西南三江地區(qū)活動(dòng)斷裂構(gòu)造的遙感特征研究

韓 磊，范 敏，黃 潔，劉 智

（四川省地質(zhì)調(diào)查院，成都 610081）

西南三江地區(qū)活動(dòng)斷裂構(gòu)造的遙感特征研究

韓 磊，范 敏，黃 潔，劉 智

（四川省地質(zhì)調(diào)查院，成都 610081）

西南三江地區(qū)是我國(guó)地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)比較強(qiáng)烈的地區(qū)，其中又以斷裂活動(dòng)為主體，控制地區(qū)地質(zhì)環(huán)境變化，致使生態(tài)環(huán)境或人類生存環(huán)境受到重大損失和破壞。以遙感圖像提供的地質(zhì)構(gòu)造信息為依據(jù)，在解譯區(qū)域斷裂構(gòu)造基礎(chǔ)上，確立了活動(dòng)斷裂遙感解譯標(biāo)志，總結(jié)了區(qū)內(nèi)活動(dòng)斷裂的基本特征，并結(jié)合斷裂構(gòu)造對(duì)該區(qū)地震、地質(zhì)災(zāi)害以及第四紀(jì)地區(qū)的影響作用作出分析評(píng)述。

遙感特征；活動(dòng)性斷裂；網(wǎng)絡(luò)斷裂；西南三江

DO I：10.3969/j.issn.1006-0995.2014.01.030

西南三江地區(qū)位于我國(guó)西南邊陲，流域面積約87萬(wàn)km2，涉及青海南部，西藏東部，四川西部及云南中、西部行政區(qū)域。西南三江地區(qū)位于歐亞板塊和印度板塊的交接地帶，屬于中國(guó)地勢(shì)一、二級(jí)階梯過(guò)渡區(qū)，地貌以山地、高原為主。由于受印度板塊向北、北東向的推擠的影響，第四紀(jì)以來(lái)區(qū)內(nèi)新構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，深大斷裂體系發(fā)育，活動(dòng)斷裂眾多，地震活動(dòng)頻繁、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育，人居環(huán)境差。近年來(lái)，區(qū)內(nèi)及鄰區(qū)發(fā)生的汶川、玉樹(shù)、會(huì)理、巧家等特大、大地震和舟曲、映秀等特大泥石流災(zāi)害均與活動(dòng)斷裂構(gòu)造關(guān)系密切。通過(guò)遙感圖像提供的地質(zhì)構(gòu)造信息為重要依據(jù)，對(duì)西南三江地區(qū)斷裂活動(dòng)進(jìn)行遙感解譯和分析，判識(shí)活動(dòng)性斷裂，研究活動(dòng)斷裂的基本特征，并為調(diào)查和監(jiān)控?cái)嗔训牧鲃?dòng)提供更多新的證據(jù)。活動(dòng)斷裂[1]在遙感影像上具有清晰的線性特征，往往引起地貌景觀、水系格局等變化，這些特征在遙感影像上通過(guò)顏色及空間紋理以直接或間接的表現(xiàn)出來(lái)。

1 主要斷裂構(gòu)造的遙感解譯標(biāo)志

西南三江地區(qū)主要活動(dòng)斷裂的衛(wèi)星遙感圖像特征較明顯，一般具線形淺色帶（線），斷層崖、對(duì)頭溝等微地貌，斷陷（拉分）盆地、溫泉及地震中心點(diǎn)、地質(zhì)災(zāi)害等沿?cái)嗔逊植嫉葓D像及指示性地物特征[1]。解譯標(biāo)志見(jiàn)表1、圖1~4。

表1 西南三江地區(qū)活動(dòng)斷裂影像遙感解譯標(biāo)志特征表

2 活動(dòng)斷裂基本特征

西南三江地區(qū)是由多個(gè)板塊、斷塊（體）組成的復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)，是第四紀(jì)以來(lái)為活動(dòng)較強(qiáng)烈的地區(qū)。區(qū)內(nèi)斷裂主要沿NW向、NE向及SN向、EW向四個(gè)主要方向展布。該區(qū)活動(dòng)斷裂具有新生性、普遍性、活動(dòng)強(qiáng)度不均衡性及網(wǎng)絡(luò)狀等特征。

2.1 活動(dòng)斷裂具有活動(dòng)的普遍性和活動(dòng)強(qiáng)度不均衡性

西南三江地區(qū)內(nèi)新構(gòu)造活動(dòng)一直在強(qiáng)烈持續(xù)的進(jìn)行，不論是活動(dòng)地區(qū)還是相對(duì)穩(wěn)定地區(qū)，不同時(shí)期形成的新、老斷裂在同一區(qū)域動(dòng)力作用下都有活動(dòng)，具有普遍性。第四紀(jì)以來(lái)區(qū)內(nèi)斷裂無(wú)活動(dòng)、不活動(dòng)之分，只有活動(dòng)程度和活動(dòng)方式之分。由于區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境和斷裂性質(zhì)、規(guī)模的差異，各斷裂帶活動(dòng)強(qiáng)度及單條斷裂在不同地區(qū)存在差異。

如區(qū)內(nèi)安寧河斷裂帶有東支斷裂和西支斷裂組成，西支斷裂呈隱伏狀沿河谷西緣發(fā)育，并控制西側(cè)河谷地貌及水系的發(fā)育和發(fā)展，但新構(gòu)造活動(dòng)性相對(duì)較弱，現(xiàn)今錯(cuò)動(dòng)速率為0.5mm/a[2]。東支斷裂沿河谷東緣及山麓地帶發(fā)育，新構(gòu)造活動(dòng)性相對(duì)較強(qiáng)；由于本支斷裂在冕寧、石龍等處北NE及NW向次級(jí)斷裂錯(cuò)段，不同地段活動(dòng)程度不同，在東支斷裂石棉段現(xiàn)今錯(cuò)動(dòng)速率為1.4mm/a，松州-禮州段現(xiàn)今錯(cuò)動(dòng)速率為5.3mm/a[3]。

2.2 斷裂活動(dòng)具有繼承性和新生性特點(diǎn)

第四紀(jì)以來(lái)，西南三江地區(qū)已處于統(tǒng)一的脆性陸殼狀態(tài)，受新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)得影響及統(tǒng)一地應(yīng)力作用下，構(gòu)造活動(dòng)主要是陸殼的“斷塊”活動(dòng)，主要表現(xiàn)為區(qū)內(nèi)板塊及板塊、板塊與陸塊之間前第四紀(jì)老斷裂不同程度的復(fù)活。

區(qū)內(nèi)主要的金沙江、瀾滄江、怒江、安寧河等老斷裂帶形成于喜山期以前，在喜山期，特別是喜山期Ⅲ、Ⅳ幕以來(lái)受印度板塊、西太平洋板塊的強(qiáng)烈擠壓、推覆作用下，原有斷裂構(gòu)造沿襲先存斷裂軌跡復(fù)活，表現(xiàn)出十分明顯的繼承性活動(dòng)特點(diǎn)，如玉樹(shù)-甘孜斷裂帶形成于華力西期，發(fā)育于華力西期末與印支期，第四紀(jì)以來(lái)，受新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，斷裂帶的差異活動(dòng)（斷裂帶左旋走滑運(yùn)動(dòng)）較強(qiáng)烈，該斷裂帶繼承性活動(dòng)特征明顯。在地貌上主要表現(xiàn)為沿?cái)嗔褞纬梢幌盗械谒募o(jì)或第三紀(jì)玉樹(shù)、甘孜、鄧柯拉分盆地和馬尼干戈、竹慶斷陷盆地，且地震活動(dòng)較為強(qiáng)烈，如2010年4月14日玉樹(shù)7.1級(jí)強(qiáng)震。

第四紀(jì)新生的活動(dòng)斷裂構(gòu)造，尤其是次級(jí)斷裂主要為第四紀(jì)以來(lái)本區(qū)地表已處于統(tǒng)一的剛（脆）性陸殼在擠壓作用力下產(chǎn)生的破裂、裂隙（圖5）。

2.3 活動(dòng)斷裂的網(wǎng)絡(luò)狀特征

圖1 木里-麗江深大斷裂：粗而斷續(xù)的線性影像及兩側(cè)影像特征的差異顯著

圖2 鮮水河斷裂線形構(gòu)造特征明顯

圖3 昭覺(jué)—布拖不同方向的斷裂組成線性影像及兩側(cè)影像特征的差異顯著

圖 4 甘孜盆地內(nèi)隱伏斷裂的網(wǎng)絡(luò)狀斷裂

圖5 西昌南影像與遙感解譯斷裂對(duì)比圖

網(wǎng)絡(luò)斷裂是本區(qū)活動(dòng)性斷裂組合的重要形式。第四紀(jì)以來(lái)西南三江地區(qū)已形成統(tǒng)一的剛性、脆性的陸殼，在同一區(qū)域動(dòng)力作用下地表或覆蓋層巖石以脆性形變?yōu)橹?，形成的活?dòng)斷裂主要表現(xiàn)為“網(wǎng)絡(luò)狀”展布[4]。區(qū)域網(wǎng)絡(luò)狀斷裂主要沿 NW向、NE向、NNW向、SN向、NWW向、EW向6個(gè)主要方向展布（圖6），在主要深大斷裂間的廣大區(qū)域也能見(jiàn)到許多次級(jí)或局部地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)狀斷裂。

網(wǎng)絡(luò)斷裂具有：①在平面上縱橫交錯(cuò)的布局，各主要斷裂帶間具有一定的等距性，其交匯點(diǎn)也較規(guī)則，且控制網(wǎng)絡(luò)中菱形體的交點(diǎn)；②成生或活動(dòng)時(shí)間晚，信息保留較好，衛(wèi)星遙感圖像線形特征清楚。網(wǎng)絡(luò)斷裂反映區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)和形變的基本特征，它既是斷裂活動(dòng)的前兆，也是易于引起次生地質(zhì)災(zāi)害和同震地質(zhì)災(zāi)害的地區(qū)。

2.4 活動(dòng)斷裂附近具有強(qiáng)震活動(dòng)集中特點(diǎn)

西南三江地區(qū)特定的地質(zhì)構(gòu)造背景及地殼統(tǒng)一的應(yīng)力-形變場(chǎng)下，強(qiáng)震活動(dòng)受具體的地震構(gòu)造條件的控制，活動(dòng)斷裂是其主要的誘發(fā)因素。強(qiáng)震活動(dòng)主要發(fā)生在以下兩類特殊的構(gòu)造部位。

1）強(qiáng)震活動(dòng)集中沿現(xiàn)今活動(dòng)強(qiáng)烈的深大斷裂帶或區(qū)域性斷裂帶發(fā)生。

在研究區(qū)的甘孜—道孚一帶為強(qiáng)震密集區(qū)，區(qū)內(nèi)歷史上曾發(fā)生5級(jí)以上地震30次，6級(jí)以上地震10次，7級(jí)以上地震4次，如1973年2月6日的爐霍7.9級(jí)地震，通過(guò)震中區(qū)沿鮮水河谷產(chǎn)生了長(zhǎng)達(dá)90km的地震裂縫帶。裂縫以張扭性的為主, 伴有少量壓性和扭性結(jié)構(gòu)面；最大水平錯(cuò)距達(dá)3.6m，垂直落差都在0~30cm之間，造成大量的人員傷亡及巨額的財(cái)產(chǎn)損失。該區(qū)強(qiáng)震活動(dòng)沿具有左行走滑型發(fā)震構(gòu)造帶—鮮水河活動(dòng)斷裂帶密集分布，強(qiáng)震與斷裂活動(dòng)有較好的一致性。該地區(qū)地震活動(dòng)頻度高、強(qiáng)度大與鮮水河活動(dòng)斷裂帶活動(dòng)密切相關(guān)。

2）強(qiáng)震活動(dòng)集中發(fā)生在多組現(xiàn)今活動(dòng)較強(qiáng)的深大斷裂或區(qū)域性相互交錯(cuò)或交切部位。

西南三江地區(qū)斷裂構(gòu)造具有“網(wǎng)絡(luò)”狀展布特征，在“網(wǎng)絡(luò)”狀斷裂相互交匯、復(fù)合部位發(fā)育眾多局部

圖6 西南三江流域主要構(gòu)造斷裂及交匯點(diǎn)分布圖

圖7 大理附近斷裂構(gòu)造與地震活動(dòng)程度圖

構(gòu)造結(jié)點(diǎn)區(qū)。通過(guò)遙感調(diào)查和對(duì)網(wǎng)絡(luò)狀構(gòu)造體系分析，在區(qū)內(nèi)初步圈定活動(dòng)斷裂交匯區(qū)18處（圖5）。結(jié)合區(qū)內(nèi)已有相關(guān)地震資料分析發(fā)現(xiàn)，斷裂交匯區(qū)往往是構(gòu)造應(yīng)力的集散區(qū)，也是地震易發(fā)、多發(fā)區(qū)，且強(qiáng)震活動(dòng)密集分布（表2），如云南大理附近出現(xiàn)強(qiáng)震密集區(qū)，周邊歷史上曾發(fā)生5級(jí)以上地震35次，6級(jí)以上地震11次，7級(jí)以上地震1次，1925年3月16日大理地區(qū)發(fā)生7.0級(jí)地震，造成嚴(yán)重破壞和損失。大理附近發(fā)育NW向金沙江-紅河斷裂、NE向昭覺(jué)-永勝-騰沖斷裂、NE向大理-龍陵斷裂、SN向稻城-麗江-大理斷裂三組、四條主要斷裂（圖 7），NE向和SN向兩組斷裂強(qiáng)烈切入及相交于強(qiáng)烈活動(dòng)的NW向金沙江-紅河深大斷裂帶的構(gòu)造部位，各組斷裂相互斜交形成構(gòu)造盆地及斷陷湖，這里缺乏殼內(nèi)低速層，是應(yīng)力易于積累的地方,也是地震易發(fā)區(qū)。

表2 西南三江流域內(nèi)活動(dòng)斷裂交匯區(qū)主要地質(zhì)特征表

2.5 活動(dòng)斷裂發(fā)育地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害相對(duì)集中

一般地質(zhì)災(zāi)害所指的滑坡、泥石流、崩塌等類型都著重于重力等外因條件（人為、氣候因素等）的分析、研究。實(shí)際上這些條件與地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境密不可分，如構(gòu)造地貌、斷裂的前期破裂面以及網(wǎng)絡(luò)狀斷裂的存在就已為地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生打下了基礎(chǔ)。一旦誘發(fā)的外力或內(nèi)力作用條件達(dá)到，便產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害。

區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害分布也受控于地質(zhì)構(gòu)造條件，在地質(zhì)災(zāi)害集中區(qū)不僅老的地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，而且新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)相對(duì)強(qiáng)烈，強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了特殊的坡岸巖體結(jié)構(gòu)，如巖體的碎裂結(jié)構(gòu)、散體結(jié)構(gòu)等，致使坡體完整性差，加之地貌、氣候等條件，在活動(dòng)斷裂帶，特別是在其分支、分叉、拐點(diǎn)或端點(diǎn)等部位為地質(zhì)災(zāi)害相對(duì)集中發(fā)育的地帶。如區(qū)內(nèi)東川地區(qū)出露的地層豐富多樣，巖性復(fù)雜，其中以絹云千枚狀板巖、粉砂質(zhì)千枚狀板巖、千枚巖為主；發(fā)育近SN向小江活動(dòng)斷裂帶，以壓性斷裂為主，該斷裂規(guī)模大，延伸長(zhǎng)，破碎帶寬，具有明顯的新活動(dòng)特征，它控制了區(qū)內(nèi)崩塌、泥石流災(zāi)害的發(fā)育、展布及基本特征（圖8）。

地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈地區(qū)，尤其是在活動(dòng)斷裂帶上，更是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的有力部位。因此，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的地質(zhì)構(gòu)造條件應(yīng)作統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，利用遙技術(shù)有助于對(duì)可能發(fā)生地震、地質(zhì)災(zāi)害的防治、避讓工作起到重要作用。

圖8 東川地區(qū)活動(dòng)斷裂與地質(zhì)災(zāi)害分布圖

2.6 活動(dòng)斷裂控制區(qū)域第四系的形成與展布，與人類生存發(fā)展密切相關(guān)。

新構(gòu)造活動(dòng)造成的地質(zhì)構(gòu)造背景為第四紀(jì)堆積物提供場(chǎng)所、控制沉積類型的分布。一般斷裂活動(dòng)控制著與水系相關(guān)的第四紀(jì)沖積、洪積沉積，升降活動(dòng)控制與高原、盆地相關(guān)的第四紀(jì)剝蝕區(qū)的殘坡積沉積物和湖積沉積。鑒于西南三江地區(qū)特殊的地質(zhì)構(gòu)造背景，區(qū)內(nèi)第四系，尤其是沖洪積類主要分布在受活動(dòng)斷裂控制的盆地和平壩內(nèi)，其內(nèi)活動(dòng)斷裂、隱伏斷裂發(fā)育，可能存在的地震及同震地質(zhì)災(zāi)害是潛在危害，地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定性較差。由于第四系分布區(qū)是區(qū)內(nèi)人類、城鎮(zhèn)、經(jīng)濟(jì)集中分布區(qū)，如區(qū)內(nèi)近三分之一的城市位于斷裂活動(dòng)較強(qiáng)烈、地震活動(dòng)較頻繁地區(qū)，其區(qū)域環(huán)境穩(wěn)定性關(guān)系到城鎮(zhèn)的發(fā)展和人類的生存，必須引起重視，如2010年4月14日發(fā)生的玉樹(shù)地震。

3 結(jié)論

1）受新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，區(qū)內(nèi)斷裂活動(dòng)具有活動(dòng)的普遍性、活動(dòng)強(qiáng)度不均衡性、繼承性和新生性特點(diǎn)。而遙感解譯的活動(dòng)斷裂，尤其是次級(jí)活動(dòng)斷裂主要為第四紀(jì)以來(lái)本區(qū)地表已處于統(tǒng)一的剛（脆）性陸殼在擠壓作用力下產(chǎn)生的破裂、裂隙。

2）以遙感影像為依據(jù)，地質(zhì)理論為指導(dǎo)，通過(guò)遙感解譯，厘定了區(qū)域斷裂構(gòu)造框架，加深了地殼上部斷裂構(gòu)造具有脆性形變及網(wǎng)絡(luò)狀展布特征的認(rèn)識(shí)。

3）斷裂活動(dòng)及特征是地質(zhì)環(huán)境的基本條件，是影響本區(qū)人居環(huán)境的重要地質(zhì)因素。

地質(zhì)環(huán)境主要控制因素為活動(dòng)構(gòu)造、地震和地質(zhì)災(zāi)害等因素。通過(guò)活動(dòng)斷裂及地震、地質(zhì)災(zāi)害之間的相關(guān)關(guān)系分析，認(rèn)為區(qū)內(nèi)地震分布、活動(dòng)頻繁程度及地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度均受斷裂構(gòu)造控制。同時(shí)區(qū)內(nèi)人類、城鎮(zhèn)、經(jīng)濟(jì)集中分布在活動(dòng)斷裂帶構(gòu)成的菱格狀—三角形的構(gòu)造盆地及平壩內(nèi),受新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，第四系分布區(qū)活動(dòng)斷裂、隱伏斷裂發(fā)育，可能存在潛在地震及同震地質(zhì)災(zāi)害危害，影響人類的生存及發(fā)展，甚至帶來(lái)生命和財(cái)產(chǎn)的損失。

4）加深活動(dòng)斷裂構(gòu)造特征的研究意義重大

斷裂活動(dòng)是西南三江地區(qū)地質(zhì)環(huán)境中的重要問(wèn)題。第四紀(jì)以來(lái)區(qū)內(nèi)新構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，活動(dòng)斷裂多、地震活動(dòng)頻繁，兩者彼此相關(guān)，而區(qū)內(nèi)人類、城鎮(zhèn)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)多位于斷裂帶和地震帶附近，地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境比較脆弱，影響人類生存與經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。因此，應(yīng)用遙感提供的信息，加強(qiáng)、加深活動(dòng)斷裂構(gòu)造特征的認(rèn)識(shí)、研究，對(duì)其可能發(fā)生或造成地質(zhì)、地震災(zāi)害的區(qū)塊進(jìn)行監(jiān)控，提倡以預(yù)防、避讓為主的辦法規(guī)劃出不同程度的地質(zhì)、地震災(zāi)害預(yù)警區(qū)，在改善人居環(huán)境、保障經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展方面具有重要意義。

[1] 唐榮昌，韓渭賓，等．四川活動(dòng)斷裂與地震[M]．地震出版社，1993．

[2] 葉定衡，王新政，趙玉敏．中國(guó)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)基本特征[J]．地質(zhì)力學(xué)研究所所刊，1995．

[3] 黃潤(rùn)秋，王士天，張倬元，等．中國(guó)西南地殼淺表層動(dòng)力學(xué)過(guò)程及工程環(huán)境效應(yīng)研究[M]．四川大學(xué)出版社，2001：108~109．

[4] 莊培仁，常志忠．?dāng)嗔褬?gòu)造研究[M]．地震出版社，1996．

Study of Active Faulted Structures in the Nujiang-Lancang-Jinsha Rivers Region based on Remote Sensing Characteristics

HAN Lei FAN M in HUANG Jie LIU Zhi
(Sichuan Institute of Geological Survey, Chengdu 610081)

The Nujiang-Lancang-Jinsha Rivers region in southwest China is characterized by strong tectonic activity predominated by faulting which brings geological environmental change under control. This paper has a discussion on essential characteristics of active faults in this region and their influence on earthquake and geological disasters based on geological structure information from remote sensing images

remote sensing information; active fault; Nujiang-Lancang-Jinsha Rivers region

TP75

A

1006-0995（2014）01-0125-05

2012-11-29

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局國(guó)土資源大調(diào)查項(xiàng)目“西南三江區(qū)域遙感地質(zhì)綜合調(diào)查”（1212010911093）

韓磊(1983-)，男，四川成都人，工程師，主要從事遙感地質(zhì)工作