大地震的孕育过程实际上是区域应力应变的积累过程，当应力应变积累超过断层的承受能力时，断层破裂产生地震。一次地震的孕震过程可能持续上千年^[1]，因此无法通过观测整个孕震周期来获取积累的应变总量，达到确定地震危险性的目的，但可通过观测近期应变积累速率来推测断层处于临震状态的可能性^[2-3]。总结分析不同类型地震和应变率参数的相关关系，对大地震危险性分析具有重要意义。

作为青藏块体的边界带，南北地震带是中国大陆地震活动性最强的地震带，中国大陆发生的7级以上地震有2/5发生在该地震带上^[4]。南北地震带区域构造背景复杂，既有鄂尔多斯周缘的正断层，又有龙门山断裂带的逆冲断层，还有巴颜喀拉块体和川滇块体的走滑断层。我国自1998年开始建设中国地壳运动观测网络以来，南北地震带就是重点观测区，该区域分布有较高密度的GPS站点，积累了十几年的GPS速度场资料，为本文研究提供了重要的数据支持。

本文利用3期GPS速度场资料(1999~2007期、2009~2013期、2013~2016期)，以1999~2007期资料为背景，对比汶川地震后两期应变率场的变化特征，分析其变化原因，结合研究时段内M_W6.0以上地震的震中分布(图 1)，总结研究区最大剪应变率、主应变率、面应变率、第一及第二剪应变率的震前特点，并结合地震地质资料评估研究区内断层的发震危险性。

1 数据及应变计算方法

本文选用的GPS速度场数据来源于中国地壳运动观测网络，利用MIT的GAMIT/GLOBK软件对速度场进行解算，并采用华南块体为基准。该基准不仅能反映出青藏块体与南北地震带东侧块体的运动差异，还能体现出青藏块体内部次级块体的相对运动趋势^[5]。

研究区内发生过多次M_W6.0以上地震，其中2008年汶川地震震级最大，影响范围广，震后影响持续时间长^[6]，其他地震相对于汶川地震影响较小，震后影响依然受汶川地震制约。基于此，本文以汶川地震发震时间为界，选取华南基准下的1999~2007期、2009~2013期及2013~2016期速度场数据，采用最小二乘配置球面应变率计算方法^[7-8]求解应变率场。

2 应变率特征分析

研究表明，由于断层的闭锁或其他震前机制的影响，大地震前震源区与其周围其他区域的应变状态往往会出现差异^[9-12]。本文通过分析震前的各种应变参数，结合2008年以来M_W6.0以上地震的震中分布，探讨震前出现的应变特征。由于鄂尔多斯块体周缘在研究时段内并没有发生地震，无法从已知数据中得到应变率场与拉张型地震之间的关系，以下分析均基于逆冲及走滑型断裂。

2.1 最大剪应变率

图 2为1999~2016年最大剪应变率的变化过程及不同时期的地震震中分布。由图可知，2009~2016年巴颜喀拉块体内部及周边区域应变率变化较为强烈，主要表现为鲜水河断裂带最大剪应变率的削弱及东昆仑断裂带的增强，反映该区域受汶川地震影响显著。

对比图 2(a)~2(c)发现，以汶川地震发震时间为界，震后巴颜喀拉块体东北缘最大剪应变率有所增强，表明汶川地震后的形变加速了该区域的应变积累，并对此后发生的2013年漳县-岷县地震及2017年九寨沟地震都有一定的促进作用，这与单斌等^[13]通过库仑应力计算得出的结论一致。

有学者表示，最大剪应变率高的区域地震发生的频率也相对较高^[3]，但图 2显示，大地震并非发生在最大剪应变率极大值区域，M7.1玉树地震及M8.0汶川地震均发生在最大剪应变率高低值转换区域，该现象可能反映了大地震孕育末期的应变积累特征。地震在孕育过程中，断层两侧速度差异会逐渐降低^[14]，随着断层附近应变的积累，区域应变积累速率逐渐降低，当应变率低到一定程度时，断层附近应变积累达到极限状态，进一步积累应变时断层将发生破裂。因此，对于地震危险性分析，重点应关注最大剪应变率高值或高低值转换区域。

2.2 主应变率及面应变率

图 3为区域主应变率及面应变率场，可以看出，面应变压缩区主要集中在祁连地块附近，呈条带状分布，并向东南延伸至鄂尔多斯西南部；主压应变率略大于主张应变率，方向与主干断裂近乎垂直。研究区总体上表现为逆冲为主、左旋剪切为辅的应变积累状态，从主应变率方向与断裂走向判断，柴达木块体南缘以左旋走滑为主，北缘以逆冲为主；柴达木块体东部处于构造应力转换带上，构造主应力在其附近出现逆时针旋转，表明青藏块体的北向运动受到一定程度的阻挡；巴颜喀拉块体及川滇块体内部断层均以左旋走滑为主；鄂尔多斯块体及其周缘部分变形相对较弱。

由图 3可知，在3期结果中主应变率方向较为稳定，由北向南呈逆时针旋转的态势，方向旋转约180°，反映研究区较为复杂的构造背景；祁连块体内部应变积累率逐渐增强，面应变率大于10^-8/a的区域逐渐向东扩展，反映柴达木块体对祁连块体推挤作用的增强；柴达木块体内部表现出面应变率分布的不均匀性，反映柴达木块体内部介质性质的不均匀分布。对比图 3(b)和3(c)可以看出，巴颜喀拉块体东缘面应变率有所降低，反映汶川地震震后机制对该区域影响的减弱；则木河断裂附近面应变率出现一定程度的增强，这种增强在2013年之前并没有发生，反映川滇块体对华南块体产生了一定程度的推挤作用。

由图 4可知，汶川地震震前应变主要集中在鲜水河断裂带附近，呈近东西向的应变挤压，向东延伸，主应变率方向发生顺时针旋转，且量值逐渐减小。在龙门山断裂带中段，主应变率方向相对于汶川地震发震断层表现为右旋兼逆冲(蓝色方框)；主应变率方向沿断裂带向北逐渐发生顺时针旋转，相对于发震断层逐渐变化为以逆冲为主(红色方框)。该现象与汶川地震发震断裂中段以逆冲为主、北段以右旋走滑为主的发震机制有较大差别。在龙门山断裂带南段，主压应变率方向为北西西-南东东(黑色方框)。Li等^[15]研究认为，龙门山断裂带南段的长期构造主压应力方向为东西向，与图 3中的主压应变率方向有一定差异，这可能是大地震震前异常造成的短期应力方向偏离长期应力方向现象^[9]。

2.3 第一、第二剪应变率

图 5为第一、第二剪应变率场及地震震中分布。由图可知，第一剪应变率存在两个极大值区：1)巴颜喀拉块体内部及鲜水河断裂带附近，表现为北西向断层的左旋走滑应变积累；2)红河断裂带附近区域，表现为北西向断层的右旋走滑应变积累。对比图 5(a)和5(b)可以发现，汶川地震前后鲜水河断裂带第一剪应变率量值有所减小；汶川地震后巴颜喀拉块体第一剪应变率高值区范围有所增加，应变率大于10^-8/a。这些变化都表明，该区域应变积累受汶川地震的影响。红河断裂带附近在观测期内第一剪应变率较为稳定，但相对于周边区域第一剪应变率较大，量值大于10^-8/a，表现为明显的右旋剪切变形。

由图 5(d)~5(f)可知，第二剪应变率存在两个极大值区，负值区范围较大，包含巴颜喀拉块体、柴达木块体及祁连山造山带，反映该区域东西向断层的左旋应变积累。另外，汶川地震后东昆仑断裂东段第二剪应变率明显增强，但在2013~2016年有所降低，反映汶川地震增强了东昆仑断裂东段的应变积累速率。南北向第二剪应变率极大值区域位于安宁河-则木河断裂附近，表现为左旋剪切形变。汶川地震后鲜水河断裂与龙门山断裂交接处第二剪应变率明显增大，在2013~2016年有所减小，反映汶川地震加速该区域应变的积累，且震后影响逐渐衰减。则木河断裂附近存在第二剪应变率的高值区，2009~2013年该区域第二剪应变率增强，且在2013~2016年没有明显的衰减，表明该区域应变率的增强并非汶川地震导致，反映川滇块体向南运动增强。

由图 5中的地震分布可知，走滑型地震基本发生在第一、第二剪应变率的高值区域。另外，昆仑山口西地震也发生在第二剪应变率的高值区域^[2]。由此可见，地震震中位置与第一、第二剪应变率的高值区分布密切相关。

3 青藏高原东缘地震危险区划分

虽然现今应变率场与地震分布具有一定的对应关系，但对于地震危险区的划分仍需考虑地震地质学理论。前人研究认为，中国大陆几乎全部8级及80%以上7级地震均发生在Ⅰ、Ⅱ级块体边界带附近^[6]，虽然巴颜喀拉块体内部剪应变率较高，但该区域并不位于Ⅰ、Ⅱ级块体边界带，发生大地震的概率较小，不应作为地震危险区域。另外，大地震的复发周期较长^[1]，而GPS观测时间较短，仅靠观测数据很难判断应变积累位于地震循环周期的具体时间段。结合应变率场及地震地质学相关理论，根据以下特征划分地震危险区(图 6)：

1) 短期应变方向偏离长期构造应力方向的区域。

2) 走滑为主断层，根据断层走向，重点关注第一、第二剪应变率的高值区。

3) 以10^-8/a为界，地震危险区仅划分在最大剪应变率的高值区。

4) 以Ⅰ、Ⅱ级块体边界为基础，危险区标定在活动地块边界的地震破裂空段附近。

3.1 祁连山中段危险区

如图 2所示，该区域最大剪应变率在3个时段内变化不大，均处于最大剪应变率高值区域，具有发震的可能。古地震资料显示，该区域历史上无强震记录^[6]，最近一次古地震离逝率已超过1。由图 3可以看出，该区域主应变率方向变化不大，主压应变率方向为NE-SW，主应变率方向相对于断层走向表现为逆冲为主兼少量左旋走滑分量。这与该区域断层左旋走滑为主、倾滑为辅的构造应力方向存在一定差异，可能为震前短期应变异常。观测时段内，区域面应变率逐渐增大，增加了该区域发震的危险性。

3.2 玛沁-玛曲危险区

该区域断层主要为东昆仑断裂东段及附近分支断裂，处于Ⅱ级块体边界，断层走向大多为NW或EW，以左旋走滑为主，向东走滑速率逐渐减小^[6]。从图 2可以看出，汶川地震前该区域最大剪应变率处于高低值转换区域，最大剪应变率略大于10^-8/a，与玉树地震震前应变率状态类似，具有一定的发震可能性。受汶川地震的影响，该区域最大剪应变率增大，加速了短期内的应变积累。同时，由图 5可知，该区域在观测时间段内均处于第二剪应变率积累速率的高值区域，这使得该区域的应变率与昆仑山口西地震震前的应变率有类似特征。

从地震资料来看，东昆仑断裂玛曲段全新世以来最近一次古地震事件发生在1055~1524 BP，而最近3次古地震发震间隔约为1 000 a，离逝率大于1，表明该区域达到孕震周期的末期，加之剪应变率较高，该区域有较高的地震危险性。

3.3 安宁河-小江断裂系危险区

古地震资料显示，安宁河断裂及小江断裂具有左旋走滑性质，与图 5中第二剪应变率结果较为一致，且有相应的历史破裂空段，地震离逝率为1左右，处于地震复发周期的末期，具有发震的可能性。

根据近期GPS资料显示，该区域最大剪应变率始终处于高值区域，第二剪应变率也处于高值区域。值得注意的是，在2013年后，小江断裂带附近第二剪应变率明显增大，增加了该区域的发震危险；而安宁河断裂带附近，第二剪应变率高值区域主要集中在川滇块体主边界带附近，也需重点关注。

3.4 红河断裂带中南段危险区

如图 5所示，滇西南地区存在明显的第一剪应变率高值区域，具有较高的地震危险性，2014年景谷地震就发生在该区域。但景谷地震的震级不大，且没有发生在Ⅰ、Ⅱ级块体边界，地震并没有改变剪应变率的大小，该区域仍有发震的可能性。

红河断裂带中南段处于Ⅱ级块体边界，具有右旋走滑性质，与第一剪应变率结果相符合。红河断裂带是一条全新世活动断层，历史上也无强震活动记录，最大剪应变率和第一剪应变率都显示，该区域处于较高的应变积累状态，存在较大的发震危险。

4 讨论 4.1 青藏高原东北缘介质性质横向不均匀性

在观测时段内，由于柴达木块体北向推挤作用的增强，祁连块体内部面应变率增大，变形加剧，而面应变率的增强仅存在于祁连块体一侧，柴达木块体内部面应变率虽然在2009~2013年受玉树地震影响有所降低，但在2013~2016年恢复至震前水平，总体上变化较小。在块体相互作用过程中，不同块体应变率的差异可能来自块体之间介质性质的差异。两个块体作比较，柴达木块体内部刚性程度较高，不容易产生形变，而祁连块体弹性程度较高，导致应变率较高，地震层析成像结果也可验证这一点。冯梅等^[16]研究发现，柴达木块体与祁连块体之间存在明显的横波波速突变，柴达木块体波速较高，祁连块体波速较低，反映柴达木块体较为稳定，而祁连块体更容易发生形变。另外，图 3(a)和3(c)显示，柴达木块体内部明显存在面应变率高值区，而该区域两侧面应变率较低，可能反映在柴达木块体内部也存在介质性质的横向不均匀性。

4.2 青藏高原加速扩展特征

青藏高原北东向扩展主要的动力机制是其向北东方向的逐步挤压^[17]，1999~2007年祁连块体附近面应变率的积累和主压应变率方向也体现了这一特征。2009~2013年青藏高原东北缘面应变率增大，并且在2013~2016年面应变率进一步增大，反映面应变率的变化并非由地震造成，而是由青藏高原自身的对外加速扩展导致，这种加速扩展在历史上也曾发生过。研究显示，约8 Ma BP前后，青藏高原向周边扩展，青藏高原东北缘、龙门山及川滇地区发生了构造活动加速和构造隆升，这些构造活动在不同区域几乎同期发生^[18]。由图 5可知，安宁河-小江断裂系的第二剪应变率在2009~2013年增大，2013~2016年并未出现明显减小，面应变率在2013~2016年出现增大趋势(图 3(c))，反映川滇块体在2009~2013年南向运动增强，而在2013年之后增强了对华南块体的挤压作用，表明川滇块体同期出现对外加速扩展。应变率的增大并未出现衰减趋势，反映现今青藏高原又一次处于加速扩展中，该过程自2007年开始，2013年进一步增强，而发生在青藏高原东缘的汶川地震可能是该构造加速活动状态下催生的一次大地震。

5 结语

本文通过对比1999~2007期、2009~2013期及2013~2016期应变率场，分析区域构造应力的变化，获取研究区构造运动特征及后续地震危险性。结果显示，由于青藏高原内部的动力作用，青藏高原近期存在加速扩展的趋势，造成祁连块体及川滇块体东缘变形速率增大、柴达木块体与祁连块体的内部介质性质存在较大差异、柴达木块体的内部介质也存在横向不均匀性。结合M_W6.0以上地震的震中分布，总结大地震与应变率场的关系，结果显示，M_W6.0以上地震的震中位置与最大剪应变率的大小有关，地震往往发生在最大剪应变的高值及高低值转换区域；汶川地震及芦山地震前主应变率方向偏离了长期构造主应力方向；走滑型地震往往发生在第一或第二剪应变率高值区域。结合古地震资料，在研究区域划分出4个地震危险区，分别为祁连山中段危险区、玛沁-玛曲危险区、安宁河-小江断裂系危险区和红河断裂带中南段危险区。

对比前人对南北地震带地震危险性的研究结果^{[6, 19-21]}，本文将较新的大地测量结果与构造地质结果相结合，将地震危险区范围缩小至危险性较大且在现今观测中有所表现的4个高地震危险区域，对我国防震减灾工作有重要意义。

致谢: 感谢中国地震局第一监测中心提供速度场数据，感谢武艳强研究员提供应变率场计算软件。