2010年青海玉树地震_Ms7_1_同震地表破裂及其与山脉隆升的关系_百 ...
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第30卷第4期地质通报Vol．30，No．4Apr.，20112011年4月GEOLOGICALBULLETINOFCHINA·非主题来稿选登·2010年青海玉树地震(Ms7.1)同震地表破裂及其与山脉隆升的关系吴富峣1,2，李海兵1,2，潘家伟1,2，李宁3，郭瑞强1,2，张伟1,2WUFu-yao1,2,LIHai-bing1,2,PANJia-wei1,2,LINing3,GUORui-qiang1,2,ZHANGWei1,21.中国地质科学院地质研究所，北京100037；2.国土资源部大陆动力学重点实验室，北京100037；3.四川省地矿局109地质大队，四川成都uteofGeology,ChineseAcademyofGeologicalSciences,Beijing100037,China;oratoryforContinentalDynamics,MinistryofLandandResources,Beijing100037,China;3.109GeologicalParty,SichuanBureauofGeologyandMineralExplorationandDevelopment,Chengdu610010,Sichuan,China摘要：野外调查发现，2010年4月14日青海玉树Ms7.1级地震同震地表破裂带长约65km，破裂带走向为310°，破裂面向NE陡倾，地表破裂带由2部分组成，其中西侧部分长约19km，东侧部分长约30km，两者之间存在约15km的无破裂区。地表破裂以右阶雁行状破裂分布为主要特征，呈现左旋走滑性质，伴随有垂直位移。统计结果显示，同震地表破裂垂直位移(dv)与水平位移(dh)的比值在0.13~0.53之间，地貌累积dv与累积dh比值为0.27~0.63。同震dv/dh与地貌dv/dh的相似显示玉树南山的形成和玉树地震具有同样的运动学和动力学性质，玉树南山的形成是地质历史上沿玉树断裂多次类似于玉树地震的地震活动的结果，计算出需要1800~2600次地震才能造成玉树南山的隆升。前人研究本段断层地震复发周期为120~200年，计算出断层开始活动时间不晚于20万~40万年以前。关键词：玉树地震；地表破裂；dv/dh；山脉隆升中图分类号：P315.2文献标志码：A文章编号：1671-2552(2011)04-0612-12WuFY,LiHB,PanJW,LiN,GuoRQ,-seismicsurfaceruptureof2010Yushuearthquake(Ms7.1),Qinghai,icalBulletinofChina,2011,30(4):612-623Abstract:InfieldinvestigationwefoundthatQinghaiYushuMs7.1earthquakeoccurredonApril14,2010produceda~65kmlongco-seismicsurfacerupturezonewhichstrikes310°irezoneiscomposedoftwoparts:nthesetwosections,erupturesdisplayedcommonsinistrallinesmainlyfeaturingrightsteppingen-echelonruptures,-tiosbetweenco-seismicverticaloffsetandhorizontaloffsetrangefrom0.13to0.53,whilethegeomorphicdv/dhvaluesof0.27~0.63areclosetoco-seismicdv/dh(0.13~0.53),indicatingthattheYushuNanshrwords,theYushuNanshanupliftisresultingfromthecumulativeverticaloffsetsproducedbymanyearth-quakludethatweneed1800~researchersreckontherecurrenceperiodoftheYushusectionofGanzi-Yushufaultzonetobe120-200years,whichwouldmakeusbelievethatthisfaultsection'sactivitystartedfrom200~ds:Yushuearthquake;surfacerupture;dv/dh;mountainuplift收稿日期：2011-03-16；修订日期：2011-03-24资助项目：国家科技支撑项目《汶川地震断裂带科学钻探》和中国地调局项目《青藏高原北缘和东缘大型断裂带与地震活动》作者简介：吴富峣(1985-)，男，在读硕士，从事活动构造、构造地貌研究。E-mail:wufuyao1985@通讯作者：李海兵(1966-)，男，研究员，从事新构造、活动构造与构造地貌研究。E-mail:lihaibing06@第30卷第4期吴富峣等：2010年青海玉树地震(Ms7.1)同震地表破裂及其与山脉隆升的关系613近年以来，沿青藏高原周缘的大型断裂发生了很多强地震，如2001年东昆仑（Mw7.8）山口走滑型地震，2008年于田阿什库勒（Mw7.2）正断型地震和总长逾500km。其中甘孜-玉树段长约300km，总体呈NW—NNW走向(图1)。甘孜-玉树断裂带历史上曾经多次发生地震，近代有历史记录的地震有1320a±65a竹庆-日阿附近地震、1738年玉树西北6.5级地震、1854年甘孜地震和1896年邓柯7级地震[14]。近代活动构造研究表明，甘孜-玉树断裂西北段的左旋滑移速率为2008年汶川（Mw7.9）逆冲型地震。这些强地震无一例外地都沿山脉与山脉周缘低地形的边界断裂，也就是先成的老断裂上发生。联系到地震同震地表破裂直接造成的位移量，认为山脉的形成往往与断裂密切相关，断裂的长期运动直接促成了山脉的形成[1-5]。在构造运动活跃地区，断裂，尤其是活动断裂在山脉之类的高地貌形态的形成过程中是绝对主要的因素。地震是断裂的主要运动形式，是地壳活动性的具体表现，地震造成的地表破裂带是地震活动的直接结果，地表破裂也就包含着大量的诸如区域地壳运动方式、运动状态等重要的地质信息。因此，震后地表破裂调查往往对理解区域的地壳运动和地震机理，乃至建立区域内的构造模式都有重要意义。7mm/a左右，而南东段则在12±2mm/a[8-9，15-16]。沿甘孜-玉树断裂两盘分布的第四纪沉积物被断层错动变形。以上这些特征都证明甘孜-玉树断裂第四纪以来是一条有着强烈活动性的断层。大地构造背景上此断裂带为北部巴颜喀拉地体与南部松潘甘孜地体的分界线，地震地质上是川滇活动地块的东部边界所在[17]。22.1同震地表破裂特征地表破裂带分布对此次玉树地震地表破裂的情况，已有人做过2010年4月14日青海玉树发生Ms7.1级地震，震中位于33.224°N、96.666°E[6]。震后中国地质科学院地质研究所迅速组织人员对发震的甘孜-玉树断裂带进行了地表破裂调查，对于本次地震地表破裂的特征、区域构造地貌特征有了初步了解。以往关于断裂活动和山脉隆升耦合关系的研究多侧重于对逆冲型地震造山或者对转换挤压造山模式的研究，本文以这次野外考察为基础，通过同震地表破裂研究、构造地貌分析、卫片分析等方法，对甘孜-玉树断层玉树段的动力学特征进行了初步研究，认为区域上玉树附近的构造-地貌演化主要是由甘孜-玉树断裂带的长期活动所控制的，其中玉树南山的形成是甘孜-玉树断裂带长期活动的结果，与河流的下切作用关系不大。初步的考察和统计[18-19]，认为破裂由微观震中隆宝湖北侧一直延伸到最东端的禅古寺附近，全长约50km。笔者经过详细的野外地震破裂调查、震后航片解译等工作，发现同震地表破裂带总体走向为310°，破裂面向NE陡倾，主要由2个部分组成，其中西侧部分长约19km，东侧部分长约30km。以破裂带的几何学特征、位移分布为依据可将这2部分再细分为3段(图2)：最东段破裂带为禅古寺到牧民新村，地形上主要沿河谷或者两山之间的低地形分布，全长8~9km，地表破裂主要为雁列状裂隙，地表发育明显的垂直位移破裂(图版Ⅰ-C)，破裂带同时穿巴曲河而过，形成跌水现象(图版Ⅰ-E)。河边基岩中出露由断层泥、碎裂岩和角砾岩构成的断裂带(图版1构造背景Ⅰ-D)。中段破裂带从玉树州赛马场附近开始出现，地形上沿玉树南山山脚分布，一直向北西延伸，穿过宏观震中郭央烟宋多，直至直隆盖托附近湮灭，全长约22km，为同震破裂最为发育段，地表破裂基本沿先存老断层分布，同时发育典型的走滑型地震同震地表破裂：地震鼓包、同震破裂拉分构造和雁列状裂隙(图版Ⅰ-A、B)。西段破裂带分布在隆宝湖拉分盆地中，大量的地震鼓包和雁列状张裂隙发育，同时可以见到较为明显的古地震遗迹(图版Ⅰ-F)，全长约为19km。总地来看，本次玉树地震地表破裂长约2010年玉树地震位于鲜水河断裂带西段的甘孜-玉树断裂上，鲜水河断裂自北向南分为甘孜-玉树断裂、鲜水河断裂、安宁河断裂、则木河断裂和小江断裂，为青藏高原东部一条著名的走滑断裂带，沿此带历史上曾经多次发生地震，其中鲜水河断裂中南段道孚-石棉段在最近300年就发生过大于6.5级地震10次[7-12]。甘孜-玉树断裂自四川甘孜起，经马尼干戈、竹庆、洛须后，继续向青海玉树、结隆、当江多方向延伸，在青海西金乌兰湖附近消失不见，最新研究表明其可能继续向西与风火山断裂相连[13]，50km(算上其间的未破裂带长度则达到65km)，地表614地质通报GEOLOGICALBULLETINOFCHINA2011年图1甘孜-玉树断裂示意图和2010年玉树地震地表破裂带分布CNEC(20100414)为中国地震局中国地震信息网震源机制解Fig.1Ganzi-Yushufaultandco-seismicsurfacerupturezoneof2010Yushuearthquake破裂呈现典型的左旋走滑性质的地表破裂特征，发育雁列状张裂隙、同震拉分、地震鼓包等构造,同时中段和东段的地表破裂和西段的古地震遗迹都表现出关于垂直位移的信息。方有明显的跌水现象（图版Ⅰ-E）；在破裂的中段，垂直位移也比较明显，主要分布在宏观震中(郭央烟宋多)附近，垂直位移在30~40cm之间；最西段的破裂带的垂直位移可以达到1.1m，是较为明显的古地震累积效应所致（图版Ⅰ-F），但此次地表破裂同震垂直位移几乎不见发育。2.2沿破裂带的位移及其分段性沿同震地表破裂带用全站仪进行了大量的垂直于破裂带的剖面测量，加上用米尺等工具进行的一些粗略测量结果，得到了关于位移分布的大量数据，后期在室内又对这些结果进行矫正后，统计了此次地震同震位移的分布情况（图3-A）。水平位移在整个破裂带都有分布，呈现明显的分段性：在破裂的西段，测得的最大左旋位移为3构造地貌特征从卫片和航片上进行构造解译，辅以野外的地貌调查工作的地貌学研究方法，已经成为研究区域构造特征和动力学特征的主要方法之一[3，12]，在近来的地震破裂研究中也多次被应用[20-21]。但沿本断层带的地貌解译多注重于破裂动力性质的解释和对于位移量的转换机制的研究[13-14]，对于区域的构造动力学机制并没有进行深入的研究，尤其是对玉树附近区域上的构造地貌解析没有进行深入性的探讨。本文尝试性地对本区域内构造地貌进行了初步研究。1.4m；破裂的中段是宏观震中所在地，位移量较大，最大可达2.3m，位于郭央烟宋多；在破裂东段测得最大的左旋错动为1.6m，但整体的位移值偏低。垂直位移沿破裂带的分布情况的信息表明（图3-A）：在断裂的东段(禅古寺)附近的垂直位移最大，约45cm，形成明显的翘起，在破裂带穿河而过的地第30卷第4期吴富峣等：2010年青海玉树地震(Ms7.1)同震地表破裂及其与山脉隆升的关系615图2研究区地质简图和地表破裂带分布Fig.2Geologicalmapofthestudyareaanddistributionoftheco-seismicsurfacerupturezoneA—沿图中虚线分为左幅和右幅，B—图A右幅的放大，C—图A左幅的放大。地质图据1983年1∶20万地质矿产图上拉秀幅与1987年1∶20万地质图玉树幅，地形图据1972年1∶10万地形图巴塘幅、上拉秀幅、玉树幅和隆宝湖幅综合。Q—第四系松散堆积；N—新近系；T3k—上三叠统上巴颜喀拉山；T3b—上三叠统巴塘；γ52—侏罗纪花岗岩；δ51—三叠纪霏细岩；1—正断层；2—走滑断层；3—断层；4—地表破裂带；5—水系图版ⅠPlateⅠA—破裂带中段发育的左旋走滑性质的地表破裂，主要发育同震拉分、挤压隆起和雁列状张裂隙，冻土层为主要变形层；B—郭央烟宋多附近发育地表破裂带(白箭头指示破裂带)，此处测得最大水平位移为2.4m；C—破裂带东段禅古寺附近地表破裂带(黄箭头指示断裂带位置)，垂直位移达到45cm；D—三叠系基岩中发育的由断层泥、碎裂岩和角砾岩构成的断裂带；E—地表破裂带穿巴曲河而过（红箭头指示破裂带位置），发育跌水现象，显示断裂SW盘抬升；F—破裂带隆宝湖段发育地表破裂，多次地震累积垂直位移1.1m，同时形成洼地616地质通报GEOLOGICALBULLETINOFCHINA2011年图3同震位移沿破裂带分布示意简图Fig.3HorizontalandverticaloffsetalongsurfacerupturezoneA—玉树地震同震水平位移和垂直位移分布；B—同震垂直位移与同震水平位移比值dv/dh分布，2条直线为利用最小二乘法做出的dv/dh的关系曲线，2条线段的斜率区间(0.13~0.53)代表dv/dh最可能的取值区间，黑方块为沿破裂带不同位置所取的dv/dh值沿玉树一带近几百年以来发生的地震证明了玉树断裂的第四纪活动性，那么易受地震地表破裂影响的年轻的地貌地形也就能够反映该区构造活动的性质。震前的甘孜-玉树一带卫星图片上显示出明显的线性地貌现象，大量的冲积扇和沟谷呈现左旋位错，左旋错开达到1.2km，同时沿断层附近发育大量三角面(图版Ⅱ)。这些构造地貌特征基本确定了本区域内的构造动力学框架：断层在左旋走滑的同时具有正滑分量，这样在研究本次地震活动特征的同时可以与先存的地貌进行对比。下面对沿破裂带发育的地貌进行具体分析。此次玉树地震发震构造为隆宝湖北部边界断层，同震破裂带基本沿该条断层的地貌延伸双向分布，地震波的反演也证明了地下断层破裂是沿断裂带分布的[22]。在本次破裂的北西段隆宝湖可见明显的地形差别，发育的冲沟被左旋错开（图版Ⅲ-A），沿隆宝湖两条边界断层即本次地震发震断层虽有高地形发育，却没有明显的三角面发育，可能是因其靠近盆地边缘，河流剥蚀较强，地形被侵蚀较大的缘故(图5)。在破裂带的中段，往宏观震中郭央烟宋多方向，玉树-甘孜断层沿途分布的冲沟和断错脊都被左旋错开。在郭央烟宋多附近可以从地貌上见到一明显的拉分盆地，同震破裂穿其而过（图版Ⅲ-B）。拉分盆地往西可见明显的断层露头，全站仪测得倾角81°，倾向NNW35°。挤压脊构造也很明显，由拉分盆地往西约4km，呈右阶分布的2条断层形成一明显的挤压脊构造（图版Ⅲ-C）。这些地貌特征可以很容易地从卫片和航片上辨认出来，是甘孜-玉树断裂带此段动力学特征的地表表现形式。再往南东方向，玉树南山上断层三角面的发育清晰可见（图版Ⅲ-D、E），三角面的倾向与同震地表破裂一样，倾第30卷第4期吴富峣等：2010年青海玉树地震(Ms7.1)同震地表破裂及其与山脉隆升的关系617图版ⅡPlateⅡA—震前郭央烟宋多附近的卫星图片表明冲沟和河流被左旋错开，最大错开距离为1240m，红线为破裂带;B、C、D—图A的局部放大，冲沟被左旋错开，位错距离从97~622m不等,红线为破裂带;E—玉树河谷附近的三维卫星图片，红线为破裂带，黄线为地貌剖面AA′与BB′（剖面位置见图2），白虚线包围的为断层三角面，三角面与垂直位移一起显示断裂的垂直运动分量，玉树南山山顶平台面起伏不大，显示剥蚀强度并不大;F、G—震前震后地貌对比，黑为先存断裂，红为地表破裂，两者震前震后多处重合，显示破裂沿先存老断裂发育，白虚线包围的为断层三角面。卫星图片来自GoogleEarth向NNW到NE，因为剥蚀的关系，倾角为40°~50°，从断层的几何学上来看，代表了断层累积的正滑分量。同时从沿地表作的地质剖面来看，沿三角面底到山顶最大的落差达到800~940m（图4-B、C），将这些地质剖面和卫星图片(图版Ⅱ-E)进行对比分析，可以看出甘孜-玉树断层下盘顶部的山顶(即玉树南山)较为平坦，并无太大的地形起伏，这代表着玉树南山山顶剥蚀程度较轻，也就是说下盘很有可能保持了刚被侵蚀之前的状态，那么沿三角面求得的累计位移值就可以作为此段内甘孜-玉树断层开始活动以来的近似累积位移值来进行研究。破裂带的最东段被巴塘河穿过，特征地貌保存618地质通报GEOLOGICALBULLETINOFCHINA2011年图版ⅢPlateⅢA—破裂带西段隆宝湖附近显示出冲沟被左旋错开，黑线为先存老断裂，此次地震中并未活动，白虚线为冲沟；B—破裂带中段发育的拉分盆地、断层三角面和基岩断裂，黑虚线包围的为断层三角面，红线为破裂带；C—破裂带中段发育的挤压脊构造，黑虚线为先存老断裂，红短斜线为雁列状张裂隙；D、E—沿断裂带中段冲沟被左旋错开，断层三角面发育，红线为破裂带，白虚线为冲沟；F—牧民新村附近的低地形，红线为破裂带，黑虚线包围的为断层三角面已不再完整。牧民新村是此段破裂的北西段起点，为一较明显的低地形，东段破裂在此呈马尾状发散，构造特征显示似乎又是一个小拉分盆地。Wang等[13]认为，此地形为一废弃河道沉积，在巴曲河被甘孜-玉树断层逐步错开后，巴曲河向上游袭夺，形成现在的河道地貌，同时也造成河道废弃(图版Ⅲ-F，图6)。垂直位移发育的中段与东段破裂，垂直位移与水平位移的比值具有一定的规律性。第一，虽然从图3-A中可以看出在许多大规模发育水平位移量的区域没有垂直位移量出现，但仍然有较多的点同时发育水平位移和垂直位移，而且几乎所有的比值都落在44.1垂直位移(dv)与水平位移(dh)的比值dv/dh同震dv/dh将同震垂直位移和水平位移按1∶1的比例投0.1~0.5之间；第二，这些点呈现2个集分布：第一集的线性函数关系式求得y=0.53x，第二集的线性函数关系式为y=0.13x，其中斜率值就是本次地震同震地表破裂的垂直位移值和水平位移值之比的统计值,也就是说本次玉树地震的垂直位移与水平位移的比值在0.13~0.53之间变化，其平均值图，所得的结果从图3-B中可以看出。在本次地震第30卷第4期吴富峣等：2010年青海玉树地震(Ms7.1)同震地表破裂及其与山脉隆升的关系619图4五条穿过三角面的垂直于断层的地貌剖面(具体位置见图2)Fig.4Fivegeologicalprofilesacrosstriangularfacetsandperpendiculartothefault为0.35左右。算[13]，地貌上的dv/dh值约为0.27，综合得出地貌上的dv/dh比值为0.27~0.63，其结果与同震dv/dh十分相近。4.2地貌dv/dh考虑到玉树南山附近冲沟年龄可能比较年轻，在进行地貌上累计垂直位移与累计左旋水平位移比值统计时，取最大的冲沟错开距离来限定dv/dh的正确性，从郭央烟宋多附近取得最大的左旋位移达到1.2km(图版Ⅲ-A)，以此为分母，以累计垂直位移800m为分子，可以求得地貌上dv/dh的值约为0.63，若以巴曲河被左旋错开的位移3km计5讨论5.1玉树地震的地表破裂机制5.1.1地震发震机制本次地震是沿隆宝湖这个拉分盆地的北界断层开始发动的，第一次破裂在北界断层靠西开始发动，620地质通报GEOLOGICALBULLETINOFCHINA2011年图5三条穿过隆宝湖的地貌剖面(具体位置见图2)Fig.5ThreegeologicalprofilesacrossLongbaolake然后向东传播，在结古镇形成第二次破裂[22]，正是这次破裂使得玉树县城南形成了中段和东段破裂带。同时野外考察证实，虽然地震波反演往西并无地下破裂发生，但第一次破裂造成的地震波在往东传递的同时越过拉分盆地向南传播形成的东段破裂带清晰可见。可以说这次地震也是双向的破裂，这种沿拉分盆地边界断层发震同时双向破裂的发震构造对于走滑断层发震来说是比较有普遍意义的[11，23-25]，在未来地震危险性分析方面值得注意。5.1.3同震位移特征地表破裂的形式主要为明显的右阶雁行状张裂隙、同震拉分构造，以及与雁行状裂隙相间发育的地震鼓包(图版Ⅰ-A、B)，地表破裂的变形层位主要为第四纪覆盖物最上面的冻土层。考察发现，此次地表破裂同时发育水平位移与正滑垂直位移。其中水平位移在3个破裂段都有分布，在宏观震中郭央烟宋多达到最大的2.4m。正滑垂直位移主要沿东段和中段分布，在东段达到最大的45cm，西段则没有观察到本次地震地表破裂的垂直位移，但西段明显的盆山地形差别和古地震遗迹显示西段的古地震活动应该具有较大的垂直累积位移，造成垂直位移在此段不出现的原因很可能是隆宝湖拉分盆地内沉积物太厚，使得垂直位移难以在地表出现。2种位移同时出现证明，此次地震是一个明显的走滑伴随拉张的事件，也就是在转换伸展应力环境下甘孜-玉树断层发生左旋破裂并伴随垂直正滑活动的事件过程。5.1.2地表破裂带分布特点同震破裂带在禅古寺一带造成了基岩中构造岩的出露(图版Ⅰ-D)，其中断层泥有20~30cm厚，而一次7级左右的地震才会形成1~2cm厚的断层泥[26]，这样厚的断层泥说明了断裂带上强地震的多发性和原地复发性。同时从本次地表破裂的分布可以看出，地震前后地表破裂的分布与先存老断裂重合率很高，证明了地表破裂带基本沿袭早先存在的老断裂带发育。从地貌空间分布上看，地表破裂基本沿盆山结合部、拉分盆地等高低地形之间的转换带分布(图2，图版Ⅲ-F、G)，显示了地表破裂带的分布与盆山的形成有直接关系。5.2玉树地震同震地表破裂带与构造地貌的关系玉树地震地表破裂带沿袭先存的老断裂分布，加上沿地表破裂出露的厚层构造岩，这些特征说明玉树地震和同震地表破裂带在地质历史上沿老断裂第30卷第4期吴富峣等：2010年青海玉树地震(Ms7.1)同震地表破裂及其与山脉隆升的关系621的分布具有原地复发性。在破裂带的东侧部分，震前就可以看到沿地表破裂带发育的大量河流、冲沟和山脊被左旋位错（图版Ⅲ-A~D），左旋位错最大达1.2km。玉树南山发育基岩断层三角面，与玉树河谷之间的垂直高差可以达到800~1000m，考虑到第四纪沉积物的覆盖，可以粗略估计累积垂直高差最大可以达到1200m左右800~1200m，在假设本次地震为特征地震的情况下，那么至少有1800~2600次古地震累积才能达到这么大的累积高差。闻学泽等[27-28]和USGS[6]的研究认为，本区内地震活动具有间歇性，间歇区间为100~120年，而地球物理模型[29]则显示本次地震的复发周期为200年。如果中和两者的数据以特征地震的复发周期120~(图4)，断层三角面的形成应该是多次地震作用累积的结果。断层三角面往东，地表破裂走向向北东偏转200年来计算，那么玉树附近山脉的隆升应该不晚于20万~40万年这个区间内，也就是最迟更新世晚期以来开始隆升。20°，向玉树州赛马场而去，地表呈现典型的马尾状，鉴此可以认为，赛马场是断裂尾端走滑断层马尾效应拉张环境下的产物。再往东联系牧民新村地表破裂带的分布情况，从几何结构和构造地貌的特征看，在更大范围内，玉树县城南部的低地形就是另一个正在形成中的或者已经形成只不过属萌芽状态的拉分盆地（图2），是值得注意的地震潜在危险性的地段。综上所述，沿破裂带展布的地貌的特征都受甘孜-玉树断层的控制，甘孜-玉树断层在此段具有原地重复性，断层一次活动形成地表破裂带，多次活动就直接控制震区附近的构造地貌的形成。5.5甘孜-玉树断裂带对山脉隆升的制约对区域上的构造地貌特征、断层活动性、断层几何结构的研究可以反映断层的动力学特征和区域的构造活动情况[5，30]。玉树河谷、跑马场低地形与玉树南山是区域上盆山耦合的地貌现象，其形成受甘孜-玉树断层的活动直接控制。跑马场附近的垂直位移差值达到了800~1200m，而本次地震的同震垂直位移与水平位移比值为0.13~0.53(图3-B)，如果将沿扎曲河南边的山脉的垂直位移量恢复到未被错开的初始状态，那么跑马场在山脉开始隆升以来被左旋错开了2.3~6.7km之多。Wang等[13]认为禅古寺附近恰为一河流袭夺点，而巴曲河已经被左旋错开达3km之多(图6)，对应到地貌上就是玉树州跑马场的低地形，而连接巴曲河与牧民新村、跑马场一线的低地貌是被废弃的古河道，这一观点与笔者所推论的跑马场被左旋错开2.3~6.7km正好相呼应。如此说来，跑马场南边的三角面的累积垂直位移几乎全部是伴随甘孜-玉树断层左旋走滑活动中产生的，说明现今的玉树河谷低地形和附近山脉的形成几乎全部是甘孜-玉树断层长期以来的贡献，是由断层作用控制的构造地貌，扎曲河和巴曲河水系的下切剥蚀作用在区域上对地貌的形成控制作用不大。甘孜-玉树断层玉树段的生长直接促成了区域上山脉的隆升和河谷的形成，从上述观点来看，本段断层具有左旋走滑伴随正滑拉张的生长方式(图7)。但是断层也并不是全沿老断层进行活动与生长，具体来说是山根部的老断层并不完全活动，同时沿山前的几条分支断层活动以促进断层的生长(图版Ⅱ5.3垂直位移与水平位移(dv/dh)的构造意义dv/dh作为运动学指标常被用来研究地表破裂的动力学意义，其值可以反映断裂两盘强地震时的具体活动情况。本次地震同震地表破裂的dv/dh值落在0.13~0.53之间，反映了同震垂直位移的存在。对应到地貌上，dv/dh值的内涵就是地貌标志物被垂直位错的距离与相应的被水平位错的距离的比值，笔者求得这个值在0.27~0.63左右，卫星图片和地质剖面都显示断裂下盘(玉树南山)剥蚀并不厉害，山顶为一平台面(图版Ⅲ-E,图4),这个值可以认为是比较精确的。该值与本次地震的同震dv/dh值虽然有差别，但是十分相近，两者的对应关系说明了垂直位移的存在，更有意义的是，说明了断层长期活动与短期活动运动学和动力学上的一致性，同时考虑到玉树地震地表破裂带沿先存老断层分布的特征，可以认为玉树地震或许具有特征地震的性质。5.4玉树地震与山脉隆升前已述及，类似玉树地震的地震活动直接造成了玉树南山的隆升。本次地震同震最大垂直位移达到45cm，在中段和东段平均为30cm左右，同时从图4中可以看见地貌上最大的累积位移可以达到F、G)，控制区域上地貌的变化，这种生长模式对于盆山结合部的活动断裂的活动和地震预测具有一定的指示意义。622地质通报GEOLOGICALBULLETINOFCHINA2011年图6甘孜-玉树断层造成巴曲河的错开和河流袭夺[13]Fig.6RiveroffsetandrivercapturealongBaqurivertriggeredbyGanzi-Yushufault6结论（2）利用dv/dh的值研究了断层活动的动力学性质，发现同震dv/dh的值在0.13~0.53之间，地貌上dv/dh为0.27~0.63，两者的相似性证明了长期以来断层活动的相同运动学和动力学性质。（3）本次地震地表破裂带基本全沿老断裂分布，沿破裂带出露较厚的断层泥，证明玉树地震的原地重复性，加之玉树断层长期以来的相同的运动学和动力学性质，推测本次玉树地震可能具有特征地震的性质。（4）玉树南山及其断层三角面是多次地震累积位移的结果，计算需要1800~2600次古地震才能形成这么大的垂直高差。前人研究该地区地震复发周期为120~200年，那么可以计算得到甘孜-玉树断层中段活动始于20万~40万年之前。（5）甘孜-玉树断裂带的活动制约了玉树南山地貌的形成，左旋活动使得巴曲河被左旋错开达（1）根据地震波的反演结果，玉树地震破裂主要由东西2次破裂事件组成，其中第一次西部隆宝湖北界断层破裂形成了西段破裂带，第二次东部靠近玉树县城的破裂则形成了东段与中段破裂带。地表发育典型的走滑地震同震破裂表现形式———右阶雁列状张裂隙、同震鼓包、同震拉分。地表破裂表现出左旋水平位移与正滑垂直位移同时发育的状况，可以说明本次地震是一次走滑伴随拉张的事件。3km，同时伴随的正滑分量造成了玉树南山和玉树河谷的形成。说明该区域的地形地貌是受构造作用制约的，河流侵蚀作用贡献不大。本段断层以左旋走滑伴随正滑拉张性质的生长方式控制玉树南山的隆图7甘孜-玉树断裂玉树段的构造演化模式断层性质为左旋走滑伴随垂直分量升，但并不完全沿山根部位的老断层进行活动，同时沿山前几条分支断层进行活动。这种生长方式不仅控制了山脉的隆升，未来区域地震灾害评估也可作为参照。Fig.7StructuralevolutionmodelofYushusectionofGanzi-Yushufault第30卷第4期吴富峣等：2010年青海玉树地震(Ms7.1)同震地表破裂及其与山脉隆升的关系623致谢：此次地震地表破裂野外调查工作得到青海省国土资源厅和前线其他兄弟单位的帮助和支持，调查团队中吴建国和李勇两位司机师傅不畏高原缺氧地努力做好后勤工作，在此一并表示感谢。谨以此文悼念在地震中死去的同胞们。参考文献[1]ErchieWang,nozoictoHolocenedeforma-tioninsouthwesternSichuanandadjacentYunnan,China,anditsroleinformationofthesoutheasternpartoftheTibetanPlateau[J].GeologicalSocietyofAmericaBulletin,2000,112:413-423.[2]HubbardJ,oftheLongmenShanandTibetanplateau,andthe2008Wenchuan(M=7.9)earthquake[J].Nature,2009,458:194-197.[3]李海兵,付小方,JeromeVANDERWOERD,等.汶川地震（Ms8.0）地表破裂及其同震右旋斜向逆冲作用[J].地质学报,2008,82(12):[15]陈立春,王虎,冉勇康,等.玉树Ms7.1级地震地表破裂与历史大地震[J].科学通报,2010,55(13):1200-1205.[16]周荣军,马声浩,蔡长星.甘孜-玉树断裂带的晚第四纪活动特征[J].中国地震,1996,12(3):250-260.[17]邓启东,张培震,冉勇康,等.中国活动构造基本特征[J].中国科学(D辑),2002,32(12):1020-1030.[18]陈正位,杨攀新,李智敏,等.玉树7.1级地震断裂特征与地震地表破裂带[J].第四纪研究,2010,30(3):628-631.[19]孙鑫喆,徐锡伟,陈立春,等.青海玉树Ms7.1地震两个典型地点的地表破裂特征[J].地震地质,2010,32(2):338-344.[20]江娃利,张景发,谢新生,等.建立在雷达卫星影像判读基础上四川龙门山断裂带晚第四纪活动特征研究[J].第四纪研究,2009,29(3):426-438.[21]KlingerY,XiweiXu,PaulTapponnier,-ResolutionSatelliteImageryMappingoftheSurfaceRuptureandSlipDistri-butionoftheMw～7.8,14November2001KokoxiliEarthquake,KunlunFault,NorthernTibet,China[J].BulletinoftheSeismologi-calSocietyofAmerica,2005,95(5):1970-1987.[22]张勇,许力生,陈运泰.2010青海玉树地震震源过程[J].中国科学(D辑),2010,40(7):819-821.[23]BarkaA,AkyuzHS,AltunelE,faceRuptureandSlipDistributionofthe17August1999IzmitEarthquake(M7.4),NorthAnatolianFault[J].BulletinoftheSeismologicalSocietyofAmerica,2002,92(1):43-60.[24]HarrisRA,csofFaultInteraction:ParallelStrike-SlipFaults[J].JournalofGeophysicalResearch,1993,98(B3):4461-4472.[25]HarrisRA,ArchuletaJ,tepsandthedynamicruptureprocess:2-dnumericalsimulationsofaspontaneouslypropagatingshearfracture[J].GeophysicalResearchLetters,1991,18:893-896.[26]MaKF,TanakaH,SongSR,neandenergeticsofalargeearthquakefromtheTaiwanChelungpu-faultDrillingProject[J].Nature,2006,444:473-476.[27]闻学泽,黄圣睦,江在雄.甘孜-玉树断裂带的新构造特征及地震危险性估计[J].地震地质,1985,7(3):23-32.1623-1643.[4]李海兵,杨经绥,许志琴,等.阿尔金断裂带对青藏高原北部生长、隆升的制约[J].地学前缘,2006,13(4):59-79.[5]NicolR,-dippartitioningofdisplacementcompo-nentsontheoblique-slipClarenceFault,NewZealand[J].JournalofStructuralGeology,2002,24:1521-1535.[6]:///earthquakes/e-qinthenews/2010/us2010vacp/.[EBOL].2011-03-20,2010-11-20.[7]闻学泽.鲜水河断裂带未来三十年地震复发的条件概率[J].中国地震,1990,6(4):8-16.[8]闻学泽.四川西部鲜水河-安宁河-则木河断裂带的地震破裂分段特征[J].地震地质,2000,22(3):239-249.[9]闻学泽,徐锡伟,郑荣章,等.甘孜-玉树断裂的平均滑动速率与近代大地震破裂[J].中国科学(D辑),2003,33(增刊):199-208.[10]徐锡伟,闻学泽,郑荣章,等.川滇地区活动块体最新构造变动样式及其动力来源[J].中国科学(D辑),2003,33(增刊):151-162.[11]徐锡伟,张培震,闻学泽,等.川西及其邻近地区活动构造基本特征与强震复发模型[J].地震地质,2005,27(3):446-461.[12]徐锡伟,于贵华,马文涛,等.昆仑山地震(Mw7.8)破裂行为、变形局部化特征及其构造内涵讨论[J].中国科学(D辑),2008,38(7):[28]闻学泽,贾晋康.鲜水河断裂带强震危险性预测[J].四川地震,1988,9(3):1987-1993.[29]任俊杰,谢富仁,刘东英,等.2010玉树地震的构造环境、历史地震活动及其复发周期估计[J].震灾防御技术,2010,5(2):228-233.785-796.[13]ShifengWang,ChunFan,GangWang,nozoicdefor-mationalongthenorthwesterncontinuationoftheXianshuihefaultsystem,EasternTibetanPlateau[J].GeologicalSocietyofAmericaBulletin,20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