据中国地震台网中心测定，北京时间2017年8月8日21时49分24秒在四川省九寨沟县发生了M_S7.0地震，简称九寨沟地震，震中位于33.14°N，103.79°E，震源深度约20 km(http://news.ceic.ac.cn/CC20170808211947.html)；另据美国地质调查局测定，九寨沟地震震中位于33.198°N，103.861°E，震源深度约9.0 km，矩震级(M_W)6.5(https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/us2000a5x1 origin)，发生在青藏高原巴颜喀拉块体东边界东昆仑断裂带东端塔藏断裂、虎牙断裂与岷江断裂交汇部位(图 1)，是青藏高原巴颜喀拉块体向东滑移过程中发生的一次中强地震，地震共造成25人遇难(http://finance.china.com.cn/hz/sh/2345/20170813/7818.shtml).野外考察可知，九寨沟地震烈度最高可达Ⅸ(九)度(http://news.163.com/17/0812/18/CRLJQER3000187VI.html)，震中区地震应急科学考察没有发现地震地表破裂带，推测发震断层为塔藏断裂南侧分支断层或虎牙断裂北段(http://www.eq-igl.ac.cn/upload/images/2017/8/991724632.jpg)，涉及到九寨沟地震的构造属性、青藏高原东部边界或南北地震带未来地震形势和防震减灾重点地区判定等地震科学诸多问题.

图 1

Fig. 1

图 1 九寨沟地震区域地震构造图 震中附近深褐色封闭圈为地震烈度Ⅸ度区范围，其他为Ⅷ度、Ⅶ度、Ⅵ度区范围；浅蓝色箭头指向巴颜喀拉块体运动方向；黑色矩形框为图 2位置；左下角为研究区在青藏高原位置图；F1为阿尔金断裂带；F2为东昆仑断裂带；F3为鲜水河断裂带；F4为嘉黎断裂带；F5为龙门山推覆构造带；绿色矩形框为主图在青藏高原的位置. Fig. 1 Regional seismotectonic map of the Jiuzhaigou earthquake The closed dark brown area is the earthquake intensity of Ⅸ degree; Other closed lighter brown areas are the earthquake intensities of Ⅷ, Ⅶ and Ⅵ degrees; Blue arrow points to motion direction of the Bayan Har block; Black rectangular box locates Fig. 2; Inset map at the left lower corner shows location of the study area (green rectangular box) in the Qinghai-Tibet Plateau; F1 is the Altyn Tagh fault zone; F2 is the east Kunlun fault zone; F3 is the Xianshuihe fault zone; F4 is the Jiali fault zone; F5 is the Longmenshan thrust belt.

图 2

Fig. 2

图 2 九寨沟地震震中区活动断层与余震分布图(重新定位主、余震数据由房立华提供，位置见图 1) (a)震中及其邻区活动断层与余震关系图；(b) NNW向平行于余震密集条带震源深度分布图；(c) NE向垂直余震密集条带震源深度分布图. Fig. 2 Map showing distributions of active faults and relocated aftershocks in the epicenter of the Jiuzhaigou earthquake (Relocated mainshock and aftershocks are provided by Dr. Lihua Fang) (a) Distributions of active faults and relocated mainshock and aftershocks; (b) NNW-trending cross section of relocated aftershocks; (c) NE-trending cross section of the relocated aftershocks.

本文在区域地震构造环境分析的基础上，结合九寨沟地震应急考察资料、重新定位余震空间展布特征、震源机制解、地震烈度等震线长轴优势方位和极震区基岩崩塌、滑坡密集带展布等特征，首先论述九寨沟地震的发震断层，然后讨论地震断层的构造属性，并通过区域GPS观测数据的反演计算，分析、讨论了包括九寨沟地震在内青藏高原东缘和东南缘次级活动断层上多次中等强度地震发生对各活动块体主干边界活动断层现今所处应力-应变积累状态的指示意义.这一研究有助于深化认识块体运动与地震破裂机制关系，对活动断层系相互作用和地震空间迁移特点等具有重要的科学意义.

四川九寨沟地震发生在南北地震带中段，青藏高原东缘巴颜喀拉块体与东部华南地块碰撞挤压边界带上，震中及其邻区发育有NWW向东昆仑断裂带东端塔藏断裂、NNW向虎牙断裂和近南北向岷江断裂，它们不仅作为巴颜喀拉块体北边界断裂和东边界断裂，在新构造属性上还组成了NWW向东昆仑断裂带东端向东或东南散开的马尾巴状构造(图 1).其中，NWW向塔藏断裂、NNW向虎牙断裂北段及其附近其他分支断层分解了大部分东昆仑断裂带的左旋走滑分量，近南北向岷江断裂、虎牙断裂南段等作为横向挤压构造，吸收了东昆仑断裂带剩余部分的左旋走滑运动，并转换为青藏高原东缘岷山强烈隆升(Kirby et al., 2000；Li et al., 2011；Ren et al., 2013；Xu et al., 2013；邓起东等，2014).此外，在区域上还存在着NWW向西秦岭北缘断裂、临潭—宕昌断裂、光盖山—迭山北麓断裂、白龙江断裂，以及NE向礼县—罗家堡断裂、两当—江洛北缘断裂、武都—康县断裂、文县—康县断裂、龙日坝断裂、龙门山推覆构造带等(图 1).这些活动断层组成了青藏高原东缘中段复杂的共轭走滑断层系统及其相关的地壳缩短格局，成为南北地震带中部破坏性地震频发地，历史上曾发生过1654年甘肃天水南8级地震(礼县—罗家堡断裂)、1879年甘肃武都8级地震(文县—康县断裂)和2008年汶川8.1级地震(龙门山推覆构造带中段)等特大地震(图 1).

已有研究表明，东昆仑断裂带是青藏高原中北部一条巨型左旋走滑断层，阿尼玛卿山以西阿拉克湖段、东大滩—西大滩段、库赛湖段和鲸鱼湖段左旋滑动速率可达12 mm·a^-1 (青海省地震局和中国地震局地壳应力研究所，1999；Van Der Woerd et al., 2002)；阿尼玛卿山以东玛沁—玛曲段在玛沁附近左旋走滑速率约为9mm·a^-1，距今2000 a以来古地震复发间隔为600±100 a，最近1次古地震的离逝时间为400 a；玛曲附近速率递减为5 mm·a^-1左右，最近3次古地震复发间隔约为1000 a，最新1次古地震的离逝时间为1055~1524 a(Kirby et al., 2007；李陈侠，2009；Li et al., 2011)，滑动速率减少部分推测分解到了NW向阿万仓断裂上(李陈侠等，2016)；最东端岷江段由多条分支断层组成东昆仑断裂带东端马尾巴状构造，其中塔藏断裂左旋滑动速率约为3.0 mm·a^-1，古地震复发间隔约为2300 a(付俊东等，2012).历史上鲸鱼湖段、阿拉克湖段、阿尼玛卿山段分别发生过1997年玛尼地震、1963年都兰地震和1937年花石峡地震，2001年库赛湖段发生昆仑山口西8.1级地震后，东昆仑断裂带东大滩—西大滩段、玛沁—玛曲段和岷江段成为历史地震破裂空段(Xu et al., 2006；Wen et al., 2007；徐锡伟等，2017).

岷江断裂为岷山隆起西边界主控断层，近南北向延伸，可见切割全新世阶地和洪积扇等断错地貌，以及基岩逆冲到第四纪砂砾石层之上等直接活动证据，平均左旋走滑速率为0.37~0.53 mm·a^-1(赵小麟等，1994；Chen et al., 1994；钱洪等，1995；周荣军等，2000)；历史上曾发生过1713年7级地震、1748年6¹/₂级地震、1933年7¹/₂级地震和1960年6³/₄级地震.

虎牙断裂为岷山隆起东边界主控断层，雪山梁子断裂以北呈NNW向延伸，Google Earth卫星遥感影像显示，在九寨天堂酒店(海子口)北侧山麓地带经九寨沟芳草海，至长海子中部沿线存在着线性影像，特别在九寨天堂NE侧山麓地带线性影像明显，实地可见高约1.5 m左右、自由面倾向SW的断层陡坎；在33.18°N, 103.81°E附近存在坡中谷地，谷地西南侧存在自由面倾向NE的基岩断层陡坎；在33.146°N, 103.824°E附近陡崖上可见向SW陡倾或近于直立的断层，断层顶部与基岩断层陡坎相连，并在陡坎北东侧形成沿断层陡坎延伸、宽约350 m的坡中谷地；在33.12°N, 103.84°E附近出现走向NNW、倾向NE的基岩断层陡坎和近于直立的基岩破碎带，向SE直接与夏莫南日寨沟左旋拐弯段(芳草海北)相接，推测为虎牙断裂北段(图 2)，显示出兼有逆冲分量的左旋走滑性质；雪山梁子断裂以南走向近NS向，断面西倾，表现为由西向东的逆冲和地壳缩短作用，第四纪垂直滑动速率约为0.5 mm·a^-1，左旋走滑速率约为1.4 mm·a^-1(周荣军等, 2000, 2006).历史上虎牙断裂南段曾发生过1976年松潘2次7.2级地震和1次6.7级地震，虎牙断裂北段南部曾发生过1973年松潘东6.5级地震，北部尚无6.5级以上地震记载，为历史地震破裂空段(中国地震台网中心，http://www.csndmc.ac.cn；图 1).

九寨沟地震所在东昆仑断裂带玛沁—玛曲段和东端塔藏断裂、岷江断裂北段和虎牙断裂北段等交汇部位为历史地震破裂空区，九寨沟地震前徐锡伟等(2017)利用地震地质标志判定其为具有发生高震级地震的危险区，并认为发震断层为东昆仑断裂带东段及附近分支断层.尽管地震应急科学考察期间没有发现九寨沟地震的地表破裂带，但可利用重新定位余震密集条带的优势方位、震源机制解和震害空间展布特点等综合判定发震断层，为进一步讨论九寨沟地震发生的构造条件及其物理意义提供构造物理模型.

据四川省地震局4个短周期临时地震台和震中距200 km范围内区域地震台网25个地震台资料，利用双差地震定位法对截至8月14日记录到的余震重新定位结果表明(Fang et al., 2013)，九寨沟地震主震和余震沿虎牙断裂北段呈密集条带分布(图 2)，密集条带长约36 km、宽度小于10 km，优势方位330°，在空间上位于中国及邻区地震构造图(1:4000000) 推测的虎牙断裂北段延伸线上(徐锡伟等，2016)或Google Earth卫星遥感影像显示的虎牙断裂北段，垂直NNW向余震密集条带的震源深度剖面显示余震震源深度集中在地下3~20 km之间，呈近于直立的密集条带分布在主震之上(图 2c)，不仅反映出九寨沟地震的发震断层为走向330°或NNW向近于直立的走滑断层，还反映出九寨沟地震具有从深部向上扩展的破裂过程；在平行余震条带或NNW向震源深度剖面上余震呈面状散布(图 2b)，推断九寨沟地震的发震断层为NNW向虎牙断裂北段.已有震源机制解进一步表明(表 1)，虎牙断裂北段为近于直立的左旋走滑断层，即九寨沟地震属左旋走滑型地震.

表 1 Table 1

表 1 九寨沟地震震源机制解 Table 1 Focal mechanism solutions for the Jiuzhaigou earthquake 序号 震级MW 震源深度(km) 节面1 节面2 来源 走向 倾角 滑动角 走向 倾角 滑动角 1 6.5 150° 78 ° -13° 242° 77 ° -168° Han et al., 2017 2 6.5 152° 75 ° 13° 59° 77 ° 164° IES** 3 7.0* 20.0 326° 62 ° -15° 64° 77 ° -151° CENC*** 4 6.5 153° 84 ° -33° 246° 57° -173° USGS 5 6.5 149° 69 ° -3.1° 240° 87 ° -177 ° 王卫民**** 注：*MS：面波震级；IES**：中国地震局地震预测研究所；CENC***：中国地震台网中心；王卫民****：中国科学院青藏高原研究所.

表 1 九寨沟地震震源机制解 Table 1 Focal mechanism solutions for the Jiuzhaigou earthquake

据中国地震局颁布的九寨沟7.0级地震烈度图可知(http://www.cea.gov.cn/publish/dizhenj/464/515/20170812211123689115828/index.html)，地震极震区最高烈度为Ⅸ度，等震线长轴呈NNW向，涉及到四川省阿坝藏族羌族自治州九寨沟县漳扎镇，面积139 km²；Ⅷ度区涉及到四川省阿坝藏族羌族自治州九寨沟县漳扎镇、大录乡、黑河乡、陵江乡、马家乡，面积为778 km²，反映出发震断层走向应为NNW向(张肇诚，1988)，正好与推测的虎牙断裂北段吻合(图 1).

据中国地震局地质研究所、四川省测绘地理信息局、中国地质调查局、中国科学院成都山地灾害与环境研究所等科研机构开展的地震滑坡现场调查与遥感影像解译可知，九寨沟地震地质灾害以中小型浅层滑坡和崩塌为主，集中分布在301国道九寨天堂酒店至九道拐之间和九寨沟景区日寨五花海至熊猫海之间坡度比较陡峭、危岩体发育的峡谷地带，集中带宽度约5 km，走向NW至NNW向(图 3a，3c).其中，塔藏乡至九寨天堂沿途所见地质灾害多以滑坡为主(图 3b)，滑坡体由土壤、碎石等组成；九寨沟景区地质灾害以岩崩为主，岩崩体主要由大小不等的块石组成(图 3d)，五花海向南至熊猫海沿线道路均被岩崩或边坡垮塌碎石覆盖.2008年汶川地震、2014年鲁甸地震等滑坡空间分布与发震断层关系分析表明，地震诱发的地质灾害呈条带状分布在震区发震断层附近，距离发震断层越近，地质灾害越严重(许冲等，2014；Xu et al., 2016).因此，尽管我们在野外没有发现沿活动断层分布的地震地表破裂带，但可以推测发震断层应位于严重地震地质灾害集中带及其附近地区的九寨天堂至熊猫海NW向连线附近，即为推测的虎牙断裂北段.

图 3

Fig. 3

图 3 九寨沟震区地震岩石崩塌和滑坡分布图 (a) 301国道九寨天堂酒店至九道拐附近(据成都理工大学)滑坡；(b)九道拐附近滑坡；(c)九寨沟五花海至箭竹海附近(据成都理工大学)岩石崩塌和滑坡；(d)五花海附近岩石崩塌体.图 3a和图 3c位置见图 2. Fig. 3 Map showing distributions of earthquake-triggered rock collapses and landslides in the epicenter of the Jiuzhaigou earthquake (a) Landslides from Jiuzhai Paradise Hotel to Nine Road-Turns along the National Road No.301 (provided by Chengdu University of Technology); (b) Landslides at the Nine Road-Turns; (c) Earthquake-triggered rock collapses and landslides from Wuhuahai (sag pond) to Jianzhuhai (sag pond) along the Jiuzhai Gully (provided by Chengdu University of Technology); (d) Rock collapses at Wuhuahai (sag pond).

地震烈度等震线长轴方位、地震崩塌和滑坡集中带、重新定位余震密集条带及震源机制解等特征表明，走向为近于330°的虎牙断裂北段为九寨沟地震发震断层，左旋走滑性质，与东昆仑断裂带的滑动性质完全一致.另外，九寨沟地震震中除NNW向虎牙断裂外，附近还发育着NW向塔藏断裂2条分支断层和近NS向岷江断裂(图 2).已有研究表明，岷江断裂为近NS向，倾向W，以近东西向挤压为主，左旋走滑速率和垂直(逆)滑动速率均为0.8mm·a^-1左右；塔藏断裂2分支和虎牙断裂北段以左旋走滑为主，2009—2011年GPS监测数据获得现今左旋应变速率约为2.9mm·a^-1，挤压应变速率约为2.8 mm·a^-1(陈长云等，2012).塔藏断裂、虎牙断裂和岷江断裂总体合成矢量与东昆仑断裂带玛沁—玛曲段玛曲附近约5mm·a^-1左旋滑动速率(李陈侠，2009)基本匹配，即岷江断裂、虎牙断裂和塔藏断裂2分支断层在新构造运动属性上可归为东昆仑断裂带东端向东南散开的马尾巴状构造的组成部分，发生九寨沟地震的虎牙断裂北段为东昆仑断裂带东端分支断层之一.

虎牙断裂北段左旋走滑运动和南段挤压缩短起因于虎牙断裂北段走向偏西而南段偏北，在巴颜喀拉块体整体近于向东推挤过程中出现的应变响应，体现出将NNW向北段左旋运动转换为近东西向的地壳缩短和岷山的垂直隆升的转换作用(图 1).

值得注意的是，九寨沟地震发生前，虎牙断裂南段曾于1976年发生过松潘地震群，包括2次7.2级逆冲兼左旋走滑型地震和1次6.7级逆断层型地震，虎牙断裂北段东南部1973年发生过松潘东6.5级地震，其余震密集条带沿虎牙断裂东南段呈NW向展布，余震西北端截止到北纬33°(Jones et al., 1984)，2017年九寨沟地震及其余震密集带刚好填补了虎牙断裂北段历史地震破裂的空段，但并不是青藏高原东部东昆仑断裂带玛沁—玛曲危险区期待中的主震(Wen et al., 2007；徐锡伟等，2017).

自2008年汶川地震以来，青藏高原东缘至东南缘发生了包括2014年鲁甸地震、景谷地震、康定地震和2017年九寨沟地震等多次中强地震，其发震断层均为Ⅰ、Ⅱ级活动块体主干边界断裂附近的次级活动断层(徐锡伟等，2014；Xu et al., 2015；Jiang et al., 2015)，这些中强地震接连发生可能指示了青藏高原东缘至东南缘各块体主干边界断裂应力-应变已经积累到了较高的水平.

利用最小二乘配置方法(江在森和刘经南，2010)，通过对2009—2013期及2013—2016期速度场数据进行处理得到青藏高原东缘最大剪应变率场分布(图 4).最大剪应变率场图显示，2014年康定地震(M_W6.0) 发生在鲜水河断裂色拉河分支断层上，震前最大剪应变率可达3.5×10^-8/a的最高值区；2014年鲁甸地震(M_W6.2) 和景谷地震(M_W6.2) 及2017年九寨沟地震(M_W6.5) 等3次地震震中最大剪应变率均大于或等于2×10^-8/a高值区域，但并不是附近块体主干边界断裂上最高值区，说明青藏高原东缘至东南缘应力-应变积累至少达到了Ⅰ、Ⅱ块体边界带附近次级活动断层发生中等强度地震的滑动临界值，但是否达到块体主干边界断裂上发生高震级地震的滑动临界值值得进一步分析、讨论.

图 4

Fig. 4

图 4 青藏高原东缘最大剪应变率场 (a) 2009—2013；(b) 2013—2016. Fig. 4 Map showing the maximum shear-strain-rate field inferred from GPS data along the eastern Qinghai-Tibet Plateau

已有研究表明，中强及以上地震常发生在最大剪应变率的高值区域，包括2001年昆仑山口西M_W7.8地震(李延兴等，1998；杨国华等，1998；江在森等，2003).对比2009—2013和2013—2016两期最大剪应变率场分布图可知有两处变化较大的区域：一处为鲜水河断裂北西段向东区域(图 4矩形框内)，2013年之前为一个低值条带，但2013年之后该区域最大剪应变率明显增大；另一处位于安宁河断裂和大凉山断裂附近(图 4椭圆框内)，2013年之前表现出最大剪应变率较高的特征，2013年之后这一区域最大剪应变率继续增加到2.5×10^-8/a以上，表现出较高的增加速率.此外，2014年康定地震所在最大剪应变率最高值区(大于3.5×10^-8/a)，不因2014年康定地震的发生而出现变化，仍为青藏高原东缘最高值所在地，可能的发震断层包括鲜水河断裂雅拉河分支断层、康定以南雪门坎段和龙门山推覆构造带南段.另外，巴颜喀拉块体北边界东昆仑断裂带玛沁—玛曲段等所在地最大剪应变率也较高，且两期最大剪应变率图中变化不大，目前依然存在较高的发震危险.

因此，川滇菱形块体东边界鲜水河断裂东南段至安宁河断裂和大凉山断裂、龙门山推覆构造带南段、小江断裂，以及巴颜喀拉块体北边界东昆仑断裂带玛沁—玛曲段是最大剪应变率高值区，应高度关注未来发生高震级地震的危险性.

(1) 地震烈度等震线长轴优势方位、地震崩塌和滑坡集中带、重新定位余震密集条带和主震震源机制解等显示，九寨沟地震属陡倾角左旋走滑型地震，发震断层为NNW向虎牙断裂北段，属东昆仑断裂带东端分支断层之一，与近NS向岷江断裂和NW向塔藏断裂2条分支断层等一起构成了东昆仑断裂带东端向东散开的马尾巴状构造；虎牙断裂南段1976年松潘地震群震源机制解以挤压为主，反映出东昆仑断裂带以马尾巴状构造向东逐渐消失，将巴颜喀拉块体的水平运动转化为东缘地壳的挤压隆升，形成岷山等最新构造隆起.

(2) GPS观测数据反演获得的最大剪应变率场表明，中强或以上地震发生在块体主干边界断裂附近的次级活动断层上，反映出青藏高原东部至东南部巴颜喀拉块体和川滇菱形块体等主干边界断裂的应变积累至少已达到了次级活动断层的滑动临界值，应密切关注块体主干边界活动断层，特别是鲜水河断裂东南段、安宁河断裂、大凉山断裂、龙门山推覆构造带南段、小江断裂以及东昆仑断裂带玛沁—玛曲段等发生高震级地震的危险性.