青藏高原東緣岷山活動地塊周緣的地震活動特征與啟示

李佳妮 韓竹軍 羅佳宏 郭 鵬

（中國地震局地質研究所，地震與火山災害重點實驗室，北京 100029）

0 引言

活動地塊指被晚第四紀活動構造帶所分割和圍限、具有相對統一的構造運動特征且內部相對穩定的地塊（張培震，1999；鄧起東等，2002；張培震等，2003），地塊的邊界活動構造帶通常是較大破壞性地震的主要發震構造（張培震，1999；徐錫偉等，2003）。最近十多年來，在青藏高原中東部發生的1997年西藏瑪尼MS7.5地震、2001年青海昆侖山MS8.1地震、2008年3月新疆于田MS7.3地震和5月四川汶川MS8.0地震、2010年青海玉樹MS7.1地震及2017年四川九寨溝MS7.0地震均位于青藏高原巴顏喀拉地塊的邊界活動構造帶上，這進一步說明“活動地塊控震理論”對區域地震危險性評價具有科學指導意義（張培震等，2003；鄧起東等，2010；鄭文俊等，2020），也暗示大地震發生的地點在空間上可能有規律可循。然而，如何深化對活動地塊與地震活動之間相互關系的認識，仍是一個重要的科學問題。例如，在活動地塊周圍破壞性地震活動在空間上是如何遷移的、是否與活動斷裂分段及其貫通存在密切關系？大地震活動及其地震序列在時間發展上又有什么特征？對這些問題開展進一步探討，不僅可以加深我們對未來破壞性地震發生地點和時間的認識，同時也可促進活動塊體理論假說的發展。相較于巴顏喀拉地塊，位于青藏高原東緣的岷山活動地塊范圍沒有那么寬泛，地塊內部大斷裂較少，且在板內這樣一個較為狹小的活動地塊兩側先后多次發生破壞性大地震（M≥6.0）的現象較為罕見，因此岷山活動地塊為活動地塊上地震的時空規律研究提供了一個難得的實驗場（圖1）。

圖1 研究區的構造位置、主要斷裂與M≥5.0地震分布圖Fig．1 Tectonic location，main faults and earthquake distribution（M≥5.0）of the study area．斷裂主要參考徐錫偉等（2017）；地震數據來自中國地震臺網中心；底圖為DEM 90m高程圖；震源機制解來自文獻（Jones et al．，1984；胡幸平等，2008；易桂喜等，2017）

岷山活動地塊又稱為岷山斷塊（圖1），其主體部分為岷山隆起，東、西兩側分別發育近SN向的虎牙斷裂和岷江斷裂，向S與NE向的龍門山斷裂帶及NEE向的青川斷裂相接（馬杏垣，1987；周榮軍等，2000）。在不到100a的時間內，沿著東、西兩側的邊界斷裂先后發生過4次M≥7.0地震，分別為1933年疊溪7.5級地震、1976年松潘2次7.2級地震和2017年九寨溝7.0級地震，這些地震的震源機制均顯示出以左旋或左旋逆沖性質為主的運動特征（Joneset al．，1984；王康等，2011；徐錫偉等，2017）。由于該區活動斷裂沿線發育的深切谷地是人口相對稠密的地區，每次大地震的發生及其伴生的大規模次生地質災害極易造成嚴重的人員傷亡與財產損失，如1933年疊溪7.5級地震導致疊溪古鎮被完全摧毀，山體滑坡阻斷岷江并引發大洪水，累計死亡人數達2萬多人（顧功敘，1983）。同時，由于青藏高原東緣山高水深，強烈的流失侵蝕等外動力作用導致地表活動斷裂保存狀況較差，限制了對一些大地震地表破裂帶及其發震構造的深入研究，以致目前相關問題仍存在較多爭議（唐榮昌等，1983；Chenetal．，1994；黃祖智等，2002；王康等，2011；Renetal．，2017）。

研究一次大地震的余震序列是約束發震構造的重要手段（Ham lingetal．，2017）。前人曾通過地震序列分析對1933年疊溪7.5級地震、1976年松潘－平武2次7.2級地震和2017年九寨溝7.0級地震的發震構造及特征做過不同程度的研究（唐榮昌等，1981；劉武英等，1996；王康等，2011；徐錫偉等，2017；易桂喜等，2017；劉華國等，2018；Xieetal．，2018），但尚缺乏對岷山活動地塊周緣4次M≥7.0地震的時空發展過程整體、系統性的研究。為此，本文采用了hypoDD雙差定位法（Waldhauser，2001）對研究區2000年1月—2019年12月期間所有地震事件進行了地震精定位（震相觀測報告來自四川省地震局監測預報中心），并結合1972年1月—1999年12月的地震目錄，對岷山活動地塊周緣的大地震類型、時空遷移規律進行了進一步的深入分析，發現活動斷裂的分段活動及其貫通過程在大地震的孕育與發生過程中很可能起著重要作用。而大地震空區與活動斷裂分段之間的密切關系，可為區域上的地震危險區判定提供重要依據。

1 區域地震構造

青藏高原東緣地處印度板塊向中國大陸NNE向碰撞擠壓變形區域的前沿地帶（鄧起東等，2003），岷山活動地塊是巴顏喀拉地塊東部邊界帶上的一個次級地塊，也屬于南北構造帶或南北地震帶的重要組成部分（周榮軍等，2006）。該地塊在晚新生代期間經歷了快速剝蝕，并且地表的“最大剝蝕帶”與深部的“莫霍斜坡”基本重合，對應著青藏高原東邊界的構造位置（Tanetal．，2019）。在現今大陸動力學背景上，岷山活動地塊的活動特征與東昆侖走滑斷裂東端的擠壓構造環境密切相關，屬于左旋走滑斷裂末端的剪切－擠壓變形區（Chenetal．，1994；Kirbyetal．，2007）。

岷江斷裂是岷山活動地塊的西邊界斷裂，其空間分布大體與岷江北段一致，兩側地貌反差強烈。該斷裂以西為松潘高原，地表未受切割，夷平面保存完好，海拔高程為3 800～4 000m；斷裂東側為岷山隆起，夷平面高程為4 200～4 500m，形成綿延起伏的山頂面，最高峰雪寶頂達5 588m，構成岷江和涪江的分水嶺，兼具左旋走滑性質，并造成兩側顯著的地貌差異（唐榮昌等，1991；周榮軍等，2000；張岳橋等，2012；張軍龍等，2013）。岷江斷裂北段在海西期時就已存在，是劃分摩天嶺逆沖－滑脫疊置巖片與巴顏喀拉－馬爾康逆沖－滑脫疊置巖片的重要邊界斷裂；自喜馬拉雅運動以來，在SEE－NWW 向主壓應力場的作用下，岷江斷裂表現出強烈的逆斷層活動，兼具左旋走滑性質（楊景春等，1979；唐榮昌等，1983；鄧起東等，1994；趙小麟等，1994；Kirbyet al．，2000；周榮軍等，2000）。岷江斷裂晚第四紀以來具有明顯的分段活動特征（Chenetal．，1994；錢洪等，1995；李峰等，2018）。Chen等（1994）以松潘北虹橋關一帶為界將岷江斷裂分為南、北2段。北段有較好的地表出露，表現出明顯的擠壓特征；而在松潘以南，地表出露的連續性則較差（錢洪等，1999）；李峰等（2018）以弓嘎嶺、川主寺、鎮江關為界將岷江斷裂分為4段。周榮軍等（2000）以較場、川主寺為界將其分為南、中、北3段。對于岷江斷裂中北段，周榮軍等（2000）獲得的晚第四紀以來的平均垂直滑動速率為0.37～0.53mm／a，垂直位移量與水平位移量大致相當；張軍龍等（2013）給出的垂直活動速率為0.45mm／a；李峰等（2018）獲得岷江斷裂北段的垂直位移速率和水平走滑速率為0.7～0.9mm／a。1933年疊溪7.5級地震發生在岷江斷裂南段（王康等，2011）。岷江斷裂中北段屬于低滑動速率段，歷史上沒有7級以上強震的記載，震級最大的是1960年松潘北6.7級地震，但也不能低估這些區段未來的地震危險性。例如，2008年汶川8.0級地震正是發生在青藏高原東部邊界構造帶上一個歷史地震和斷裂活動水平較低的構造段（鄧起東，2008；張培震等，2008）。

虎牙斷裂為岷山活動塊體的東邊界斷裂，南起平武縣銀廠溝一帶，向N經土橋、虎牙、小河后，可能繼續向NW 延伸至九寨溝附近，并與東昆侖斷裂相交（徐錫偉等，2017）。走向NNW—SN，全長約160km。盡管虎牙斷裂沿線大地震活動頻繁，如1976年松潘－平武2次7.2級地震和2017年九寨溝7.0級地震，但目前對虎牙斷裂晚第四紀運動性質的認識分歧較大：一些學者認為其為第四紀逆沖斷裂（鄧起東等，1994；趙小麟等，1994）；也有學者認為其以走滑為主、兼具逆沖性質（Jonesetal．，1984；徐錫偉等，2005；周榮軍等，2006）或以逆沖為主、兼有左旋走滑性質（王康等，2011）。究其原因，可能與該斷裂地表出露狀況較差有關，如劉華國等（2018）在詳細的構造地貌調查基礎上開挖的探槽也未能揭示其斷錯晚第四紀地層的構造現象，推斷該斷裂自北向南表現為由隱伏走滑斷裂向逆沖斷裂逐漸轉換。周榮軍等（2006）利用夷平面高度與出露地層年齡給出了虎牙斷裂第四紀以來的平均垂直滑動速率為0.5mm／a，利用河流階地垂直位錯及階地年齡給出其晚更新世以來的平均垂直滑動速率為0.3mm／a，利用洪積扇位錯及年齡計算獲取其晚第四紀以來的平均水平滑動速率為1.4mm／a。王康等（2011）根據GPS資料獲得其地殼縮短速率為2mm／a。

關于1976年松潘－平武MS7.2地震群以及2017年四川九寨溝MS7.0地震，前人對這幾次地震發震構造的認識比較一致，一般均認為與虎牙斷裂密切相關（Jonesetal．，1984；徐錫偉等，2005；周榮軍等，2006；朱航等，2009；王康等，2011；季靈運等，2017；劉華國等，2018；Xieetal．，2018）。對1933年疊溪地震的發震構造爭議較大，錢洪等（1995）、Chen等（1994）、王康等（2011）認為疊溪地震的發震構造為岷江斷裂；而唐榮昌等（1983）、黃祖智等（2002）和Ren等（2017）提出疊溪地震的發震構造有可能為NW 向的松坪溝斷裂。即便如此，對于松坪溝斷裂的分布位置與運動性質也存在不同看法。上述分歧的存在顯然影響到對岷江地塊周緣未來地震危險性的科學研判。因此，需要進一步結合該區M≥7.0地震及2008年汶川MS8.0地震后的區域地震序列分布特征揭示岷江活動地塊周緣大地震的孕育發生過程及其特征，從而為區域地震危險性評價提供更可靠依據。

2 地震數據與處理

2.1 基礎數據

地震空間分布特征與發震斷裂相關性分析的準確性同地震定位的精度呈正相關（Schaffet al．，2002；Shearer，2002）。地震定位可分為絕對定位和相對定位，其中地震臺網定位多使用基于全球速度結構模型的絕對定位方法，常帶來較大的誤差。為了提高震中位置的準確性，需要采用相對定位法對岷山地塊及其鄰近地區有記錄的地震事件進行小地震精定位。研究區于1982年起有相關震相觀測報告記錄，但又經過記錄格式和臺站編碼的不斷更迭，因此2000年以前的震相觀測報告不滿足此次精定位的要求。考慮到研究區內一些地震序列的發生時間早于2000年，故本文將地震數據分為2部分：1）2000年之前的地震目錄；2）研究區內2000—2019年的精定位地震事件。

2000年之前的地震目錄又可分為2部分：1982年之前的數據從中國地震數據共享網絡提取；1982年1月—1999年12月的數據從四川省地震監測中心提供的震相觀測報告中提取。考慮到1972年前地震記錄的完整性和精確度較差，且松潘－平武MS7.2地震群發生于1976年，故將收集地震目錄的起始時間定為1972年1月1日，共獲得9 034個地震事件的相關數據。

2000年以來的小地震精定位中所使用的震相觀測報告和臺站位置由四川省地震監測中心提供（圖2）。在定位前，為保證研究區邊緣的地震定位精度，適當將數據收集范圍擴大。在地震目錄和震相的篩選過程中，要求每個事件至少有6個震相，且實際到時和理論到時之間的偏差≤5s，一共獲得了39 076個地震事件的相關數據，其中包括245 003條P波走時和242 130條S波走時。

圖2 研究區及其周邊的地震臺站分布圖Fig．2 Distribution of seismic stations in and around the study area．

2.2 數據處理

本次小地震精定位使用的雙差定位法（hypoDD）是Waldhauser等（2000）提出的一種以提高事件間相對定位精度而非絕對準確度為目的的相對定位法，Waldhauser（2001）進一步完善了該算法。該方法利用在各臺站同時記錄到的2個相鄰事件的觀測和理論計算走時差的殘差（即雙差）來確定地震事件的相對位置。所有事件的相對走時相互制約，通過調整它們相對于事件簇的矩心位置，使得觀測走時差與理論走時差達到最小，從而實現定位并提高相對定位的精度。

根據射線理論，地震事件i相對于臺站k的到時可表示為沿射線路徑的積分：

其中，τi為事件i的發震時刻，u代表慢度，其中震源參數（x1，x2，x3）、發震時刻、射線路徑及慢度場是未知量。將式（1）中觀測到時在震源處展開為一階泰勒級數：

將事件i和事件j相應的到時差相減即可得到雙差：＝－，

根據數據處理流程（圖3）可知，雙差定位程序分為2部分，即預處理程序Ph2dt和主定位程序hypoDD。其中，預處理程序Ph2dt的作用是對輸入的地震目錄數據和臺站信息數據進行處理，將地震事件組成事件對，整理數據得到hypoDD程序的輸入文件；定位程序hypoDD則是在Ph2dt所整理數據的基礎上，結合走時差數據對地震事件進行重新定位。

圖3 hypoDD精定位程序的流程圖Fig．3 HypoDD process flowchart．

設置最小連接數miNLNK和最小觀測數miNOBS為4，震源間距＜25km，事件對到臺站的距離＜400km，每個事件的最大鄰居數MAXNGH 為100。在定位時設定P波到時的權重為1.0，S波震相的權重為0.7。地震定位時分3組10次迭代，在第1組的4次迭代中不設置閾值，在第2組和第3組的6次迭代中采用4倍標準差作為閾值，剔除計算過程中殘差過大的數據。最后采用共軛梯度方法求解方程，得到阻尼最小二乘解。一維速度模型則參考Wang等（2007）給出的青藏高原東緣的P波速度結構（表1），房立華等（2018）對九寨溝7.0級地震后1個月內的余震進行的精定位中也采用該速度模型，設置波速比為1.73。精定位后得到38 926個地震事件的定位結果，殘差由初始的0.873 4降為0.194 5。平均定位誤差在EW 方向為0.154km、SN方向為0.164km、Z方向為0.206km。

表1 青藏高原東緣一維P波速度模型（W ang et al．，2007）Table 1 One dimensional P－wave velocitymodel in the eastern margin of the Qinghai Tibet Plateau（Wang et al．，2007）

圖4 震中距－走時曲線圖Fig．4 Epicentral distance travel time curve．

2000—2019年研究區小地震精定位前、后的結果如圖5所示。對比精定位前、后的地震分布情況可知，精定位后地震事件的聚集性明顯提高，且具有線性排列的特征。總體而言，精定位后的地震數據使得構造含義更為清晰。將其與1972—1999年的地震目錄、有歷史記載以來的破壞性地震資料相結合，可為地震序列的分布特征及其時空發展的討論提供重要的基礎資料（圖6）。

圖5 研究區小地震精定位前、后的對比圖（2000－01－01—2019－12－31）Fig．5 Comparison of small earthquakes before and after relocation in the study area（2000－01－01—2019－12－31）．a定位前的震中分布圖；b定位后的震中分布圖

圖6 岷山地塊及其鄰區儀器記錄地震分布圖（1972－01—2019－12）Fig．6 Distribution of instrumental earthquakes of minshan block and its adjacent area（1972－01—2019－12）．

3 地震序列時空分布特征

對于一次大地震來說，前震、主震和余震共同組成一套完整的地震序列，地震序列可以認為是震源體釋放應變能的一個緩慢過程（陳運泰等，2000）。從地震序列中獲得的信息遠比單獨一次主震多得多，這對地震構造特征及其遷移規律的研究具有重要意義。

3.1 基本特征

岷山活動地塊周緣最近100a的破壞性地震活動特征不但充分彰顯了活動地塊與地震孕育發生的密切關系，同時，2017年發生的九寨溝地震填充了虎牙斷裂北段破壞性地震活動的空區（圖1），岷山地塊周緣各個斷裂段似乎也都經歷了一次能量釋放過程，為剖析破壞性地震孕育發生的構造條件及其時空遷移規律提供了難得的實例。

和單獨研究主震的各種性質相比，儀器記錄的地震數據群能夠更細致地刻畫研究區內大地震（M≥6.0）的發震構造及發生前后的微破裂演化過程（萬永革等，2008；劉白云等，2015）。圖6中，除岷江斷裂中北段儀器記錄的地震較為稀疏外，其他區段儀器記錄的地震震中分布則較為清晰地勾畫了岷山活動地塊周緣邊界帶的分布特征及其走向變化。同時也可以看出：一些區段，如岷江斷裂南段和虎牙斷裂北段的小地震密集條帶與現今認識的斷裂構造之間似乎不存在較好的對應關系，這一現象很可能是因為這些區段地勢反差強烈且外動力作用強烈，導致對該區域內對最新活動構造的認識不足及研究深度和精度不夠。因此，在這些地區，對儀器記錄地震的時空分布特征開展細致分析，可為了解地震的孕育發生過程提供多方面的啟示。

由于岷山地塊南邊界被NE向的龍門山構造帶所截斷，該邊界的地震活動特征也就淹沒在密集的汶川MS8地震活動序列中，下文不再做進一步分析。虎牙斷裂北段在走向上發生了明顯拐折，偏向NW，因此在某種程度上可以說該斷裂構成了岷山地塊的東部和北部邊界，而岷江斷裂構成了岷山地塊的西部邊界。下面分別對這2條斷裂自1972年以來由儀器記錄的地震的時空分布特征進行分析。

3.2 虎牙斷裂的地震活動特征

3.2.1 松潘－平武地震序列

1976年8月23日，四川省松潘、平武一帶相繼發生了2次7.2級地震，學界一般認為其是雙主震型地震，稱為松潘－平武地震。從1975年以前儀器記錄的地震分布特征來看（圖7a），虎牙斷裂中北段在松潘－平武地震發生前已經有了較為明顯的小地震活動，即這2次7.2級地震在地震活動性方面存在前兆。陳運泰等（2000）認為一些主震事件發生前會相應地在震源區產生一些小地震，稱為前震序列，前震序列是預測地震的有效方法之一。在松潘－平武地震中，先是在中北段發生7.2級地震，接著向中南段擴張，發生了第2次7.2級地震（唐榮昌等，1981），同時也觸發了大量余震活動，形成一條總體上近SN向的小地震密集帶（圖7b）。

圖7 1976年松潘－平武地震前、后儀器記錄地震的分布特征對比圖Fig．7 Comparison of seismic distribution characteristics recorded before and after the Songpan Pingwu earthquake in 1976．a 1972－01－01—1976－08－15；b 1976－08－16—1986－12－31

從地震目錄中篩選出1976年8月23日—1976年12月31日時間段內MS≤4.0的所有地震事件，在ARCGIS 10.2系統支持下，搜索半徑設置為0.1°，繪制松潘－平武地震余震序列的核密度圖（圖8）。核密度（KDE）分析是一種非參數空間插值方法，通過計算事件密度分析點事件分布的一階性質。從概念上看，點的核密度分析是在每個點上方均覆蓋著一個具有相同半徑的平滑曲面，該曲面大致呈傘狀。在點所在位置處密度表面值最高，隨著與點距離的增大表面值逐漸減小；在與點的距離等于搜索半徑的位置處表面值為零（Silverman，1986；Baileyet al．，1995；Xieetal．，2008），具體可表示為其中，s是工作區內任意一點，λ（s）為點s處的核密度值，r為搜索半徑，i為采樣點，n為采樣點的數量，k為采樣點i到s的距離（dis）的權重（Al Ahmadietal．，2014）。

圖8 1976年松潘－平武地震余震（1976－08－23—1976－12－31，M S≤4.0）序列密度圖Fig．8 Density map of aftershock sequence of the Songpan Pingwu earthquake in 1976（1976－08－23—1976－12－31，M S≤4.0）．

而傳統地震密度分布圖中反映地震數量的等值線是通過幾個等值點確定的曲線，并不能保證該曲線上任一點都具有相同的值。因此和傳統方法相比，核密度分析法能夠更準確地反映出不同位置地震發生的頻次。考慮到這點，本文使用了ARCGIS 10.2的核密度分析工具，根據不同的搜索半徑限定不同大小的圓形鄰域，計算地震點要素在其周圍鄰域的密度，繪制地震序列的核密度分布圖。

從核密度圖中可以看出（圖8）：余震序列并非籠統地近SN向分布，而是可分出2個在走向上存在明顯差異的段落。北側段落走向NW，約315°；南側段落走向NNE，約15°，走向上的差異約達60°。因此可以認為松潘－平武地震中的2次7.2級地震應該屬于2個相對獨立的地震破裂段，即第1次7.2級地震的發震斷層走向NW，可稱為松潘地震；第2次7.2級地震的發震斷層走向NNE，可稱為平武地震。目前對虎牙斷裂NNW 向空間分布特征的認識很可能與實際狀況或與地震活動性反映的構造特征之間還存在不協調。這種不協調不但表現在中南段小地震條帶的NNE走向上，同時在反映在中北段小地震條帶的NW 走向上，虎牙斷裂最新活動段落的幾何學特征很可能比現今所認識的更為復雜。

3.2.2 九寨溝地震序列

為了研究2017年8月8日九寨溝地震發生之前震區是否也存在前震活動密集的現象，圖9給出了研究區1997年8月8日—2007年8月7日和2007年8月8日—2017年8月7日2個時段的地震震中分布圖。相對研究區其他地段，九寨溝地震震區在前一個10a時段（1997年8月8日—2007年8月7日）沿NW 向已出現小地震密集發生的現象（圖9）。在后一個10a時段（2007年8月8日—2017年8月7日），沿著NE向的龍門山構造帶發生了汶川MS8.0地震，故在研究區右下角出現了1條NE向的小地震密集帶。盡管如此，在2017年九寨溝地震震區，與前一個10a時段相比，NW 向小地震密集活動的現象更為明顯，直至MS7.0九寨溝地震的發生。由此看來，與1996年松潘－平武2次7.2級地震類似，2017年九寨溝地震在地震活動性方面也存在前兆。這種前兆現象在青藏高原東緣的大地震活動中是否具有普遍性，還需要更多的震例佐證，但至少在岷山地塊東邊界的強震活動中已經顯示了這一特點。

圖9 2017年九寨溝地震前不同時段的地震震中分布圖Fig．9 Epicentre distribution of earthquakes at different times before the 2017 Jiuzhaigou earthquake．a 1997－08－08—2007－08－07；b 2007－08－08—2017－08－07

對于2017年8月8日九寨溝地震，除了前震活動值得我們注意，其余震序列也值得進行更深一步的研究。本文從小地震精定位結果中篩選出2017年8月9日—2019年12月31日時間段內的地震數據，得到九寨溝地震余震序列分布圖（圖10a），從中可看出九寨溝地震的余震主要沿虎牙斷裂北段集中分布，之后在ARCGIS 10.2的支持下基于MS≤4.0的地震數據繪制出九寨溝余震序列密度圖（圖10b），搜索半徑為0.01°。圖10a中九寨溝地震余震序列條帶在線狀特征上與前人的認識類似（季靈運等，2017；易桂喜等，2017；安艷茹等，2018；Xieetal．，2018），但圖10b更精細地揭示了九寨溝地震序列的小地震密集分布條帶及條帶不同段落走向上的差異，可以獲得一些有關2017年九寨溝地震發震構造的新認識。九寨溝地震的發震構造可分為南、北2段，其中，南段的走向為320°～330°，小地震密集程度高，條帶較為細窄，應該反映了發震構造高角度、以走滑運動為主的動力學性質。同時，許忠淮（2001）和Wan（2010）的構造應力場反演結果均認為岷山活動地塊所在地區應力為擠壓狀態。表2中的數據表明岷山活動地塊的σ1走向NW，傾角＜10°，σ2的傾角＞σ3，說明其發震斷裂為走滑斷層，且兼具高角度逆沖性質。

表2 岷山活動地塊的應力場反演結果（W an，2010）Table 2 Table of inversion results of stress field in minshan active block（after Wan，2010）

圖10 2017九寨溝地震余震序列的分布圖及密度圖（2017－08－09—2019－12－31；M S≤4.0）Fig．10 Density map of aftershock sequence of the Jiuzhaigou earthquake in 2017（2017－08－09—2019－12－31；M S≤4.0）．

虎牙斷裂北段略向N偏轉，走向為335°～345°，小地震密集程度有所降低，條帶變寬，尤其在北邊的端部更為明顯。出現這種現象的原因主要包括：1）與走滑斷裂端部帚狀構造樣式有關，由于破裂散開呈面狀分布，導致了地震密集條帶在端部遞進式變寬現象的形成；2）2017年九寨溝地震震中正是位于南、北2段的結合部位，即該走滑斷裂段的樞紐部位；3）岷江斷裂限定了九寨溝地震序列密集條帶向NW 擴展的范圍，小地震活動似乎都沒有越過岷江斷裂的地表跡線。

通過虎牙斷裂沿線1972年1月以來的地震密度分布圖（圖11）可以看出：2017年九寨溝地震序列和1976年松潘－平武地震序列的密集條帶呈現出首尾相連的分布特征，表明這幾次大地震的孕震構造單元已被地震破裂貫通。同時，圖11中地震序列密集條帶的時－空分布特征揭示了這幾次大震的分布與構造單元邊界帶之間存在密切關系。盡管目前對岷山地塊東部及北部邊界帶上的活動斷裂的幾何學和運動學特征的研究還有待進一步深化，但對這3次大地震沿線存在活動地塊邊界帶的認識較為一致。這3次大地震序列的密集條帶清晰地勾畫了岷山地塊東部及北部最新活動邊界帶的幾何學特征。此外，圖12中的AB剖面顯示1976年松潘MS7.2地震的發震斷層是具有高角度逆沖分量的走滑斷層，這與房立華等（2018）給出的2017年九寨溝MS7.0地震的發震斷層結果相似，即1976年松潘MS7.2地震與2017年九寨溝MS7.0地震的發震斷層應屬于樹正斷裂的不同段落，共同構成了岷山地塊的北部邊界帶。但同時也可看出這2次地震與1976年平武MS7.2地震的發震斷層在走向上存在約60°的差異（圖11）——這種程度上的走向差異足以使與之對應的斷裂構造表現出不同的動力學性質與活動特征。因此，盡管可以認為2017年九寨溝MS7.0地震、1976年松潘MS7.2地震和1976年平武MS7.2地震的發震斷層為同一條構造帶，但也不宜籠統地將其看作虎牙斷裂的不同區段（季靈運等，2017；徐錫偉等，2017；易桂喜等，2017；安艷茹等，2018）。由于樹正斷裂的運動性質為左旋走滑，空間展布上走向SE，傾向SW，是與虎牙斷裂呈斜列關系的同一斷裂帶（圖10b），再加上前文中提到1976年松潘－平武地震群的發震斷層存在角度差異，故將樹正斷裂視為虎牙斷裂在NW 方向上的分支更為合理，即為2個獨立的地震破裂段。

圖11 虎牙斷裂地震事件的密度圖（1976－08－23—2019－12－31，M S≤4.0）Fig．11 Seismic event density map of Huya Fault（1976－08－23—2019－12－31，M S≤4.0）．

在地震活動性方面，目前普遍認為2017年九寨溝MS7.0地震的發生使作為岷山活動地塊東邊界的虎牙斷裂基本貫通，但從圖12中可以看出CD剖面上的地震事件較AB剖面在橫向上更為分散。結合2次地震事件的震源機制解（Jonesetal．，1984）可知，1976年松潘MS7.2地震和1976年平武MS7.2地震的發震斷層均以走滑為主，兼具逆沖性質，走向近SN的虎牙斷裂帶在運動性質上自北向南逆沖分量逐漸增加。因此，本文推測1976年平武MS7.2地震的震中位置可作為分界點，將其發震斷層歸為虎牙斷裂中段，是具有逆沖性質的走滑斷層。南段則為具有走滑性質的逆沖斷層，走滑分量隨虎牙斷裂在南部的延伸最終被吸收。即2017年九寨溝MS7.0地震發震斷層為樹正斷裂；1976年松潘MS7.2地震的發震斷層為NW 走向的虎牙斷裂北段；1976年平武MS7.2地震的發震斷層則為近SN向的虎牙斷裂中段。由于虎牙斷裂帶中段和南段地表出露條件較差，故其具體劃分至今仍存爭議，本文僅以地震數據作為切入點開展探討，后續也會進行更深入的研究。

圖12 跨岷山活動地塊兩側邊界斷裂帶的地震深度剖面圖Fig．12 Seismic depth profile of minshan active block．

除此之外，這3次大地震的時空發展過程對于判定地震危險區也有著重要的啟示。對比圖8和圖11可以看出：2017年九寨溝MS7.0地震發生在1976年松潘MS7.2地震與岷江斷裂之間的空區，這2次大地震的發生使得NW 向的樹正斷裂（即岷山地塊的北部邊界）在1次大地震周期中累積的能量得到比較完全的釋放。從圖5中岷山地塊東部邊界帶的小地震活動特征來看，虎牙斷裂南段似乎還存在一個地震活動的空區。根據類比分析，應該重視該區段未來的地震危險性。

3.3 岷江斷裂的地震活動特征

如前所述，構成岷山地塊西邊界的岷江斷裂以較場和川主寺為界可分為南、中、北3段。最近100a來，岷江斷裂南段和北段曾發生了1933年疊溪M7.5地震和1960年漳臘MS6.7地震，前后相隔27a。在地震地質的層面上，前人對于疊溪地震發震構造的認識存在分歧：Chen等（1994）、錢洪等（1995）和王康等（2011）認為疊溪地震的發震構造與近SN向的岷江斷裂密切相關，可認為是該斷裂南段；唐榮昌等（1983）、黃祖智等（2002）和Ren等（2017）則認為疊溪地震的發震斷層為以左旋走滑為主的NW 向松坪溝斷裂，但他們對于此斷裂的空間分布特征又有不同的看法。之所以存在上述差異，應與1933年疊溪M7.5地震震區及其鄰近地區地表地質調查工作的難度較大有關。

自1972年以來研究區的儀器記錄地震震中分布圖（圖6）顯示在1933年疊溪地震震區及其鄰近地區仍有大量小地震活動。從1972年以來地震目錄和小地震精定位結果中篩選出1933年疊溪地震M≤4.0的地震事件，在ARCGIS 10.2的支持下，設搜索半徑為0.15°，生成了疊溪地震震區及其鄰近地區儀器記錄地震核密度分布圖（圖13），從該圖可以看出：疊溪地震震區及其鄰近地區的小地震密度條帶以近SN向為主。盡管該SN向小地震密集條帶的空間位置與目前普遍認為的對岷江斷裂南段存在偏差，但這很可能與這些區段的活動構造研究的深度和精度有關。圖12中EF剖面顯示1933年M7.5疊溪地震震中位置的西側地震深度均約為10km；震中東側5～8km處地震僅在約12km和18km的深度分布；再向E則集中于約16km深處。這也印證了岷江斷裂南段為逆斷層，1933年疊溪M7.5地震的震中正位于斷層面附近。因此，從地震活動性角度，把岷江斷裂南段作為1933年疊溪地震的發震斷層更為合理。

圖13 疊溪地震震區及其鄰近地區儀器記錄的地震密度分布圖Fig．13 Density distribution map of instrumental earthquakes in the Diexi earthquake area and its ad jacent region（1972－01－01—2019－12－31；M S≤4.0）．

1933年疊溪地震距今已近90a，從經典的彈性回跳理論來看，震后調整僅可能持續幾個月甚至幾年。然而，Toda等（2008）認為：雖然大地震導致的震源區應力改變是瞬間的，但由此引發的震區及其鄰近地區地震活動性影響可能要持續幾十年到幾個世紀才會消失。如Qian等（2013）對2008年汶川地震后余震的持續時間的計算結果表明：地震活動率恢復到主震前的正常值所需要的時間約為100a。對于大地震之后的余滑現象，Cakir等（2005）以土耳其北安納托尼亞斷裂1944年MW7.4地震為例開展的研究顯示，震后余滑可持續50～70a，Li等（2017）也認為1920年海原斷裂的震后余滑已經持續了近100a。因此，自1933年疊溪地震之后約40a的1972年開始至2019年，在該震區及其鄰近地區仍記錄到反映發震構造特征的余震序列屬正常現象。當然，究竟是何種機制控制著大地震的余震活動能夠持續幾十年的時間，仍是一個值得探討的科學問題。

上述的分析表明：構造活動在岷江斷裂南段積累的能量很可能在1933年疊溪地震中得到了比較徹底的釋放。對于岷江斷裂北段，周榮軍等（2000）曾認為該區段可以分為川盤－川主寺和弓嘎嶺－尕米寺2個低序次地震破裂單元，它們分別在1960年、1748年發生了6.7級地震和6.5級地震。如此看來，岷江斷裂北段在岷山地塊周緣最近一次的地震活躍期中也可能已經釋放了能量并進入了相對穩定的階段。事實上，盡管不如其他區段明顯，但相對于岷江斷裂中段而言，沿著岷江斷裂北段東側仍存在較為密集的小地震活動。在岷山地塊西邊界上，岷江斷裂中段已經凸顯為一個重要的地震活動空區，這在2000—2019年精定位地震震中分布圖上表現得更為明顯（圖5b）。

4 討論

4.1 區域主要控震斷裂及與大地震孕育－發生過程的關系

盡管岷山地塊周緣的地震序列空間分布特征與現今所認識的斷裂構造之間似乎并不存在較好的對應關系，但這不妨礙我們對這些大地震的孕育發生與活動地塊的邊界帶具有密切相關性的觀點進行探討。這種對應關系的偏差固然與目前對這些區段的活動構造研究的深度和精度有關，也受到斷裂性質及其深部幾何學特征的影響，但也很可能反映了近地表的斷裂構造與發震構造之間復雜的對應關系。

近年來，越來越多的震例表明板塊會聚帶或一些大型活動地塊邊界帶上的應變釋放過程與調節方式比先前認識的更為復雜，涉及到多條不同運動性質的斷裂發生破裂。如2008年MW7.9汶川地震的地表破裂帶貫穿了NE向的右旋逆沖型北川－映秀斷裂和逆沖型灌縣－江油斷裂以及NW 向逆沖左旋型小魚洞斷裂（Liuetal．，2009；Xuetal．，2009；Zhangetal．，2010），同時產生了新生地震斷裂（鄧起東，2008）；地表破裂帶還突破了青藏高原東部邊界、擴展到相對穩定的四川盆地內（楊曉平等，2009）。2016年MW7.8新西蘭凱庫拉地震產生了至少12條不同性質和不同走向的地表斷裂，形成了一個長約170km、寬35km的破裂帶（Ham lingetal．，2017；韓竹軍等，2017）。

張培震等（2005）曾指出：以黏塑性流變為特征的下地殼從底部驅動著上覆脆性地塊的運動。那么，不同活動地塊之間的差異性運動有可能直接導致地塊邊界帶上的能量積累以及大地震的發生，復雜的地表斷裂系統只是地震釋放能量過程中的一種表現形式。

4.2 區域未來強震危險區的判別

對未來的地震危險區進行判定是一項挑戰性很強的課題，而對岷山地塊周緣大地震及其地震序列的分析研究為此項工作提供了一些啟示。

從時間上來看（表3），在1976年松潘MS7.5地震和2017年九寨溝MS7.0地震發生前，沿主震區均存在小地震密集發生的現象，說明這些大地震的發生在地震活動性方面存在前兆，岷山地塊周緣大地震類型很可能表現為前震－主震－余震型。前震序列是預測地震的有效方法之一，依照不同定義可將前震分為廣義前震和直接前震。直接前震的定義為距離大地震發生時間較短、距離較近的小地震，通常被認為是較大地震的“種子”（陳運泰等，2000）；廣義前震則是在直接前震定義上的延伸，指發生在一個地震序列之前較長時間（幾個月、幾年甚至更長）、較遠距離（距震源數十千米甚至數百千米）、與該序列孕育有關的單個地震（即前兆地震）或地震群（即前兆震群及其組合（陸遠忠等，1982））。

表3 岷山活動地塊周緣破壞性地震（M≥7.0）特征表Table 3 Characteristics of destructive earthquakes（M≥7.0）around minshan active block

在下次大地震發生的位置方面，2017年九寨溝MS7.0地震無疑提供了一個典型的樣本。此次地震正是發生在1976年松潘MS7.2地震與岷江斷裂之間的空區，這2次大地震的發生使得NW 向的樹正斷裂在一個大地震周期中累積的能量得到了較為完全的釋放。同時，潘家偉（2021）的研究表明，2021年瑪多MS7.4地震的發生意味著巴顏喀拉地塊的活動尚未平息，仍具有較強的活動性。那么，如何判定某個區域是否存在地震風險將至關重要。由于活動斷裂的不同區段存在相互關聯，某段發生強震活動后，會觸發其他區段的地震活動，且在活動性較強的地塊（地區），一次地震的發生可能會使地震活動表現出叢集性和準周期性（韓竹軍等，2000，2008）。從這一觀點出發，結合前文中的地震序列和歷史大地震目錄等歷史資料可知，岷山地塊東、西邊界斷裂帶上存在無歷史大地震的區域。因此，本文推斷在岷山活動地塊周緣很可能還存在2個地震危險區，分別位于虎牙斷裂南段和岷江斷裂中段（圖14），建議加強對這2個地區的地震監測。

圖14 岷山地塊周緣未來危險區預測圖Fig．14 Map of future earthquake risk area around minshan block．

5 結論

本文對岷山活動地塊及其鄰近地區2000—2019年的39 076個小地震采用雙差定位法進行了重新定位，并結合1972—1999年同區域儀器記錄的地震目錄，共計獲得研究區48 110個地震事件的相關數據。針對研究區內自1933年疊溪M7.5地震后的各個大地震，開展了不同時段地震序列空間分布特征的研究，并在生成的小地震密度條帶的基礎上進行了精細分析，獲得了如下一些認識：

（1）自1933年疊溪M7.5地震發生以來的4次M≥7.0地震序列在空間上均沿岷山活動地塊的邊界帶分布，顯示出岷山地塊對該區大地震的孕育和發生具有明顯的控制作用。

（2）在具體發震斷層的判定方面，1933年疊溪地震的發震斷層應為岷江斷裂南段。2017年九寨溝MS7.0地震的發震斷層與1976年平武MS7.2地震的發震斷層在走向上存在約60°的差異，而1976年松潘MS7.2地震位于兩者之間的過渡地帶，故這3次大地震可能分屬于同一斷裂帶不同的地震破裂段。其中，2017年九寨溝MS7.0地震的發震斷層為NW 向樹正斷裂；1976年平武MS7.2地震的發震斷層為近SN向的虎牙斷裂中段；1976年松潘MS7.2地震則是處于前兩者之間的虎牙斷裂北段。

（3）2017年九寨溝MS7.0地震發生在虎牙斷裂帶北支樹正斷裂的北段空區。在岷山活動地塊周緣很可能還存在2個地震危險區，分別位于虎牙斷裂南段和岷江斷裂中段。岷山地塊周緣大地震類型很可能屬于前震－主震－余震型。因此，從地震預報的角度建議加強對這2個地震空區的監測。

致謝四川省地震監測中心為本研究提供了震相觀測報告；觀測人員在記錄數據方面付出了辛勤勞動；審稿專家對本文進行了認真審閱并提出了寶貴意見；文中部分圖件使用GMT軟件繪制。在此一并表示感謝！