0 引言

地震活动图像是地震空间分布的直观表象。大震前区域地震活动图像中的“空区”、“条带”等异常图像(梅世蓉等，1993)，或者大震后与之相关的构造区域出现特殊的地震活动形态，可能反映了区域构造动力环境和地壳介质应力状态的变化。自20世纪80年代以来，我国地震专家对地震活动条带的特征开展了大量系统研究。陈章立等(1981)认为7级以上大震前小震活动“条带”的出现有一定普遍性；韩渭宾等(1985)、刘蒲雄等(1989、1993)给出了条带的划分及异常条带的判别方法，对条带与大震的关系进行了统计分析。近十多年来，随着地震精定位、地震波形数据处理和大型计算技术的发展，在中国强震前兆地震活动图像机理的三维数值模拟(蒋长胜等，2005；陆远忠等，2007)、地震空区条带和前震的地震波识别(刘文龙等，2006)研究等方面取得了诸多进展。地震活动条带图像被看作是地震预测研究中最常用的方法之一(刘莹甄等，2011)。这些研究成果在我国地震预测研究与实践中发挥了重要作用。

2015年4月25日尼泊尔发生了8.1级大震，诸多专家学者对这次8.1级地震的孕震构造背景和特征(刘静等，2015)、地震破裂过程(张勇等，2015)、这次地震与喜马拉雅弧的历史地震(杜方等，2016)以及喜马拉雅造山带未来地震趋势(赵根模等，2015)等开展了大量研究，取得了较多研究成果。但对此次尼泊尔8.1级大震后，在发震构造以北的青藏高原地区形成的中强以上地震活动NE向条带及其机理，尤其是对我国西部未来地震活动影响的研究仍需深入。对此，本文将该地震活动条带的基本特征与地质构造动力环境及以GPS水平位移为约束的数值模拟相结合，探寻了其形成机理及其对未来强震活动趋势的预示意义。

1 尼泊尔8.1级地震后青藏高原中强以上地震活动的NE向条带特征

根据中国地震台网中心地震目录，2015年4月25日在印度板块与欧亚板块碰撞的动力边界喜马拉雅弧中段发生了尼泊尔8.1级大地震，在震后1年多的时间里，在发震构造以北的青藏高原地区相继发生了2015年4月25日西藏定日5.9级、4月26日西藏聂拉木5.3级、10月12日青海玛多5.2级、11月23日青海祁连5.2级、2016年1月14日西藏安多5.3级、1月21日青海门源6.4级、5月11日西藏丁青5.5级、5月22日西藏定日和定结两次5.3级、10月17日青海杂多6.2级和12月5日西藏聂荣县5.1级等10余次中强以上地震，震中主要分布在从西藏南部开始朝NE方向横穿青藏高原内部多个次级构造单元到达青藏东北缘的狭长地带(图 1，表 1)，表明中强以上地震群体性活动表现为典型的条带状。

初步分析认为，该地震活动条带有如下基本特征：①其空间分布主要表现为地震活动沿着印度板块挤压青藏高原的NE向主动力作用方向展布，且其形态大体上与1996年前后西藏榭通门-包头NE向6级左右及以上地震活动条带(图 2；赵振才等，1999；李永林等，2000)相似。②其在发育形成过程中地震的震中位置呈跳变特征，而非严格意义上的由南向北扩展迁移。③条带内地震活动强度随着时间呈波动性起伏变化，而非简单的增强或衰减(表 1)。

2 青藏高原地区NE向地震活动条带的构造动力环境与机理分析 2.1 青藏高原NE向地震活动条带的地质构造动力环境简析

在中国大陆周边板块边界的动力作用中，印度板块对中国大陆的作用最为重要(张国民等，1994)。近年来，我国西部边邻印度板块北推碰撞边界动力源区，接连发生了2015年4月25日尼泊尔8.1级、10月26日兴都库什地区7.8级、12月27日塔吉克斯坦7.4级、2016年4月10日阿富汗7.1级和4月13日缅甸7.2级等7级以上强烈地震，反映了印度板块北推动力作用增强。尤其是2015年4月25日尼泊尔8.1级大地震的发震构造位于印度板块北推碰撞欧亚大陆形成的喜马拉雅造山带中段，由于印度板块长期向北推挤青藏高原，二者相接触的动力边界地带应力积累极高。尼泊尔8.1级大地震的低角度逆冲错动，很快就触发了西藏南部地区近SN走向、正断层张性活动的定日5.9级(2015-04-25)和聂拉木5.3级(2015-04-26)地震。这表明越是接近上述动力边界地带，对大震事件的反映越敏感。随着尼泊尔8.1级大震后时间的推移，在青藏高原中部地区1年多时间里发生了10余次中强以上地震，形成了从西藏南部开始沿着NE向主动力作用方向横穿青藏高原内部的拉萨地块、羌塘地块、巴颜喀拉地块、柴达木-祁连地块等次级构造单元的地震活动NE向条带(图 1)。初步认为，这一方面与尼泊尔大地震低角度逆冲错动、地壳应力应变能向北传递有关；另一方面反映了目前在印度板块北向推动力环境增强背景下，青藏块体本身具有较高的应力水平。

2.2 以GPS水平位移为约束的数值模拟与NE向地震活动条带的机理初探

尼泊尔8.1级地震后青藏高原形成了NE向中强以上地震活动条带宏观特征和构造动力环境。由于印度板块向北推挤是我国西部产生构造形变与地震活动的主要动力来源(丁国瑜等，1991)，而从青藏高原及周缘2009~2015年GPS水平运动速度场(图 3，资料截止2015年尼泊尔8.1级地震后)可以清楚地看到，青藏高原中部的主体运动方向为NE向，与地质时期青藏高原扩展及前述的NE向地震活动条带展布的方向大体一致。这就使我们想到，在青藏高原现今地壳运动动力背景下，是否能够在高原内部形成NE方向的高应力/应变带呢？对此，我们采用二维弹塑性有限元技术，以GPS水平运动速度场为边界约束，对青藏高原地壳应变状态进行数值模拟分析。

首先，我们在建模思路上，根据青藏高原运动变形以活动地块为主，依据断层滑动、地块旋转与内部变形相共生的特征(张培震，2003、2008)，除用摩擦边界描述断层运动特性外，主要用弹塑性模型描述地块内部变形和旋转，认为各次级地块的屈服强度有差异，这种差异不仅导致地壳应力分布不同，也使应力在地块之间传递时的优势方向有差异。进而通过对各次级地块的塑性强度进行模拟测试，分析其对青藏高原内部塑性应变分布的影响。

其次，依据青藏高原不同级别构造建立二维平面有限元几何模型(李煜航，2014)。将青藏高原周边区域(印度板块，塔里木地块，阿拉善地块，华南地块和桑达地块)假设为参数一致的弹性介质，弹性模量取90GPa、泊松比为0.25；内部设为塑性变形区，将其划分为5个二级地块和15个三级地块。由于各地块所处构造和介质不尽相同，其屈服强度也是差异显著，基于此，我们用由整体到局部、逐次渐近的方法来分析各地块强度差异的影响。①以图 3中一级块体边界来建立有限元几何模型，这样只需要测试一个屈服强度参数即可粗略估计青藏高原塑性变形的屈服强度；②据二级地块边界建立几何模型；③利用三级地块边界建立几何模型，进一步细化研究三级地块强度差异对整个构造变形的影响。

第三，鉴于塑性变形区的塑性参数一般取决于屈服准则，为了减小模型参数过多的影响，本文采用参数最少的Von-Mises应力屈服准则。该准则认为：当某一点应力状态达到某一定值时，该材料处于塑性状态，且应力状态始终保持不变(王平等，2006)。因此在模拟过程中只需设置临界应力状态即可模拟塑性变形。Von-Mises应力屈服准则一般将应力张量的第二应力不变量表示为

$ {J_2} = \frac{1}{6}\left[ {{{\left( {{\sigma _x} - {\sigma _y}} \right)}^2} + {{\left( {{\sigma _y} - {\sigma _z}} \right)}^2} + {{\left( {{\sigma _z} - {\sigma _x}} \right)}^2} + 6\left( {\tau _{xy}^2 + \tau _{yz}^2 + \tau _{zx}^2} \right)} \right] $

(1)

其中，σ_x，σ_y，σ_z，τ_xy，τ_yz，τ_zx为应力分量。这样设置临界应力状态(第二应力不变量)之后，就确定了块体的屈服强度，即可模拟塑性变形。在设置模型边界条件时，对于一级块体边界区域用2009~2015年GPS作速度场内插获得；将一级块体之外的区域设置为自由边界，通过地质学方法确定的一级活动块体第四纪欧拉极来计算出模型边界的滑动速率(许才军，2002)。

分析大量的数值模拟测试结果发现，在青藏高原现今的边界动力环境下，高原内部的次级地块当中，当松潘-甘孜地块的塑性强度较其它所有次级块体小时，青藏高原中部产生的等效总塑性应变优势分布方向呈NE向(图 4中的高塑性应变带A)，这与Huang et al(2006)通过地震层析成像技术获取的中国大陆P波速度结构中反映的青藏高原内部松潘-甘孜地块相对较低的速度结构一致。因此，我们可以认为强度相对较弱的松潘-甘孜地块对青藏高原内部物质的NE向迁移具有重要作用，可能是控制形成现今应变场高应变带的主要因素之一，也在一定程度上解释尼泊尔8.1级大震后在青藏高原内部出现中强以上地震活动NE向条带分布的现象。进而认为，在青藏高原独特的内部构造和外部动力作用下，高原内部存在的NE方向高塑性应变条带具有较高的地震活动背景。如前所述的尼泊尔8.1级大震后青藏高原内部NE向地震条带的三个基本特征，尤其是条带内发震位置的来回跳变与震级强度的起伏变化，反映了大的构造动力环境作用增强、以及动力边界大震事件的叠加效应对青藏高原内部构造应力变化影响的复杂性。因而，这种NE向地震活动条带不仅是统计学现象，也可能是高原内部地球动力学过程的反映。

另外，从青藏高原东缘现今活动断裂的展布上来看，在甘孜-玉树-鲜水河断裂带以北主要发育近似EW向的走滑断裂，而在该断裂以南的区域主要发育近SN向的走滑断裂(Tapponnier P et al，2001)，这也说明该断裂两侧的川西地块与松潘-甘孜地块在强度上有一定差异，且因松潘-甘孜地块的相对柔性区，阻断了高原东部SN向断裂的北向延伸，这与本文中模拟的高塑性应变带在SN方向也只延伸到松潘-甘孜地块的结果类似。还有，塑性应变高值区除了沿着NE向延伸之外，在青藏高原东部-南北地震带上的川滇交界地区也有较为显著的分布(图 4中黄色矩形区域B)，反映在该区域依然具有较高的塑性应变背景，在喜马拉雅碰撞带发生大地震造成应力扰动的情况下很容易触发强震。

3 青藏高原NE向地震活动条带对未来强震趋势的预示意义

据已有研究结果，与构造相关的地震活动条带等典型地震活动图像具有整体性“场”的含义(陈章立等，1981；刘蒲雄等，1993)，是大的构造动力环境和区域应力场变化的反映。近年来，我国西部边邻印度板块北推碰撞的边界动力源区，接连发生了喜马拉雅弧中段的2015年4月25日尼泊尔8.1级大地震，喜马拉雅西部弧顶附近的2015年10月26日兴都库什7.8级、12月27日塔吉克斯坦7.4级和2016年4月10日阿富汗7.1级地震以喜马拉雅东部弧顶附近的2016年4月13日缅甸7.2级等强烈地震，反映了我国大陆西部邻区正处于印度板块北推碰撞作用增强背景下的强构造活动动力环境之中。而印度板块与欧亚板块碰撞的动力边界-喜马拉雅弧东、西二弧顶及整个喜马拉雅弧应力积累进而发生大震，能够引发西藏谢通门至内蒙包头的NE向地震活动条带的地震活动，触发南北地震带、新疆天山地震带和青藏地区的地震活跃(李永林等，2000)。若将2015年4月25日尼泊尔8.1级大地震后，青藏高原内部形成的NE向中强地震活动条带与1996年前后西藏榭通门-包头NE向6级左右及以上地震活动条带(图 2)相比较，可以看出二者形态上既有一定的相似之处——都是沿印度板块挤压碰撞的NE向主构造动力方向展布，又有不同之处——1996年的条带规模、震级水平都较近期的条带要高。尤其值得注意的是1996年前后西藏榭通门-包头NE向6级左右及以上地震条带形成前，强震活动主体区域基本上以喜马拉雅东部弧顶影响域为主，相继发生了1995年7月中缅边界7.3级、1995年10月云南武定6.5级、1996年1月云南姚安6.5级、1996年2月丽江7.0级等强烈地震；而这一条带形成后，强震活动则向其西侧迁移，接连发生了1996年11月喀喇昆仑7.1级、1997年11月西藏玛尼7.5级、1998年新疆伽师6.8级强震群和阿图什6.9级以及2001年昆仑山口西8.1级等强烈地震。反映了沿NE向主构造动力作用方向形成典型地震活动条带图像，对未来强震活动趋势变化具有一定的预示意义。再考虑赵根模等(2015)的研究结果：2015年尼泊尔8.1级地震后，未来大震可能沿喜马拉雅带的走向发生纵向迁移，将在喜马拉雅带东段发生更大的地震，也可能沿着与喜马拉雅带走向垂直的方向向北迁移(即横向迁移)，喜马拉雅一带发生大震后，中国西南地区紧随其后也要发生大地震，也应该同时关注新藏三角区、帕米尔-贝加尔带的震情发展。因而未来我国西部地震趋势可能呈现为在上述青藏高原NE向中强地震条带附近强震活动的“填空性”(与1996年前后的条带相比，地震活动强度还不够)，以及该条带东(南北地震带)、西(青藏高原西部-天山构造区)两侧大范围强震活动的增强特征。

4 初步结论

综上分析可以得出如下初步结论：

(1) 2015年4月25日发生于印度板块北边界中段的尼泊尔8.1级地震后，青藏高原中部形成了沿着印度板块挤压青藏高原的NE向主动力作用方向展布、形态大体上与1996年前后西藏榭通门-包头NE向6级以上地震活动条带相似的NE向地震活动的条带分布特征。

(2) 上述NE向地震活动条带，不仅是统计学现象，也可能是青藏高原内部地球动力学过程的反映。它是印度板块北推挤压动力作用增强环境下，动力边界以北青藏高原NE向构造应力变化引起的构造活动响应，与尼泊尔大地震低角度逆冲错动、地壳应力应变能向北传递有关。同时，高原内部存在着NE方向高塑性应变条带，本身具有较高的应力水平。

(3) 尼泊尔8.1级地震后青藏高原内部沿NE向主构造动力作用方向形成的典型地震活动条带图像，对我国大陆中西部强震活动趋势变化具有一定的预示意义。未来我国西部地震趋势可能呈现为在青藏高原NE向中强地震条带附近强震活动的“填空性”、以及该条带东、西两侧较大范围强震活动的增强特征。今后应密切关注南北地震带、青藏西部及新疆天山构造区强震的发生。

需要说明的是，由于认识水平所限，上述研究结果是很初步的。然而，对于我国大陆板块边界动力源区显著大地震发生后，我国内陆相关构造区域出现的典型地震活动图像及其预测意义的研究和探索，仍有待继续深入。