活动断裂的主要活动方式及其动力学机制分析
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发布时间：2022-04-23 17:49
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时间：2023-10-11 17:35
活动断裂的活动性及其活动方式研究既是青藏高原隆升机制与动力学过程所需要依据的基础信息，又是进行区域地壳稳定性评价的重要指标。较为详细的野外地质调查成果、GPS位移场观测数据和构造应力场数值模拟结果为系统分析滇藏铁路沿线活动断裂的主要活动规律及其动力学机制奠定了基础。从前文所述可以看出，青藏高原不同地区的变形方式是不一致的，相应地，滇藏铁路沿线的断裂活动规律具有明显的分区性。以下分成藏南区、藏东南区和滇西北区对主要活动断裂的活动规律及其动力学机制加以总结和阐述。
一、藏南区活动断裂的主要活动方式及其动力学机制
晚新生代以来，在印度板块向NE方向的强烈推挤作用下，青藏高原南部形成以逆冲对叠为主的喜马拉雅前陆逆冲楔，塑造了该区基本构造格局。滇藏铁路拉萨-林芝段所在的藏东南区，在晚近时期，一方面随着NE向的推挤，深部物质向东流动，导致地壳表层整体产生向北和向东的位移分量；另一方面，在NE向主压应力产生作用的同时，出现SE-SSE方向的伸展或拉张，形成和加剧了一系列NNE向的裂谷或断陷盆地的形成和发展，控制这些盆地的边界断裂成为第四纪以来特别是晚更新世以来活动性较强的构造部位，它们的活动方式以正断为主，如：亚东-那曲裂谷带、桑日-沃卡裂谷带等，这些部位也是现代地震的频发区。在上述应力作用下，还可以产生NW向的右旋和NE向的左旋共轭走滑断裂，这些走滑断裂也控制了一些沉积盆地的形成，它们主要分布在拉萨以西地区。而相对较早发育的近EW向构造变形带，如雅鲁藏布江变形带、工布江达-墨竹工卡变形带等，随着板块拼贴的完成，其与周边物质主要以整体运动的形式存在，晚更新世以来的活动性明显变弱，只是在林芝以东受到东喜马拉雅构造结的阻挡，产生NE向的弧形偏移。
应当指出，尽管上述近EW向构造变形带在第四纪期间活动性较弱，但它们仍可构成地下水贯通和传导的通道，因此，该段铁路沿线沿EW向构造变形带出现一系列的温泉、沸泉是可以理解的。
二、藏东南区活动断裂的主要活动方式及其动力学机制
藏东南区（三江区）活动断裂的突出特征是表现为一系列醒目的NW向走滑断裂带，如嘉黎断裂带、怒江断裂带、澜沧江断裂带、金沙江断裂带等。前已叙及，印度板块与欧亚板块碰撞过程中，在喜马拉雅山脉的东、西两端形成了东喜马拉雅构造结（阿萨姆）和西喜马拉雅构造结（帕米尔）。印度板块在向北持续的挤压作用和向北推移过程中存在反时针的旋转（图7-14），从而在南迦巴瓦地区形成或加强了东喜马拉雅构造结的楔入（Dewey et al.，1989；刘宇平等，2000），这种楔入作用所产生的地质效应在三江区活动断裂的演化和活动方式方面起到了重要作用，也使得东喜马拉雅构造结成为三江区与藏南区活动构造的分界带或过渡带。
图7-14 印度板块相对欧亚板块向北连续位移图
南迦巴瓦楔入构造由楔入体和走滑断层系组成。楔入体由前寒武纪的喜马拉雅构造单元构成，它是印度板块的基底，呈NE向延伸数百千米、宽约数十千米（图7-15）。通过线理、片麻理及面理褶皱分析，至少可识别出3次构造变形（刘宇平等，2000）：第一次构造变形自北向南逆冲，喜马拉雅构造单元中形成EW走向、北倾并向南逆冲的断层系及相应的EW向褶皱；第二次构造变形以NE向的走滑剪切、向南逆冲和向北的伸展为特征，NE向的走滑主要发生在喜马拉雅构造单元的东西两侧，东侧为旁辛-汗密右旋走滑剪切带，西侧为米林-鲁朗左旋走滑剪切带，喜马拉雅构造单元的内部以向南逆冲为特征；第三次构造变形以抬升和走滑变形为特征，抬升主要发生在构造结的核部，旋转走滑作用产生于构造结的外部，成为三江区走滑活动断裂系形成和发展的主要力源。
图7-15 南迦巴瓦地区地质构造单元示意图
在南迦巴瓦地区，东喜马拉雅构造结的楔入作用导致了大峡谷的形成和发展；在区域上，楔入作用促进了青藏高原东南部物质以东喜马拉雅构造结为核心的顺时针转动。由于旋转的差异性，从旋转的核心向外分别出现右旋走滑、共轭剪切和左旋走滑；靠近核心以右旋走滑为特征，如嘉黎右旋走滑剪切带、怒江右旋走滑断裂带等；外侧以鲜水河-小江左旋走滑剪切带为代表，而在两剪切带之间可左旋与右旋共轭出现。这一构造动力学机制与青藏高原东南部GPS位移场观测结果和现代构造应力场的数值模拟结果是一致的。
滇藏铁路所在的三江区主要靠近东喜马拉雅构造结的核心部位，第四纪以来的构造活动以隆升为主，NW向活动断裂的右旋运动幅度相对较小，如怒江断裂、澜沧江断裂等，而共轭剪切作用产生的部分NE向活动断裂（如巴塘断裂等）及其控制的断陷盆地的活动性相对比较明显，并成为重要的地震构造带。这些NE向活动构造带的存在，一方面说明地壳深部塑性流动的存在，另一方面，不排除在这些地区的地表伴随地震活动出现新生断裂。
三、滇西北区活动断裂的主要活动方式及其动力学机制
滇藏铁路所经过的滇西北区主要位于著名的“川滇菱形块体”。川滇菱形块体由金沙江断裂-红河断裂以及鲜水河断裂-安宁河断裂-小江断裂带所围限。前人研究表明，川滇菱形块体作为一个独立的和统一的新构造单元参与青藏高原构造区的变形调整，以其特有的走滑挤出变形为主。由于不同性质断裂带的活动，川滇菱形块体被分割成几个次级块体参与青藏高原东南边缘地壳的变形调整，地壳块体除了向南和南东的滑移外，还兼有刚性块体转动，其运动图像十分复杂（图7-16）。各次级块体的最新构造变动包括平移、顺时针转动和垂向隆升等，是印度板块-欧亚板块碰撞、印度板块北移引起板块边缘或内部强烈隆起、变形局部化和物质东向逃逸受阻引起的应变响应。
图7-16 川滇地区活动断裂分布与地壳运动状态图
最新构造变动的矢量分析和GPS实测到的现今地壳运动一致地显示，羌塘地块、马尔康块体西北次级块体和滇中次级块体等存在着自西向东连续向南偏转的东向运动，表明红河断裂带以北川滇地区最新构造变动的力源来自于青藏高原物质东向滑移。因此，无论是红河断裂带以西地区块体的顺时针转动，还是川滇菱形块体SE向平移叠加顺时针转动，都是印度板块与欧亚板块碰撞、印度板块北偏东向运移在青藏高原与相对稳定的华南地块之间近SN向右旋剪切变形区的应变响应，但转动模式有明显区别。红河断裂带以西地区是板块边缘近SN向至NW向右旋剪切变形带内部次级NE向断裂左旋走滑引起次级块体的顺时针转动；而川滇菱形块体明显的顺时针转动则主要起因于青藏高原中部羌塘地块东向滑移，并在与华南地块交接部位强烈受阻，造成川滇菱形块体东西两侧边界断裂的滑动速率东大西小，引起川滇菱形块体内部次级块体叠加在SE向平移运动之上的被动式顺时针转动（徐锡伟等，2003）。中更新世中晚期开始至今（约距今0.4 Ma以来），喜马拉雅事件在整个川滇地区几乎同时发生，川滇块体各主要边界构造带再次呈走滑运动，是川滇菱形块体最新一期走滑挤出运动的开始，这种变形与运动格局一直持续至今。
