川滇菱形块体地处印度板块向中国大陆NNE向挤压的前沿地带，构造复杂，其边界断裂带是中国大陆地震活动强烈的地区之一。金沙江断裂带位于羌塘地块与川西北次级块体之间，北起四川白玉，向南经巴塘、德钦，至剑川与红河断裂相接，由6~7条主干断裂组成，长约700 km，东西宽约80 km，在四川巴塘及云南中甸附近分别被NNE向的巴塘断裂及NWW向的德钦-中甸-大具断裂带错切^[1-3]。金沙江断裂带形成于二叠纪-三叠纪之交至中三叠世的碰撞事件^[4]，隶属于古特提斯洋东缘扩张所形成的弧后盆地，在大地构造上为特提斯断裂系统的一部分。古生代以来，该断裂带经过了漫长的演化历史，具有多期性和复杂性等特点^[5]，对滇西地区的地质构造演化及盆地沉积具有重要的控制作用^[6]。该断裂带构造变形活动主要受青藏高原物质东向滑移运动的影响，为青藏高原东缘一条重要的弧形深大断裂带，断裂带上的四川巴塘附近曾发生多次强震。

本文依据断裂带在走向上的变化及其被巴塘断裂和德钦-中甸-大具断裂带错切的特征，将金沙江断裂带分为北段、中段及南段。断裂带走向总体呈SN向，北段近NNW向展布，中段呈近SN向，南段近NNE向延伸，在平面上为一略向东凸起的弧形，弧顶在巴塘附近^[2]。利用GPS测量断层运动的方法与传统的地质学方法相比具有独特的优势，能获得较为精确的地壳水平运动变形。为厘定金沙江断裂带现今活动特征，本文利用Zheng等^[7]1991~2015年地壳长期水平运动速度场结果，获得金沙江断裂带及其周边地区现今水平运动及应变率场，进而分析断裂带的运动性质及滑动速率，并结合断裂带附近的小震活动分布特征，探讨断裂带的变形动力学机理，为研究川滇菱形块体西北边界的构造变形动力学机理及青藏高原东缘侧向挤出方式等提供依据。

1 GPS速度场分析

与传统的地质学方法相比，GPS测量可提供更高空间分辨率和更灵活时间尺度的高精度地表形变信息，利用长时间尺度震间期GPS速度场作为约束，有助于探讨断层的现今活动特征^[8]。图 1为金沙江断裂带及其周边地区1991~2015年相对欧亚板块的GPS速度场^[7]，图中红色虚线框为GPS剖面的位置。

根据GPS速度场的速率分布及变化情况可以看出，断裂带及其周边区域的运动方向分别为E向、SE向和SSE向。在金沙江断裂带西侧的GPS运动方向为E向，而断裂带上的GPS运动方向基本转为SE向；在断裂带东侧的运动方向整体表现为SSE向，显示出地壳在金沙江断裂带周边区域顺时针向SSE方向运动的特征；这种运动特征在金沙江断裂带南段更为显著，表明本区的水平运动受青藏高原物质E向挤出的影响。GPS速率在金沙江断裂带的东西两侧并没有表现出明显的差异，表明断裂带对地壳水平运动的吸收作用不强，但改变了运动方向。此外，GPS速率沿断裂带由北向南逐渐减小。

为进一步分析金沙江断裂带的分段活动特征，本文选取3个分别横跨金沙江断裂带北段、中段及南段的GPS剖面，并将断裂两侧台站的GPS速率分别投影到断层的走向和倾向上，得到各段位错的走滑分量和倾滑分量造成的地表形变特征(图 2)。事实上，金沙江断裂带由若干条次级断裂组成，由于GPS台站的分布难以对单条次级断裂的运动特征作出估计，因此本文研究结果反映的是断裂带的综合活动特征。

由图 2可以看出，断裂带北段两侧平行走向的GPS速率无明显变化，并未表现出明显的走滑运动特征，表明金沙江断裂带北段受到的剪切变形作用较小；垂直走向的GPS速度分量在断裂带两侧的变化无明显规律，可能是由于GPS站点分布较稀疏，其结果不具有参考性。断裂带中段平行走向的GPS速率在西侧表现出逐渐减小的趋势，并通过断裂带向东趋于一致，表现出明显的右旋走滑性质，滑动速率约4.9 mm/a，闭锁深度约20 km；垂直走向的GPS速率未表现出明显变化，远场运动速度的差异性不明显，表明断裂带中段倾滑运动较弱。断裂带南段平行走向的GPS速率由西向东逐渐减小，表明南段同样以右旋走滑运动为主，滑动速率约5.5 mm/a，闭锁深度约20 km，存在明显的位移亏损特征；垂直走向的GPS速率未表现出明显的差异性运动。综合金沙江断裂带3个GPS站点速度剖面可知，断裂带主要表现为右旋走滑运动特征，滑动速率约为5 mm/a，与徐锡伟等^[9]通过地质学方法给出的6~7 mm/a右旋走滑速率的结论具有较好的一致性，略小于李煜航等^[8]通过GPS数据反演得到的10.6±2.2 mm/a右旋走滑速率的结果。

2 区域现今水平地壳应变特征分析

水平速度场的空间分布是地壳形变的直接反映，而应变场是地壳形变的主要参数，不受参考框架的影响，可从不同分辨率反映区域形变的特征。利用GPS资料进行应变分析，可以监测研究区应变场随时间和空间的变化过程^[10]。由于实际观测地壳运动的GPS站点分布不均，且金沙江断裂带附近的GPS站点较稀疏，利用形变观测数据进一步计算连续应变场就显得尤为重要。本文利用Shen等^[11]提出的对空间大地测量观测数据进行内插的方法获得金沙江断裂带及周边区域连续应变率场。

主应变率可以清晰地反映地壳的应力状态特征。从图 3可以看出，金沙江断裂带整体呈右旋剪切运动，主要以主张应变为主，伴随一定的主压应变，沿断裂带上主张应变率大于主压应变率。断裂带主压应变率由北向南从近EW向逐步转变为近SN向，主张应变方向在北段为近SN向，中段逐渐过渡为NE向，到南段转为近EW向，显示出顺时针旋转的特征，可能是由于印度板块NE向挤压产生的侧向物质在移动中又受东部华南地块的强烈阻挡^[9-11]。主张应变及压应变量值沿断裂带显示出明显的差异，中北段较高，南段较低，表明金沙江断裂带南北段的活动性存在差异。此外，主应变率在金沙江断裂带与巴塘断裂带交汇区域量值最大，该区域发生多次5级以上地震，表明较高的主应变率可能是由地震后能量释放引起的。

从图 3还可看出，沿金沙江断裂带走向由北向南剪应变率量值逐渐减小，高值区同样位于金沙江断裂带与巴塘断裂交汇区域，量值接近17×10^-8/a，说明此区域的剪切作用较强，受外力驱动影响明显，而断裂带南段的最大剪应变率量值较小。从面应变率分布(图 4)可以看出，沿金沙江断裂带的面应变率整体为正值，以张性应变为主，与最大剪应变率的高值区分布类似，也位于金沙江断裂带与巴塘断裂带交汇区附近，即断裂带的中北段存在显著的面应变高值区，量值达到10×10^-8/a，应变积累显著。金沙江断裂带显示出的张剪性应变环境可能是在青藏高原隆升的影响下，重力势能增强，使川滇地块绕喜马拉雅东构造结顺时针旋转产生“地壳流展”^[12-13]，缅甸弧地区的弧后扩张拖曳作用或地幔热活动加剧了地壳上部的伸展，使断裂带趋于可能的拉张环境^[14]。

综合研究区应变率场的结果可以看出，金沙江断裂带以张性应变为主，最大主应变方向显示出沿断裂带走向顺时针旋转的特征，与此区域GPS速度场的顺时针旋转特征一致。此外，金沙江断裂带的中北段，特别是与巴塘断裂带的交汇区应变较为集中，5级以上地震多发，表明地震能量的释放导致应变的集中。

3 现今小震活动性分析

为研究金沙江断裂带的小震活动性，本文收集了中国地震局地球物理研究所房立华研究员提供的小震精定位目录，并选取1980~2015年分布在金沙江断裂带两侧约20 km范围内M≥1.0地震进行分析。由小震平面分布(图 5)可以看出，小震的分布与断裂带有较明显的相关性，总体呈NS向带状分布特征，且沿断裂带存在活动性差异，中段主要集中于巴塘县附近，南段集中于中甸县附近，即金沙江断裂带与巴塘断裂带、德钦-中甸-大具断裂带的交汇区，可能分别与发生在四川巴塘的1870年M7.25地震、1989年M6.7震群及发生在云南丽江的1996年M7.0地震有关。有记载以来的地震记录资料显示，巴塘断裂带和金沙江断裂带的交汇地带是地震高发区，曾多次发生6级以上地震^[15]，小震在金沙江弧形次级断层上的分布相对较少。作为一条深至中地壳低速体的深大断裂，金沙江断裂带地震矩亏损明显，负速度异常有利于应力在其上部的脆性地壳内集中^[8]，较弱的小震活动可能意味着断层处于应力积累的状态。

沿金沙江断裂带走向绘制了中小地震震源深度剖面(图 6)，由图可见，沿断裂带的小震分布并不均匀，但震源深度基本在40 km范围内。具体来说，在断裂带中段北部的巴塘县附近小震分布最为密集，呈带状集中于30 km深度内；断裂带南段北部的中甸县附近小震分布也较多，震源深度同样集中在30 km深度内；断裂带南段的丽江附近小震分布也相对密集，但震源深度较中段的巴塘县附近稍浅；而断裂带中段位于巴塘县与中甸县之间区域的小震分布明显稀疏，活动性较弱。

通过对金沙江断裂带的小震分布情况进行研究可知，沿断裂带的小震分布并不一致，但较好地受断裂控制。小震的不均匀分布说明断裂带的活动性不一致，地震主要集中在活动性强的部分，即金沙江断裂带与巴塘断裂带及德钦-中甸-大具断裂带交汇的区域。综合分析认为，金沙江断裂带北段的活动性较弱，中段及南段的活动性稍强，特别是金沙江断裂带被巴塘断裂带及德钦-中甸-大具断裂带斜切的部分。

4 金沙江断裂带地震危险性分段分析

金沙江断裂带北段的GPS速度场剖面结果显示，平行断层走向及垂直断层走向的速率分量在断裂两侧均无明显的差异变化，可能表明该段现今的应变积累较小、活动性不强，小震活动主要集中在巴塘县附近，可能是巴塘地区早期强震的余震活动。综合地壳水平运动和地震活动分析认为，金沙江断裂带北段的地震危险性不高。

金沙江断裂带中段的GPS速度场剖面结果显示，平行断层走向的速率分量在断裂两侧差异明显，表现出明显的右旋走滑运动性质，滑动速率为4.9 mm/a，闭锁深度约20 km，断裂存在一定程度的应变积累。小震研究发现，断裂中段四川巴塘以南至云南中甸以北的区域小震分布较少，且最近的100多年未发生过强震，为强震破裂空段，因此金沙江断裂带中段现今的地震危险性较高。

金沙江断裂带南段GPS速度场剖面结果显示，平行断层走向的速率分量在断裂两侧由西向东逐渐减小，表明南段以右旋走滑运动为主，深部滑动速率约5.5 mm/a，闭锁深度约20 km，存在明显的应变积累。该段现今小震活动频繁，可能释放了一部分应变能，但其强震危险性仍不容忽视。

5 基于形变资料探讨金沙江断裂带的构造意义

大多数学者认为，金沙江断裂带与红河断裂带共同构成了川滇菱形块体的西边界^[12-19]，其中许志琴等^[20]认为金沙江断裂带是多期活动的缝合带构造，具有明显的挤压性质，因受到青藏高原E向挤出运动的影响，又表现出明显的走滑性质；李煜航等^[8]利用GPS数据反演青藏高原东缘主要活动断裂的滑动速率认为，金沙江断裂带以右旋走滑兼逆冲为主，与徐锡伟等^[9]通过地质学方法得出的结论一致。也有一些学者持不同的看法，周荣军等^[2]认为金沙江断裂带晚第四纪以来主要表现为近EW向的缩短，而非右旋走滑运动性质，且该断裂带并不是青藏高原东缘侧向挤出滑移的西边界；还有学者认为金沙江断裂带现今基本不活动，青藏高原E向挤出的西南边界可能由一组断续、分散、滑动速率较低的右旋走滑断裂承担^[21-22]。本文跨金沙江断裂带的GPS速度场剖面结果显示，金沙江断裂带中南段存在明显的右旋走滑运动，显示断裂带控制了川滇菱形块体西北边界的主要形变特征。虽然金沙江断裂带由多条分支断裂组成，但通过水平形变特征分析可知，其分支断裂在深部可能汇聚到同一主断裂上，而这条主断裂符合走滑断层远场加载、近场闭锁的形变特征，存在一定程度的应变积累。另外，从现今地震活动的空间分布可以看出，地震基本沿金沙江断裂带的走向分布。在印度板块NNE向的推挤作用下，青藏高原东缘物质E向挤出，受东侧稳定华南地块的阻挡后转向SSE向，继而向S运动，使得川滇菱形块体围绕喜马拉雅东构造结作顺时针旋转。现今地壳形变资料表明，金沙江断裂带为川滇菱形块体的西北边界，在小型块体的相互作用下发生右旋剪切运动。

6 结语

1) 金沙江断裂带的长期GPS水平运动研究表明，不同分段的活动性存在差异，其中北段的活动性不明显，中段及南段的右旋走滑运动较明显，滑动速率约为5 mm/a，闭锁深度约为20 km。

2) 金沙江断裂带中段四川巴塘以南至云南中甸以北区域现今存在应力积累，中小地震的活动性较弱，为强震破裂空段，地震危险性值得关注。

3) 从现今地壳形变资料综合分析认为，金沙江断裂带属于川滇菱形块体的西北边界。