巴颜喀拉块体东部位于我国南北地震带中部，与西秦岭构造带、川滇块体及华南块体四川前陆盆地邻接(图 1)，地表主要出露三叠纪地层，与邻近块体有较为清晰的边界.其东部及邻区一直是地震研究关注的焦点，主要在于以下几个方面.首先，在地震活动上，自21世纪以来的我国主要地震活动，如昆仑山口西M_S8.1、汶川M_S8.0、玉树7.1、芦山M_S7.0、九寨沟M_S7.0等，均与巴颜喀拉块体有关；历史上巴颜喀拉块体周边，特别是东部区域也曾发生多次8级以上强震，如1654年甘肃天水M_S8.0地震、1879年甘肃武都M_S8.0地震.其次，在地质构造上，巴颜喀拉块体既是青藏高原到扬子地台的过渡带，也是青藏高原隆升、物质东流速度自西向东由快到慢的汇聚地带(徐锡伟等, 2008)，其在地质构造和GPS水平位移速度上与周边块体均存在差异(陈长云等, 2013).同时，在深部结构方面，其也是我国中部重要的重力异常梯度带和莫霍面自西向东急剧抬升的过渡带(Kind et al., 2002; 滕吉文等，2002；马宗晋等，2006).因此，很多学者认为，巴颜喀拉块体是青藏高原东部物质“逃逸”及块体相互作用、变形的主要承载体(徐锡伟等, 2008).此外，巴颜喀拉块体东部构造变形复杂，断裂构造发育，该块体主要由东昆仑断裂带、龙门山断裂带、甘孜—玉树断裂带、鲜水河断裂带与周边块体所分割，其内部发育一些次级断裂带，如龙日坝断裂带、岷江断裂带和虎牙断裂带等(陈长云等，2013)，这些断裂带具有走滑或兼走滑特征的逆冲特征.

图 1

Fig. 1

图 1 巴颜喀拉地块东部及邻区地质构造 地质数据来自美国地质调查所USGS, https://catalog.data.gov；地震目录来自国家地震科学数据共享中心http://data.earthquake.cn自1900年以来MS4.0以上地震; 断裂数据来自中国地震局地质研究所. Fig. 1 Map showing geological structure in the eastern Bayan Har block and adjacent areas Geologic data from USGS, https://catalog.data.gov; Seismic catalogue from China earthquake data center http://data.earthquake.cn Earthquakes over MS4.0 since 1900;Fault data from Institute of Geology, China Earthquake Administration.

巴颜喀拉块体东部区域的这些宏观地学现象与其深部构造背景密切相关，其岩石圈强度与周边其他块体有何差异？重力均衡状态如何？其与地震活动有何关联？对这些问题的研究，有助于厘清造成该区域剧烈构造活动的深部环境及地壳构造演化过程.重力均衡反映了浅部剩余密度异常、未达到均衡状态的深部异常及地壳横向的不均匀性，常用于评估垂向地壳构造应力的空间分布差异，而岩石圈的有效弹性厚度T_e是岩石圈弹性、塑性、脆性强度的综合反映，可理论上衡量岩石圈挠曲强度和动力学响应、力学性质及演化(Forsyth, 1985).计算有效弹性厚度可同时获得地表加载和地下加载对岩石圈挠曲的贡献，即荷载加载比，地下荷载通常由基性岩入侵、下地幔增生、热异常和成分变化等引起的深部物质密度横向变化造成(Forsyth, 1985)，地表荷载通常由地形和大尺度地表密度变化引起(Jiménez-Díaz, et al., 2014)，通过荷载加载比可获知岩石圈演化过程.因此，通过利用重力均衡和岩石圈有效弹性厚度，对巴颜喀拉块体东部区域进行研究，对于揭示该区域深部构造演化及其与地震活动的关系具有重要意义.

本文采用最新SIO数据，其中重力场模型版本为V28.1和地形模型版本为V18.1.该重力场模型陆地部分采用EGM2008最新更新模型，结合了卫星测高和地面观测数据，其球谐系数展开至2190阶2159次，重力和地形数据的空间分辨率均为5′(约9 km), 得到广泛应用(Chen, 2019).很多学者利用实测重力数据与EGM2008模型结果进行比较，分析了其精度及在我国的适用性(章传银等，2009；付广裕等, 2013)，在川西地区，该模型与地表重力观测结果分别经重力改正得到的布格重力异常相差一个常数，约为10 mGal(1 mGal=10^-5m·s^-2，下同)(付广裕等, 2013).

从SIO数据按5′×5′数据分辨率提取自由空气异常(图 2a)和地形(图 2b)数据，在球坐标系下利用重力异常场云计算平台(杨光亮等，2018)采用球面棱柱体积分公式依次对SIO的自由空气异常数据Δg_F，进行布格改正δg_B、地形改正δg_t，得到完全布格重力异常Δg_B(P)，计算公式为

图 2

Fig. 2

图 2 巴颜喀拉地块东部及邻区地形模型(a)、自由空气异常(b)(断裂数据来自中国地震局地质研究所) Fig. 2 Topography (a) and free air gravity anomalies (b) in the eastern Bayan Har block and adjacent areas(Fault data from Institute of Geology, China Earthquake Administration)

(1)

(2)

其中，P表示重力异常改正所在位置；G万有引力常数，G=6.67×10^-11m³kg^-1·s^-2；ρ为改正密度，在陆地区域一般取为平均地壳密度ρ=2.67 kg·m^-3；H(P)为P点所在位置的高程，单位为m.地形改正范围一般至少取计算点1.5°(166.7 km)范围，本文取400 km.将上述参数代入(2)式，得到：

(3)

本算法采用球面坐标模型和并行计算技术，消除了地形改正的地球曲率误差，计算速度也较快.在布格重力异常基础上，采用艾里均衡模型计算均衡重力异常.艾里均衡理论认为山根密度与周边物质密度相同，地形相对于大地水准面的起伏越大，对应的山根或反山根越厚，按照式(4)和(5)计算艾里山根和反山根厚度：

(4)

(5)

其中，t为山根或反山根深度，ρ_c为标准地壳密度，取为2.67 g·cm^-3，ρ_m为标准地幔密度，取为3.27 g·cm^-3，ρ_w为海水密度，取为1.03 g·cm^-3，h_i为地形高程.

均衡补偿深度使用式(6)计算：

(6)

式中T为均衡补偿深度，D为标准地壳厚度，一般D由式(7)确定：

(7)

其中，h_c为利用crust1.0数据计算的研究区域平均地壳厚度；h为平均地形海拔高度；t^-为平均山根深度.

岩石圈有效弹性厚度T_e的计算基于Forsyth理论和正交各向异性薄板模型，采用荷载分离方法的Fan小波分析法(Kirby and Swain, 2005, 2009, 2013)计算了该区域岩石圈T_e值及地表和壳内对应荷载比，该方法主要克服了固定小波窗口造成的数据频域信息不完整的问题，并可计算任意网格点的有效弹性厚度与加载比.截取的地形和自由空气异常数据，均在计算区域外延2°，以消除傅里叶变换的边界效应.其主要参数见表 1.

表 1 (Table 1)

表 1 符号和常数值 Table 1 Symbols and values of constants 物理量 参考值 杨氏模量E/Pa 1011 万有引力常数G/(m3/(kg·s2)) 6.67259×10-11 泊松比ν 0.25 地壳密度ρc/(kg·m-3) 2670 重力加速度g/(m·s-2) 9.79

表 1 符号和常数值 Table 1 Symbols and values of constants

基于上述算法和参数设置，计算得到了巴颜喀拉地块东部及邻区(110°E—110°E，28°N—38°N)的布格重力异常(图 3)和均衡重力异常(图 4).从该区域布格异常分布图可见(图 3)，布格重力异常变化范围约为-500~0 mGal，呈现东高西低、南高北低形态.布格异常高值主要分布在四川盆地及东南部、鄂尔多斯块体内部等区域，布格异常低值主要分布在巴颜喀拉块体，最高值与最低值直线距离约600 km，被北东向的龙门山重力高梯度带分隔.该高梯度带的北端向北西向转折，形成弧形的重力异常高梯度变化带，近年来巴颜喀拉块体东部区域的中强地震围绕弧形重力梯度带分布(图 3)，自1997年玛尼地震以来，巴颜喀拉块体一直处于活动状态，反映青藏高原物质的东向流动在加强.2008年汶川地震的发生，预示该重力梯度带中部应力释放；2013年芦山M_S7.0地震，2014年鲁甸M_S6.5地震预示着重力梯度带南端的应力释放；2013年岷县M_S6.6地震和2017年九寨沟M_S7.0地震，则预示着重力梯度带北端的应力释放.布格异常是壳内的密度差异引起，主要反映壳幔分界面上下密度差异，表明该区域莫霍面起伏极其剧烈.另外密度差异同时也是地壳刚性强度的一种体现，因此重力梯度带也是软硬物质接触的边界带，易造成应力集中与应力应变积累，从而导致一系列大地震的发生.在此边界带，其南段地壳物质向南运移，沿着鲜水河—小江断裂形成一系列走滑断裂；中部受到四川盆地坚硬物质阻挡，在龙门山形成巨厚物质堆积；北部受到鄂尔多斯地块的阻挡，物质沿着鄂尔多斯地块和四川盆地之间的秦岭—大别造山带向东迁移.

图 3

Fig. 3

图 3 巴颜喀拉地块东部及邻区布格重力异常和历史强震 Fig. 3 Bouguer anomalies and historical strong earthquakes in the eastern Bayan Har block and adjacent areas

图 4

Fig. 4

图 4 巴颜喀拉地块东部及邻区均衡重力异常 (a)艾里均衡重力分布；(b)重力均衡区与非均衡区. Fig. 4 Isostatic gravity anomalies in the eastern Bayan Har block and adjacent areas (a) Airy isostatic Gravity anomaly; (b) Isostatic area and non-isostatic area.

均衡重力反映了深部异常及地壳横向的不均匀性，表征垂向的构造应力不平衡，但也包含浅部剩余密度异常信息.艾里均衡模型通过山根或反山根对地形所增减的质量进行补偿，选取艾里均衡模型的主要考虑是相关区域是否具有和地形起伏有明显关系的山根或Moho面起伏.该区域断裂构造发育，存在大量深大断裂，如龙门山断裂带、鲜水河断裂带和小江断裂带，这些断裂带可部分卸载岩石圈横向构造应力，降低岩石圈弹性刚度，因而艾里均衡模型可在一定程度上反映该区均衡状态.

为分析地壳深部异常信息，通常对均衡异常场进行低通滤波，以消除浅部高频的剩余密度异常信息.对该区域试验不同的滤波波长，选取100 km低通滤波处理后，得到区域均衡重力异常分布(图 4a).考虑到卫星重力场模型与实测重力异常的差值约为10 mGal(付广裕，2013)，以及地形改正的误差约1 mGal和地壳沉积层和浅部密度异常体造成的局部异常误差约5~10 mGal，通常认为，均衡重力异常在±20 mGal范围内，可认为地壳基本处于均衡状态.故对均衡重力异常正、负异常重新标注，得到调整后的正、负均衡重力异常分布(图 4b).

该区域均衡重力异常变化范围约为-80~+100 mGal，考虑浅部异常和数据误差后，研究区大部分区域处于均衡状态(±20 mGal，图 4b).华南块体前缘的四川盆地、鄂尔多斯块体均衡异常大部分处于±20 mGal以内的重力均衡状态.正均衡重力异常主要集中在块体边缘位置，如巴颜喀拉块体东部的龙门山断裂带、西秦岭造山带、祁连构造带等.负均衡重力异常分布范围有限，除秦岭北侧外，大部分零星分布在块体内部，负均衡重力异常的绝对值不大，表明接近地壳均衡状态，其较弱负均衡异常可能是地表低密度沉积物引起，如四川盆地沉积较厚，其均衡重力异常明显小于鄂尔多斯盆地.

其中，巴颜喀拉地块东部较大范围的正均衡，主要分布在以川滇块体东部的龙门山断裂带、鲜水河—小江断裂带为中心的地带，并向巴颜喀拉地块内部延伸.2017年九寨沟M_S7.0地震发生在该区域内.该区域发育有北东、北西和南北向3组不同方向的活动断裂：塔藏断裂、岷江断裂和虎牙断裂.该区域正均衡重力异常显示为连片分布，而其北部断裂如东昆仑断裂带、西秦岭断裂和六盘山断裂等，次级断裂较少，正均衡异常则显示为零星分布.而负均衡重力异常除西秦岭断裂带末端外，其他负异常均分布在几个克拉通型块体的中部区域，如华南块体、鄂尔多斯块体、准噶尔盆地等.由此可见，在块体边界较易出现均衡异常(正或负)，越破碎、断裂带越发育，越容易产生均衡异常，而在克拉通地块内部，由于块体较为稳定，很难大范围出现负均衡异常.

为清晰刻画均衡重力异常与地震活动的关系，对艾里均衡重力计算水平总梯度(图 5).从图 5可见，均衡重力水平总梯度高值分布呈线状分布，其中龙门山断裂带、西秦岭断裂带与均衡重力总梯度高值线状分布基本重合.结合1900年以来4.0级以上地震分布可见，地震空间分布与均衡重力水平梯度高值存在一定相关性，且震级越大，越可能发生在水平总梯度高值区域，如龙门山断裂带、鲜水河断裂带及西秦岭断裂带区域，反之，则未必具有这种相关性，如四川盆地东南部区域虽存在高值条带，但并无强震发生.

图 5

Fig. 5

图 5 巴颜喀拉地块东部及邻区均衡重力异常水平总梯度分布(地震目录来自国家地震科学数据共享中心http://data.earthquake.cn自1900年以来MS4.0以上地震) Fig. 5 Horizontal total gradients of isostatic gravity anomalies in the eastern Bayan Har block and adjacent areas (Seismic Catalogue from China earthquake data center http://data.earthquake.cn, earthquakes of MS4.0 and greater since 1900)

前述均衡重力异常与地震分布的空间位置可见，地震更易发生在靠近构造块体边界的正的或负的均衡重力异常区域内.这说明构造运动或地震发生主要受岩石圈刚性强度控制，在岩石圈横向差异、地幔对流或板块碰撞等构造作用下，使岩石圈遭到破坏，导致地震发生.该区域的均衡重力异常反映了地壳内部这些构造作用的不平衡，在块体边界附近，更易凸显地壳内部的构造作用；在板块内部，岩石圈弹性挠曲支撑了主要构造作用，足以抵御应力的调整，从而在均衡异常上体现较弱，这正好可以解释板块内部重力均衡虽然显示为负异常，但并无地震分布.

T_e值反映了不同构造单元岩石圈的强度，从岩石圈有效弹性厚度T_e分布图可以看出(图 6)，研究区域T_e值总体界于10~65 km之间，不同构造单元之间T_e空间分布差异明显.鄂尔多斯块体、西秦岭构造带西侧部分地区表现出较高的T_e值，最大超过60 km.计算结果与李永东等(2013)结果基本一致，较低的T_e值出现在鄂尔多斯地块和青藏高原东北缘之间的南北向狭长区域以及龙门山构造带附近(巴颜喀拉块体和川滇块体东部地区)，基本与南北地震带北段重合，T_e值为20 km左右.其余地区T_e值大多处于25~40 km之间.

图 6

Fig. 6

图 6 巴颜喀拉地块东部及邻区Te空间分布和主要构造(断裂数据来自中国地震局地质研究所) Fig. 6 Te map and major faults in the eastern Bayan Har block and adjacent areas(Fault data from Institute of Geology, China Earthquake Administration)

鄂尔多斯块体及周边地区为明显的T_e高值区(40~65 km)，表明鄂尔多斯地块作为一个稳定的古老克拉通其构造未受到严重破坏，岩石圈结构较完整，具有较高的力学强度.S波接收函数研究结果(Chen et al., 2014)也显示鄂尔多斯块体具有较厚的岩石圈，且鄂尔多斯地块下方的高速异常延伸至300 km深度(郭慧丽等，2017).在鄂尔多斯块体西侧102°E—104°E附近可见一条南北向T_e低值带，自北向南穿过祁连构造带和西秦岭构造带.基于远震波形接收函数的地壳厚度研究(王兴臣等，2017)表明，以102°E为界，祁连造山带西部地壳厚度超过60 km，而东部地壳厚度为50~55 km，东、西两部分岩石圈厚度也存在明显差异，东侧岩石圈比西侧岩石圈厚约30 km；西秦岭构造带地壳厚度在103°E附近自西向东迅速从55 km减薄至约40 km，西侧岩石圈比东侧岩石圈厚约30 km.本文T_e低值带所处的位置与上述地壳厚度及岩石圈厚度分界带位置基本一致，说明该T_e低值带对应着穿过地壳并深达岩石圈的构造转换带.通常对于完整的岩石圈而言，厚度越大则T_e值越高.由T_e分布图可以看出，祁连构造带东侧T_e值比西侧高约20 km，西秦岭构造带西侧T_e比东侧高约10 km，本文T_e计算结果与以往基于地震数据获得的岩石圈厚度变化趋势大体吻合.

在四川盆地和巴颜喀拉块体的接触地带，沿着龙门山断裂带往南为一个显著的近南北向T_e低值带.多项地球物理和地球动力学研究(孙洁等，2003；滕吉文等，2008；赵国泽等，2008；王椿镛等, 2003, 2015；Zhang et al., 2010)表明，在青藏高原东向运动受到四川盆地刚性岩石层阻碍的地球动力学环境下，龙门山发生垂向变形且一部分物质向东南侧运移，形成了切穿岩石圈的深大隐伏断裂，造成莫霍界面和岩石圈底界错断，在四川盆地至巴颜喀拉块体的过渡地带也存在壳内界面起伏变化和莫霍界面剧烈变化.推测正是由于在特殊的地球动力学环境下岩石圈结构受到严重破坏，导致其力学强度显著降低，才使得相关区域表现出较低的T_e值.地震面波层析成像结果(王椿镛等，2015; 钟世军等, 2017)显示，四川盆地和鄂尔多斯块体都是地质上稳定的构造块体，具有厚的岩石圈根，且四川盆地的岩石圈较其他块体的要厚.计算结果显示四川盆地T_e值总体处于20~40 km之间，高于东侧的扬子地块，但明显低于鄂尔多斯块体，特别是四川盆地西侧受到松潘—甘孜块体隆起和川滇块体东边界东南挤出、旋转的影响，T_e值总体呈西低东高分布，推测是由于四川盆地岩石圈受到龙门山构造带推挤作用和扬子板块向西俯冲的双重影响，其岩石圈结构完整性受到一定程度破坏所致，郑勇等(2012)对华北克拉通有效弹性厚度的研究结果表明前期构造事件造成岩石圈强度减弱的区域会成为后期岩石圈演化过程中的构造薄弱区.此外，四川盆地西部沉积层较厚对岩石圈弹性厚度结果也会造成影响.

青藏高原东北缘岩石圈有效弹性厚度计算结果与以往相关区域岩石圈结构研究结果基本一致.T_e空间分布特征主要体现了在不同构造和地球动力学环境下所形成的岩石圈力学强度特征.特别是大概范围处于102°E—104°E附近，贯穿祁连构造带、西秦岭构造带，与龙门山断裂带相连的近南北向T_e低值带，与研究区域内的深部构造转换带及构造活动带基本重合.在青藏高原东向发展受到鄂尔多斯块体及四川盆地等刚性块体阻挡所形成的强烈挤压应力作用下，T_e低值带所揭示的岩石圈力学强度较弱区域更容易发生褶皱、增厚及断层活动，其地震活动危险性应得到更多关注.

计算岩石圈有效弹性厚度获得的相应的岩石圈挠曲荷载比F(图 7)表示地下荷载(莫霍面加载)与总荷载的比值，反映了地下荷载对岩石圈挠曲的贡献比例.F值较大(>0.5，图 7b红色区)，表示岩石圈挠曲状态主要由地下荷载加载形成，反之(图 7b非红色区)，由地表荷载起主导作用.结果表明，川滇块体、巴颜喀拉块体、西秦岭构造带、祁连构造带东部及鄂尔多斯块体西部边界为地下荷载占主导，华南块体四川前陆盆地、鄂尔多斯块体内部、西秦岭和祁连构造带以北的区域F值均较小，除巴颜喀拉块体和川滇块体以外，岩石圈挠曲荷载比与岩石圈有效弹性厚度成反比.川滇块体、巴颜喀拉块体东部及以北等区域的F高值区说明其岩石圈深部存在较大的物质密度横向变化，推测与青藏高原东缘物质沿着大型走滑断裂带向东及南东方向运动过程中导致的巴颜喀拉块体东部区域地壳增厚和莫霍界面发生垂向错断有关.青藏高原东缘垂直穿过龙门山断裂带的宽频带地震探测结果表明，四川盆地对青藏高原东缘软流圈驱动的物质东向逃逸阻挡作用可能深达整个上地幔(张中杰等，2009).华南块体四川前陆盆地、鄂尔多斯块体内部等大片区域F值较小，与其稳定的克拉通型岩石圈结构是一致的.

图 7

Fig. 7

图 7 巴颜喀拉地块东部及邻区岩石圈荷载比(断裂数据来自中国地震局地质研究所) (a)岩石圈荷载比；(b)地表加载(蓝色)与地下加载(红色). Fig. 7 Lithosphere loading ratio in the eastern Bayan Har block and its adjacent areas (Fault data from Institute of Geology, China Earthquake Administration)(a) Lithosphere loading ratio; (b) Surface loading (blue) and underground loading (red).

大地热流是地球内部热状态的重要参数，反映了岩石圈热结构差异.中国大陆地表大地热流结果(Jiang et al., 2019)显示(图 8)，研究区内大部分区域大地热流显示为低值(低于60 mW·m^-2)，如鄂尔多斯以北区域、华南块体四川前陆盆地及巴颜喀拉地块东部；热流高值主要出现在西秦岭构造带、祁连构造带、鄂尔多斯块体南缘、巴颜喀拉块体东部边界及华南块体东部.大地热流最低值出现在巴颜喀拉块体东部区域，可能与巴颜喀拉块体地壳厚度大，且存在壳内低密度体、壳内低速层、较为发育的断层分布有关.

图 8

Fig. 8

图 8 巴颜喀拉地块东部及邻区大地热流(大地热流数据来自第四次中国大陆大地热流汇编(Jiang et al., 2019)；断裂数据来自中国地震局地质研究所) Fig. 8 Surface heat flow in the eastern Bayan Har block and its adjacent areas (Surface heat flow data from Jiang et al., 2019. Fault data from Institute of Geology, China Earthquake Administration)

综上所述，巴颜喀拉东部T_e和大地热流均较低，且造成岩石圈挠曲的荷载主要来自壳内荷载的加载，与巴颜喀拉块体邻接的华南块体四川前陆盆地及鄂尔多斯块体T_e值较高，且荷载主要来自地表，表明岩石圈结构稳定.因此，巴颜喀拉块体东部岩石圈强度较低主要来自壳内构造的严重破坏，表明现今的岩石圈挠曲状态主要由莫霍面加载形成，接收函数、面波层析成像、大地电磁、大地热流观测等地球物理观测结果均得到证实.

上述研究表明，巴颜喀拉块体东部是中国中部重力梯度带的边界区，也是均衡重力异常及岩石圈有效弹性厚度均显示其为整个研究区域内的低值区，且该低值区与本区域内强地震活动高度重合，主要是因为在印度板块与欧亚板块的碰撞的大背景下，巨大外力推动使各块体之间相互作用和运动，巴颜喀拉块体东部处于密度差异极大(重力梯度带)的边界带，与岩石圈结构较为完整的四川盆地、鄂尔多斯块体邻接(刚性阻挡)，其块体内部存在的低密度、低速度层和断裂构造使其岩石圈强度降低，造成地壳垂向增生，使莫霍面向深部弯曲，同时地表向上抬升，同时地壳物质向东部流动，即挤压增生与横向流动同时发生(图 9)，造成该区域与地震高度重合的重力均衡异常高值和走滑型断裂构造的密集发育.这也是造成本区域有效弹性厚度、大地热流值较低的主要原因.

图 9

Fig. 9

图 9 巴颜喀拉地块东部及邻区地壳结构(数据来自Crust1.0, Laske et al., 2013) Fig. 9 Crustal structure in the eastern Bayan Har block and adjacent areas (data from Crust1.0, Laske et al., 2013)

本文计算得到的布格重力异常、艾里重力均衡异常、Fan小波的岩石圈有效弹性厚度及荷载加载比，综合该区域接收函数、层析成像、大地热流等地球物理观测结果，分析了巴颜喀拉块体东部及邻区(100°E—110°E，28°N—38°N)布格重力、均衡重力分布和岩石圈弹性厚度，及其与强地震活动的关系.研究表明：

(1) 研究区布格重力变化范围约为-500~0 mGal，呈现东高西低、南高北低的分布形态，最高值与最低值被龙门山重力梯度带分隔，直线距离约600 km，表明该区域莫霍面起伏极其剧烈.近年来巴颜喀拉块体东部区域的强地震发生在该弧形重力梯度带附近，是积累的构造应力在梯度带不同部位的依次释放.

(2) 该区域均衡重力异常变化范围约为-80~+100 mGal，大部分区域处于±20 mGal以内的被认为均衡的区域内，其中，正均衡重力异常主要集中在块体边缘位置，如巴颜喀拉块体东部的龙门山断裂带、西秦岭造山带、祁连构造带等.负均衡重力异常分布范围有限，除秦岭北侧外，大部分零星分布在稳定块体内部.分析表明，在块体边界较易出现均衡异常(正或负)，在克拉通地块内部，很难大范围出现负均衡异常.地震则更易发生在靠近构造块体边界的正的或负的均衡重力异常区域内.研究表明，均衡重力异常可在一定程度上反映地壳内部构造作用的不平衡，在块体边界附近，更易凸显地壳内部构造作用的不平衡.

(3) 巴颜喀拉地块东部及邻区岩石圈有效弹性厚度为10~65 km，不同构造单元之间T_e分布空间差异明显，龙门山构造带是本研究区T_e和大地热流低值区，T_e值约为20 km，且造成岩石圈挠曲的荷载主要来自壳内荷载的加载.巴颜喀拉块体东部岩石圈强度较低主要来自壳内构造的严重破坏，表明现今的岩石圈挠曲状态主要由莫霍面加载形成，并得到接收函数、面波层析成像、大地电磁、大地热流观测等地球物理观测结果的证实.

(4) 巴颜喀拉地块东部挤压增生与横向流动同时发生，造成该区域地震发生与重力均衡异常高值重合和断裂构造的密集发育，也是岩石圈有效弹性厚度和大地热流值较低的主要原因.