川西安寧河—則木河斷裂帶上大地震復(fù)發(fā)及其相關(guān)性研究

王 虎

（中國地震局地質(zhì)研究所，北京100029）

川西安寧河—則木河斷裂帶上大地震復(fù)發(fā)及其相關(guān)性研究

王 虎

（中國地震局地質(zhì)研究所，北京100029）

目前越來越多的大地震實(shí)例與模擬研究等都揭示出大地震之間可能具有一定的響應(yīng)關(guān)系，相鄰的斷層或者斷層段可能會在一次地震事件中同步破裂，位于同一個構(gòu)造背景區(qū)域的即便相隔較遠(yuǎn)的斷層之間也可能存在著大地震的響應(yīng)關(guān)系。我國青藏高原東南緣地區(qū)是中國大陸晚第四紀(jì)構(gòu)造變形和強(qiáng)震活動最強(qiáng)烈的地區(qū)，特別是位于川滇、巴顏喀拉和華南三大活動地塊交界部位的四川西部地區(qū)，平均數(shù)十年就會有一次大地震發(fā)生，例如最近的2008年汶川大地震和2010年青海玉樹地震的相繼發(fā)生，已經(jīng)引起了許多研究人員的熱切關(guān)注。目前結(jié)合青藏高原地區(qū)已有的歷史地震資料統(tǒng)計，似乎顯示出青藏高原內(nèi)活動地塊邊界構(gòu)造帶上大地震具有明顯的空間叢集特征，這也可能暗含著活動地塊邊界帶上不同斷裂上大地震發(fā)生具有時空遷移規(guī)律，顯示出塊體邊界上大地震的響應(yīng)特征。例如針對具體的川滇地塊東邊界鮮水河—安寧河—則木河—大涼山—小江斷裂系，不少研究人員還通過地震活動性對比、GPS手段、靜態(tài)庫侖應(yīng)力計算與模擬等技術(shù)途徑對于該區(qū)域活動地塊邊界上大地震的破裂行為、復(fù)發(fā)規(guī)律、時空遷移、地震觸發(fā)與抑制等科學(xué)問題進(jìn)行了深入的研究，并取得了一些創(chuàng)新性的認(rèn)識。然而，這些成果的基礎(chǔ)資料主要來源于地震儀器記錄和歷史資料記載，存在記錄短暫性的問題，可能導(dǎo)致認(rèn)識和結(jié)論的局限性。因此，怎樣克服歷史地震記錄和儀器記錄的短暫性，在更長的時間段內(nèi)認(rèn)識這種塊體邊界斷裂帶上大地震發(fā)生的規(guī)律，這對于更客觀的認(rèn)識整個區(qū)域塊體邊界上大地震的響應(yīng)、破裂行為以及評價未來的區(qū)域地震危險性有著重要的作用和科學(xué)意義。那么，通過地質(zhì)記錄中的古地震研究來揭示，主要塊體邊界構(gòu)造帶的大地震活動習(xí)性，就成為必不可少的技術(shù)途徑。

目前，古地震學(xué)已經(jīng)發(fā)展成為一門比較成熟的學(xué)科，然而，對于我國青藏高原東南緣地區(qū)的古地震研究工作開展卻仍舊比較滯后或者說存在著比較大的不確定性，特別是，該區(qū)域的一些大型活動走滑斷裂上的古地震研究工作還比較薄弱，這可能歸于以下3個方面的原因：①由于海拔相對較高，地表剝蝕作用較強(qiáng)，古地震事件記錄存在缺失的可能；②早期由于測年技術(shù)的制約，獲得的古地震事件年代不確定性可能較大；③古地震事件的識別可能存在不確定性。上述原因制約著該區(qū)域斷裂上古地震數(shù)據(jù)的質(zhì)量，因此，嘗試提出一套適合該地區(qū)活動走滑斷層古地震研究的方案就很有必要。所以，本論文選擇川滇塊體東邊界上的安寧河與則木河斷層為樣本，通過精細(xì)化的古地震研究，嘗試提出這種類型的古地震的研究思路和方案，包括探槽場址選擇、探槽格局布設(shè)、古地震識別模式等，并初步就安寧河—則木河斷層上獲得的古地震數(shù)據(jù)來進(jìn)一步探討斷層（段）間如何作用、大地震如何響應(yīng)以及區(qū)域構(gòu)造背景對大地震的影響模式等，為進(jìn)一步驗(yàn)證和揭示青藏高原東南緣塊體邊界上大地震的破裂行為、響應(yīng)模式以及遷移規(guī)律等提供重要的科學(xué)證據(jù)。

該論文主要嘗試以安寧河斷層南段與則木河斷層為樣本，重點(diǎn)通過高精度遙感影像解譯、選擇典型的探槽場址、古地震識別和地層單元大量14C年代序列測定、以及結(jié)合OxCal軟件來限制古地震年代范圍等來精細(xì)化該區(qū)域的活動走滑斷層型古地震研究。另外，本論文還通過地貌單元或者地表破裂遺跡實(shí)時差分GPS測量，獲得古地震事件的同震位移量和累積位移量來約束斷層的平均位移速率。最后，綜合安寧河斷層和則木河斷層上古地震數(shù)據(jù)、歷史地震資料、前人研究結(jié)果以及平均位移速率等，探討這兩個斷層上的大地震破裂行為差異。具體的，對于本論文所取得的一些研究成果闡述如下：

（1）通過在安寧河斷層南段的月華鄉(xiāng)和帽盒山地點(diǎn)高精度影像解譯、實(shí)地測量、探槽開挖等方式，揭示出該斷裂段表現(xiàn)為以左旋走滑為主兼有一定逆沖分量的變形樣式。這兩個地點(diǎn)分別限定了5次古地震事件，月華鄉(xiāng)古地震事件年代分別為：事件E1為1400—500 BC，事件E2為700—1000 AD，事件E3為940—1130 AD，事件E4為1430—1860 AD，事件E5為1750 AD至今。帽盒山地點(diǎn)古地震事件分別為：事件E1為970 BC之前，事件E2為420—880 AD，事件E3為800—1400 AD，事件E4為1290—1740 AD，事件E5為1800 AD至今。結(jié)合歷史地震資料及對比這兩個地點(diǎn)的古地震序列，進(jìn)一步約束安寧河斷層南段上古地震事件的發(fā)生年代為E1：1400—970 BC，E2：814 AD，E3：940—1130 AD，E4：1536 AD，E5：1850AD或1952 AD。

（2）在則木河斷層大箐梁子地點(diǎn)的一個小型三角狀拉分盆地內(nèi)開挖組合探槽，結(jié)合序列的14C年代樣品約束及年代校正，分別限定了5次古地震事件的發(fā)生年代為：事件E1為7380—7110 BC，事件E2為6590—6350 BC，事件E3為5900—1400 BC，事件E4為690—940 AD，事件E5為1370 AD至今。結(jié)合歷史地震資料以及前人的部分工作總結(jié)，可進(jìn)一步限定這些事件的發(fā)生年代為E1：7380—7110 BC，E2：6590—6350 BC，E3：1700—1400 BC，E4：814 AD，E5：1850 AD。

（3）帽盒山和月華鄉(xiāng)組合探槽開挖與古地震事件識別揭示，出安寧河斷層南段的古地震復(fù)發(fā)行為顯示出時間尺度的不均一性，復(fù)發(fā)間隔差別較大，其平均復(fù)發(fā)間隔約為730～838 a。通過帽盒山地點(diǎn)所獲取的安寧河斷層左旋位移速率約為2.3～6.8 mm／a，若假定取兩個極值的平均值，即4.5 mm／a，按照3～4 m的平均同震水平位移量計算得到的復(fù)發(fā)周期約為670～890 a，這與通過探槽開挖獲得的安寧河斷層南段古地震復(fù)發(fā)周期比較接近。同樣，則木河斷層大箐梁子組合探槽也揭示出類似于安寧河斷層南段的古地震復(fù)發(fā)行為，整個古地震事件序列顯示出時間分布不均一的特征，平均復(fù)發(fā)間隔時間約為2 300 a。通過大箐梁子三角拉分盆地模式獲得的斷層左旋滑動速率約為（2.4±0.2）mm／a～3.6 mm／a，若取平均值3 mm／a來計算，以大箐梁子段1850年同震水平位移量（4.2±0.5）m來計算，復(fù)發(fā)周期約為（1400±170）a，獲得的真實(shí)古地震平均復(fù)發(fā)周期略大于假定的復(fù)發(fā)周期。

（4）探槽揭示出安寧河斷層月華鄉(xiāng)斷塞塘內(nèi)發(fā)育大量泥炭沉積物，通過14C測年高精度給出地層序列的年代，確保古地震事件年代的可靠性。另外，泥炭地層表明一種相對低能的靜水堆積環(huán)境，意味著整個地層沉積過程是連續(xù)的，從而確保古地震事件地表破裂遺跡能夠完整的保存，獲得的古地震事件序列也是完整的。對比安寧河斷層南段的月華鄉(xiāng)地點(diǎn)和帽盒山地點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)兩個地點(diǎn)探槽揭示的部分特征比較類似，帽盒山探槽靠下部也揭示出了幾層標(biāo)志性的黝黑色泥炭層，該堆積地層也表明，在早期是相對低能的靜水堆積環(huán)境。后期隨著斷層的繼續(xù)作用，使得斷塞塘逐漸變成相對開放的堆積環(huán)境，主要體現(xiàn)為片流堆積，地層內(nèi)顆粒變粗，炭屑含量減少，古地震事件導(dǎo)致的變形遺跡也難以識別。由此看來，從封閉的斷塞塘向半封閉，或者向進(jìn)一步不封閉的斷塞塘演化，越不利于古地震的研究。因此，基于月華鄉(xiāng)和帽盒山組合探槽的開挖，對于該區(qū)域的活動走滑斷層的古地震研究，可以考慮發(fā)育相對年輕的斷塞塘作為探槽開挖的場址。

同樣，則木河斷裂大箐梁子地點(diǎn)小型三角狀拉分盆地內(nèi)發(fā)育的充填楔體表明，盆地的張性應(yīng)變特征，同時正在發(fā)育的東西兩支斷層控制了盆地的沉積邊界，說明該三角狀拉分盆地的發(fā)育過程是伴隨古地震地表破裂而形成的。另外，該探槽中也揭示出大量的泥炭地層，這非常有利于14C高精度定年，同樣就確保了古地震事件的年代可靠度和精度。另外，從地層的發(fā)育情況以及變形樣式可判斷堆積過程的連續(xù)性。第三，小型拉分盆地的古地震識別標(biāo)志相對更多，一方面是斷層不會單一，并且可能分為幾束，這就避免了走滑斷層上斷層束過于集中而無法較好的區(qū)別古地震事件的期次性問題。同時由于是張性環(huán)境，可能會發(fā)育大量的期次性充填楔，這是古地震識別的可靠證據(jù)。

（5）通過安寧河斷裂南北兩段古地震序列對比，顯示出安寧河斷層復(fù)雜的破裂行為，這可能暗示著安寧河斷裂南北兩段既可能為聯(lián)合破裂，也可能南北兩段獨(dú)立破裂，且存在可能的相互觸發(fā)關(guān)系，即安寧河斷裂破裂模式很有可能為級聯(lián)破裂模式。

（6）通過對比安寧河斷層與則木河斷層的古地震序列，破裂行為表現(xiàn)為安寧河斷層上大地震地表破裂似乎沒有突破西昌拉分盆地擴(kuò)展到則木河斷層上。然而，則木河斷層上的大地震似乎能夠突破西昌拉分盆往北擴(kuò)展到安寧河斷層上。該現(xiàn)象的揭示似乎表明，西昌拉分階區(qū)的破裂擴(kuò)展貫通方式可能存在單向的擴(kuò)展破裂模式，這也可能表明安寧河—則木河斷裂兩段聯(lián)合破裂是新生則木河斷裂向北生長，不斷前展逐步貫穿西昌拉分盆地作用的結(jié)果。另外，則木河斷層的古地震復(fù)發(fā)周期要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于安寧河斷層，其位移速率比安寧河斷層稍微偏小，這可能與則木河斷層南端附近螺髻山的隆起有一定關(guān)系。

古地震；探槽；青藏高原東南緣；安寧河斷層；則木河斷層；大地震復(fù)發(fā)行為；古地震破裂模式

（作者電子信箱，王虎：wanghu9905＠126.com）

P316；

A；

10.3969／j.issn.0235－4975.2013.11.006