東昆侖斷裂帶東段(瑪沁—瑪曲)晚第四紀(jì)長期滑動習(xí)性研究

李陳俠

(中國地震局地質(zhì)研究所，北京 100029)

東昆侖斷裂帶東段(瑪沁—瑪曲)晚第四紀(jì)長期滑動習(xí)性研究

李陳俠

(中國地震局地質(zhì)研究所，北京 100029)

東昆侖斷裂帶、阿爾金斷裂帶、祁連山—海原活動斷裂帶等組成了青藏高原北部大型走滑斷裂系。這些斷裂之間的空間聯(lián)系、巨大的走滑量及其地殼縮短特征，都顯示了它們在印度板塊和歐亞板塊匯聚過程中青藏高原的形成扮演了主要角色。這些斷裂準(zhǔn)確的滑動速率對于研究青藏高原變形和演化過程，確定水平滑動、變形的規(guī)模，建立高原的變形和演化模式提供了重要依據(jù)。

東昆侖斷裂帶東段(瑪沁—瑪曲)地處甘、川、青三省交界的青藏高原東北部，為昆侖—柴達木塊體和巴顏喀拉塊體的邊界斷裂的東部。作為東昆侖斷裂帶上人口最多的地震空區(qū)，其幾何結(jié)構(gòu)及其現(xiàn)今構(gòu)造運動特征的研究，對于瑪沁、瑪曲縣城的避讓帶的準(zhǔn)確確定、地震危險性分析和更加科學(xué)有效的防震減災(zāi)有著重要的現(xiàn)實意義，對于青藏高原的隆升機制爭議模型的檢驗及該區(qū)斷裂帶構(gòu)造變形機制的研究有重大的理論意義。本文旨在分析、整理和總結(jié)前人成果的基礎(chǔ)上，通過航、衛(wèi)片的解譯及野外實地驗證相結(jié)合的方法來分析該段的幾何結(jié)構(gòu)，通過構(gòu)造地貌和古地震相結(jié)合的方法來獲得斷裂的完整大震序列，最新地表破裂位移，從而得到斷裂的長期滑動速率，并與構(gòu)造地貌方法獲得的滑動速率進行對比驗證。系統(tǒng)獲得東昆侖斷裂帶東段幾何學(xué)和運動學(xué)特征，以達到研究東昆侖斷裂帶中西段的快速左旋走滑向東如何消減的目的。

本文在分析整理前人資料的基礎(chǔ)上，通過航、衛(wèi)片判讀，進行了野外地質(zhì)調(diào)查，室內(nèi)樣品測試，滑動速率的計算，開挖古地震探槽，綜合分析斷裂晚第四紀(jì)以來的活動歷史，及該區(qū)域氣候與階地形成時間的對比，主要得到以下幾點認(rèn)識:

1 幾何結(jié)構(gòu)

東昆侖活動斷裂帶東段(瑪沁—瑪曲)西起阿尼瑪卿山北麓，經(jīng)過東傾溝、大武灘、扎木兒山前、納姆擦克耳山北側(cè)、西貢周、莫哈湯、西科河羊場、唐地，在克生托洛穿過黃河，展布在哲合拉布肖山前，過瑪曲后，進入若爾蓋盆地，從羅叉北出沼澤地與塔藏斷裂相交，全長約330 km，總體走向北西295°，傾向以南西為主，傾角70°～80°，局部近直立。該區(qū)處于地震較多的南北帶中段及中國東西部構(gòu)造和南北向構(gòu)造交匯部位，東昆侖斷裂與很多斷裂交匯:在阿尼瑪卿山西側(cè)與中鐵斷裂相交，在莫哈湯南側(cè)和西貢周西側(cè)分別與阿萬倉斷裂東、西分支相交，形成西貢周斷層交匯區(qū)。迭部—武都斷裂距離東昆侖斷裂北側(cè)15 km，與東昆侖斷裂左階斜列。

2 幾何結(jié)構(gòu)和地表破裂分段

幾何結(jié)構(gòu)分段:走滑斷層的幾何特征往往呈現(xiàn)由一系列呈雁列排列次級斷層、褶皺和盆地等多種構(gòu)造類型按一定規(guī)律組合而成的狹長條帶。其幾何分段標(biāo)志主要為階區(qū)、彎曲、間斷、分叉、交匯或分叉和斷裂寬度變化、活動性的變化等，依據(jù)這些標(biāo)志，可將東昆侖斷裂帶東段(瑪沁—瑪曲)分為8段，從西往東分別為東傾溝段、大武灘段、肯定那段、西科河段、唐地段、瑪曲段、墨溪段和羅叉段。前7段中，除唐地段與瑪曲段為右階排列外，其余為左階排列，各階區(qū)之間范圍較小，聯(lián)系緊密，表明各段之間貫通程度較好。最長的階區(qū)長約10 km，寬約1.3 km，為西科河段與唐地段的梭狀斷裂交接組合。最小的階區(qū)為瑪曲段與墨溪段，在瑪曲縣城南側(cè)形成長300 m，寬200 m的小拉分盆地。東傾溝段與西段的阿尼瑪卿山段形成34°的擠壓彎曲。墨溪段主要隱伏在若爾蓋高原沼澤內(nèi)，在羅叉北出沼澤地與塔藏斷裂相交，形成10°的擠壓彎曲。在莫哈湯南側(cè)和西貢周西側(cè)東昆侖斷裂與阿萬倉斷裂相交匯，也為大武灘段、西科河段的分段標(biāo)志。該段廣泛分布的構(gòu)造地貌和古地震造成的破裂標(biāo)志表明該段曾經(jīng)歷過多次活動。

地表破裂分段:阿尼瑪卿山為長40 km，寬10 km的雙擠壓彎曲，階區(qū)內(nèi)山體隆升，可作為障礙體和應(yīng)力集中區(qū)。東昆侖斷裂在莫哈湯南側(cè)和西貢周西側(cè)分別與阿萬倉斷裂的東、西兩支相交，形成西貢周斷層交匯區(qū)，構(gòu)成構(gòu)造不連續(xù)點，可作為障礙體和應(yīng)力集中區(qū)。這兩個障礙體和應(yīng)力集中區(qū)可將東昆侖斷裂瑪沁—瑪曲段分成兩條地表破裂段，瑪沁段和瑪曲段。

3 構(gòu)造地貌方法獲得的滑動速率

水平滑動速率:通過對東昆侖斷裂帶瑪沁—瑪曲段30個觀測點的地貌測量、年齡測試和計算，得到了各地表破裂段的晚更新世晚期以來的長期水平滑動速率，瑪沁段水平滑動速率為9.3±2 mm/a，西貢周斷層交匯區(qū)水平滑動速率為7.4±1 mm/a，瑪曲段水平滑動速率為4.9±1.3 mm/a，斷裂水平滑動速率呈梯度下降，且下降的突變點集中在阿萬倉斷裂與東昆侖斷裂交匯區(qū)的兩端，銳減的滑動速率構(gòu)造轉(zhuǎn)換到阿萬倉斷裂的地殼縮短，與東昆侖斷裂帶的幾何結(jié)構(gòu)一一對應(yīng)。

垂直滑動速率:通過對東昆侖斷裂帶瑪沁—瑪曲段30個觀測點的地貌測量、年齡測試和計算，得到了各段的晚更新世晚期以來的長期垂直滑動速率，瑪沁段為0.7±0.2 mm/a，西貢周斷層交匯區(qū)為1.6±0.4 mm/a，瑪曲段為0.25±0.05 mm/a，這些速率在西貢周斷層交匯區(qū)最大，與水平滑動速率之比大約為1:5，在唐地段最小。反映了東昆侖斷裂主要以左旋走滑為主，兼有傾滑分量，在瑪沁段西側(cè)的東傾溝表示為逆走滑性質(zhì)，在瑪沁縣城以東主要為正傾滑性質(zhì)。

4 大震序列

瑪沁段:揭露的活動期次共有7次:第一次事件為(358—430)Cal a BP(公元1520—1592年)以后不久;第二次事件為(977—1090)Cal a BP～(1070±l80)a BP(格薩爾王時期);第三次事件為(1689—1736)Cal a BP～(2.0±0.3)ka;第四次事件為(3058—3211) Cal a BP～(3342—3454)Cal a BP;第五次事件為距今(6.6±0.7)ka～(7.2±0.8)ka;第六次事件為(7971—8050)Cal a BP～(8451—8632)Cal a BP;第七次事件為距今(9.9±1.0)ka～(10.1±1.0)ka。全新世早期以來的古地震復(fù)發(fā)周期為500～1000 a，距今2000年以來的古地震復(fù)發(fā)周期為600±100 a。其中第二次事件可從民間史詩《格薩爾王傳》中得到證實。最新一次地震事件的離逝時間約為400 a，距離最近古地震復(fù)發(fā)時間的最小值500 a只有100 a，地震危險性應(yīng)該引起重視。

瑪曲段:揭露的活動期次有8次:第一次事件為1055～1524 Cal a BP以來;第二次事件在(1210±50)～(1730±50)a BP之間;第三次事件在(1730±50)～(2530±40)a BP之間;第四次事件在(3736±57)～(4586±124)a BP之間;第五次事件在(4850±40)～(7460 ±60)a BP之間;第六次事件為(7460±60)～(8690±40)a BP;第七次事件為9000～10000 a BP;第八次事件為(15800±2500)～(24100±2900)a BP。大震平均復(fù)發(fā)間隔為1000～2000 a，最近三次古地震的復(fù)發(fā)間隔為1000 a。最新一次古地震事件的離逝時間大約1000 a，已經(jīng)接近最新的復(fù)發(fā)間隔，地震危險性非常嚴(yán)峻。

同時2008年5.12汶川MS8.0級地震對瑪沁—瑪曲斷裂造成了應(yīng)力加載，提高了瑪沁—瑪曲段的地震危險性，因此該區(qū)的地震危險性應(yīng)當(dāng)給予重視，需要加強該區(qū)的防震減災(zāi)法的宣傳，提高大家的防震減災(zāi)意識。

5 古地震獲得的滑動速率

瑪沁段:瑪沁段最新地表破裂造成的水平位移為4±0.5 m，近2000年來的古地震復(fù)發(fā)周期600±100 a，利用公式S=D/Rx獲得斷裂的水平滑動速率為7±1 mm/a，與構(gòu)造地貌獲得的斷裂長期滑動速率9.4±1 mm/a相差不多。

瑪曲段:瑪曲西側(cè)的最新地表破裂造成的平均水平位移為3 m，通過最近三次大震的復(fù)發(fā)間隔1000 a，利用公式S=D/Rx獲得斷裂的水平滑動速率為3 mm/a，和構(gòu)造地貌方法獲得的長期滑動速率4.9±1.3 mm/a相差不多。

6 構(gòu)造轉(zhuǎn)換

無論是構(gòu)造地貌還是古地震方法計算的滑動速率，東昆侖斷裂帶東段滑動速率都呈梯度下降，下降主要集中在斷裂走向的彎曲和橫向構(gòu)造的交匯區(qū)，與斷裂的幾何結(jié)構(gòu)變化一一對應(yīng)。斷裂通過西貢周斷層交匯區(qū)后，水平滑動速率銳減了大約4 mm/a，銳減的部分與阿爾金斷裂類似，主要轉(zhuǎn)換到阿萬倉斷裂帶上的逆沖和左旋走滑。通過對構(gòu)造變形的矢量分解，得到阿萬倉斷裂西支的左旋滑動速率為2.4 mm/a;東支的左旋滑動速率為1.4 mm/a，垂直斷裂水平縮短速率為2.3 mm/a，東、西兩支構(gòu)成一種滑移分解模式，對二者的矢量合成，得到南西側(cè)塊體相對北東側(cè)塊體在112.1°的方向上有4.6 mm/a的滑動速率。

7 階地形成期

通過對該區(qū)觀測點地貌面年齡的統(tǒng)計，獲得該區(qū)階地形成時間主要集中在1～2 ka，3～5 ka，7～10 ka，12.5～15 ka，28～35 ka，40～45 ka，65～70 ka 7個時間段內(nèi)，分別與該區(qū)的氣候特征相對應(yīng)，1～2 ka主要對應(yīng)新冰期后的間冰期，3～5 ka對應(yīng)全新世大暖期晚期溫濕階段，7～10 ka對應(yīng)全新世大暖期早期潮濕階段，12.5～15 ka對應(yīng)末次冰消期，28～35 ka、40～45 ka對應(yīng)末次冰期冰盛期的異常溫暖期和末次冰期間冰階的異常高溫期，65～70 ka對應(yīng)末次冰期早冰階。由此可見該區(qū)的階地形成主要受氣候溫暖潮濕影響。

東昆侖斷裂帶;瑪沁段;瑪曲段;西貢周斷層交匯區(qū);阿萬倉斷裂;滑動速率;構(gòu)造地貌;古地震;復(fù)發(fā)間隔;幾何結(jié)構(gòu)特征;破裂分段特征

(作者電子信箱，李陳俠:lcxwzx@sohu.com)

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10.3969/j.issn.0235-4975.2010.03.010