帕米爾高原1895年塔什庫爾干地震地表多段同震破裂與發(fā)震構造

李文巧 陳 杰* 袁兆德 黃明達李 濤 余 松 楊曉東

1)中國地震局地質研究所，地震動力學國家重點實驗室，北京 100029

2)湖北省地震局，武漢地震工程研究院，武漢 430071

帕米爾高原1895年塔什庫爾干地震地表多段同震破裂與發(fā)震構造

李文巧1)陳 杰1)*袁兆德1)黃明達1)李 濤1)余 松1，2)楊曉東1)

1)中國地震局地質研究所，地震動力學國家重點實驗室，北京 100029

2)湖北省地震局，武漢地震工程研究院，武漢 430071

基于高分辨率衛(wèi)星影像解譯，通過野外地質地貌填圖與差分GPS測量，初步獲得了帕米爾高原1895年塔什庫爾干地震地表破裂帶的空間展布、破裂類型、位移及分布等基本參數，據此估算了可能的地震震級，討論了其宏觀震中及發(fā)震構造模型。塔什庫爾干地震使得慕士塔格正斷層南段的部分和整個塔合曼正斷層發(fā)生破裂，形成了長約27km的地震地表破裂帶，破裂帶總體走向NNE，由北部的N25°W向南轉至N25°E。地表由正向或反向正斷層陡坎組成，在剖面上表現為地塹、地壘和階梯狀等構造組合;在平面上表現為單條雁列型、平行型、收斂(或匯聚)型、“井”字型等。地表破裂帶以純傾滑為主，基本無走滑量，表現為正斷層性質。地表破裂帶一般寬30～60m，最大可達825m;單條陡坎垂直位移(4.2±0.2)m，最大同震垂直位移6.8m。地表破裂具有明顯的破裂分段特征，由北向南由3條獨立的次級破裂段組成。估算其地質矩震級為7.0～7.3級。該斷層以東的小盆地內發(fā)現了同震感應地表破裂。

塔什庫爾干地震 正斷層 地表破裂帶 破裂分段 發(fā)震構造 帕米爾高原

0 引言

獲取地震地表破裂帶的有關定量參數是研究地震破裂機制、破裂過程、破裂方式和確定宏觀震中、預測未來強震大小、進行活斷層破裂分段的重要基礎。據歷史記載，1895年7月5日在帕米爾高原塔什庫爾干地區(qū)發(fā)生了7級地震(表1)。由于地震發(fā)生在偏僻、交通不便的高海拔地區(qū)以及歷史記載的局限性，目前關于該地震的震級大小、宏觀震中、破裂機制、地震地表破裂帶的長度、最大位移等定量參數及發(fā)震構造等尚存在不同的認識(表1;鄭劍東，1993;馮先岳，1997;Robinson et al.，2007)。例如，不同地震目錄上所給出的震級不同(表1)，地震目錄給出的宏觀震中與地表破裂帶并不一致(表1;馮先岳，1997)。對于所發(fā)現的地表破裂帶的工作多是踏勘性的，尚未開展細致的研究。

雖然地震已過去100多年，但地表仍保存著非常清晰的地震破裂帶遺跡。在對Google Earth 2009年發(fā)布的震區(qū)1m分辨率衛(wèi)星影像進行詳細解譯的基礎上，于2009和2010年先后2次對該地表破裂帶進行了野外大比例尺地質地貌填圖與差分GPS測量，初步獲得了塔什庫爾干地震地表破裂帶的空間展布、破裂類型、位移及分布等基本參數，據此估算了可能的地震震級，討論了其宏觀震中及發(fā)震構造模型。

1 地震概況與區(qū)域構造背景

公元1895年7月5日在新疆木吉-塔什庫爾干谷地發(fā)生了7級地震，地震震中位于75.1°E，37.7°N(表1)。史料對該次地震震害有許多記載，如“光緒二十一年閏五月十三日辰刻，色勒庫爾(即塔什庫爾干)地方，忽然地震，簸動異常，約計一時之久，未刻又震一次。十四、十五兩日，尤不時震動。該處舊堡基址、垛口均經損毀，西面倒缺兩處，長三四丈不等;并壞炮臺三座。其余營房、局屋、糧倉，坍塌無存;軍裝、糧料多被壓壞。堡內及附近各莊民房，傾倒不少”(光緒二十一年七月二十三日新疆巡撫陶模錄副奏片;見表1①，②，④，⑤，⑥);“震中烈度Ⅸ，并出現長50m、寬2cm的地裂縫，吊燈擺動30°，主震后余震約80次之多，地震有聲”(見表1②，④，⑦)。

由這些史料記載可以看出，該次地震的震害嚴重，對當時的民房和軍用建筑造成了嚴重破壞，但是由于地處高原地區(qū)、人煙稀少且主要居住在舊時城堡及附近，加之當時的交通不便，沒有對地震地表破裂帶進行調查與記載。

木吉-塔什庫爾干谷地是由青藏高原西北帕米爾構造結內部公格爾拉張系和塔什庫爾干正斷層晚新生代以來的拉張作用形成的盆地。帕米爾內部的活動變形分別以東部250km長的公格爾山拉張系(Arnaud et al.，1993;Brunel et al.，1994;Robinson et al.，2004，2007)和西部卡拉庫爾地塹的 EW 向拉張作用為主(Strecker et al.，1995;Blisniuk et al.，1996)(圖1a)。公格爾拉張系總體走向NW-SE，傾向W，傾角20°～45°，斷層下盤的片巖和片麻巖構成了最高峰公格爾山和慕士塔格山，其拉張作用起始于7～8Ma以前(Robinson et al.，2004;2007)。研究區(qū)內公格爾拉張系南段慕士塔格正斷層沿慕士塔格峰西邊緣展布，沿斷層跡線多處可見晚第四紀冰磧物和地貌面被斷錯的證據，是一條全新世活動斷層。該正斷層在與塔合曼正斷層交會處以南延伸約15km，向南終止于塔什庫爾干河 (圖1，2)。

圖1 研究區(qū)位置及區(qū)域構造略圖(據Robinson et al.，2007修改)Fig.1 Sketchmap of geological structures of the study area(adapted from Robinson et al.，2007).

塔什庫爾干正斷層是塔什庫爾干谷地的西界斷裂，走向N—NNE，向E陡傾，長約75km(圖1)。在與塔合曼正斷層交會處以北，該斷層沿谷地西側的緩坡展布，由數條不連續(xù)的長5～10km的斷層陡坎組成。

塔合曼正斷層又稱塔合曼盆地東緣斷裂，位于塔合曼盆地的東南緣(圖1，2)，總體走向NNE，北段走向N25°E，南段走向N5°E，長約19km。斷層陡傾，傾向W—NW，以高角度切割了其下盤的震旦系高變質片巖和片麻巖面理，其拉張作用起始于8～10Ma(Robinson et al.，2007)。該斷層錯斷了第四紀沖洪積物，在地表形成清晰的斷層陡坎，沿斷層多處發(fā)育泉水。斷層兩盤地形高差最大約500m，表明該斷層的垂直位錯量至少為500m。Robinson等(2007)認為該斷層是公格爾拉張系南段慕士塔格正斷層與塔什庫爾干正斷層間的轉換斷層。

圖2 衛(wèi)星影像活動構造解譯及1895年地震地表破裂帶展布圖(影像據Google Earth)Fig.2 Tectonics interpretation of satellite image and surface rupture zones of the 1895 earthquake(Images are from Google Earth).

2 地質-地貌填圖

我們下載Google Earth 2009年發(fā)布的震區(qū)1m分辨率衛(wèi)星影像，用 ESRIArcGIS進行投影和數字化并進行了詳細解譯，在此基礎上對地震地表破裂帶進行了野外大比例尺地質地貌填圖(圖2，3)與差分GPS測量。對地表破裂帶的南、北兩端進行了追蹤，選擇典型地段進行了三維地形測量。測量儀器為UniStrong集思寶E660T GNSS差分GPS測量系統，其水平精度＜2cm，垂直定位精度＜4cm，流動站采用雙肩背式測量，由此造成的測量誤差＜10cm，小于斷層陡坎的高度。由于塔合曼斷裂是一條長期活動的第四紀活動斷裂，在填圖過程中特別注重將1895年地震地表破裂帶和第四紀斷層、同震地表位錯和累積斷錯相區(qū)別。

研究區(qū)的地層主要包括前第四紀基巖和第四紀冰磧物與沖洪積物(圖2)?；鶐r區(qū)分布于慕士塔格正斷層下盤和塔合曼斷裂下盤，巖性為古生代高變質片巖、片麻巖及大理巖(Pz)。除基巖區(qū)外，沖洪積物是震區(qū)分布最廣的第四紀沉積物。依據沖洪積扇的地貌位置高低、扇面顏色、形態(tài)特征及新鮮程度、表面沖溝發(fā)育及沉積物特征等，將沖洪積物從老至新劃分為3期Qfd1、Qfd2、Qfd3。Qfd1主要位于慕士塔格正斷層山前小盆地內，海拔高(3300～3500m)，扇面平坦，其上漂礫較少且高度風化、磨圓較好，扇面上大的沖溝發(fā)育;物質成分單一，分選、磨圓差，一般為次圓狀及次棱角狀;層理不發(fā)育，呈多元結構。Qfd2主要分布于塔合曼斷裂上盤山前地帶，海拔較低(3000～3200m)，扇面較新，其上發(fā)育眾多小沖溝;物質成分單一，主要為礫石，粒徑一般＜10cm，分選較差，磨圓差，一般為次圓狀及棱角狀，略具層理。Qfd3發(fā)育在山前現代沖溝內以及較老的沖洪積扇面上，為最新的沖洪堆積物，扇面礫石混雜堆積，無分選、磨圓差。

震區(qū)第四紀冰磧物僅零星分布。Seong等(2009a)通過詳細的地貌、沉積特征及宇宙成因核素測年研究，將公格爾和慕士塔格地區(qū)的第四紀冰磧物由老而新劃分為3期:卡拉蘇冰磧物(年齡距今127～305ka，屬倒數第2次冰期或更早的冰川旋回產物)、蘇巴什冰磧物(年齡距今16～114ka)和奧利姆冰磧物(年齡約16ka BP)。依據出露地貌位置、相對風化程度、表面形態(tài)特征以及沉積特征等，并與Seong等(2009)的結果相對比，將震區(qū)第四紀冰磧物劃分為卡拉蘇(Qm1)和蘇巴什(Qm2)兩期。Qm1分布在慕士塔格峰南翼、滑坡體的北側(圖2)，沉積厚度＞100m，海拔3500～3800m;地表比較平坦，冰川漂礫很少，高度風化，呈彈頭狀，上有冰擦痕。Qm2分布在滑坡體南側，塔合曼斷裂與慕士塔格斷裂之間的小盆地邊緣零星出露 (圖2)，海拔3300～3500m;地表冰川漂礫較少，大漂礫表面有比較深的風化凹槽(cm-mm級)，并且存在不同程度的葉狀剝落。

3 地震地表破裂帶的空間展布、性質和破裂組合特征

1895年7月5日塔什庫爾干7.0級地震地表破裂帶分布在塔合曼盆地的東緣，使得塔合曼正斷層全部發(fā)生破裂，慕士塔格正斷層的南段部分破裂。馮先岳(1997)只報道了沿塔合曼斷裂分布的地表破裂帶，發(fā)現該破裂帶由多條切割山前全新世洪積扇的斷層陡坎組成，長約18km，陡坎高度0.2～3.0m(含古地震)，破裂帶寬達300m，并將該破裂帶分為北、中、南3段。野外填圖在塔合曼鄉(xiāng)土庫曼蘇四大隊東北發(fā)現了沿慕士塔格正斷層南段分布的地表破裂，在塔合曼斷層和慕士塔格斷層間的小盆地內發(fā)現了同震感應破裂。

3.1 地表破裂帶的空間展布、破裂性質與分段

1895年塔什庫爾干地震地表破裂帶北起塔合曼鄉(xiāng)土庫曼蘇四大隊西北滑坡體，向南經拜什庫爾干村東、科西利其東、克孜爾庫爾琴、坦給傲吾，終止于索斯達坂附近，地表破裂長約27km，總體走向 NNE，由北部的N25°W向南轉至N25°E。除在38.014°N 和37.945°N 附近的2個階區(qū)沒有發(fā)現地表破裂帶外，全帶在地表破裂清晰，表現為斷錯了不同的地層和地貌單元的斷層陡坎和裂縫。

整個地震地表破裂帶是不連續(xù)的，具有明顯的分段特征，總體由3條獨立的次級破裂段組成。自NE向SW分別為北段、中段和南段(圖2，3)。各次級破裂段本身也并非一條簡單的斷層陡坎，而是由若干更次一級的斷層陡坎和裂縫按一定方式組合而成，以純傾滑為主，基本無走滑量，表現為正斷層性質。

3.1.1 北段

為整個地震地表破裂帶的北段，也是新發(fā)現的地表破裂段，長約9.2km，總體走向N25°W，屬慕士塔格正斷層的南段(圖3a)。該斷層是慕士塔格山與塔合曼盆地的分界斷裂，沿慕士塔格山西麓山前地帶可見斷續(xù)發(fā)育的數條不同高度和坡度的線性斷層陡坎，斷錯了不同時代的洪積臺地和河流階地，洪積臺地高度可達100m(照2)，沿斷層發(fā)育數個泉眼。

1895年地震基本沿該斷裂帶重新破裂，形成了更為清晰的斷錯跡象。地表破裂帶主要由1～2條正坎組成，連續(xù)性一般，單條陡坎長100～500m不等，坎高2～3m，剖面上呈階梯狀半地塹形態(tài)。在吐庫曼蘇山口，地表破裂由更次一級的斷層陡坎呈右階雁列組合而成，階區(qū)間距800m，無重疊;溝口現代洪積扇面上可見2條斷層陡坎，坎高均為1m。溝北岸，破裂帶主體沿洪積臺地上老的斷層陡坎重新破裂，坎高約1.5m，向北逐漸減低，尖滅于滑坡體東緣;野外調查發(fā)現在距主破裂帶西南約200m處，地表破裂在此形成斷層反坎，延伸長約300m，斷錯了老洪積臺面及其上的現代沖溝，陡坎高約0.4m(圖3，照1)。溝南岸，地表破裂帶清晰可見，基本沿老的斷層陡坎分布，切割老陡坎坡腳，局部形成斷層反坎，呈現地塹式構造 (圖3，照3)，沿斷層發(fā)育斷層泉及小片綠地，線狀分布，遠望尤為醒目;斷層上的灌木發(fā)生撓曲，形成“醉漢林”。1895年地震除斷錯現代洪積扇面及溝床外，部分地段斷錯老的斷層陡坎坡面，形成近直立的新鮮面，表現出正傾滑性質。破裂帶寬10～15m，地表同震最大垂直位移5.5m，同震位移中間大，兩頭小，呈北高南低的不對稱性分布(圖3a)。

破裂帶的北端，地表破裂從老的斷層陡坎坡面穿過，主要以單條張裂縫為主，呈“S”狀尖滅于一大型滑坡體東緣 (圖3a，P1點附近)?；麦w極為壯觀，高約150m，寬約1.2km，面積約6km2。該滑坡體因表面深棕色在衛(wèi)星影像上醒目，在滑坡體以南9～10km的中巴公路上觀察也清晰可見。Seong等(2009b)認為這可能是1895年地震的產物。實際考察發(fā)現，該滑坡體已被不少沖溝切蝕改造，特別是在滑坡體東西兩側已被較大的沖溝切穿，這些沖溝的規(guī)模表明其形成時間顯然遠早于1895年。滑坡體由塊狀或棱角狀片麻巖巨礫(礫徑多為5～30m)組成，礫石表面發(fā)育2～5mm厚的深棕色巖石漆，這顯然在百年內難以形成。

該段破裂帶與中段間為一寬約750m的階區(qū)，其南端呈掃帚狀終止于此階區(qū)附近(圖3a，P2點附近)。破裂帶從走向N30°W的單條陡坎轉為近SN走向，由4條、間距10～20m、規(guī)模較小的張性陡坎組成。單條陡坎寬20～30cm，長30～50m不等，具羽列特征，與主斷層方向呈小角度(30°)相交。這些陡坎的規(guī)模及位移量向東漸小，最終以微弱的尾端張性破裂終止消失，這顯然是地震地表破裂向南擴展的終止構造。野外調查發(fā)現，該階區(qū)內沿斷層走向在現代河床、河漫灘上均未發(fā)現任何地表破裂(圖3中P2，P3點之間段)，表明此地震未使該階區(qū)破裂。springs developed.

照1 土庫曼蘇溝口北老洪積臺面上現代沖溝被錯斷，形成反向坎，坎高0.3～1.0m，冰鎬高0.8m;Photo 1 Obsequent scarp on the surface of old alluvial terrace at the north of the outlet of Tukumansu gully.照2 土庫曼蘇溝口南地震地表破裂穿過老斷坎坡面形成線狀地貌，斷層泉發(fā)育Photo 2 Linear landform on the slope of an old scarp at the south of the outlet of Tukumansu gully，with fault

照3 1895年地震沿慕士塔格斷層南段斷錯洪積扇面形成地塹構造

Photo 3 Graben structure generated by the 1895 earthquake on the offsetalluvial fan surface along the southern segment of Muztag Fault.

照4 中段宏觀震中附近現代溝床斷錯形成階梯狀構造，斷距1～3m

Photo 4 Step-like structure near themacro epicenter formed due to dislocation ofmodern gullybed，with a throw of1～3m.

照5 塔合曼斷層北段現代洪積扇面及沖溝斷錯，形成階梯狀構造，單條坎高1.0～2.0m

Photo 5 Step-like structure on the offset alluvial fan surface and gully along the northern segment of Taheman Fault，with scarp heights of 1.0 ～2.0m.

照6 南段1895年地震斷錯老洪積扇面形成地塹構造

Photo 6 Graben structure generated by the 1895 earthquake on the offset old alluvial fan surface along the southern segment of the fault.

照7 南段現代溝床斷錯

Photo 7 The offsetmodern gullybed on the southern segment.

照8 小盆地1895年地震同震觸發(fā)地表破裂形成反向斷坎，坎高約1m

Photo 8 1m high obsequent scarp formed during the 1895 earthquake.

3.1.2 中段

該段與北段呈右階雁列狀排列，是本次地震的主破裂段。沿塔合曼正斷層北段展布，長約9.3km，總體走向N30°E，包括了馮先岳(1997)的北段和中段的北部 (圖2，3b)。塔合曼正斷層斷錯了第四紀不同時代的沖洪積物，沿托爾推其山山前地帶可見斷續(xù)發(fā)育的數條不同高度和坡度的線性斷層陡坎，老的冰磧物(Qm2)斷錯約70m，不同時代的洪積臺地和河流階地陡坎高度可達10～30m。

本次地震沿老的斷層陡坎重新破裂，由多條正向和反向坎、地裂縫組成，出現地塹、地壘和階梯狀構造組合形式;該段又由5條更次一級的地表破裂段右階或左階雁列組成，間距100～200m，無重疊，以地表破裂帶相連。1895年地震斷錯了現代的洪積扇面及沖溝溝床 (圖3，照4，5)，地表破裂帶較寬也較復雜，單條陡坎長度一般100～500m，最長達1.5km，坎高1.0～2.3m，破裂帶寬20～60m。其破裂帶寬度和同震位移都有從西向東變小、降低的現象 (圖3b)。該段北端是整個地表破裂帶中地表變形規(guī)模最大的地段，地表破裂由規(guī)模較大的更次一級的斷層陡坎呈右階雁列組合而成，破裂帶寬可達825m，由10余條相互平行的陡坎組成 (圖3b，4)，單條陡坎垂直位移(4.2±0.2)m，最大同震垂直位移6.8m。過了此次級階區(qū)向北破裂帶規(guī)模變小，并且不是很清楚。

該段破裂帶與南段間為一寬500m的階區(qū)，其南端表現為2條右階雁列張裂縫，裂縫走向由N30°E轉為N20°W，呈鋸齒狀追蹤止于圖3b中P5點附近。該階區(qū)內老沖洪積扇及現代沖溝均未被斷錯(P5，P6點之間段)，未發(fā)現任何地表破裂。

3.1.3 南段

該段破裂帶與中段呈左階平行狀排列。沿塔合曼正斷層南段分布，位于坦結傲悟以南，走向由N20°E轉為近SN向，長約8.5km，破裂帶寬20～40m，最寬160m(圖2，3c)。此段包括了馮先岳(1997)所劃分的中段的南部和南段，由一系列斷層陡坎及裂縫右階羽列或雁列組成，出現地塹及階梯狀構造組合形式(照6)。地表破裂沿老的斷層陡坎重新破裂，斷錯了包括現代洪積扇面在內的各級洪積扇，斷距0.7～1.2m(照7)，局部地段不穩(wěn)定的基巖發(fā)生崩塌，單條陡坎長100～300m，同震位錯0.5～1.3m，累計位錯2～2.6m，最大同震位移3.6m。破裂帶寬度和高度向南逐漸降低，至南端點附近，1895年地震地表破裂在此規(guī)模很小，僅表現為數條小裂縫(寬＜20cm)，延伸不遠(圖3)。小洪積扇及洪積臺地亦被錯斷，表現為2條規(guī)模較小的相距約15m的正坎，我們在此測量了三維地形，2條陡坎的垂直位移分別為0.3m和0.7m(圖3，6)。繼續(xù)向南約100m，破裂帶呈“山剝皮”，僅單條張裂縫呈“S”狀尖滅于托爾推其山南附近基巖山體中(圖3c，P7)，山前洪積扇上未見任何1895年地表破裂以及老的斷層陡坎。

圖4 地震地表破裂帶中段次級階區(qū)實測地形剖面(剖面位置見圖3)Fig.4 Measured topographic profiles of surface rupture in the central segment.

3.1.4 同震感應地表破裂

野外考察時，在1895年地震地表主破裂帶以東約3.5km托尓推其山東側的小盆地內新發(fā)現了數條不同高度和坡度的較連續(xù)的線性斷層陡坎，走向N40°W，長約3km，南東端連接慕士塔格正斷層，北西端至塔合曼斷層北階區(qū)附近尖滅 (圖2)，我們稱之為托尓推其山東正斷層。該

圖5 地震地表破裂帶的剖面組合特征Fig.5 Sectional combined characteristics of surface rupture zones.

斷層斷錯了不同時代的洪積臺地和河流階地，洪積臺地斷錯高度可達30m。該斷層陡坎帶南寬北窄，南部主要由3條規(guī)模較大的呈階梯狀的正斷層陡坎組成(坎高分別約為30m，15m，3m)，寬約500m，近南端點附近為一寬約300m的地塹構造(圖5c);北部地表破裂帶寬40～100m，坎高2～5m。

在南部沿規(guī)模較小、時代較老的反向斷坎上，我們發(fā)現了較新鮮的地表破裂遺跡，該地表破裂分布極不連續(xù)，斷續(xù)長約1km，基本沿老的斷層陡坎發(fā)育，斷錯了老洪積扇面上的現代沖溝，形成反向斷層坎(照8)，坡向NE，坎高＜1.2m，大多低于70cm。其新鮮程度與1895年地震相似，但規(guī)模卻小得多，我們認為這可能是1895年地震的同震感應破裂。

圖6 地表破裂帶近南端三維地形剖面及陡坎分布圖a實測三維地形;b照片顯示斷層陡坎及實測剖面的位置;c斷層陡坎實測地形剖面圖

3.2 地震破裂帶的組合特征

1895年地震地表破裂帶主要以正斷層陡坎及其復雜組合為特征。這些地表破裂帶有時表現為簡單的單條斷坎和裂縫，有時則表現為多條正向斷坎或者多條正、反向斷坎間平行狀排列或以左階或右階雁列形式排列。在平面上表現為單條雁列型、平行型、收斂(或匯聚)型、“井”字型等。單條陡坎一般長200～300m，延伸不長，主要以右階雁列形式排列 (圖3a)。平行型陡坎平面上由2～6條破裂近平行展布，剖面上呈階梯狀或地塹(圖5)，是本次地表破裂的主要破裂類型?！熬弊中陀蓭讞l平行的主破裂控制，并與跟主破裂斜交的分支破裂共同組成，主要分布于北階區(qū)(圖3b)。收斂(或匯聚)型破裂為多條破裂在地表收斂匯聚成一條，多分布于斷層拐彎及南階區(qū)部位(圖3c)。

在剖面上，地表破裂表現為單條陡坎、階梯狀陡坎(半地塹)、地塹等多種構造組合特征。單條陡坎一般延伸不長，常呈現雁列排列，長200～300m;階梯狀陡坎剖面上呈半地塹式構造形態(tài)，在整個地表破裂帶均有展布，斷層間距10～15m，單條斷層最大同震位錯1.5～2.0m，破裂帶寬20～30m(圖3，5a)。地塹型破裂帶以不對稱狀地塹為特征，多為由2～3條正向斷層坎以及2～3條反向斷層坎組成的構造類型，正向正斷層間距10～20m，反向正斷層間距5～10m，單條正向坎最大同震位錯1.8m，單條正反坎最大同震位錯一般不＞1m，破裂帶寬度50～100m，地表呈近平行排列，剖面上呈現不對稱的地塹構造形態(tài)，主要分布于地表破裂帶的中段 (圖3，5b)以及“小盆地”內的同震感應地表破裂段 (圖2，5c)。

4 初步認識與討論

4.1 地震地表破裂帶的相關參數

1895年塔什庫爾干地震使得塔合曼正斷層全部發(fā)生破裂，慕士塔格正斷層的南段部分破裂。在地表形成了長約27km的地震地表破裂帶，破裂帶總體走向NNE，由北部的N25°W向南轉至N25°E。地表由正向或反向正斷層陡坎組成，在剖面上表現為地塹、地壘和階梯狀等構造組合;在平面上表現為單條雁列型、平行型、收斂(或匯聚)型、“井”字型等。地震破裂帶以純傾滑為主，基本無走滑量，表現為正斷層性質。地表破裂帶一般寬30～60m，最大可達825m，單條陡坎垂直位錯(4.2±0.2)m，最大同震垂直位移6.8m。

地表破裂具有明顯的破裂分段特征，由北向南由3條獨立的次級破裂段組成:1)北段沿慕士塔格正斷層分布，長約9.2km，總體走向N25°W;單條陡坎垂直位錯2～3m，地表最大同震垂直位移5.5m，同震位移中間大，兩頭小，呈北高南低的不對稱性分布。破裂帶的北端點以單條正坎消失于一滑坡體東緣，坎高＜0.3m;破裂帶南端點呈掃帚狀終止于階區(qū)附近。2)中段與北段呈右階雁列狀排列，階區(qū)寬750m，階區(qū)內未發(fā)現任何地震地表破裂。中段沿塔合曼正斷層北段分布，總體走向N25°E，長約9.3km，地表破裂帶寬 20～60m。單條陡坎垂直位移(4.2±0.2)m，最大同震垂直位移6.8m。其破裂帶寬度和同震位移都有從北向南變小、降低的現象，破裂帶南端點以單條裂縫呈鋸齒狀終止于階區(qū)附近。3)南段沿塔合曼正斷層南段分布，與中段呈左階狀平行排列，階區(qū)寬500m，階區(qū)內也未發(fā)現任何地震地表破裂。南段長約8.5km，總體走向N15°E，最大同震位移3.6m，同震位移向南逐漸減小，至南端點附近破裂帶以單條張裂縫呈“S”狀尖滅于托尓推其山南附近基巖山體中。

此外在主破裂以東約3.5km的小盆地中的托尓推其山東正斷層發(fā)生了同震感應地表破裂，破裂帶斷續(xù)分布約1km，規(guī)模較小，地表由坡向NE的正斷層陡坎組成，最大同震垂直位錯1.2m。丁國瑜(1996)曾對這類同震感應破裂進行了分析，認為是以下2種原因所致:一種是遠距離的地震動作用于臨界應力積累狀態(tài)下的斷層而產生被動破裂;另一種是處于同一斷層系中的斷層直接牽動所致。托尓推其山東正斷層可能是正在連接和貫通塔合曼斷裂和慕士塔格正斷層的次級斷裂，因而其上的同震感應地表破裂應屬于后一種成因。

已出版的歷史地震目錄將1895年地震震中定于塔什庫爾干縣城南西約13km的基巖山體中(圖1，表1)。結合野外觀察與測量，根據地表同震破裂的規(guī)模，我們認為此次地震的宏觀震中位于塔什庫爾干縣城北25km的塔合曼斷層中段次級階區(qū)附近(75.236°E，38.000°N)(圖1，圖3b，P4點附近)，此處地表破裂變形最大，地表破裂帶最寬(寬825m)，由10余條斷層陡坎呈地塹、地壘組成，單條陡坎最大垂直位移(4.2±0.2)m，最大同震垂直位移6.8m。

4.2 關于震級大小和發(fā)震構造模型的討論

不同文獻有關1895年地震震級大小的論述是不同的。因此很有必要利用地震地表破裂帶的相關參數對此進行討論。Wesnousky(2008)總結了全球38個各種性質的大地震資料，其中包括青藏高原在內的6個正斷層型地震，給出了地震矩震級M與地震斷層位錯量S、地表破裂長度L和地震震源深度D之間的關系式

式(1)、(2)中:MG0為地震矩;Mw為矩震級;μ為剪切剛度;L為斷層破裂長度;W為斷層破裂寬度;S為平均位移量;D為地震震源深度;θ為斷層傾角。

根據開挖的探槽斷層露頭剖面，塔合曼地震地表破裂帶的斷層面傾角為60°～70°，地震震源深度通?？梢杂捎嗾鸹蛘邊^(qū)域背景地震深度來限定(Wesnousky，2008)。分析1970—2010年塔什庫爾干谷地內已知震源深度的地震，發(fā)現塔什庫爾干谷地內除慕士塔格峰及周緣地區(qū)的地震震源為100～200km外，一般＜50km，塔合曼斷層兩側震源深度15～40km，由此推論1895年塔什庫爾干地震震源深度不＜15km，應在15～40km范圍內。假定斷層傾角取65°，震源深度取15～40km，由地震地表破裂帶長度27km，同震平均位移2.9m，可以估算其地質矩震級為7.0～7.3級。此外，新疆通志·地震志(表1)中記錄到1895年8月4日塔什庫爾干還發(fā)生了一個6.4級地震，根據其他歷史地震資料記載與描述，我們認為該地震是7月5日地震的強余震，塔什庫爾干地震屬于典型的“主-余震型”地震。

圖7 塔什庫爾干地震發(fā)震構造模型圖Fig.7 The seismogenic faultmodel of Tashkorgan earthquake.剖面位置見圖1b

根據地震地表破裂帶的相關參數及區(qū)域構造特征，特別是考慮到塔合曼斷層地表破裂帶長約17.8km，且最大地表同震垂直位移6.8m，其規(guī)模遠大于慕士塔格斷層地表破裂段，我們提出如圖7所示模型:整個塔合曼斷裂發(fā)生破裂，慕士塔格正斷層南段部分破裂，2條斷層間小盆地內的托尓推其山東正斷層發(fā)生了同震感應破裂。

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fault，Pamir

COSEISM IC SURFACE RUPTURESOF MULTISEGMENTS AND SEISMOGENIC FAULT OF THE TASHKORGAN EARTHQUAKE IN PAM IR，1895

LIWen-qiao1)CHEN Jie1)YUAN Zhao-de1)HUANG Ming-da1)LI-Tao1)YU Song1，2)YANG Xiao-dong1)

1)State Key Laboratory of Earthquake Dynamics，Institute of Geology，China Earthquake Administration，Beijing 100029，China
2)Earthquake Administration of Hubei Province，Wuhan 430071，China

Based on the interpretation of satellite images，combined with field geomorphic and tectonic investigations and surveys，we get the parameters of surface rupture zones of the 1895 Tashkorgan earthquake，such as the geometry，the types of rupture，the displacements and their distribution and so on.And on these grounds，we estimate the possiblemagnitude，the epicenter and seismogenic fault of this earthquake.The south segment of Muztag Fault and the whole Taheman Fault were ruptured by the Tashkorgan earthquake.The length of the surface rupture zone is 27km.The rupture zone strikes NNE，and it changes from N25°W in the north to N25°E in the south segment.The surface rupture zone is composed of consequent or obsequent normal fault scarps，represented by horst，graben，and step-like structure on the profile，and distributed in patterns as en echelon，parallel，convergent and parallel cross shaped and so on in the plane.The surface ruptures are dominated by pure dip-slip，with little lateral displacement.The generalwidth of these overlapping surficial fault rupture strands is ca.30～60m，and the largestmay come to 825m.The largest co-seismic displacement of a single scarp is 4.2 ±0.2m.The surface ruptures are composed of three independent secondary segments.The seismogenic fault of this earthquake is Taheman Fault.The south segment of Muztag Fault was also ruptured.Moreover，we find a younger fault scarp which may be induced by the 1895 earthquake in the small basin between the two above-mentioned faults.

Tashkorgan earthquake，normal fault，surface rupture，rapture segmentation，seismogenic

P315.2

A

0253-4967(2011)02-0260-17

10.3969/j.issn.0253-4967.2011.02.002

2011-04-19收稿，2011-05-18改回。

科技部國際科技合作計劃項目(2008DFA20860)和地震動力學國家重點實驗室自主研究課題(LED2010A04)共同資助。

* 通訊作者:陳杰，研究員，E-mail:chenjie@ies.ac.cn。

李文巧，男，1978年出生，助理研究員，2004年畢業(yè)于中國地震局蘭州地震研究所，現為中國地震局地質研究所博士研究生，構造地質專業(yè)，電話:010-62009243，E-mail:lwq 3278@163.com。