香山－天景山斷裂帶西段晚第四紀的特征滑動行為

李新男　李傳友(中國地震局地質(zhì)研究所，活動構(gòu)造與火山重點實驗室　100029)

香山－天景山斷裂帶西段晚第四紀的特征滑動行為

李新男李傳友*
(中國地震局地質(zhì)研究所，活動構(gòu)造與火山重點實驗室100029)

摘要香山－天景山斷裂帶是青藏高原東北緣弧形構(gòu)造帶的重要組成部分，其東段曾發(fā)生1709 年7級地震。雖然該斷裂帶西段缺乏歷史地震記錄，但在其各次級段上卻保留了最新一次地震產(chǎn)生的較新鮮的地表破裂，以及沿其發(fā)生的大量沖溝同步左旋位錯。為了確定西段晚第四紀以來的活動特征，通過野外實測與衛(wèi)星解譯獲得了240個沖溝或山脊的左旋水平位移量，以及62個垂直位移量。將所測位移量值投影到斷裂展布方向上，得到了水平和垂直位移量沿斷裂的分布特征。對水平位移量做進一步的概率密度模擬和頻率統(tǒng)計分析，結(jié)果顯示水平位移量具有明顯的分組性與倍數(shù)關(guān)系。6組水平位移量可能分別代表了6次古地震事件，而西段上開挖的探槽也揭露了相似的事件期次。其中，最新一次地震的同震水平位移量為3m，而其他幾次較老地震產(chǎn)生的累積位移量分別為6m，9m，12m，16m和20m，每次地震的同震位移量近似。因此，推斷香山－天景山斷裂帶西段晚第四紀以來的地震活動遵循特征滑動模型。

關(guān)鍵詞香山－天景山斷裂帶西段位移量分布特征古地震特征滑動

〔基金項目〕中國地震局地質(zhì)研究所基本科研業(yè)務(wù)專項(IGCEA1114)和國家自然科學(xué)基金(41172322)共同資助。

0　引言

香山－天景山斷裂帶是青藏高原東北緣弧形構(gòu)造中一條重要的斷裂帶，晚第四紀以來活動顯著，歷史上曾發(fā)生1709年中衛(wèi)南7級地震。前人對該斷裂帶東段的位移量、滑動速率和古地震，包括1709年地震地表破裂帶的長度和同震位移量等，做過許多研究工作(張維岐等，1988;汪一鵬等，1990;閔偉等，2001;李傳友，2005)。相比東段而言，香山－天景山斷裂帶西段缺乏歷史地震記載，現(xiàn)代地震儀器也幾乎沒有記錄到＞3級的地震，所受關(guān)注與研究程度相對較低。在景泰小紅山、罐罐嶺等斷裂段上較新地表破裂被發(fā)現(xiàn)(柴熾章等，2003)之后，香山－天景山斷裂帶西段才開始逐漸受到研究者們的關(guān)注。而目前也只是對斷裂的展布、幾何結(jié)構(gòu)和最新活動特征做了相關(guān)工作(柴熾章等，2003;杜鵬等，2007)，對斷裂的長期地震活動歷史則缺少深入研究。隨著地震活躍期的來臨，香山－天景山斷裂帶，特別是缺乏歷史地震記錄的西段的活動性尤其受到關(guān)注。對該斷裂帶西段晚第四紀活動特征的研究，對于認識整條斷裂帶的活動歷史、強震復(fù)發(fā)規(guī)律以及斷裂帶內(nèi)部斷層之間的響應(yīng)關(guān)系，以及探討塊體邊界斷裂

的構(gòu)造變形與轉(zhuǎn)換對青藏高原向周邊擴展的響應(yīng)機制，都具有非常重要的意義。同時，對該段晚第四紀以來滑動行為的認識，有助于理解香山－天景山斷裂帶的破裂習(xí)性，正確評價該地區(qū)未來的地震危險性。為此，利用實地測量與衛(wèi)星解譯相結(jié)合的研究方法，通過分析斷裂的位移量分布特征來認識香山－天景山斷裂帶西段的長期破裂活動習(xí)性，從而探討該段晚第四紀以來的滑動特征和所屬地震模型。

1　香山－天景山斷裂帶活動構(gòu)造概況

香山－天景山斷裂帶位于青藏地塊、鄂爾多斯地塊和阿拉善地塊的交界部位(鄧起東等，2002，2003;張培震等，2003) (圖1a)。該斷裂帶形成于早古生代加里東運動中晚期(寧夏回族自治區(qū)地礦局，1990)，新生代及古近紀以前，以較強烈的疊瓦狀向北逆沖活動為主要特征;進入第四紀，大致從早更新世末或中更新世初開始，轉(zhuǎn)變?yōu)槟妫笮蛘笮呋顒臃绞?國家地震局地質(zhì)研究所等，1990;田勤儉等，2001)。

圖1 香山－天景山斷裂帶及其西段展布圖Fig.1 Regional structure map of the Xiangshan－Tianjingshan Fault zone.

香山－天景山斷裂帶的孤山子和西梁頭之間存在一個約10km的斷裂階區(qū)(圖1b)，構(gòu)成斷裂分段的持久性幾何障礙體，將其分為幾何結(jié)構(gòu)和運動性質(zhì)差別較大的東、西2段。西段各個次級段呈左階斜列斷續(xù)分布，走向近EW，以走滑運動為主，兼具正斷或逆斷性質(zhì);東段各次級段分布較連續(xù)，整體走向為NW－SE向，運動性質(zhì)以逆沖為主，兼具左旋走滑。而1709年7級地震的地表破裂發(fā)生在斷裂帶東段，未能穿過該階區(qū)繼續(xù)向西傳播(張維岐等，1988)。

香山－天景山斷裂帶西段與西側(cè)的長嶺山北麓斷裂同樣存在特征鮮明的分段邊界，斷裂走向交角達30°，并伴生擠壓脊構(gòu)造，構(gòu)成擠壓型分段邊界。1927年古浪8.0級地震形成的地表破裂在該分段邊界處終止(柳煜等，2006)，說明該分段邊界屬于持久性幾何障礙體。綜上所述，香山－天景山斷裂帶西段的展布西起景泰駱駝水以西，東至甘塘孤山子北麓，總體走向近EW，全長約60km，主要分布在古近系、新近系或是第四系構(gòu)成的小山包前緣，且缺乏歷史地震記錄(圖1c)。該段斷裂與兩側(cè)斷裂之間以持久性邊界分開，作為獨立單元具有長期穩(wěn)定性。

香山－天景山斷裂帶西段主要由5條次級斷層段呈左階斜列組成(圖1c)，自西向東依次為景泰小紅山段(F1)、罐罐嶺段(F2)、沙井段(F3)、中衛(wèi)小紅山段(F4)和青山—孤山子段(F5) (柴熾章，2003;杜鵬等，2007)。由于斷裂的左旋走滑運動，在階區(qū)部位形成一些小型拉分盆地，如白墩子拉分盆地、營盤水拉分盆地等，階區(qū)間距都＜3km。斷裂左旋走滑作用將橫跨斷裂的一系列沖溝、山脊、沖洪積扇以及較老的地質(zhì)體左旋扭錯，并形成特征明顯的線性陡坎地貌(圖2a，b)。特別是最新一次地震產(chǎn)生的最新地表破裂，在地貌上形成陡立的斷層陡坎和明顯的沖溝、山脊位錯與跌水(圖2c，d)。

研究結(jié)果顯示，香山－天景山斷裂帶東段晚第四紀左旋走滑速率為1.62～5.18mm/a(汪一鵬等，1990;柴熾章等，1997;李傳友，2005;尹功明等，2013)，全新世以來發(fā)生過3次強烈地震，平均復(fù)發(fā)間隔為4000a左右(汪一鵬等，1990;閔偉等，2001;陳國星等，2006)。關(guān)于西段斷裂活動性的研究開展較晚，除了發(fā)現(xiàn)最新一次地震事件的地表破裂帶外，還在中衛(wèi)小紅山段開展了初步的古地震研究，揭露了5次古地震事件，平均復(fù)發(fā)間隔為6000a左右(閔偉等，2001;陳國星等，2006)。

2　香山－天景山斷裂帶西段晚第四紀位移量分布特征

2.1最新一次地震事件與同震位移量

香山－天景山斷裂帶西段在衛(wèi)星影像上具有清晰的線性特征(圖3a)。景泰駱駝水以西的斷裂末端在衛(wèi)星影像上表現(xiàn)為2種不同顏色地貌面的分界線，以及線狀的隆起地貌體(圖3 b)。野外沿斷裂實地考察，發(fā)現(xiàn)斷層陡坎坡度較陡，主要為礫石散落堆積，缺少植被覆蓋，說明陡坎形成時間較新。罐罐嶺段在衛(wèi)星影像上筆直分布，兩側(cè)山地和沖積扇對比強烈，斷層陡坎易于識別，且一系列沖溝同步發(fā)生左旋位錯(圖3c)。中衛(wèi)小紅山段線性特征同樣明顯，斷裂分開了前第四紀山地和第四紀沖積扇，并使大量沖溝發(fā)生左旋錯動(圖3d)。罐罐嶺段和中衛(wèi)小紅山段上的較新鮮地表破裂，明顯揭示了它們都具有非常新的活動時代。孤山子北麓，在衛(wèi)星影像上表現(xiàn)為一系列線性地貌體和河流發(fā)生左旋位錯，向東延伸至騰格里沙漠附近逐漸變得模糊，破裂在階區(qū)附近結(jié)束(圖3e)。

野外實地考察與測量發(fā)現(xiàn)，香山－天景山斷裂帶西段各個次級段都保留了線性特征明顯的斷層陡坎以及新鮮的自由面，高0.5～1.5m。自由面主要分布在山前沖洪積臺地、最新一期洪積扇和河流Ⅰ級階地上斷裂所通過的位置，高度一般較低，坡度較陡，幾乎不發(fā)育植被，明顯為最新一次地震活動所形成。此外，西段上發(fā)育的大量沖溝可以劃分為不同級別，其中最年輕一級沖溝的位移量大多在3m左右，代表了最新一次地震的同震水平位移量。此前關(guān)于最新一次地震地表破裂帶的研究，同樣認為該次地震的平均同震水平位移量應(yīng)在3m左右①中國地震局地球物理研究所等，2003，黃河黑山峽河段地震地質(zhì)補充論證工作報告。(陳國星

等，2006;杜鵬等，2007)。根據(jù)這一水平位移量(3m)，結(jié)合走滑型地震震級、地表破裂長度和位移量之間的經(jīng)驗關(guān)系(Hanks et al.，1979;鄧起東等，1992; Wells et al.，1994;冉勇康等，1998)，得到該次地震震級為MW7.4，與柴熾章等(2003)推測的西段地震震級相近。

為了確定最新一次地震的活動時代，在罐罐嶺(GGL)段東端橫跨最新地表破裂帶開挖了探槽，揭露了最新一次地震事件。由光釋光年齡樣品獲得該次事件發(fā)生的下限年齡為(1 300± 200) a。杜鵬等(2007)在中衛(wèi)小紅山段高漫灘上開挖探槽揭露最新一次地震事件，并采集熱釋光年齡樣品對其進行了年齡限定，獲得該次地震活動的時間為(700±100)～(1200± 100) a BP。景泰小紅山段駱駝水附近橫跨斷裂的明代長城(修建于公元1598年)未發(fā)生錯動，柴熾章等(2003)從歷史考古學(xué)的角度分析，估計最新一次地震發(fā)生的時間可能為距今1000a左右。通過綜合分析，推測香山－天景山斷裂帶西段最新一次地震發(fā)生的時間應(yīng)為1000～1300 a BP，與東段的1709年歷史地震為2次截然不同的地震事件。

圖2 斷裂線性地貌特征以及地貌標志物位錯現(xiàn)象Fig.2 The linear feature of fault scarp and the dislocation of geomorphic markers.

圖3 香山－天景山斷裂帶西段最新一次地震地表破裂分布范圍Fig.3 The latest surface rupture along the western segment of the Xiangshan-Tianjingshan Fault zone(from Google Earth).

2.2水平位移量分布特征

在香山－天景山斷裂帶西段野外實地測量了240條沖溝或山脊的左旋水平位移量，主要分布在景泰小紅山、罐罐嶺和中衛(wèi)小紅山3個次級段上，沙井段和青山—孤山子段則由于人為破壞和沙漠覆蓋而難以測得數(shù)據(jù)。

香山－天景山斷裂帶西段水平位移量分布在各次級段表現(xiàn)為近似的特征。景泰小紅山段橫跨斷裂位置發(fā)育了許多不同級別的沖溝，沿斷裂發(fā)生左旋位移的量主要為1～20m(圖4b，d，f)，位移量較大的沖溝除切割較老巖層外，沖溝內(nèi)一般還發(fā)育一級階地。在罐罐嶺段，斷裂主要顯示為1條南傾的連續(xù)斷層陡坎，橫跨斷裂的沖溝在斷層陡坎位置發(fā)生左旋位錯，位移量分布與景泰小紅山段相似，其中最新一次地震的同震水平位移量在該段保存最完好(圖2d，4a)。中衛(wèi)小紅山段上一系列橫跨斷裂的沖溝同樣發(fā)生同步左旋位錯，與前2段也具有相似的位移量(圖4c，e)，該段的特點是對應(yīng)較大沖溝位移的位置，溝壁上能夠觀察到清晰的斷層面出露。野外測量得到最新一次地震的同震水平位移量在3m左右，其他幾次較老地震產(chǎn)生的累積位移量分別為6m，9m，12m，16m和20m左右。

野外測得的位移量數(shù)據(jù)顯示出明顯的倍數(shù)關(guān)系，為了獲得準確的斷裂位移量分布特征，對

測量數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計與模擬分析，主要包括以下3個步驟: 1)根據(jù)240個水平位移量數(shù)據(jù)的經(jīng)緯度坐標，將其投影到斷裂所展布的EW方向(沿37°25'N)上，得到斷裂水平位移量分布圖; 2)對水平位移量數(shù)據(jù)進行概率密度模擬分析，圖5a中數(shù)據(jù)點的條帶狀分布特征指示了古地震事件的次數(shù); 3)對240個水平位移量數(shù)據(jù)進行1m為單位的頻率統(tǒng)計分析，獲得每次地震的特征位移量(圖5b)。其中，最新一次地震的水平位移量在西段3個次級段上具有明顯的連續(xù)分布特征，位移量峰值不明顯，頻率統(tǒng)計分析得到的特征位移量為3m。對較老地震產(chǎn)生的累積位移量數(shù)據(jù)做概率密度模擬和1m為單位的頻率統(tǒng)計分析，結(jié)果顯示至少存在具有分布連續(xù)、特征位移量顯著等特征的3次古地震事件。而且，可能代表了5次以上地震事件的累積位移量仍然具有較清晰的連續(xù)分布和特征位移量(圖5)。同時，頻率統(tǒng)計分析得到累積位移量分布的特征波長為3m或4m，與最新一次地震的特征同震水平位移量相當。這表明，位移量6m，9m，12m，16m和20m可能分別代表了第2、3、4、5和6次強烈地震的累積位移量，且每次都具有非常相似的滑動量，意味著西段連續(xù)6次地震破裂事件服從特征滑動模型。

圖4 香山－天景山斷裂帶西段沖溝水平位移圖Fig.4　 Field photos showing displacement of the gullies offset by the western section of the Xiangshan-Tianjingshan Fault zone.

目前，國內(nèi)外研究者除了野外直接測量(Sieh et al.，1984;晁洪太等，1994)外，還利用高分辨率衛(wèi)星影像對走滑斷裂帶上的一系列位錯沖溝進行了解譯、測量和分析(Zielke et al.，2010; Klinger et al.，2011; Li et al.，2012)，探討了斷裂的長期活動特征和滑動行為模式。由于遙感影像分辨率高，可以從宏觀上觀察沖溝位錯地貌形態(tài)，不同級別沖溝在局部地區(qū)的位移量倍數(shù)關(guān)系更能反映斷裂的長期滑動行為特征，所以在室內(nèi)對典型地點的沖溝位錯遙感影像進行了解譯。圖6為景泰小紅山段典型位錯地貌衛(wèi)星影像，對其解譯、恢復(fù)過程分為以下3個步驟: 1)確定遙感影像的比例尺，計算出每個像元所代表的實際距離(圖6a) ; 2)對遙感影像中的斷層和沖溝進行解譯，繪出斷層跡線和沖溝輪廓，并對沖溝編號(圖6b) ; 3)沿斷層進行反向恢復(fù)，使兩側(cè)標志物對齊，獲得沖溝左旋位移量(圖6c－h(huán))?；謴?fù)結(jié)果顯示，最新一次地震的同震水平位移量為(2.4±1.0) m，其他幾次地震的累積位移量分別為(6.4±0.8) m、(9.2± 1.4) m、(11.8±0.6) m、(16.8±1.5) m和(20.1±2.0) m。這與實測結(jié)果相一致，在誤差范圍內(nèi)都表現(xiàn)為累積位移量是最新一次地震同震位移量的倍數(shù)關(guān)系，表明香山－天景山斷裂帶西段具有明顯的特征滑動行為。

2.3垂直位移量分布特征

圖5 香山－天景山斷裂帶西段水平位移分布特征Fig.5 Distribution of horizontal displacement along the Xiangshan-Tianjingshan Fault zone.

香山－天景山斷裂帶西段的垂直位移在地貌上主要表現(xiàn)為同一級沖洪積臺地由于斷層的傾滑分量而形成特征明顯的線性陡坎。斷層陡坎的垂直位移量為0.5～4.5m，主要集中在1m和2m左右，少數(shù)垂直位移量達到3～4m(圖7)。1m和2m這2組垂直位移量表面上可能具有倍數(shù)關(guān)系，但在整個西段上位移量分布并不連續(xù)。由于在該段斷層主要以左旋走滑運動性質(zhì)為主，兼具正斷或逆斷分量，同時斷層陡坎還受到侵蝕等因素影響，使得同一次地震產(chǎn)生的垂直位移量在整個斷層帶上會發(fā)生顯著變化，斷層的垂直位移量分布特征不像水平位移量那樣，具

有明顯的分組與倍數(shù)關(guān)系。因此，垂直位移量分布特征只能作為參考，不能單獨作為判定古地震事件期次的依據(jù)。

圖6 衛(wèi)星影像顯示的位錯沖溝反向恢復(fù)圖(來源于Google Earth)Fig.6　 Successive reconstruction of offset gullies as revealed by satellite images(from Google Earth).

圖7 香山－天景山斷裂帶西段垂直位移量分布圖Fig.7 Vertical displacement distribution along the Xiangshan-Tianjingshan Fault zone.

3　探槽揭露的古地震事件期次

斷裂水平位移量的分布特征表明香山－天景山斷裂帶西段晚第四紀晚期可能發(fā)生6次破裂事件，在西段開挖的探槽進一步驗證了6次古地震事件的存在。

該探槽位于中衛(wèi)小紅山段(ZWXHS)中部的小山包前緣與沖洪積臺地交界部位，垂直斷層陡坎開挖而成。探槽長、寬、高分別為12m，3m，3m。斷層陡坎線性特征明顯，走向270°，兩側(cè)地貌面的垂直高差約為3m，局部還殘留了比較新鮮的自由面，該自由面同樣可能為最新一次地震所形成。斷層陡坎南側(cè)為上升盤，除頂部被一層很薄的風(fēng)成黃土所覆蓋外，下部主要由古近系、新近系土黃色—磚紅色的泥巖和砂巖組成;陡坎北側(cè)的下降盤則幾乎全部由第四系的風(fēng)成或坡積黃土所構(gòu)成，土質(zhì)松軟。

通過對探槽內(nèi)沉積層的顏色、成分、粒度和產(chǎn)出形態(tài)等多種判別標志進行分析，中衛(wèi)小紅山探槽揭露出的地層可以劃分為7個單元，每個單元可進一步劃分為幾個亞單元(圖8)。

圖8 中衛(wèi)小紅山段探槽西壁剖面照片及素描圖Fig.8　 Photograph and sketch map of the west wall of the trench across the fault at Zhongwei Xiaohongshan.

根據(jù)斷層對地層的切錯關(guān)系和斷層坎前堆積標志(崩積楔)分析，我們認為該探槽揭露出了晚第四紀晚期以來6次古地震事件。單元U1－3被F2錯斷，并在其上形成了崩積楔Ⅰ——單元U2－1，代表了第1次古地震事件，此后堆積了單元U2－2。第2次事件的證據(jù)是F3錯斷了單元U2－3，且形成了充填楔Ⅱ——單元U3－1，隨后在其上沉積了單元U3－2和U3－3。第3次事件F2錯斷單元U3－3，并形成了崩積楔Ⅲ——單元U4，之后沉積了其上覆地層單元U5。第4次事件發(fā)生在事件層Ⅳ——單元U5的沉積過程中，F(xiàn)2和F3同時活動錯斷了單元U3－3，并隱形于單元U5的黃土中，而且之后單元U5繼續(xù)接受沉積。第5次事件為F2錯斷單元U5，并在其上形成崩積楔Ⅴ——單元U6－1，之后被單元U6－2所覆蓋。第6次事件F2錯斷單元U6－2，且在其上堆積了崩積楔Ⅵ——單元U7－1，最后被最新的次生黃土單元U7－2所覆蓋。

根據(jù)探槽事件層的錯斷量或崩積楔在斷層附近的厚度(Hanks et al.，1984; Klinger et al.，2003)，可以初步估算這6次事件在探槽點的垂直位移量，結(jié)果由老到新分別為: 0.72m，0m，0.56m，1.12m，0.48m和0.32m。探槽揭露出的垂直累積位移量3.2m，與陡坎兩側(cè)地貌面的高差(3.17±0.30) m幾乎完全一致(圖9)，說明西段在晚第四紀晚期以來發(fā)生的6次古地震基本代表了完整的古地震活動歷史。

圖9 探槽點實測陡坎剖面Fig.9　 The measured scarp profile at the trench site.

4　討論與結(jié)論

香山－天景山斷裂帶西段最新一次地震發(fā)生在(1 200±100) a BP，產(chǎn)生的地表破裂帶長約60km，以兼有正斷或逆沖分量的左旋走滑運動性質(zhì)為主，平均水平位移量為3m。沿香山－天景山斷裂帶西段最新一次地表破裂的位錯地貌分布和位錯測量顯示了沿此段斷裂的重復(fù)地震活動。香山－天景山斷裂帶西段水平位移量分布特征顯示出明顯的分組性與倍數(shù)關(guān)系，6組水平位移量代表了6次古地震事件，與探槽揭示的西段晚第四紀晚期以來古地震事件期次一致。垂直位移形成的斷層陡坎高達3.2m，而單次事件的垂直位移量0.5～0.8m，同樣說明斷裂具有長期破裂的活動習(xí)性。那么，香山－天景山斷裂帶西段的晚第四紀的破裂習(xí)性是否符合特征地震模型呢?

特征地震模型認為，對于任何給定斷裂上的大地震趨向于在一條或幾條特定段上以相似大小的特征事件重復(fù)發(fā)生(Schwartz et al.，1984)。確定斷層是否屬于特征地震模型，首先需要確定斷層是否屬于獨立破裂單元，也就是地震是否在特定的段重復(fù)發(fā)生。從地貌上看香山－天景山斷裂帶西段分布于上新統(tǒng)和下更新統(tǒng)構(gòu)成的小山包前緣，與東段和西側(cè)古浪斷裂帶所在的主要由古生界構(gòu)成的高大山體相比海拔相對較低，地貌差異顯著。從結(jié)構(gòu)上看，香山－天景山斷裂帶西段與東段和西側(cè)古浪斷裂帶之間均存在持久性幾何障礙體，構(gòu)成鮮明的分段邊界。1709年中衛(wèi)7地震和1920年古浪8.0地震均未跨過障礙體破裂擴展到西段，是西段作為獨

立破裂單元最直接的證據(jù)。

其次，香山－天景山斷裂帶西段水平位移量分布特征顯示，晚第四紀晚期以來的6次古地震事件中單次地震的同震水平位移量大致相等，約為3m;同時，西段各個次級段每次地震的水平位移量也近似相等。這可能是由于整個西段具有相似的幾何結(jié)構(gòu)、巖石力學(xué)性質(zhì)和構(gòu)造應(yīng)力環(huán)境，其斷層面上具有統(tǒng)一的應(yīng)力加載速率和應(yīng)力累積上限，一旦達到固定的應(yīng)力累積上限，整個西段就會作為獨立的破裂單元發(fā)生破裂，且每次地震震級近似相等。

上述研究結(jié)果表明，香山－天景山斷裂帶西段晚第四紀以來一直作為穩(wěn)定的獨立破裂單元而存在，其地震活動符合特征滑動模型。

致謝感謝碩士研究生章龍勝在野外測量和探槽開挖工作中給予的幫助。同時，感謝審稿專家為本文提出的寶貴修改意見。

參考文獻

柴熾章，焦德成，廖玉華，等.2003.寧、蒙、甘交界罐罐嶺發(fā)現(xiàn)地震地表破裂帶［J］.地震地質(zhì)，25(1) : 167—171.

CHAI Chi-zhang，JIAO De-cheng，LIAO Yu-hua，et al.2003.Discovery of surface rupture zone produced by Guanguanling earthquake at the juncture of Ningxia，Inner Mongolia and Gansu Province［J］.Seismology and Geology，25(1) : 167—171(in Chinese).

柴熾章，張維歧，焦德成.1997.天景山斷裂帶晚第四紀水平活動強度的分時、分段研究［J］.中國地震，13 (1) : 35—42.

CHAI Chi-zhang，ZHANG Wei-qi，JIAO De-cheng.1997.Discussion of the Late Quaternary activity level in different time intervals and segments along the Tianjingshan Fault zone［J］.Earthquake Research in China，13(1) : 35—42(in Chinese).

晁洪太，李家靈，崔昭文，等.1994.郯廬斷裂帶中段全新世活斷層的特征滑動行為與特征地震［J］.內(nèi)陸地震，8(4) : 297—304.

CHAO Hong-tai，LI Jia-ling，CUI Zhao-wen，et al.1994.Characteristic slip behavior of the Holocene faults in the central section of the Tanlu Fault zone and the characteristic earthquakes［J］.Inland Earthquake，8(4) : 297—304(in Chinese).

陳國星，田勤儉，周本剛，等.2006.黃河黑山峽大柳樹壩址若干地震地質(zhì)問題的研究［J］.震災(zāi)防御技術(shù)，1 (3) : 186—198.

CHEN Guo-xing，TIAN Qin-jian，ZHOU Ben-gang，et al.2006.Some seismogeological questions regarding Daliushu Dam site in Heishanxia Valley of Yellow River［J］.Technology for Earthquake Disaster Prevention，1(3) : 186—198(in Chinese).

鄧起東，于貴華，葉文華.1992.地震地表破裂參數(shù)與震級關(guān)系的研究［A］.見:國家地震局地質(zhì)研究所編.活動斷裂研究(2).北京:地震出版社.247—264(in Chinese).

DENG Qi-dong，YU Gui-hua，YE Wen-hua.1992.Relationship between earthquake magnitude and parameters of surface ruptures associated with historical earthquakes［A］.In: Institute of Geology，SSB(ed).Research of Active Fault (2).Seismological Press，Beijing.247—264(in Chinese).

鄧起東，張培震，冉勇康，等.2002.中國活動構(gòu)造基本特征［J］.中國科學(xué)(D輯)，32(12) : 1020—1030.

DENG Qi-dong，ZHANG Pei-zhen，RAN Yong-kang，et al.2002.Basic characteristics of active tectonics of China ［J］.Science in China(Ser D)，46(4) : 356—372(in Chinese).

鄧起東，張培震，冉勇康，等.2003.中國活動構(gòu)造與地震活動［J］.地學(xué)前緣，10(特刊) : 66—73.

DENG Qi-dong，ZHANG Pei-zhen，RAN Yong-kang，et al.2003.Active tectonics and earthquake activities in China ［J］.Earth Science Frontiers，10(Suppl) : 66—73(in Chinese).

杜鵬，柴熾章，沈衛(wèi)華，等.2007.罐罐嶺斷裂帶最新活動特征［J］.地震地質(zhì)，29(3) : 597—606.

DU Peng，CHAI Chi-zhang，SHEN Wei-hua，et al.2007.Characteristics of the Holocene activity of the Guanguanling Fault zone［J］.Seismology and Geology，29(3) : 597—606(in Chinese).

國家地震局地質(zhì)研究所，寧夏回族自治區(qū)地震局.1990.海原活動斷裂帶［M］.北京:地震出版社.147—149.

Institute of Geology，State Seismological Bureau，Seismological Bureau of Ningxia Hui Automous Region.1990.The Active Haiyuan Fault Zone［M］.Seismological Press，Beijing.147—149(in Chinese).

李傳友.2005.青藏高原東北部幾條主要斷裂帶的定量研究［D］:［學(xué)位論文］.北京:中國地震局地質(zhì)研究所.117—192.

LI Chuan-you.2005.Quantitative study no major active fault zones in northeastern Qinghai-Tibet Plateau［D］.Dissertation.Institute of Geology，China Earthquake Administration，Beijing.117—192(in Chinese).

柳煜，王愛國，李明永，等.2006.長嶺山北麓斷裂晚第四紀活動性及構(gòu)造穩(wěn)定性研究［J］.中國地震，22(4) : 394—404.

LIU Yu，WANG Ai-guo，LI Ming-yong，et al.2006.Research on active features and tectonic stability in the late Quaternary of the northern piedmont fault of Changlingshan［J］.Earthquake Research in China，22(4) : 394—404(in Chinese).

閔偉，張培震，鄧起東.2001.中衛(wèi)－同心斷裂帶全新世古地震研究［J］.地震地質(zhì)，23(3) : 357—366.

MIN Wei，ZHANG Pei-zhen，DENG Qi-dong.2001.The study of Holocene paleoearthquakes on Zhongwei-Tongxin Fault zone［J］.Seismology and Geology，23(3) : 357—366(in Chinese).

寧夏回族自治區(qū)地礦局.1990.寧夏回族自治區(qū)區(qū)域地質(zhì)志［M］.北京:地質(zhì)出版社.

Bureau of Geology and Mineral Resources of Ningxia Hui Autonomous Region.1990.Regional Geology of Ningxia Hui Autonomous Region［M］.Geological Publishing House，Beijing(in Chinese).

冉勇康，鄧起東.1998.海原斷裂的古地震及特征地震破裂的分級性討論［J］.第四紀研究，18(3) : 271—278.

RAN Yong-kang，DENG Qi-dong.1998.Paleoearthquakes along Haiyuan Fault and discussion of grading on rupture of large earthquakes［J］.Quaternary Sciences，18(3) : 271—278(in Chinese).

田勤儉，申旭輝，韋開波，等.2001.中衛(wèi)－同心斷裂帶構(gòu)造演化階段初步研究［A］.見:盧演儔，高維明，陳國星，等主編.新構(gòu)造與環(huán)境.北京:地震出版社.399—406.

TIAN Qin-jian，SHEN Xu-hui，WEI Kai-bo，et al.2001.Preliminary study on tectonic stages of the Zhongwei-Tongxin Fault zone［A］.In: LU Yan-chou，GAO Wei-ming，CHEN Guo-xing，et al.(eds).Neotectonics and Environmental Change.Seismological Press，Beijing.399—406(in Chinese).

汪一鵬，宋方敏，李志義，等.1990.寧夏香山－天景山斷裂帶晚第四紀強震重復(fù)間隔的研究［J］.中國地震，6 (2) : 15—24.

WANG Yi-peng，SONG Fang-min，LI Zhi-yi，et al.1990.Study on recurrence intervals of great earthquakes in the Late Quaternary of Xiangshan-Tianjingshan Fault zone in Ningxia［J］.Earthquake Research in China，6(2) : 15—24(in Chinese).

尹功明，江亞風(fēng)，俞崗，等.2013.晚第四紀以來香山－天景山斷裂左旋走滑量研究［J］.地震地質(zhì)，35(3) : 472—479.doi: 10.3969/j.issn.0253－4967.2013.03.002.

YIN Gong-ming，JIANG Ya-feng，YU Gang，et al.2013.The study of the left-lateral displacement on the Xiangshan-Tianjingshan Fault in Late Quaternary［J］.Seismology and Geology，35(3) : 472—479(in Chinese).

張培震，鄧起東，張國民，等.2003.中國大陸的強震活動與活動地塊［J］.中國科學(xué)(D輯)，33(1) : 12—20.

ZHANG Pei-zhen，DENG Qi-dong，ZHANG Guo-min，et al.2003.Active tectonic blocks and strong earthquakes in continental China［J］.Science in China(Ser D)，33(1) : 12—20(in Chinese).

張維岐，焦德成，柴熾章，等.1988.寧夏香山－天景山弧形斷裂帶新活動特征及1709年中衛(wèi)南7級地震形變帶［J］.地震地質(zhì)，10(3) : 12—20.

ZHANG Wei-qi，JIAO De-cheng，CHAI Chi-zhang，et al.1988.Neotectonic features of the Xiangshan-Tianjingshan arc fracture zone and the seismic deformation zone of 1709 south of Zhongwei M 7earthquake［J］.Seismology and Geology，10(3) : 12—20(in Chinese).

Hanks T C，Kanamori H.1979.A moment magnitude scale［J］.Journal of Geophysical Research，84(B5) : 2348—2350.

Hanks T C，Bucknam R C，Lajoie K R，et al.1984.Modification of wave-cut and faulting-controlled landforms［J］.Journal of Geophysical Research，89(B7) : 5771—5790.

Klinger Y，Sieh K，Altunel E，et al.2003.Paleoseismic evidence of characteristic slip on the western segment of the North Anatolian Fault，Turkey［J］.Bulletin of the Seismological Society of America，93(6) : 2317—2332.

Klinger Y，Etchebes M，Tapponnier P，et al.2011.Characteristic slip for five earthquakes along the Fuyun Fault in China［J］.Nature Geoscience，4(6) : 389—392.doi: 10.1038/NGEO1158.

LI Hai-bing，Van der Woerd J，SUN Zhi-ming，et al.2012.Co-seismic and cumulative offsets of the recent earthquakes along the Karakax left-lateral strike-slip fault in western Tibet［J］.Gondwana Research，21(1) : 64—87.doi: 10.1016/j.gr.2011.07.025.

Schwartz D P，Coppersmith J.1984.Fault behaviour and characteristic earthquakes: Examples from Wasatch and San Andreas Faults［J］.Journal of Geophysical Research，89(B7) : 5681—5698.

Sieh K E，Jahns R H.1984.Holocene activity of the San Andreas Fault at Wallace Creek，California［J］.Geological Society of America Bulletin，95(8) : 883—896.

Wells D L，Coppersmith K J.1994.New empirical relationships among magnitude，rupture length，rupture width，rupture area，and surface displacement［J］.Bulletin of the Seismological Society of America，84(4) : 974—1002.

Zielke O，Arrowsmith J R，Grant Ludwig L，et al.2010.Slip in the 1857 and earlier large earthquakes along the Carrizo Plain，San Andreas Fault［J］.Science，327(5969) : 1119—1122.doi: 10.1126/science.1182781.

CHARACTERISTIC SLIP BEHAVIOR ANALYSIS OF THE WESTERN SEGMENT OF XIANGSHAN-TIANJINGSHAN FAULT ZONE SINCE LATE QUATERNARY

LI Xin-nan LI Chuan-you
(Key Laboratory of Active Tectonics and Volcano，Institute of Geology，China Earthquake Administration，Beijing 100029，China)

Abstract

The Xiangshan-Tianjingshan Fault zone is an integral part of the northeastern Tibet plateau fault system，and the 1709 earthquake of M 7happened on the eastern segment of this fault.But there remains a fresh surface rupture produced by the latest earthquake and a lot of gullies left-laterally dislocated synchronously along the western segment of the Xiangshan-Tianjingshan Fault zone，which has no historical records.To determine the western segment's seismicity since the Late Quaternary，we measured 240 horizontal offsets of the gullies or ridges and 62 vertical offsets，combining with the field geologic investigation and satellite remote sensing decipherment.Characteristics of distribution of the horizontal and vertical offsets are obtained by projecting the measured displacements along the stretch of the fault.Through probability density simulation and frequency statistical analysis for the horizontal offsets，the results show that there are obvious grouping character and multiple relationships.The six groups of horizontal offsets may represent 6 paleoearthquakes，with a similar event sequence in the trench excavated on the western segment.The coseismic offset of the latest earthquake is 3m，and the cumulative offsets produced by other older earthquakes is 6m，9m，12m，16m and 20m，respectively，and each earthquake has a similar coseismic offset.Therefore，we suppose that the activity on the western segment of the Xiangshan-Tianjingshan Fault zone obeys a characteristic slip model since Late Quaternary.

Key wordsthe western segment of the Xiangshan-Tianjingshan Fault zone，characteristic of offsets distribution，paleoearthquake，characteristic slip

作者簡介〔〕李新男，男，1987年生，2011年于合肥工業(yè)大學(xué)資源勘查專業(yè)獲學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)為中國地震局地質(zhì)研究所在讀碩士研究生，研究方向為活動構(gòu)造，E－mail: lixinnan68@163.com。

doi:10.3969/j.issn.0253－4967.2015.02.011

通訊作者:*李傳友，研究員，E－mail: chuanyou@ies.ac.cn。

收稿日期〔〕2014－01－24收稿，2014－04－07改回。

中圖分類號:P315.2

文獻標識碼:A

文章編號:0253－4967(2015) 02－0482－14