鶴慶-洱源斷裂帶中段晚更新世以來的走滑活動(dòng)

沈曉明, 李德文, 孫昌斌, 康艷蕊, 劉 睿, 張亞嬌

(中國地震局 地殼應(yīng)力研究所 地殼動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100085)

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鶴慶-洱源斷裂帶中段晚更新世以來的走滑活動(dòng)

沈曉明, 李德文*, 孫昌斌, 康艷蕊, 劉 睿, 張亞嬌

(中國地震局 地殼應(yīng)力研究所 地殼動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100085)

摘 要:鶴慶–洱源斷裂帶是滇西北活動(dòng)斷裂系的重要組成部分, 對(duì)其性質(zhì)、特征和活動(dòng)歷史的研究可為區(qū)域地震活動(dòng)評(píng)價(jià)和震害防御提供依據(jù), 也可為青藏高原東南緣構(gòu)造變形特征、歷史和方式提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。通過對(duì)鶴慶–洱源斷裂帶中段基巖山區(qū)的室內(nèi)外調(diào)查和研究, 結(jié)合光釋光和14C定年, 初步查明該段斷裂具有復(fù)雜的空間展布格局, 由多條左旋走滑性質(zhì)的分支斷裂構(gòu)成, 它們共同吸收了斷裂帶在鶴慶盆地南端與洱源盆地北端之間的走滑分量; 運(yùn)動(dòng)性質(zhì)以左旋走滑為主,局部地段兼具正斷或逆沖性質(zhì); 剖面地層斷錯(cuò)和覆蓋關(guān)系表明該段斷裂在晚更新世活動(dòng)強(qiáng)烈, 現(xiàn)有證據(jù)表明最新活動(dòng)時(shí)代約為距今2萬年。結(jié)合區(qū)域構(gòu)造環(huán)境, 作者認(rèn)為鶴慶–洱源斷裂帶中段晚更新世以來的活動(dòng)是對(duì)青藏高原強(qiáng)烈隆升的響應(yīng), 其左旋走滑符合滇中次級(jí)塊體順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)模型, 是塊體旋轉(zhuǎn)在角端的局部應(yīng)變響應(yīng)。

關(guān)鍵詞:鶴慶–洱源斷裂; 晚更新世; 左旋走滑; 青藏高原隆升; 塊體旋轉(zhuǎn)

項(xiàng)目資助: 鶴慶-洱源斷裂1∶5萬地質(zhì)填圖項(xiàng)目(201108001-20)、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41203044)和中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)專項(xiàng)(ZDJ2012-02)聯(lián)合資助。

0　引 言

鶴慶–洱源斷裂帶居于滇西北活動(dòng)斷裂系的中心部位, 是該活動(dòng)斷裂系的重要組成部分(Wang et al., 1998)(圖1a), 對(duì)其性質(zhì)、特征和運(yùn)動(dòng)歷史的認(rèn)識(shí)不僅可以為認(rèn)識(shí)和理解區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)提供直接證據(jù), 還能為研究青藏高原東南緣構(gòu)造變形歷史、方式和機(jī)制提供重要資料。另一方面, 斷裂帶一線及其附近區(qū)域地震活動(dòng)頻繁, 對(duì)其空間展布特征、斷裂發(fā)震歷史和最新活動(dòng)時(shí)代的認(rèn)識(shí)和理解, 對(duì)區(qū)域震害防御工作具有決定性影響。前人對(duì)鶴慶–洱源斷裂帶做過部分調(diào)查和研究, 并獲得若干新資料、新認(rèn)識(shí), 但工作重點(diǎn)主要集中在斷裂帶北段的麗江盆地、鶴慶盆地以及南段的洱源盆地周緣地區(qū)(王晉南, 1990; 韓竹軍等, 1991; 林愛文, 1997)。而在斷裂帶中段連接鶴慶盆地和洱源盆地的基巖山區(qū), 由于地形起伏大, 第四紀(jì)地層分布面積較小; 在沉積類型上多為山間局部堆積, 橫向變化快,可對(duì)比性差; 出露情況也較差, 整體上研究難度較大。因而對(duì)該段活動(dòng)構(gòu)造的調(diào)查和研究程度較低, 對(duì)斷裂空間展布特征、性質(zhì)和最新活動(dòng)時(shí)代依然缺乏深入細(xì)致的了解。本文選取斷裂帶中段幾個(gè)典型的活動(dòng)構(gòu)造剖面, 基于最新的野外調(diào)查和室內(nèi)測試工作, 結(jié)合遙感解譯, 旨在查明斷裂分布及其活動(dòng)特征, 并運(yùn)用光釋光和14C測年技術(shù)限定其最新活動(dòng)時(shí)代。

1　地質(zhì)背景

圖1　川滇菱形塊體與滇西北活動(dòng)斷裂系大地構(gòu)造位置示意圖(a)和研究區(qū)活動(dòng)構(gòu)造與地震分布圖(b)Fig.1 Maps of (a) tectonic setting of the Sichuan-Yunnan rhombic block and the Northwest Yunnan active fault system, and (b) active faults and seismicity of the Northwest Yunnan

滇西北地區(qū)經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造演化(楊尖絮等, 2013)。上新世末–早更新世初伴隨著青藏高原加速隆升, 區(qū)域夷平面解體, 局部地段發(fā)生斷陷, 鶴慶、洱源等斷陷盆地開始形成和演化, 在盆地底部發(fā)育一套底礫巖(沈吉等, 2008; Shen et al., 2010)。早更新世與中更新世之間區(qū)域發(fā)生了一次重要的構(gòu)造事件,滇西北乃至滇西地區(qū)的下更新統(tǒng)與中更新統(tǒng)之間普遍發(fā)育角度不整合或假整合, 如鶴慶盆地的下更新統(tǒng)蛇山組與中更新統(tǒng)之間, 劍川盆地的東山組與江尾組之間, 以及維西盆地、保山盆地等都可見到這次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)(韓竹軍等, 2004)。晚更新世早期青藏高原的又一次強(qiáng)烈隆升(Shen et al., 2010), 使區(qū)域再度強(qiáng)烈斷陷, 在鶴慶、洱源等盆地沉積了廣泛的晚更新世-全新世的河湖相、沖洪積相碎屑沉積(王晉南, 1990; 韓竹軍等, 1991)。

滇西活動(dòng)構(gòu)造系包括多個(gè)活動(dòng)構(gòu)造帶, 主要以北東或近南北走向?yàn)橹? 如龍?bào)川C喬后斷裂帶、麗江–小金河斷裂帶、鶴慶–洱源斷裂帶和程海斷裂帶等(圖1b), 它們均以左旋走滑為主要運(yùn)動(dòng)方式, 部分文獻(xiàn)中稱之為大理斷裂系(Wang et al., 1998)。區(qū)域斷裂新構(gòu)造活動(dòng)十分強(qiáng)烈, 歷史上曾發(fā)生3次7級(jí)以上地震(1515年程海地震Ms7.8級(jí), 1925年的大理Ms7.0級(jí)地震, 1996年麗江Ms7.0級(jí)地震, 圖1b)。近期中小地震發(fā)震頻繁, 僅2013年即發(fā)生洱源盆地Ms5.5級(jí), 洱源、漾濞交界處Ms5.0級(jí)地震; 香格里拉、德欽和得榮三縣交界處Ms5.1級(jí)和Ms5.9級(jí)地震, 引起了人們對(duì)該區(qū)域的進(jìn)一步關(guān)注。

鶴慶–洱源斷裂帶位于川滇菱形塊體西南緣,滇中次級(jí)地塊西北隅的大理和麗江境內(nèi)(徐錫偉等, 2003)。北西向金沙江–紅河斷裂帶和北東向麗江–小金河斷裂帶在該地區(qū)交匯, 形成一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)環(huán)境(韓竹軍等, 2004)。該區(qū)地貌起伏很大(圖1b),斷裂東南一側(cè)的馬鞍山、馬耳山海拔近4000 m。沿?cái)嗔褞Оl(fā)育一系列第四紀(jì)斷陷盆地和左旋走滑斷裂,新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)顯示出強(qiáng)烈的差異升降特征(韓竹軍等, 1991)。

2　測年方法及結(jié)果

OSL測年: 野外結(jié)合剖面斷錯(cuò)情況和沉積結(jié)構(gòu)選擇粒度偏細(xì)、分選較好的地層作為采集OSL測年樣品的目標(biāo)層。樣管采用長約20 cm, 直徑約5 cm的不銹鋼鋼管。首先將剖面表層人工清除以保證樣品不受光曬退的影響; 然后將樣管一端避光后沿目標(biāo)地層走向錘擊使其在避光條件下進(jìn)入地層; 持續(xù)錘擊至樣管被沉積物填充后, 再對(duì)樣管兩端進(jìn)行避光密封處理。光釋光樣品的前處理和測試均在中國地震局地殼動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室光釋光年代學(xué)室完成。采用4～11 μm細(xì)顆粒石英礦物組分進(jìn)行測年。光釋光信號(hào)測量和β輻照均在Daybreak 2200自動(dòng)化測量系統(tǒng)上完成, 等效劑量(De)的測定采用簡單多片再生法(SMAR)。環(huán)境劑量(D)測定時(shí), 鉀的含量通過火焰光度計(jì)測量, 鈾、釷元素及其衰變子體對(duì)樣品環(huán)境劑量的貢獻(xiàn)用經(jīng)標(biāo)定的Daybreak 583型低本底厚源α計(jì)數(shù)儀測定, 由于樣品在采集或運(yùn)輸中丟失水分, 導(dǎo)致實(shí)測含水量較低, 不代表埋藏時(shí)期的實(shí)際含水量, 因而在計(jì)算時(shí)平均含水量采用了10%～15%, 同時(shí)也考慮了宇宙射線的影響。樣品前處理、等效劑量、環(huán)境劑量的測量方法詳見趙俊香和于慎諤(2012)。樣品測試結(jié)果見表1。

表1　鶴慶-洱源斷裂帶中段典型斷錯(cuò)剖面光釋光測年結(jié)果Table 1 OSL dating of three typical profiles along the middle segment of the Heqing-Eryuan fault zone, Northwest Yunnan

14C測年: 在清理干凈的新鮮剖面上根據(jù)地層斷蓋關(guān)系確定需要測年的層位, 肉眼判斷有機(jī)質(zhì)含量較高的層為目標(biāo)層, 順層采集土樣約1000 g。樣品測試由美國Beta實(shí)驗(yàn)室加速器質(zhì)譜(AMS)完成。樹輪校正程序?yàn)镺xCal 4.1(Reimer et al., 2009)。樣品測試結(jié)果見表2。

表2　瓜拉坡剖面14C樣品測年結(jié)果Table 214C dating results of the Gulapo profile on the middle segment of the Heqing-Eryuan fault zone, Northwest Yunnan

3　鶴慶–洱源斷裂帶中段典型剖面特征

鶴慶–洱源斷裂帶中段穿過基巖山區(qū), 大致呈北東走向, 東北端延至鶴慶盆地南緣, 西南端與洱源盆地北部的太平盆地相接, 平面上形成一弧形構(gòu)造(王晉南, 1990)(圖1b)。本文以斷裂中段基巖山區(qū)部分為主要研究對(duì)象, 選取4個(gè)典型的活動(dòng)構(gòu)造剖面, 從北東至南西依次為北長剖面、瓜拉坡剖面、福和剖面和板橋剖面(圖2), 以點(diǎn)面結(jié)合的方式對(duì)斷裂帶該段的活動(dòng)特征及最新活動(dòng)時(shí)代進(jìn)行探討。

3.1北長剖面

遙感解譯和地質(zhì)調(diào)查表明, 北長村–發(fā)枝村一帶斷層谷和斷層崖發(fā)育, 沖溝明顯左旋位錯(cuò), 位錯(cuò)幅度約500 m。北長村平面上表現(xiàn)為一個(gè)菱形的山間盆地, 現(xiàn)已被河流從北向南貫通。盆內(nèi)第四紀(jì)沉積物豐富, 但以沖洪積為主。在構(gòu)造破壞和現(xiàn)代水系切割下盆地面破壞嚴(yán)重, 形成縱橫交錯(cuò)的溝壑,僅局部形成小規(guī)模的臺(tái)地。斷層剖面發(fā)現(xiàn)于盆內(nèi)切割出露的沖洪積物內(nèi)。與遙感影像上解譯的清晰的線性構(gòu)造一致, 由此判定為次級(jí)斷裂通過處(圖3a)。該剖面揭露有4層不同的堆積物(圖3b-c), 其中層④被斷層圍限成多個(gè)獨(dú)立單元, 層④a為沖洪積層頂部夾雜的含礫細(xì)砂層。剖面中共揭露3條斷層, F1切穿地層③形成約1 m左右的垂直斷距, 之后形成了覆蓋其上的充填楔②; F2切穿沖洪積層④, 在上部出現(xiàn)斷裂分叉, 并切穿充填楔②, 在F2中可見清晰的水平擦痕(圖3b); F3斷層被F2所切割。

圖2　鶴慶-洱源斷裂帶中段活動(dòng)斷層分布和地質(zhì)簡圖Fig.2 Simplified geological map of the middle segment of the Heqing-Eryuan fault zone showing the distribution of active faults, Northwest Yunnan

沖洪積層頂部④a層中獲得OSL年齡100.7± 10 ka(BC-1); 紫色粉砂質(zhì)黏土③年齡為101.6±11 ka(BC-2);在充填楔②中獲得OSL年齡為99.4±11 ka(BC-3)。三套地層的光釋光年齡在誤差范圍內(nèi)接近, 表明它們沉積的時(shí)代相近。斷層及其與填充楔之間的關(guān)系表明, 在填充楔形成之前和之后各有1期構(gòu)造活動(dòng), 前者形成填充楔發(fā)育所依托的微地形,時(shí)間大致為100 ka B.P.; 后者斷錯(cuò)填充楔內(nèi)的填充物, 時(shí)間為100 ka B.P.。由于對(duì)上覆坡積物蓋層①缺乏有效定年手段, 不能定量限定F2、F3的活動(dòng)上限。但從其成分和膠結(jié)程度推測上覆蓋層應(yīng)為晚更新世堆積。北長剖面斷錯(cuò)地層的切割和覆蓋關(guān)系表明構(gòu)造活動(dòng)發(fā)生在晚更新世早期。結(jié)合遙感影像和斷層擦痕運(yùn)動(dòng)方向, 初步認(rèn)為北長剖面揭露的構(gòu)造活動(dòng)應(yīng)以左旋走滑為主, 活動(dòng)時(shí)代為晚更新世。

3.2 瓜拉坡剖面

瓜拉坡剖面位于小菁河橋西側(cè)的斷層谷中, 剖面東側(cè)為三疊系灰?guī)r與二疊系火山巖交界處, 也即主斷裂通過處(圖2、圖4), 剖面位于主斷裂西側(cè)2 m的洪積、坡積物內(nèi)。該剖面揭露有4層不同的堆積物(圖4b)。剖面中揭露1條逆斷層, 斷層切穿坡積層②, 含炭泥層③被逆沖錯(cuò)斷約20 cm。含炭泥層14C年齡(HQ1320)轉(zhuǎn)換后為19880±280日歷年。據(jù)此認(rèn)為瓜拉坡剖面揭露了至少1期構(gòu)造活動(dòng), 剖面表現(xiàn)為逆沖特征, 活動(dòng)時(shí)間大致晚于20 ka B.P.。

3.3福和剖面

遙感解譯和地質(zhì)調(diào)查表明, 福和村–瓜拉坡村一帶斷層谷和線性地貌發(fā)育(圖2), 可見明顯線性構(gòu)造穿過洪積臺(tái)地面及山脊, 洪積臺(tái)地及其中發(fā)育的沖溝明顯左旋位錯(cuò), 沖溝位錯(cuò)幅度約80 m(圖5a)。福和剖面位于瓜拉坡剖面南約1 km, 沖溝左旋位錯(cuò)拐彎處。該剖面揭露有2套不同的地層(圖5b～c)。剖面中揭露1條斷層, 斷層為一條寬約2 m的變形帶, 在變形帶內(nèi)發(fā)育大量北北東走向近垂直的節(jié)理, 變形帶西側(cè)為一寬約10 cm的破碎帶, 破碎帶內(nèi)礫石定向排列。該斷裂應(yīng)為一張性斷裂, 根據(jù)地層相對(duì)位置及地貌左旋特征, 推測該斷層應(yīng)為一走滑斷層。

洪積層頂部②b層位OSL年齡為122.6±15 ka(FH-1);斷裂剪切帶①b測得OSL年齡為86.5±9 ka(FH-2)。地層①a和①b的顏色、組成物質(zhì)相近, 表明它們的沉積時(shí)代應(yīng)該相近, 地層①a應(yīng)該是斷層形成后, 經(jīng)過侵蝕后再沉積的。以上分析表明, 福和剖面至少揭露了1期構(gòu)造活動(dòng), 以走滑為主, 活動(dòng)時(shí)間晚于但接近86.5 ka B.P.。

3.4板橋剖面

圖3　北長剖面位置及剖面特征Fig.3 Geomorphic setting and geological features of the Beichang profile on the middle segment of the Heqing-Eryuan fault zone, Northwest Yunnan

圖4　瓜拉坡剖面特征Fig.4 Geomorphic setting and geological features of the Gualapo profile on the middle segment of the Heqing-Eryuan fault zone, Northwest Yunnan

遙感解譯和地質(zhì)調(diào)查表明, 板橋村一帶斷層谷發(fā)育, 谷地地形緊閉, 線性地貌特征明顯, 一系列沖溝發(fā)生左旋位錯(cuò), 位錯(cuò)幅度大小不等(圖6a)。地貌部位上, 板橋村位于福田大溝內(nèi)一個(gè)支溝型沖積扇上。從區(qū)域地貌特征看, 扇體物質(zhì)主要來自于東南側(cè)的一條左岸支溝, 匯合處與東南側(cè)海拔近4000 m的馬鞍山之間存在巨大的地形落差。后者存在典型的第四紀(jì)冰川遺跡。區(qū)域地貌配置和組合條件一方面限制了板橋沖積扇的規(guī)模, 另一方面導(dǎo)致扇面坡度大, 切割嚴(yán)重, 沖洪積物在現(xiàn)代河流的兩岸均有分布。鶴慶-洱源斷裂帶主斷裂從扇體西北部通過。板橋剖面位于斷層谷中殘留的洪積物內(nèi)(圖6b)。該剖面揭露地層大致可分為4層(圖6c)。出露斷層較多, 僅剖面北部一段就出露7條斷層(圖6c)。F1切穿剖面底部洪積砂礫石層④; F2、F3、F4發(fā)育在洪積砂礫石層④與粉砂質(zhì)黏土層③之間; F5為逆沖斷層,致使洪積礫石層④壓蓋在含礫粉砂層之上, 垂直斷距約50 cm; F6為正斷層, 致使頂部洪積層①向下錯(cuò)動(dòng); F7切穿地表, 同時(shí)切割斷層F4和F6。根據(jù)剖面地層的斷錯(cuò)和覆蓋關(guān)系, 斷層活動(dòng)至少包括3期, 第1期包括F1、F2和F3, 發(fā)生在層②堆積以前; 第2 期F4和F5發(fā)生在層①堆積之前; 第3期包括F6和F7, 發(fā)生在層①堆積之后?？紤]到剖面內(nèi)部地層的復(fù)雜性以及橫向?qū)Ρ戎械牟淮_定性, 以及剖面中斷層的相互交切等復(fù)雜結(jié)構(gòu), 實(shí)際期次可能更多。

圖5　福和剖面位置及剖面特征Fig.5 Geomorphic setting and geological features of the Fuhe profile on the middle segment of the Heqing-Eryuan fault zone, Northwest Yunnan

根據(jù)OSL測年結(jié)果, 洪積砂礫層①頂部年齡為58.4±6 ka(EY-1217), 含礫粉砂層②中粒度較細(xì)的砂層年齡為52.8±4 ka(EY-1213); 兩層的年齡在同一誤差范圍內(nèi), 推測兩層皆為晚更新世中期沉積, 大致在55.6 ka。粉砂質(zhì)黏土層③OSL年齡為98.5±8 ka(EY-1215)。洪積砂礫層④OSL年齡為150.5±12 ka(EY-1216)。根據(jù)前述斷層斷錯(cuò)和覆蓋關(guān)系, 板橋剖面第1期構(gòu)造活動(dòng)發(fā)生在晚更新世早中期(98.5～52.8 ka B.P.); 第2期發(fā)生在晚更新世中期, 時(shí)間大致在55.6 ka前后; 第3期發(fā)生在晚更新世中期以后。結(jié)合地貌和斷層特點(diǎn)分析, 板橋剖面揭露的構(gòu)造活動(dòng)應(yīng)以左旋走滑為主, 活動(dòng)時(shí)間貫穿晚更新世。

從板橋剖面發(fā)現(xiàn)的另一個(gè)重要現(xiàn)象是液化砂脈非常普遍, 在不同時(shí)期的地層內(nèi)均有出現(xiàn)。我們對(duì)發(fā)育在洪積砂礫石層④內(nèi)和層①內(nèi)砂脈的OSL測年結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。層④中砂脈OSL年齡為114.9± 10 ka(EY-1214), 與被穿插地層年齡(150.5±12 ka)相比, 明顯年輕; 這個(gè)年齡數(shù)據(jù)有可能代表了層④堆積后發(fā)生在晚更新世早期的一次液化事件, 也即意味著砂脈物質(zhì)全部來源于地表充分曝光曬退的沉積物。但層①內(nèi)砂脈的OSL年齡為87.2±7 ka(EY-1218),明顯比被穿插地層年齡(58.4±6 ka)要老, 這表明砂脈內(nèi)物質(zhì)至少部分來源于更老的地層, 砂脈物質(zhì)的埋藏年代不能代表砂脈形成時(shí)間。上述事實(shí)表明,就板橋剖面而言, 至少液化砂脈內(nèi)物質(zhì)的埋藏年齡與液化時(shí)間(或構(gòu)造事件)發(fā)生的時(shí)間并沒有必然的聯(lián)系。利用砂脈物質(zhì)埋藏時(shí)間確定液化或構(gòu)造事件的時(shí)間必須謹(jǐn)慎。

4　討 論

第四紀(jì)以來, 鶴慶-洱源斷裂帶在控制鶴慶、洱源等盆地的演化過程中發(fā)揮了重要作用(王晉南, 1990; 譚筱虹, 1999), 從斷裂尾端拉張作用產(chǎn)生的鶴慶、洱源盆地的形態(tài)估算(圖1b), 斷裂左旋走滑位錯(cuò)幅度至少為2 km(Fan et al., 2006)。然而斷裂帶中段地貌上線性特征并不明顯, 只有局部地段斷層谷發(fā)育, 為數(shù)不多的沖溝發(fā)生左旋位錯(cuò)(圖2)。這種構(gòu)造地貌特征與斷裂尾端盆地表現(xiàn)出的位錯(cuò)量之間的極不匹配, 除了部分繼承于早期盆地的幾何輪廓外,可能還與鶴慶-洱源斷裂帶中段的活動(dòng)特征和方式有關(guān)。如前所述, 該段斷裂活動(dòng)構(gòu)造剖面的空間分布和地貌特征表明(圖2), 鶴慶–洱源斷裂帶中段是由多條分支斷裂組成的, 每條斷裂都表現(xiàn)為左旋走滑性質(zhì), 很有可能的情況是, 正是這種分布式的斷裂空間展布吸收了斷裂尾端盆地形成所需要的拉分量, 從而弱化了每條走滑斷裂的線性地貌特征。

圖6　板橋剖面位置及剖面特征Fig.6 Geomorphic setting and geological features of the Banqiao profile on the middle segment of the Heqing-Eryuan fault zone, Northwest Yunnan

地貌特征與剖面揭露的斷裂特點(diǎn)表明, 鶴慶–洱源斷裂帶中段是以左旋走滑為主的斷層, 但在不同區(qū)段表現(xiàn)出不同的性質(zhì), 如北長剖面中揭露的斷層表現(xiàn)出一定的張性正斷, 瓜拉坡剖面中的斷層則具有逆沖性質(zhì), 福和剖面中的斷層以走滑為主, 而板橋剖面中的斷層則兼具走滑、逆沖和正斷的性質(zhì),表明鶴慶–洱源斷裂帶中段斷裂活動(dòng)具有極為復(fù)雜的性質(zhì)和特點(diǎn)。然而這并不與走滑斷裂這一主要性質(zhì)相矛盾, 因?yàn)樽呋瑪嗔央S斷層產(chǎn)狀的不同在不同區(qū)段或分支斷裂會(huì)表現(xiàn)出不同的力學(xué)性質(zhì)(Sylvester, 1988; 程豐等, 2012), 同時(shí)也反映出研究區(qū)受力狀態(tài)的復(fù)雜性(徐錫偉等, 2003)。在青藏高原周緣兼具多種性質(zhì)的走滑斷裂并不罕見, 如麗江–小金河斷裂帶(向宏發(fā)等, 2002)、紅河斷裂帶(朱俊江等, 2004)、阿爾金斷裂帶(李海兵, 2002)等。

由圖7可以看出鶴慶–洱源斷裂帶中段構(gòu)造活動(dòng)的時(shí)間主要從距今約12萬年以來的晚更新世早期開始, 一直延續(xù)到晚更新世晚期以后, 最新活動(dòng)時(shí)代晚于距今2萬年, 在晚更新世早期(距今10～5萬年)構(gòu)造活動(dòng)最為密集。李吉均(1999)的研究指出, 距今15萬年左右開始的共和運(yùn)動(dòng)使喜馬拉雅山隆升到6000 m左右的高度, 成為西南季風(fēng)北進(jìn)的屏障。西南季風(fēng)向北擴(kuò)張由爬越轉(zhuǎn)變?yōu)橐苑种Ю@流為主, 其東支氣流順著山谷走向更強(qiáng)烈地影響滇西地區(qū)(Shen et al., 2010)。這一隆升事件及其環(huán)境影響也被鶴慶深鉆巖芯中距今約13萬年的沉積物所揭示(沈吉等, 2008)。同時(shí), 有研究表明滇西地區(qū)自晚更新世以來隆升速率較之前急劇加快(李峰和薛傳東, 1999)。這些研究表明, 隨著印度大陸不斷向北推擠, 青藏高原在晚更新世早期存在一期快速隆升事件。鶴慶-洱源斷裂帶中段晚更新世早期開始的構(gòu)造活動(dòng)正是對(duì)青藏高原隆升的響應(yīng), 而研究區(qū)大量晚更新世以來的沖洪積堆積則是對(duì)西南季風(fēng)效應(yīng)在研究區(qū)增強(qiáng)的響應(yīng)。

圖7　鶴慶-洱源斷裂帶中段構(gòu)造活動(dòng)時(shí)空分布Fig.7 Spatial and temporal distribution of the tectonic activities on the middle segment of the Heqing-Eryuan fault zone

滇中次級(jí)塊體順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)模型能比較好地解釋鶴慶-洱源斷裂及大理斷裂系其它斷裂的左旋走滑特征(徐錫偉等, 2003; 徐錫偉和于貴華, 2003)。圍限該塊體的邊界斷裂的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)清晰地勾畫了該塊體順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征(圖8a)。從北界麗江–小金河斷裂帶、東界安寧河斷裂帶、則木河斷裂帶到小江斷裂帶都表現(xiàn)出近乎連續(xù)的左旋走滑運(yùn)動(dòng), 而西界紅河斷裂帶作右旋走滑運(yùn)動(dòng), 表明滇中次級(jí)塊體存在向南東方向的平移, 而與紅河斷裂帶相比, 小江斷裂帶上約6.5 mm/a的剩余左旋滑動(dòng)速率則是滇中次級(jí)塊體發(fā)生順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)分量。包括鶴慶–洱源斷裂帶在內(nèi)的大理斷裂系的左旋走滑運(yùn)動(dòng)是滇中次級(jí)塊體發(fā)生順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)在塊體角端的局部應(yīng)變響應(yīng)(圖8b)。塊體旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力主要來自于青藏高原物質(zhì)向東擠出受阻于堅(jiān)硬的華南地塊后發(fā)生向南東方向的偏轉(zhuǎn)。

圖8　滇中次級(jí)塊體邊界斷裂分布(a)與塊體轉(zhuǎn)動(dòng)模型(b) (修改自徐錫偉等, 2003)Fig.8 Distribution of the active faults (a), and the block rotation model (b) of the Central Yunnan sub-block

5　結(jié) 論

通過對(duì)鶴慶–洱源斷裂帶中段地層中活動(dòng)斷裂的調(diào)查研究, 結(jié)合光釋光和14C定年, 獲得以下初步認(rèn)識(shí): (1)斷裂帶由多條左旋走滑性質(zhì)的分支斷裂組成, 多條斷裂的存在吸收了斷裂尾端盆地形成所需要的拉分量, 從而弱化了斷裂的線性地貌特征; (2)斷裂帶活動(dòng)以左旋走滑為主, 由于斷層產(chǎn)狀和區(qū)域應(yīng)力狀態(tài)的復(fù)雜性, 斷裂在不同區(qū)段兼具正斷和逆沖的性質(zhì); (3)斷裂帶活動(dòng)的時(shí)間貫穿整個(gè)晚更新世,最新活動(dòng)時(shí)間晚于距今2萬年; (4)斷裂自晚更新世以來的活動(dòng)是對(duì)青藏高原隆升的響應(yīng), 斷裂左旋走滑符合滇中次級(jí)塊體順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)模型, 是塊體旋轉(zhuǎn)在角端的局部應(yīng)變響應(yīng)。

致謝: 論文評(píng)審老師對(duì)本文提出了深入細(xì)致的修改意見, 作者謹(jǐn)致深切謝意。

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Strike-slip Activities since the Late Pleistocene at the Middle Segment of the Heqing-Eryuan Fault Zone, Northwest Yunnan

SHEN Xiaoming, LI Dewen*, SUN Changbin, KANG Yanrui, LIU Rui and ZHANG Yajiao
(CEA Key Laboratory of Crustal Dynamics, Institute of Crustal Dynamics, China Earthquake Administration, Beijing 100085, China)

Abstract:The Heqing-Eryuan fault zone is an important part of the active fault system in the Northwest Yunnan. The study of the nature, characteristics and active history of this fault can provide not only the basic information for seismic safety and engineering evaluation, but also important information for understanding of the characteristics, history and patterns of the structural deformation of the southeastern margin of the Tibetan Plateau. Based on geological investigation in the middle segment (bedrock mountain area) of the Heqing-Eryuan fault zone and combined OSL and14C dating, we preliminary suggest that the middle segment of the Heqing-Eryuan fault zone consists of several branches of sinistral strike-slip fault which collectively accommodate the pull-apart distance during basin formation at the end of the faults. This fault segment exhibits mainly sinistral strike-slip properties, and locally displays normal or reverse fault features. The geological evidence and dating results indicate that the activities of this fault segment were intensive in the Late Pleistocene and the latest activity age was later than 20, 000 a B.P.. Combined with regional tectonic settings, we suggest that the activities of the Heqing-Eryuan fault since the Late Pleistocene were the responses to the strong uplift of the Tibetan Plateau, whereas the sinistral strike-slip was resulted from the clockwise rotation of the Central Yunnan sub-block in response to the deformation at the corner of the block.

Keywords:Heqing-Eryuan fault; Late Pleistocene; sinistral strike-slip; uplift of the Tibetan Plateau; block rotation

中圖分類號(hào):P542

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號(hào):1001-1552(2016)01-0029-009

收稿日期:2014-04-28; 改回日期: 2015-01-19

第一作者簡介:沈曉明(1983–), 男, 副研究員, 從事構(gòu)造地球化學(xué)研究。Email: xiaoming_shen@163.com

通信作者:李德文(1970–), 男, 研究員, 從事地貌與第四紀(jì)地質(zhì)研究。Email: lidewen@263.net