青藏高原沿主要走滑断裂向东的运动从20世纪70年代就开始被注意，并作为“大陆逃逸”地球动力学模型的重要依据而被提出^[1~4].GPS研究结果表明青藏高原的横向挤出是存在的，但与“大陆逃逸”地球动力学模型所提出的向东逃逸具有本质上的不同^[5~7].Zhang等（2004）^[7]给出了沿N20°E剖面垂直于印度和欧亚板块运动方向（110°）的GPS速度分量，它反映了青藏高原内部垂直于板块会聚方向的横向运动状态.110°方向的GPS速度分量从高原的南部向北逐渐增加，在高原中部达到最大，向北逐渐变小，直到阿拉善.横向运动图像^[7]表明青藏高原南部存在1条宽达数百千米的右旋剪切带，而高原北部则形成一条大致同样宽度的左旋剪切带，二者的形成可能是青藏高原内部物质向东流动的结果，流动最快的核心部位正是两剪切带所夹持的高原中部（30°~33°N）.喜马拉雅东构造结（东构造结）周围地区地处右旋剪切带的南部，主要断裂带的运动特征对确定右旋剪切带的南部边界具有重要意义.

活动断裂晚第四纪滑动速率可以给出构造变形长期和平均的运动学图像，但获取第四纪活动断裂和褶皱的定量数据需要漫长的时间和大量的投入，而且东构造结周围地区主要为海拔超过4000 m的高山和雅鲁藏布江、怒江及其支流等构成的高山峡谷地貌，工作环境恶劣，地质构造复杂，实地考察非常困难，短时间内很难完成.近年来发展起来的全球定位系统（GPS）大地测量技术使得在短时间内获取大范围地壳运动的速度场成为可能.目前高精度GPS相对定位的中误差已达到了10-9水平，这种精度足以检测出地壳运动与构造变形的细微变化.虽然GPS观测的时间尚短，并且有可能受到地震弹性应变的影响，已有的研究表明在许多地区GPS观测到的现今运动图像与晚第四纪构造变形的图像是一致的^[8~16].所以，GPS手段所获得的高精度、高时空分辨率的现今构造变形的定量运动图像是研究大陆动力学的重要基础数据^{[5, 7, 11, 16]}.本文利用近年来最新GPS观测资料，对东构造结周围地区主要断裂带的现今运动特征进行研究.

东构造结周围地区位于喜马拉雅山脉的东端，由羌塘地块、班公-怒江缝合带、拉萨地块、雅鲁藏布江缝合带和喜马拉雅地块组成^[17]（图 1）.经历和记录了雅鲁藏布江洋的生成、俯冲、闭合和印度板块-欧亚板块陆-陆碰撞以及碰撞后陆内汇聚阶段的逆冲、伸展、隆升、走滑、变质、熔融等地质作用，是喜马拉雅山造山带中最引人瞩目的地区之一.也是青藏高原上隆升和剥蚀速率最快的地区.

图 1

Fig. 1

图 1 东构造结周围地区构造地质简图 MBF:主边界断裂 Main boundary fault; MCF:主中央断裂 Main center fault; YZF:雅鲁藏布江断裂 Yarlung Zangbo Jiang fault; JLF:嘉黎断裂 Jiali fault; NJF:怒江断裂 Nujiang fault; JSF:金沙江断裂 Jinsha river fault; APF:阿帕龙断裂 Apalong fault; SF:实皆断裂 Shijie fault. Fig. 1 Schematic tectonic map around the eastern Himalayan tectonic syntaxis

喜马拉雅地块主要形成期为晚白垩世-古近纪，以中新世的构造变动最为强烈，其构造变形以A型山弧翘折为特点，表现为发育大规模的滑脱推覆构造及滑脱伸展构造^[18].

雅鲁藏布江缝合带石炭纪-早二叠世开始形成，早、中三叠世开始俯冲，始新世-中新世，雅鲁藏布江洋盆闭合.雅鲁藏布江断裂带是继承性断裂带，我们近年来野外调查表明，郎县以西晚更新世以来为右旋挤压运动，其中走滑速率3~5 mm/a左右，挤压速率1 mm/a左右，东段东构造结附近也为右旋挤压运动，走滑速率可达6~8 mm/a左右，挤压速率1 mm/a左右.

拉萨地块形成于晚侏罗世，构造变形晚侏罗世以走滑挤压为特征，晚白垩世以挤压为特征，新近纪以走滑挤压为特征，晚第四纪以一系列近南北向正断裂-地堑系和断续的北西西走向的右旋走滑断裂相互组合为主要特征.拉萨地块内部的嘉黎断裂带是喀喇昆仑-嘉黎断裂带的东南段，前人对该断裂的活动特性与活动速率进行过一定的研究^{[3, 19~24]}. Airmijo等（1989）^[3]认为它是青藏高原主体向东挤出的南边界，具有强烈的右旋走滑活动，速率可达10~20 mm/a，而任金卫等（2000）^[8]认为平均右旋滑动速率4 mm/a.沈军等（2003）^[20]认为嘉黎断裂带第四纪早期活动较强，全新世以来整体活动减弱.其西北段具有较强的右旋走滑特征，中更新世以来右旋走滑速率6~8 mm/a，晚更新世晚期以来10 mm/a左右；中段和东南段第四纪时期的右旋走滑运动不明显.我们近年来野外调查表明，东南段晚更新世以来转变为左旋走滑，速率3.5 mm/a左右.

班公错-怒江缝合带早古生代开始形成，晚三叠至中侏罗世为洋盆主发育期，晚侏罗世开始洋壳向南西俯冲闭合.怒江断裂带是继承性断裂带，新近纪以来，由于印度板块东犄角的北东向推挤，青藏高原强烈隆升，缅甸地块南向挤出，怒江断裂带表现为挤压逆冲和右旋走滑运动.这种挤压剪切运动在上新世至早第四纪十分强烈，而进入晚更新世以后，有逐渐减弱的趋势.我们近年来野外调查表明，自西北到东南，活动时代有逐渐增强的趋势，即西北段为早第四纪活动段，中、南段为晚第四纪活动段.

羌塘地块形成于早侏罗世，构造变形在晚三叠世-早侏罗世以走滑挤压为特征，晚侏罗世和晚白垩世以挤压为特征，新近纪以走滑挤压为特征，晚第四纪以一系列近南北向正断裂-地堑系和断续的北西西、北西走向的右旋走滑断裂相互组合为主要特征.

为了深入研究东构造结周边地区的现今构造变形特征，在“中国地壳运动观测网络工程”GPS站点的基础上，对原有GPS站点缺少的关键构造部位新建了12个GPS观测点（图 2），形成了对主要断裂不同构造部位的跨断裂GPS剖面控制，现已进行了两期观测.本文使用的数据来自2007年“中国地壳运动观测网络”和资助本研究的国家自然基金项目“喜马拉雅东构造结周边地区主要断裂现今运动的GPS观测研究”最新观测数据.数据处理使用美国喷气推进实验室（JPL）研制的GIPSY/OASIS-Ⅱ（R4版）软件，以单日时段（24h以内）观测为基本单位，采用无基准算法、将当日固定、流动观测资料联合处理，解算各个测站的三维坐标并给出其方差-协方差，形成单日时段解.并将所有单日时段解通过坐标转换归化到统一的坐标框架上---国际地面参考框架（ITRF2005），然后将所有单日时段解作为整网动态平差，平差中各站的三维地心坐标及方差-协方差作为伪观测值，通过一个最小二乘解算，得出各站在ITRF2005下的三维地心坐标和运动速率及对应的测站坐标、速率估值的方差-协方差，其数据处理结果见表 1、图 2.

图 2

Fig. 2

图 2 东构造结周围地区ITRF2005参考框架下的GPS速度场与剖面位置 (蓝色三角为中国地壳运动观测网络站点, 红色五角星为自然基金站点) Fig. 2 GPS velocity field under ITRF2005 and profile position around the eastern Himalayan tectonic syntaxis (Blue triangles:China Crustal Movement Observation Network sites.Red pentangles:NSFC sites)

表 1(Table 1)

表 1 东构造结周边地区ITRF2005框架下的GPS观测结果 Table 1 Observational data of GPS under ITRF2005 around the eastern Himalayan tectonic syntaxis

表 1 东构造结周边地区ITRF2005框架下的GPS观测结果 Table 1 Observational data of GPS under ITRF2005 around the eastern Himalayan tectonic syntaxis

由于GPS测量资料给出的是由北向速度和东向速度合成的该点的速度矢量，它反映的是平面变形，不能很清楚地反映断裂带的运动特征.为了研究各断裂带的现今运动特征，本文用垂直各断裂带方向GPS速度剖面来研究主要断裂带的运动特征.

可将GPS测点的速度矢量分解成垂直剖面的速度分量和平行剖面的速度分量，其中垂直剖面的速度分量反映断裂带的倾滑运动特征，平行剖面的速度分量则反映断裂带的走滑运动特征，断裂带两侧之间的差异运动代表其运动特征.

我们在研究区内选择了3条不同构造部位横跨主要断裂带的GPS剖面用于研究该地区的主要断裂带的现今运动特征，其中A剖面位于东构造结西侧，B剖面位于东构造结顶端附近，C剖面位于东构造结东南侧（图 2）.

表 2给出了雅鲁藏布江断裂带在不同构造部位的运动特征.从该表中可以看出，雅鲁藏布江断裂带在A剖面一带表现为右旋挤压运动，其走滑速率为±4.0 mm/a、挤压速率为±4.7 mm/a；在B剖面一带也表现为右旋挤压运动，其走滑速率为±6.2 mm/a、挤压速率为±6.0 mm/a.这两条剖面的结果表明，雅鲁藏布江断裂带运动特征一致，均为右旋挤压.

表 2(Table 2)

表 2 雅鲁藏布江断裂带在不同构造部位的运动特征 Table 2 Movement characters of Yarlung Zangbo fault zone at different positions

表 2 雅鲁藏布江断裂带在不同构造部位的运动特征 Table 2 Movement characters of Yarlung Zangbo fault zone at different positions

表 3给出了嘉黎断裂带在不同构造部位的运动特征.表 3显示，嘉黎断裂带在A剖面一带表现为右旋挤压运动，走滑速率为±5.8 mm/a、挤压速率为±4.6 mm/a；B剖面一带表现为弱右旋挤压运动，走滑速率为±1.3 mm/a、挤压速率为±2.9 mm/a；C剖面一带转变为左旋挤压运动，其走滑速率为±3.7 mm/a、挤压速率为±5.1 mm/a.

表 3(Table 3)

表 3 嘉黎断裂带在不同构造部位的运动特征 Table 3 Movement characters of Jiaii fautt zone at different positions

表 3 嘉黎断裂带在不同构造部位的运动特征 Table 3 Movement characters of Jiaii fautt zone at different positions

表 4给出了怒江断裂带在不同构造部位的运动特征.从表 4中可以看出，怒江断裂带在A剖面一带表现为挤压运动，挤压速率为±2 mm/a；在B剖面一带表现为右旋走滑运动，走滑速率为±2.2 mm/a；C剖面一带表现为右旋挤压运动，其走滑速率为±3.2 mm/a、挤压速率为±2.4 mm/a.

表 4(Table 4)

表 4 怒江断裂带在不同构造部位的运动特征 Table 4 Movement characters of Nujiang fault zone at different positions

表 4 怒江断裂带在不同构造部位的运动特征 Table 4 Movement characters of Nujiang fault zone at different positions

上述GPS速度剖面结果表明，东构造结周边主要断裂带在不同构造部位其运动特征存在差异.雅鲁藏布江断裂带尽管总体表现为右旋挤压运动，但东构造结附近的速率明显大于西段的运动速率，这与野外地质调查结果一致.嘉黎断裂带由东构造结以西的右旋走滑运动，到东构造结附近的弱右旋走滑运动，再到东构造结东南的左旋走滑运动，也与近年来我们野外地质调查结果一致.怒江断裂带由东构造结以西的挤压运动，到东构造结附近及东南的右旋走滑运动，与怒江断裂带西北段为早第四纪活动、东南段为晚第四纪活动的地质研究成果相符.这也说明尽管东构造结形成于中生代，但现今对周边主要断裂带的运动仍有一定的影响；嘉黎断裂带东南段可能不是青藏高原右旋剪切带的南部边界.

“深断裂位错模型”是OKADA（2001）半无限空间弹性体位错模型的一种特殊情况，它将地球岩石圈介质看作半无限空间弹性体，将实际断裂带看作一系列上部断层面闭锁、下部断层面无限延伸并自由错动的“断层段矩形几何面”的组合.每个断层段矩形几何面不仅尺度和倾角可以互不相同，而且闭锁深度、错动速率（或位错量）和错动方式也可各异.作为一种经典模型，深断裂带位错理论被广泛用于解释GPS等手段所直接获取的高精度地表形变场与活动断裂带的相互关系^{[25, 26]}.

实际上，所谓的“深大断裂”，断层面在地下的延伸深度充其量为几十千米，因为再往下岩石圈介质发生塑性行为的可能性很大.这样，位错的发生不再简单地表现为断错面临近两侧的错动，而是发生在一个较宽的区域内.也就是说，我们在弹性地壳内所观察到的断层面持续错动，很可能是岩石圈深部较宽区域内的黏弹性介质在弹性基底的差异拖曳所引起.在这里我们采用“深”断裂带模型，即将错动矩形面看作无限向下延伸，可在某种程度上体现这种深部大范围黏弹性差异拖曳的效果.

根据东构造结周边地区地球物理研究成果和地震的震源深度^[27~31]，将断裂带的闭锁深度假定为30 km；对于各断裂段倾角，我们基于已有的地质、地球物理资料和现场地质调查资料给出.

图 3给出了GPS实际观测的站点速度矢量与深断裂带位错模型反演拟合的站点速度矢量对比结果.可以看到，尽管有部分点存在一定差异，但两者在整体上取得了较好的吻合.

图 3

Fig. 3

图 3 主要断裂带邻近区域的GPS观测速度与反演拟合速度对比(兰色箭头代表GPS实测值, 红色箭头代表模拟值; 蓝色三角为中国地壳运动观测网络站点, 红色五角星为自然基金站点) Fig. 3 Comparison chart between GPS velocity and inversion velocity neighboring main faults (Blue arrows observation, Red arrows:simulation; Blue triangle:China Crustal Movement Observation Network sites.Red pentangle:NSFC sites)

表 5列出了主要断裂带不同区段滑动速率最佳拟合反演结果.其中，雅鲁藏布江断裂带的右旋走滑较明显，量值由A剖面段的2.4 mm/a，到B剖面段的6.8 mm/a.整个雅鲁藏布江断裂带有较明显的逆冲，A剖面段为1.3 mm/a，B剖面段为0.6 mm/a.嘉黎断裂带在A、B剖面段为右旋走滑，C剖面段转变为左旋走滑，速率分别为4.0 mm/a、2.0 mm/a和4.0 mm/a，整个嘉黎断裂带为纯走滑运动.怒江断裂带在A剖面段主要为挤压运动，速率为1.2 mm/a，B剖面段为右旋挤压，走滑速率为2.1 mm/a、挤压速率为1.1 mm/a，C剖面段主要为右旋走滑，速率为2.3 mm/a，整个怒江断裂带有较明显的逆冲运动.

表 5(Table 5)

表 5 主要断裂带地质、GPS剖面运动速率资料与位错模型拟合结果对比 Table 5 Comparison between geology or GPS movement velocity and inversion velocity neighboring main faults

表 5 主要断裂带地质、GPS剖面运动速率资料与位错模型拟合结果对比 Table 5 Comparison between geology or GPS movement velocity and inversion velocity neighboring main faults

位错模型拟合结果与地质参考值比较吻合，两者与GPS剖面结果相比，走滑速率比较接近，而挤压速率则明显减小.造成上述不同结果的主要原因是，地质参考值是断裂带晚第四纪以来长期运动的结果，基本反映断裂带的真实运动特征；GPS剖面结果是根据近年来的GPS观测资料获得的断裂带地表运动结果，而且仅简单将断裂带两侧GPS测点的速度矢量分解成垂直剖面的速度分量和平行剖面的速度分量反映断裂带的运动特征，存在一定的误差是难免的；断层位错模型模拟结果是在综合考虑断裂带闭锁深度、错动速率、错动方式和产状等基础上，利用断裂带两侧GPS测点的速度矢量模拟计算获得的断裂带的运动特征，比GPS剖面结果更能反映断裂带的真实运动特征.

位错模型反演拟合结果进一步证实东构造结对周边主要断裂带的现今运动仍有一定的影响，嘉黎断裂带东南段可能不是青藏高原右旋剪切带的南部边界.

由于东构造结周边地区三条主要断裂带所处部位多为海拔超过4000 m的高山和雅鲁藏布江、怒江及其支流等构成的高山峡谷地貌，工作环境恶劣，地质构造复杂，实地考察非常困难.尤其是东构造结附近雨量充沛、植被覆盖严重，断裂带附近滑坡严重，很难进行实地考察；而东构造结以南地区现今多为边境地区或印度控制区，无法对断裂带进行地质考察.这些断裂带研究程度比较低，其运动特征部分带有推断性质.同时，前人利用GPS资料研究该区域的成果时，由于在关键构造部位缺少观测站点，特别是在东构造结和嘉黎断裂东南段南侧块体的内部，没有观测站点，其研究成果的可靠程度降低.因此，造成我们的研究成果与前人的认识存在一定差异是可以理解的.

青藏高原右旋剪切带的南部边界可能不是简单的嘉黎断裂带.从东构造结周围地区主要断裂带的现今运动特征分析，嘉黎断裂带不是总体为右旋走滑运动，而是在东南段表现为左旋走滑特征.造成这种运动特征的原因主要是：由于在构造结东南部地区的横断山脉一带，主要断裂带之间的块体变窄，当块体向东南方向运动时受到阻挡，运动速度降低，这从GPS观测获得的速度场可以直接看出，而嘉黎断裂带东南段南侧阿帕龙断裂带与嘉黎断裂带所夹持的块体，因阿帕龙断裂带可能与实皆断裂带直接相连^[32]，其运动速度可能大于嘉黎断裂带北侧的地块，造成嘉黎断裂带由西北段的右旋走滑转变成东南段的左旋走滑.这从1950年发生在阿帕龙断裂带的8.6级地震的震源机制解可以得到佐证^{[32, 33]}.

从区域范围分析，作为所谓的喀喇昆仑-嘉黎断裂带的东段，嘉黎断裂带是存在的，但沿着断裂带，在不同构造部位其活动性存在明显差异：西北段右旋走滑明显，构造结附近活动性明显减弱，东南段则转变成左旋走滑，可以肯定西藏东南部地区不存在一条统一的高右旋走滑速率的晚第四纪活动断裂.因此，青藏高原右旋剪切带的南部边界可能是由较为复杂、断续散布的一组右旋走滑断裂带组成^[34]，即不同构造部位可能为不同的断裂带.研究区内东构造结以西可能为嘉黎断裂带，构造结以东可能变成阿帕龙断裂带，再往东南则是著名的实皆断裂带.

综上所述，东构造结周边三条主要断裂带在不同构造部位其运动特征存在差异.雅鲁藏布江断裂总体表现为右旋挤压运动，东构造结以西走滑速率为2~4 mm/a、挤压速率为1~4 mm/a，东构造结附近走滑速率为6~7 mm/a、挤压速率为1~4 mm/a；嘉黎断裂带从东构造结以西的右旋走滑运动，到东构造结附近的弱右旋走滑运动，转变为东构造结东南部的左旋走滑运动，走滑速率分别为4~6 mm/a、1~2 mm/a和3~5 mm/a.怒江断裂带在构造结以西主要为挤压运动，运动速率1~2 mm/a；在东构造结及其东南部则表现为右旋挤压运动，走滑速率2~3 mm/a、挤压速率1~2.5 mm/a.以上结果表明，尽管东构造结形成于中生代，但现今对周边主要断裂带的运动仍有一定的影响；嘉黎断裂带东南段可能不是青藏高原右旋剪切带的南部边界.

本结果是在野外地质考察和GPS实地观测以及前人资料综合分析的基础上获得的，但由于受GPS观测建站环境和野外地质考察条件的限制，对东构造结东南部地区的研究有待于今后进一步加强，包括在嘉黎断裂带东南段南侧块体内尽可能多建一些GPS观测点位，并对该区段的嘉黎断裂带进行更深入的野外地质调查工作等.我们相信，本文将会促进对东构造结周边地区新构造变形特征及其运动特征的深入讨论.

在本研究工作过程中，西藏地震局对GPS测点建设与观测提供了大力支持，论文撰写过程中与中国地震局地质研究所甘卫军研究员和中国地震局地球物理研究所尤惠川研究员进行了有益的讨论，在此一并表示衷心感谢.同时感谢两位匿名评审人为改进本文提出的宝贵而有建设性的意见和建议.