德欽—中甸—大具斷裂晚第四紀(jì)活動(dòng)的地質(zhì)與地貌表現(xiàn)*

常祖峰，張艷鳳，李鑒林，臧 陽(yáng)

(1.云南省地震局，云南昆明650224;2.云南大學(xué)，云南昆明650091)

0 引言

德欽—中甸—大具斷裂位于青藏高原東南隅橫斷山脈的三江地區(qū)，處于川滇菱形塊體的西北邊界，走向北西，橫切近南北向的金沙江斷裂帶。

青藏高原自形成以來(lái)始終受到近南北向的擠壓作用，表現(xiàn)為向北推移、縮短加厚和向東擠出三種主要的運(yùn)動(dòng)形式。已有研究表明，青藏高原向東擠出導(dǎo)致了川滇菱形塊體的形成和南東方向逃逸(馬宗晉等，2001)。川滇菱形塊體的東北邊界是鮮水河—小江斷裂帶，西南邊界是紅河斷裂帶，西北邊界是金沙江斷裂帶(李坪，汪良謀，1975)。鮮水河—小江斷裂帶以左旋走滑為特征，滑動(dòng)速率可達(dá)10～15 mm/a(Allen et al，1989;聞學(xué)澤，1990)。紅河斷裂帶是一條右旋走滑斷裂，其晚第四紀(jì)滑動(dòng)速率可達(dá)7～8 mm/a(虢順民等，2001;陳文寄等，1996;向宏發(fā)等，2004;Leloup etal， 1995， 1993;Tapponnieretal，1990)。金沙江斷裂曾是一條多期活動(dòng)的縫合線構(gòu)造，具有明顯的擠壓性質(zhì)(許志琴等，1992)，因受到青藏高原向東擠出運(yùn)動(dòng)的影響，又表現(xiàn)出明顯的走滑運(yùn)動(dòng)，但在上新世期間(4.7 Ma)其位移性質(zhì)發(fā)生了從早期的左旋運(yùn)動(dòng)變?yōu)橛倚\(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)變(許志琴，崔軍文，1997)，斷裂北段的第四紀(jì)右旋走滑速率為5 mm/a(唐榮昌，韓渭濱，1993)。上述研究更多地注重了歷史上發(fā)生過(guò)大震的邊界斷裂的活動(dòng)特征，從大的區(qū)域構(gòu)造格局探討了斷裂帶的演化歷史和構(gòu)造變形機(jī)制，但對(duì)同樣位于西北邊界附近的德欽—中甸—大具斷裂的研究較少，關(guān)于該斷裂的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)也存在著左旋和右旋的爭(zhēng)議。沈軍等(2001)曾分析研究了該斷裂的第四紀(jì)右旋走滑運(yùn)動(dòng)特征和滑動(dòng)速率，但缺乏更多直接的測(cè)年數(shù)據(jù)。本文根據(jù)野外地質(zhì)、地貌和第四紀(jì)盆地等調(diào)查結(jié)果，重點(diǎn)分析研究該斷裂晚第四紀(jì)活動(dòng)的地質(zhì)和地貌證據(jù)，結(jié)合年代學(xué)測(cè)年數(shù)據(jù)，估算其滑動(dòng)速率，進(jìn)而探討其在區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中的地位和作用。

1 地質(zhì)背景

德欽—中甸—大具斷裂北西起于德欽以西的熱水塘一帶，向東經(jīng)由德欽、奔子欄、尼西、中甸、哈巴—玉龍雪山北麓，止于大東一帶，長(zhǎng)約220 km，總體走向310°～330°，主體傾向北東，局部?jī)A向南西(圖1)。斷裂附近發(fā)生過(guò)1966年小中甸6.4級(jí)地震和2013年奔子欄5.9級(jí)地震等多次中強(qiáng)地震。

斷裂所處的大地構(gòu)造部位為松潘—甘孜褶皺帶。該地槽褶皺帶古生代為穩(wěn)定的地臺(tái)型沉積環(huán)境，晚二疊世至三疊紀(jì)表現(xiàn)為強(qiáng)烈坳陷，以優(yōu)地槽型沉積建造為主，并伴隨發(fā)生強(qiáng)烈基性火山噴發(fā)活動(dòng)。晚三疊世全面褶皺回返，轉(zhuǎn)化為印支褶皺系。喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)主要表現(xiàn)為擠壓褶皺和隆起。本區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，主要表現(xiàn)為強(qiáng)烈的升降運(yùn)動(dòng)和塊斷運(yùn)動(dòng)。區(qū)域內(nèi)平均海拔在4 000 m以上，由近南北走向的高山、高原組成，為整體抬升背景下差異運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈的地區(qū)，如哈巴雪山海拔5 396 m，玉龍雪山海拔5 596 m，巴拉格宗雪山海拔5 545 m，而金沙江海拔僅1 800 m左右，垂直高差達(dá)3 500 m以上，沿金沙江發(fā)育而成深切峽谷，形成虎跳峽等著名高山峽谷地貌。

斷裂西北與瀾滄江斷裂帶相接，東南毗鄰麗江—小金河斷裂和麗江—大具斷裂，中段與金沙江斷裂、格咱—鄉(xiāng)城斷裂等相交。斷裂形成于加里東期之后經(jīng)歷多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。從該地區(qū)斷裂交切關(guān)系判斷，在新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)時(shí)期前，斷裂表現(xiàn)為明顯的左旋走滑運(yùn)動(dòng)形跡，切錯(cuò)了金沙江斷裂、格咱—鄉(xiāng)城等若干南北向斷裂和地層界線，而新構(gòu)造活動(dòng)特征顯示，斷裂表現(xiàn)出明顯的右旋走滑兼張性正斷性質(zhì)。該斷裂是川滇菱形塊體西北邊緣的一條重要的NW向走滑斷裂，起著調(diào)節(jié)高原物質(zhì)向南東運(yùn)動(dòng)的作用。

2 斷裂晚第四紀(jì)活動(dòng)的地質(zhì)、地貌證據(jù)

2.1 斷裂對(duì)第四紀(jì)盆地的控制

德欽—中甸—大具斷裂位于高山地區(qū)，第四系發(fā)育零星，但沿?cái)嗔讶园l(fā)育有串珠狀的第四紀(jì)盆地，斷裂控制著奔子欄、中甸、哈巴、大具等第四紀(jì)盆地的邊界(圖1)。根據(jù)古學(xué)幅1∶20萬(wàn)地質(zhì)圖和野外第四紀(jì)調(diào)查結(jié)果，斷裂控制了拱卡西中更新世地層的發(fā)育(圖2)，并將拱卡東中更新世地層右旋位錯(cuò)80 m。三家村西斷裂將金沙江支流右旋位錯(cuò)1 200 m，同時(shí)將第四紀(jì)盆地中的中更新世地層右旋位錯(cuò)400 m。頁(yè)卡盆地為上新世以來(lái)沿?cái)嗔研纬傻耐硇律鷶嘞菖璧?，上新世以?lái)的地層呈長(zhǎng)條狀沿?cái)嗔炎呦蚍植?，?yán)格受制于斷裂展布，中更新世地層被斷層右旋位錯(cuò)約530 m。

圖1 德欽—中甸—大具斷裂及鄰區(qū)地震構(gòu)造圖Fig.1 Seismotectontic map of the Deqin-Zhongdian-Daju Fault and its adjcant area

圖2 奔子欄—尼西段斷裂與盆地分布圖Fig.2 Geometry of fault and basins from Benzilan to Nixi

2.2 第四系斷錯(cuò)剖面

2.2.1 通對(duì)水北西3 km斷層剖面

通對(duì)水北西3 km斷層剖面圖顯示(圖3)，有2條斷層發(fā)育于二疊紀(jì)火山角礫巖和安山巖中，產(chǎn)狀分別為330°/SW∠83°和330°/NE∠80°，上部為上更新統(tǒng)灰綠色松散狀洪積相含礫粘土、灰綠色粘土以及全新統(tǒng)灰黃色松散坡積層，斷層斷錯(cuò)了上部上更新統(tǒng)及全新統(tǒng)地層，表明斷層在晚更新世至全新世有過(guò)活動(dòng)。

圖3 通對(duì)水北西3 km斷層剖面圖Fig.3 Cross section of the fault in 3 km from northwest of Tongduishui

2.2.2 奔子欄金沙江Ⅱ級(jí)階地?cái)鄬悠拭?/p>

在奔子欄金沙江Ⅱ級(jí)階地上發(fā)育有第四紀(jì)斷層(圖4)。剖面上可見(jiàn)5條斷層發(fā)育，F(xiàn)1～F5產(chǎn)狀分別為 10°/SE∠54°、325°/SW∠66°、350°/NE∠58°、310°/SW∠71°和 310°/SW∠76°，斷錯(cuò)了Ⅱ級(jí)階地礫石和中細(xì)砂層，砂層熱釋光年齡為(21.10±3.20)kaB.P.，為晚更新世晚期堆積。F3和F4表現(xiàn)為明顯的正斷層性質(zhì)，錯(cuò)距分別為0.6 m和0.25 m。

圖4 奔子欄加油站斷層剖面圖Fig.4 Cross section of the fault at Gas station near Benzilan

2.2.3 中甸盆地東南緣斷層剖面

在中甸盆地東南邊緣見(jiàn)斷層發(fā)育于三疊紀(jì)灰?guī)r之中，斷層上部全新統(tǒng)坡積層與灰?guī)r呈正斷層接觸，斷層面清晰，有新鮮的斜向擦痕和斷層泥發(fā)育，坡積層中灰黑色炭粒經(jīng)14C測(cè)年，形成年齡為(1930±30)aB.P.，屬于全新世堆積，表明在全新世斷層有過(guò)活動(dòng)。

2.2.4 永殼村附近斷層剖面

在大具盆地西部的永殼村附近發(fā)育多個(gè)斷層剖面。圖6為永殼村東南500 m第四紀(jì)斷層剖面，斷層上盤為中更新統(tǒng)含礫石砂層，下盤為上更新統(tǒng)含砂礫石層(含貝殼)，貝殼14C年齡為(25 620±110)aB.P.，屬晚更新世堆積，表明斷裂在晚更新世晚期曾有明顯活動(dòng)。

圖5 中甸盆地東南緣第四紀(jì)斷層剖面Fig.5 Cross section of the Quaternary fault at southeast margin of Zhongdian basin

圖6 永殼村南東500 m斷層剖面Fig.6 Cross section of the fault in 500 m from southeast of Yongqiao Village

永殼村南1 000 m剖面上發(fā)育多條斷層，斷錯(cuò)了金沙江Ⅲ級(jí)階地沉積，下部為中更新統(tǒng)河流相堆積，上部為全新統(tǒng)湖相粘土層和現(xiàn)代壤土層，斷層斷錯(cuò)了下部河流相堆積和上部湖相粘土層，但頂部壤土層未斷錯(cuò)。湖相粘土層中采集的炭粒經(jīng)美國(guó) Beta試驗(yàn)室14C測(cè)試，年齡為(7 040±40)aB.P.，屬于全新世。下部中更新統(tǒng)粘土位錯(cuò)1.2 m左右，表現(xiàn)為正斷層性質(zhì)(圖7)。

2.3 斷錯(cuò)地貌與晚第四紀(jì)活動(dòng)性質(zhì)

圖7 永殼村南1000 m斷層剖面Fig.7 Cross section of the fault in 1 000 m from south of Yongqiao Village

在地貌上，斷裂新活動(dòng)特征顯著。沿?cái)嗔驯憩F(xiàn)為定向排列的斷層三角面，單薄的線性山脊，平直的斷層槽地等。在斷裂沿線恩努、湯堆(圖8a)、哈巴村、白芒雪山埡口等地，表現(xiàn)為平直的斷層槽地;共比村附近發(fā)育一系列定向排列的三角面(圖8b);書松北西線性山脊發(fā)育。

在奔子欄—拱卡一帶，斷裂將多個(gè)第四紀(jì)盆地位錯(cuò)80～530 m(圖2)，充分說(shuō)明了斷裂的右旋走滑特征。野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，拱卡一帶有多條沖溝右旋位錯(cuò)10～20 m(圖8c)，哈巴村附近金沙江支流被斷層右旋位錯(cuò)約(440±20)m(圖8d)，大具盆地金沙江被右旋斷錯(cuò)(100±5)m。哈巴雪山北麓恩努村一帶發(fā)育有多個(gè)冰水扇(圖9)，扇體下部物質(zhì)主要為棱角狀、次棱角狀礫石和亞粘土組成，膠結(jié)緊密(俗稱“類混凝土”)，上部為現(xiàn)代洪積層覆蓋。這些冰水扇上發(fā)育有高14～18 m、連通性很好的斷層陡崖，同時(shí)沿?cái)鄬幼呦蚨鄠€(gè)冰水扇被右旋位錯(cuò)200～230 m。這些冰水扇位于金沙江Ⅳ級(jí)階地以上，從地貌部位和組成物質(zhì)膠結(jié)程度分析，其堆積時(shí)代與Ⅴ級(jí)階地形成年代相當(dāng)，估計(jì)為中更新世。

此外，據(jù)中甸盆地東南緣、尼西、奔子欄等地野外調(diào)查結(jié)果，斷層面上新鮮的擦痕側(cè)伏角50°左右，大多表現(xiàn)為正—傾滑運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。結(jié)合第四紀(jì)斷層露頭剖面的正斷特征，認(rèn)為該斷裂右旋走滑為主兼有正斷分量。1966年小中甸6.4級(jí)地震(宏觀震中位于哈巴村北告灣一帶)和2013年奔子欄5.9級(jí)地震的震源機(jī)制解也顯示該斷裂具有走滑兼正斷性質(zhì)。

圖8 斷層地貌(a)拱卡村沖溝位錯(cuò);(b)哈巴村水系位錯(cuò);(c)共比村定向排列的三角面;(d)湯堆附近斷層槽地Fig.8 The fault landforms along the fault zone(a)gully dislocation of Gongka Village;(b)river dislocation of Haba Village;(c)fault facet in direction aggangement of Gongbi Village;(d)fault trongh nearby Tangdui

圖9 恩努村冰水扇右旋位錯(cuò)Fig.9 The dextral dislocation of aqueoglacial fans along the fault at Ennu Village

哈巴盆地金沙江二級(jí)支流階地有明顯的位錯(cuò)跡象(圖10)，其中，Ⅰ級(jí)階地水平位錯(cuò)不甚明顯，Ⅱ級(jí)階地水平位錯(cuò)10 m，垂直位錯(cuò)3.5 m;Ⅲ級(jí)階地水平位錯(cuò)15 m，垂直位錯(cuò)約5 m。Ⅱ級(jí)階地上部1 m左右采集到14C樣品，Beta試驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果為(4 850±60)aB.P.，此年齡為階地面形成年齡，據(jù)此估計(jì)階地形成年齡為5 000～6 000 aB.P.。依據(jù)階地形成年齡和位錯(cuò)量估算，全新世以來(lái)斷裂的水平右旋滑動(dòng)速率為1.7～2.0 mm/a，垂直滑動(dòng)速率為0.6～0.7 mm/a。

圖10 哈巴村小河階地右旋位錯(cuò)Fig.10 The dextral dislocation of riverterrace at Haba Village

3 討論

對(duì)比區(qū)域新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)歷史、斷裂與新生代盆地之間的關(guān)系，德欽—中甸—大具斷裂的新構(gòu)造活動(dòng)經(jīng)歷了3個(gè)階段:

(1)上新世，整個(gè)滇西北地區(qū)爆發(fā)了一幕塊斷運(yùn)動(dòng)(趙國(guó)光，1965)，以差異斷陷運(yùn)動(dòng)為主要特征。上新世期間，德欽—中甸—大具斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈，對(duì)頁(yè)卡等上新世地層有著明顯的控制作用，沿?cái)嗔研纬闪送硇律璧亍?/p>

(2)中更新世早期，新的一輪以水平運(yùn)動(dòng)為主的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)開(kāi)始，大型走滑斷裂基本形成，新的與走滑運(yùn)動(dòng)伴生的盆地開(kāi)始重新活動(dòng)(沈軍等，2001)。德欽—中甸—大具斷裂在供卡、三家村等地多處斷錯(cuò)了第四紀(jì)盆地的中更新世地層，水平位錯(cuò)量達(dá)數(shù)百米。此外，在尼西一帶斷裂附近中更新世地層發(fā)生強(qiáng)烈褶曲，翼部?jī)A角最大約50°。這些現(xiàn)象充分表明斷裂在此期間活動(dòng)強(qiáng)烈。根據(jù)盆地組成物質(zhì)形成時(shí)代推測(cè)，大具盆地也是在此活動(dòng)期形成。

(3)晚更新世末期至全新世期間，隨著晚更新世晚期最后一次冰期結(jié)束(大理冰期，距今1.8～2.0萬(wàn)年)(李鼎容等，2012)，全新世進(jìn)入了冰后期時(shí)代，由于釋壓效應(yīng)使得地殼升降運(yùn)動(dòng)加劇。在青藏高原東西向伸展和地殼上升、重力勢(shì)能增強(qiáng)的雙重作用下，該地區(qū)地殼上部的垂直應(yīng)力增加，斷裂在右旋走滑運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，表現(xiàn)出較強(qiáng)的張性運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。

在哈巴山、玉龍山地區(qū)以及青藏高原東部邊緣，如2012年6月24日寧蒗—鹽源5.7級(jí)地震、2013年8月31日奔子欄5.9級(jí)地震、1966年9月28日小中甸6.4級(jí)地震等，均表現(xiàn)出正斷型或走滑正斷型破裂性質(zhì)，這些正斷層型破裂地震與該地區(qū)地殼持續(xù)隆升不無(wú)關(guān)系，反映出該地區(qū)上地殼破裂地震形成的動(dòng)力學(xué)背景。

4 結(jié)論

德欽—中甸—大具斷裂北西起于德欽以西的熱水塘一帶，向東經(jīng)由德欽、奔子欄、尼西、中甸、哈巴—玉龍雪山北麓，止于大東一帶，長(zhǎng)約220 km，總體走向310°～330°。斷裂控制發(fā)育第四紀(jì)盆地串珠狀發(fā)育，斷錯(cuò)地貌清晰，多處見(jiàn)直接斷錯(cuò)晚更新世至全新世地層，屬晚更新世以來(lái)活動(dòng)斷裂，具明顯的右旋走滑兼正斷性質(zhì)。根據(jù)階地形成年齡和位錯(cuò)量推算，全新世以來(lái)斷裂的水平右旋滑動(dòng)速率為1.7～2.0 mm/a，垂直滑動(dòng)速率為0.6～0.7 mm/a。

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