2022, Vol. 43
祁连—海原断裂带作为青藏高原东北缘边界带的一条大型走滑断裂带，不仅控制着青藏高原东北缘地区的几何和构造格局，而且在调节东北缘地壳物质相对于阿拉善地块的向东运动中起到重要作用，断裂以左旋走滑为主，全长约1 000 km，由西向东主要由托莱山断裂、冷龙岭断裂、金强河断裂、毛毛山断裂、老虎山断裂和海原断裂组成（Tapponnier et al，1976, 2001；Peltzer et al，1988；Zhang et al，1991；Gaudemer et al，1995；Zheng et al，2013；Daout et al，2016）。断裂现今地震活动性较强，据历史资料记载，自1900年以来，在祁连—海原断裂带上发生多次中强地震，如1920年海原8½级、1986年门源MS 6.4、1990年天祝—景泰MS 6.2、2016年门源MS 6.4等地震，2022年1月8日青海门源MS 6.9地震也发生在托莱山和冷龙岭断裂上（李振洪等，2022；Yang et al，2022）（图 1）。
|
图 1 青藏高原东北缘活动构造与地震分布（MS≥5.0，1900—2022年） Fig.1 Active faults and earthquakes in the northeastern margin of theQinghai-Tibetan Plateau (MS≥5.0, 1900—2022) |
2022年门源MS 6.9地震的发生，表明祁连—海原断裂带现今仍具有较强的地震活动性，仍是强震发生的重点关注区。此次地震前的异常特征及对未来地震危险性的影响等问题，对于断裂带未来地震潜力评估具有重要意义，需要进一步研究。
2 研究内容本研究以祁连—海原断裂带为研究对象，利用2015—2021年GPS速度场结果反演断裂带现今闭锁程度，结合区域小震精定位和2022年门源地震余震精定位结果，综合分析断裂带现今活动性及小震活动特征，并依据门源地震震前特征判定断裂未来可能发生强震的段落，最后结合应变及断层滑动速率特征探讨区域现今地壳变形模式，为区域强震危险地点预测和青藏高原东北缘地壳变形模式提供参考和约束。
3 研究结果 3.1 闭锁程度与小震活动根据祁连—海原断裂带闭锁程度以及小震分布图（图 2）可以看出，祁连—海原断裂带上地震分布较为密集，且在断裂各段表现为不均匀分布，断裂高闭锁主要分布在断裂中段，在东段和西段基本不闭锁，该结果与Li等（2016）的计算结果较为一致，闭锁深度与小震深度基本一致，说明断层在25 km深度内处于闭锁状态（Schmittbuhl et al，2015；李姜一等，2020）。
|
图 2 祁连—海原断裂带闭锁程度与小震分布 Fig.2 Locking degree and distribution of small earthquakes in the Qilian-Haiyuan fault zone |
在托莱山断裂的中段和西段，断裂闭锁程度较低，闭锁深度也较浅，并发生较多小震，而断裂东段闭锁程度高，小震分布较少；在冷龙岭断裂上，断裂闭锁程度较高，西段比东段闭锁深度大，地震呈条带状集中分布在断裂中西段，深度在14 km以上，在断裂东段地震稀少，而在冷龙岭断裂和托莱山断裂交会处地震较少，2022年门源MS 6.9地震即发生在该区域；金强河断裂整体闭锁程度高，闭锁深度较深，在金强河断裂东段地震分布较多，以及在西段与冷龙岭断裂交会处地震密集且呈条带状分布，深度在18 km以上，地震密集可能是由于此处是古浪断裂与祁连—海原断裂的相交处，构造活动强烈，地震更容易集中发生；毛毛山断裂闭锁程度一般，闭锁系数约为0.5，地震分布稀少；老虎山断裂闭锁程度低，闭锁深度浅，地震分布较多，深度在18 km以上，与Jolivet等（2012）认为的老虎山断裂现今存在蠕滑段的结论相对应；海原断裂闭锁程度低，闭锁深度浅，地震在西段分布较少，在东段分布较多，由于1920年海原8½级地震就发生在海原断裂南东段，所以可能受到震后断层调整运动的影响，现今地震活动依旧较多。
3.2 余震分布特征及地震危险性分析为了分析2022年门源MS 6.9地震后对断裂未来地震活动性的影响，收集震后9天内的余震精定位结果（Fan et al，2022），选择震中两侧各60 km区域（图 2中黑色虚线框）内2009—2019年地震目录和此次门源地震的余震，绘制地震深度剖面，结果见图 3，可以看出，余震主要分布在冷龙岭断裂西段和托莱山断裂东段之间，长度约40 km，大于野外地质考察的地表破裂带长度（20 km），震源深度主要分布在地下5—15 km之间，与其他研究结果基本一致（许英才，2022；Yang et al，2022），结合震源机制解和余震分布，判断冷龙岭断裂与托莱山断裂会受此次地震的影响贯通为一条大型走滑断裂。另外，沿冷龙岭断裂，余震分布止于2016年门源地震位置，说明2016年门源地震发生后，冷龙岭断裂中段现今仍处于震后调整阶段，缺少应力积累，余震无法继续向前传递。对比2009—2019年小震精定位分布结果，发现2022年门源地震的余震较好填补了冷龙岭断裂西段的小震空缺，并且沿2016年门源地震继续向西迁移，发现余震展布以西，托莱山断裂东段尚存在长约50 km的小震稀疏段，若托莱山断裂和冷龙岭断裂贯通，则地震具有从冷龙岭断裂向西迁移到托莱山断裂上的可能，而且这一段断层闭锁程度较高，滑动亏损速率大，与此次地震前特征较为相似。另外，许英才等（2022）认为，该区现今仍存在一定应力积累，具有发生强震的危险性。因此，未来需重点关注托莱山断裂东段的地震活动性。
|
图 3 2022年门源MS 6.9地震余震分布剖面 Fig.3 Aftershock distribution profile of the 2022 Menyuan MS 6.9 earthquake |
利用2015—2021年GPS速度场结果，获取祁连—海原断裂带现今闭锁程度，结合小震分布特征，研究2022年门源MS 6.9地震震前特征，对断裂带未来的地震危险性进行分析，发现此次地震前，发震断裂处于强闭锁状态，且闭锁深度较深，小震分布相对较少，说明这些特征与中强地震的发生密切相关。另外，根据余震精定位结果，认为此次地震有可能将冷龙岭断裂与托莱山断裂贯通为一条大型走滑断裂。结合小震分布和2022年门源地震前闭锁特征，认为在托莱山东段未来发生中强地震的可能性更大。
Li Y C, Shan X J, Qu C Y, et al. Fault locking and slip rate deficit of the Haiyuan-Liupanshan fault zone in the northeastern margin of the Tibetan Plateau[J]. Journal of Geodynamics, 2016, 102: 47-57. |
Tapponnier P, Xu Z Q, Roger F, et al. Geology-stepwise rise and growth of the Tibet plateau[J]. Science, 2001, 294(5 547): 1 671-1 677. |
Yang H F, Wang D, Guo R M, et al. Rapid report of the 8 January 2022 MS 6.9 Menyuan earthquake, Qinghai, China[J]. Earthquake Research Advances, 2022, 2(1). |