龍日壩斷裂帶晚第四紀活動及其與周邊斷裂的運動學關(guān)系

任俊杰

（中國地震局地質(zhì)研究所，北京100029）

龍日壩斷裂帶晚第四紀活動及其與周邊斷裂的運動學關(guān)系

任俊杰

（中國地震局地質(zhì)研究所，北京100029）

歐亞板塊與印度板塊的碰撞，導致了青藏高原的大幅度隆升，并造就和改變了整個歐亞大陸的構(gòu)造格局，對亞洲地區(qū)的氣候與環(huán)境產(chǎn)生了重大影響。同時，還造成了青藏高原向東運動。青藏高原東緣形成了整個高原最為陡變的地形梯度，是目前研究青藏高原向東運動及青藏高原東緣隆升機制的重要場所。2008年汶川MS8．0地震造成了龍門山斷裂帶的破裂，這更激發(fā)了對青藏高原東緣隆升機制研究的興趣。關(guān)于青藏高原東緣的變形機制主要有兩個端元模式：一種是大陸逃逸模式，認為青藏高原東緣的變形主要集中在重要的活動邊界斷裂上；另一種是管道流模式，認為變形在青藏高原東緣地區(qū)廣泛分布，活動斷裂所承擔的變形量很小。已建立的用來解釋龍門山隆升和汶川地震的發(fā)震機制的模式均認為青藏高原東緣的變形主要集中在龍門山斷裂帶上，但這些模式未對川西高原在青藏高原向東運動中變形吸收的作用進行討論。

龍日壩斷裂帶位于龍門山以西約200 km，與龍門山斷裂帶大致平行。初步研究認為該斷裂帶中段晚第四紀具有較強的活動。從構(gòu)造上來看，該斷裂帶是一個重要的次級邊界構(gòu)造帶，它把巴顏喀拉塊體分為阿壩和龍門山2個次級塊體。斷裂帶以西地貌上為相對平坦的高原面，斷裂以走滑運動為主；以東為地形起伏的龍門山隆起，斷裂以逆沖作用為主。那么，龍日壩斷裂帶詳細的幾何展布特征怎樣？其晚第四紀活動強度如何？最新一次大震的離逝時間是多少？斷裂上的大震破裂模式是什么？2008年汶川地震造成了相距約15 km的2條近平行的映秀—北川斷裂和灌縣—江油斷裂的級聯(lián)破裂，而龍日壩斷裂帶中段上的2條近平行的斷裂僅相距約20～30 km，是否也會發(fā)生級聯(lián)破裂事件呢？但在龍日壩斷裂帶上缺少歷史大震的記錄。另外，作為青藏高原向東運動中遇到的第一個阻隔的龍日壩斷裂帶在青藏高原東緣變形分配中承擔什么樣的作用？龍日壩斷裂帶的北段似乎與昆侖斷裂帶相連，那么其與昆侖斷裂帶具有什么樣的運動學關(guān)系？這些問題的解決不僅能為龍日壩斷裂帶上的地震危險性評價提供定量資料，而且有助于對青藏高原向東運動及青藏高原東緣隆升機制的理解。

本論文在分析整理前人資料的基礎(chǔ)上，通過高分辨率衛(wèi)星影像解譯，進行了詳細的野外地質(zhì)調(diào)查，確定龍日壩斷裂帶的幾何展布特征；并對斷錯微地貌進行了詳細測量和測年（14C和光釋光），計算其晚第四紀滑動速率；同時，開挖古地震探槽，恢復斷裂晚第四紀以來的破裂歷史，分析斷裂的破裂行為。此外，還對昆侖斷裂最東段的塔藏斷裂的晚第四紀活動特征進行了詳細調(diào)查。最后，通過地質(zhì)學滑動速率和GPS速度資料綜合分析龍日壩斷裂帶在青藏高原東緣變形分配中的作用。通過上述研究，主要得到如下認識：

（1）龍日壩斷裂帶中段由2條近平行的斷裂（毛爾蓋斷裂和龍日曲斷裂）組成，且斷錯地貌清晰。其中毛爾蓋斷裂主要沿著毛爾蓋河和羊拱溝的北側(cè)基巖山坡展布，發(fā)育斷錯山脊和斷錯水系，其晚第四紀活動表現(xiàn)為右旋走滑；龍日曲斷裂主要沿龍日曲河和雀兒登河北側(cè)山坡通過，發(fā)育斷錯山脊和斷錯山前洪積扇，形成顯著的斷層陡坎，表明該斷裂以右旋走滑為主，兼有向南東方向的逆沖作用。斷錯地貌表明龍日曲斷裂自18 ka以來右旋走滑速率為（2．5±0．4）mm／a，而自約11 ka以來的右旋走滑速率為（1．4＋0．4／-0．3）mm／a，其上的垂直滑動速率均非常?。?．1～0．2 mm／a）。毛爾蓋斷裂自約21 ka以來的右旋走滑速率為（2．3＋0．4／-0．3）mm／a，但自約9．5 ka以來右旋走滑速率為（0．7±0．1）mm／a。這些結(jié)果表明整個龍日壩斷裂主要表現(xiàn)右旋走滑，兼有非常小的向南東逆沖的分量。而整個龍日壩斷裂帶中段的晚更新世晚期以來總的平均右旋走滑速率為4．8 mm／a，但晚更新世晚期至全新世滑動速率約為7．5 mm／a，而全新世以來的滑動速率約為2．1 mm／a，滑動速率的降低可能與青藏高原向東運動的減慢有關(guān)。

（2）龍日壩斷裂帶南段斷續(xù)展布，在觀音橋一帶出露最好，其全新世水平滑動速率為0．3～0．5 mm／a，垂直滑動速率為0．2～0．3mm／a。龍日壩斷裂帶北段走向轉(zhuǎn)為近南北向，變形分散在至少兩個分支上。西支活動性較弱，斷錯晚第四紀地貌不清晰，而東支出露較好，具有向西逆沖分量，全新世以來的右旋平均走滑速率約為0．8 mm／a，平均垂直滑動速率約為0．3 mm／a。

（3）在昆侖斷裂的東端，存在著多條晚第四紀活動的斷裂。塔藏斷裂西段以走滑運動為主，全新世以來左旋走滑速率為（2．9±0．7）mm／a。而東段表現(xiàn)為向南西方向的逆沖，全新世平均滑動速率向東逐漸降低，從約1～1．5 mm／a到約0．3 mm／a，到最東端的塔藏鎮(zhèn)僅表現(xiàn)為全新世河流階地中地層的褶皺變形。塔藏斷裂應(yīng)為昆侖斷裂的最東段，與昆侖斷裂的主干斷裂（瑪曲段）之間以一個拉分盆地相隔。而岷江斷裂以向東的逆沖作用為主，全新世以來的垂直滑動速率為0．37～0．53 mm／a。

（4）在龍日壩斷裂帶中段上開展的古地震探槽研究表明，毛爾蓋斷裂晚第四紀以來共有3次古地震事件，分別發(fā)生在距今（5 170±80）、（7 100±70）和（8 510±420）calyr BP，基于斷裂長度和估算得到的同震水平位錯量可計算出其震級為MW7．2～7．4。而龍日曲斷裂上晚第四紀以來共有4次古地震事件，分別發(fā)生在距今（5 080±90）、（11 100±380）、（13 000±260）和（17 830±530）calyr BP，而基于斷裂長度可估算得到震級約為MW7．4。從2條斷裂上破裂圖像來看，最新一次事件可能造成了2支斷裂的共同破裂，其震級約為MW7．6。而在最新事件之前，毛爾蓋斷裂和龍日曲斷裂表現(xiàn)為交替的活動。如果把龍日壩斷裂帶中段作為一個整體來看，除了最新一次事件外，整個斷裂帶似乎符合約2 000 a復發(fā)間隔的準周期復發(fā)特征。超過5 000 a的離逝時間和較高的滑動速率，預示著龍日壩斷裂帶中段未來具有較高的大震危險性。

（5）青藏高原從中部以正東的方向向東運動，而在青藏高原東緣受到走向約NE60°龍日壩斷裂帶和龍門山斷裂帶的阻擋。來自青藏高原內(nèi)部的運動一部分轉(zhuǎn)化為沿龍日壩斷裂帶上的右旋走滑，另一部分繼續(xù)向東南運動與剛性的四川盆地碰撞，相對較軟的龍門山次級塊體承擔了來自青藏高原內(nèi)部和四川盆地塊體的擠壓，導致了山體抬升和龍門山斷裂帶上的逆沖兼右旋走滑作用。與龍門山斷裂帶一樣，龍日壩斷裂帶的2個分支斷裂交匯于深約20 km的滑脫面上。GPS速率和地質(zhì)學速率均表明龍門山斷裂帶在吸收青藏高原東緣變形中承擔重要的作用，但龍日壩斷裂帶在這個應(yīng)變分配過程中也承擔著同等重要的作用。龍門山次級塊體在來自青藏高原內(nèi)部的向東的推擠和來自四川盆地北西向的擠壓，龍日壩斷裂上較陡的斷層傾角使得其主要承擔走滑運動，而龍門山斷裂帶較緩的斷層傾角使得其主要承擔逆沖作用。

（6）橫穿岷山隆起近東西向的GPS剖面和昆侖斷裂東端的活動斷裂的地質(zhì)學滑動速率結(jié)果表明，昆侖斷裂主斷裂瑪曲段上的左旋走滑位移除了一小部分轉(zhuǎn)化為塔藏斷裂東段的逆沖作用外，大部分轉(zhuǎn)化為沿龍日壩斷裂帶北段、岷江斷裂、虎牙斷裂等南北向構(gòu)造上近東西向的地殼縮短，進而導致了岷山的隆升。若爾蓋盆地可能是一個與岷山西部隆升有關(guān)的小型前陸盆地。

青藏高原東緣；龍日壩斷裂帶；龍門山斷裂帶；昆侖斷裂；塔藏斷裂；滑動速率；古地震；斷錯階地陡坎；運動學模式；剛性塊體模式；連續(xù)變形模式；地殼流；汶川地震；貝葉斯分析；Ox Cal模型

（作者電子信箱，任俊杰：renjunjie＠gmail．com）

P315．2；

A；

10．3969／j．issn．0235-4975．2014．09．014