(gòu)造形式和動(dòng)力學(xué)機(jī)制。拉張構(gòu)造致使斷裂活動(dòng)地區(qū)的巖層變薄、地殼下陷，最終形成凹地、地塹及盆地。另一方面，地塊間的斷裂產(chǎn)生大規(guī)模走滑、平移，導(dǎo)致地殼轉(zhuǎn)動(dòng)、平移。斷裂拉張、擠壓及走滑、平移的幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)特征是地殼動(dòng)力轉(zhuǎn)換和構(gòu)造活動(dòng)的記錄[8]。對(duì)斷裂活動(dòng)的監(jiān)測(cè)研究是研究地塊運(yùn)動(dòng)機(jī)制的關(guān)鍵，同時(shí)也是研究地塊動(dòng)力學(xué)的突破口。

在研究鮮水河斷裂構(gòu)造活動(dòng)特征時(shí)，為了盡可能消除其它各種小斷層和隱伏活動(dòng)構(gòu)造的影響，工作人員盡量選用了靠近鮮水河斷裂兩側(cè)能反映鮮水河斷裂構(gòu)造特征的中國(guó)地殼運(yùn)動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)中的GPS監(jiān)測(cè)站。鮮水河斷裂兩側(cè)GPS監(jiān)測(cè)站的選取情況如下表1所示。

文章共選擇上述12個(gè)GPS監(jiān)測(cè)站進(jìn)行研究。這12個(gè)GPS監(jiān)測(cè)站都屬于中國(guó)地殼運(yùn)動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域站。中國(guó)地殼運(yùn)動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域站第一次觀測(cè)于1999年3-8月完成，第二次觀測(cè)于2001年3-8月完成，第三次觀測(cè)于2004年3-8月完成。利用中國(guó)地殼運(yùn)動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)上述三次觀測(cè)數(shù)據(jù)，采用高精度GPS數(shù)據(jù)處理軟件CAMIT/CLOBK對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)處理。最終計(jì)算出上述12個(gè)監(jiān)測(cè)站在歐亞參考框架下的水平速度。水平速度精度在1mm/a左右。鮮水河斷裂兩側(cè)所選測(cè)站在歐亞參考框架下的水平速度如表2所示。

以歐亞參考框架下鮮水河斷裂兩側(cè)所選測(cè)站的水平運(yùn)動(dòng)速度為基礎(chǔ)，用最小二乘法分別求出鮮水河斷裂兩側(cè)所選測(cè)站的各自重心速度矢量，并以相對(duì)運(yùn)動(dòng)較弱的東北側(cè)作為參考，即求得鮮水河斷裂的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度和方向。計(jì)算結(jié)果如表3所示。

4 計(jì)算結(jié)果分析

根據(jù)上述表3的計(jì)算結(jié)果，鮮水河斷裂兩側(cè)所選測(cè)站的重心運(yùn)動(dòng)速度分別為13.02mm/a和16.29mm/a，說明鮮水河斷裂所在地區(qū)活動(dòng)性較大。由于鮮水河斷裂兩側(cè)所選測(cè)站的重心運(yùn)動(dòng)方向都為南東向，因此，鮮水河斷裂運(yùn)動(dòng)特征為其兩側(cè)地塊的局部區(qū)域水平運(yùn)動(dòng)差異所致。兩側(cè)所選測(cè)站的重心運(yùn)動(dòng)速度矢量差反映了鮮水河斷裂的活動(dòng)性。鮮水河斷裂西南側(cè)相對(duì)于東北側(cè)的運(yùn)動(dòng)速率為6.31mm/a，表明了鮮水河斷裂現(xiàn)今活動(dòng)性大。鮮水河斷裂西南側(cè)相對(duì)于東北側(cè)的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)槟掀?.7度，工作人員粗略的取鮮水河斷裂的總體走向?yàn)楸逼?5度，將鮮水河斷裂西南側(cè)相對(duì)于東北側(cè)的運(yùn)動(dòng)速度分解在鮮水河斷裂的走向和傾向上，可以大概推出鮮水河斷裂為左旋走滑斷裂，且有明顯的拉張?zhí)卣鳌Ｑ仵r水河斷裂走向的走滑速率為3.82mm/a，沿傾向的拉張速率為5.01mm/a。

鮮水河斷裂兩側(cè)的測(cè)站分別屬于甘青地塊和川滇地塊。鮮水河斷裂的活動(dòng)特征，在一定程度上反映了甘青地塊和川滇地塊局部運(yùn)動(dòng)特征的不同。由于印度板塊向北運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致青藏高原的隆升，再由于受到重力的作用，青藏高原地區(qū)的地殼層在東西方向上有一定拉伸，青藏高原地區(qū)地殼下的各種物質(zhì)可能會(huì)向其東方或者西方逸出。青藏高原地區(qū)地殼層在其東部的延伸，青藏高原地區(qū)地殼下的各種物質(zhì)向青藏高原東部的逸出，穩(wěn)定的華南地塊對(duì)甘青地塊和川滇地塊的阻擋作用的不同，以上這些因素可能是造成甘青地塊和川滇地塊局部運(yùn)動(dòng)特征不同的部分重要因素。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：康四林，男，1984年8月出生，2010年7月碩士研究生畢業(yè)于中國(guó)科學(xué)院研究生院，講師，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)銀川學(xué)院。