維西—喬后斷裂南段正斷層活動(dòng)特征

常祖峰 常昊 李鑒林 代博洋 周青云 朱家龍 羅宗其

摘要：根據(jù)野外調(diào)查結(jié)果，重點(diǎn)闡述了維西—喬后斷裂南段的活動(dòng)特征。研究表明，維西—喬后斷裂南段在第四紀(jì)表現(xiàn)出明顯的活動(dòng)特征，運(yùn)動(dòng)性質(zhì)以正斷層作用為主。維西—喬后斷裂南段對(duì)巍山第四紀(jì)盆地有著明顯的控制作用，因受其影響盆地內(nèi)階地不對(duì)稱發(fā)育。箐門口、佛堂村、洗澡塘探槽揭示該斷裂斷錯(cuò)了晚更新世堆積，被錯(cuò)最新地層14C年齡（15 430±60）a B.P.，OSL年齡為（11.6±1.6）ka，表明其最新活動(dòng)時(shí)代在晚更新世末期。洗澡塘村斷層地貌清晰，西河Ⅱ級(jí)階地上發(fā)育高2 m左右的斷層陡坎。根據(jù)階地?cái)鄬佣缚哺叨群碗A地面形成年齡估算，晚更新世以來該斷裂段垂直滑動(dòng)速率約為0.18～0.32 mm/a。

關(guān)鍵詞：維西—喬后斷裂南段；巍山盆地；正斷層；晚更新世；垂直滑動(dòng)速率

中圖分類號(hào)：P315.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1000-0666（2016）04-0579-08

0 引言

川滇菱形塊體是青藏高原東緣側(cè)向擠出最強(qiáng)的活動(dòng)塊體，地震頻繁，是活動(dòng)構(gòu)造研究和地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)重點(diǎn)關(guān)注的地區(qū)。受到華南塊體的阻擋，川滇塊體向南南東逃逸（圖1a）（李，汪良謀，1975；闞榮舉等，1977；鄧起東等，2002；徐錫偉等，2003；張家聲等，2003；張培震等，2003a，b；呂江寧等，2003；王閻昭等，2008；Shen et al，2005；Wang et al，2001，Zhang et al，2004）。川滇塊體的西北邊界金沙江斷裂是一條多期活動(dòng)的縫合線，第四紀(jì)時(shí)期因受青藏高原擠出運(yùn)動(dòng)的影響表現(xiàn)出右旋走滑兼逆沖性質(zhì)（許志琴等，1992；鄧起東等，2002），斷裂中北段被認(rèn)為屬晚更新世—全新世活動(dòng)段，第四紀(jì)右旋走滑速率為3.5～7 mm/a（唐榮昌，韓渭濱，1993；常祖峰，2015）。川滇塊體的西南邊界紅河斷裂是一條大型走滑剪切帶，在云南及東南亞大陸地殼演化與陸內(nèi)構(gòu)造變形中具有顯著地位（Tapponnier et al，1986，1990，2001；Leloup et al，1993，1995），新近紀(jì)以來該斷裂主要表現(xiàn)為右旋走滑運(yùn)動(dòng)，晚第四紀(jì)滑動(dòng)速率約5 mm/a，沿?cái)嗔寻l(fā)生多次7級(jí)左右強(qiáng)震（陳文寄等，1996；虢順民等，2001；向宏發(fā)等，2004，2007；王紹晉等，2010；喬學(xué)軍等，2004；王閻昭等，2008；Leloup et al，1993，1995；Tapponnier et al，1990；Socquet，Pubellier，2005；Wang et al，1998；Allen et al，1984；Schoenbohm et al，2006）。維西—喬后斷裂位于川滇塊體西部邊緣，北接金沙江斷裂，南連紅河斷裂，是連接南、北兩條活動(dòng)斷裂的樞紐，因歷史記載地震不顯著，長(zhǎng)期以來人們對(duì)其關(guān)注不多。而近年來研究發(fā)現(xiàn)，該斷裂在晚第四紀(jì)表現(xiàn)出明顯的右旋走滑特征（常祖峰等，2014；任俊杰等，2007），且據(jù)Leloup等（1995）研究，維西—喬后斷裂北段發(fā)育的雪龍山韌性剪切帶與哀牢山、點(diǎn)蒼山以及越南Day Nui Con Voi韌性剪切帶一起共同構(gòu)成長(zhǎng)達(dá)1 000 km大型韌性剪切帶，早新生代期間，雪龍山韌性剪切帶與哀牢山—紅河斷裂帶一起表現(xiàn)為大規(guī)模的左旋走滑運(yùn)動(dòng)（Leloup et al，1995；Tapponnier et al，1990）。在區(qū)域地質(zhì)演化和新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)發(fā)展歷史上，維西—喬后斷裂與紅河斷裂帶一脈相承，后期二者均又表現(xiàn)為右旋走滑運(yùn)動(dòng)特征，所以，維西—喬后斷裂應(yīng)是紅河活動(dòng)斷裂的北延部分（常祖峰等，2016）。因此，加強(qiáng)維西—喬后斷裂活動(dòng)性研究，對(duì)深入認(rèn)識(shí)滇西北地區(qū)地震地質(zhì)背景以及塊體邊界構(gòu)造變形機(jī)制與樣式具有重要的理論和實(shí)際意義。

1 斷裂對(duì)巍山盆地的控制作用

維西—喬后斷裂，北起雪龍山東麓白濟(jì)汛一帶，經(jīng)維西、通甸、喬后，止于巍山盆地南端，走向北北西，長(zhǎng)約280 km（圖1b）。大致以玉獅場(chǎng)、平坡為界，可將斷裂分為北段、中段和南段3段。新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)期，北段和中段主要表現(xiàn)為右旋走滑運(yùn)動(dòng)，南段（巍山盆地段）則主要表現(xiàn)為正斷層運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。本文根據(jù)1∶5萬活動(dòng)斷層填圖和野外調(diào)查結(jié)果，重點(diǎn)討論南段的活動(dòng)特征。

在斷裂南段洗澡塘一帶出露有較大面積的喜山期正長(zhǎng)斑巖（圖2）。正長(zhǎng)斑巖等堿性巖屬拉張構(gòu)造環(huán)境下產(chǎn)生的巖漿巖與北部劍川盆地出露的粗面巖屬于同一時(shí)代，表明自喜山期以來這些斷裂即有明顯活動(dòng)并具張性性質(zhì)。

2 探槽揭示的斷層活動(dòng)特征

2.1 箐門口探槽

探槽剖面位于巍山盆地西緣基巖山體與盆地的交接部位（圖4a，b），該剖面為中石油輸油管道施工作業(yè)所挖，寬6～8 m，深5～7 m，長(zhǎng)數(shù)千米（圖4）。斷層破碎帶寬5～6 m，上盤為晚更新世晚期坡積層，坡積物質(zhì)松散，下部采集14C樣品，其測(cè)年結(jié)果為（15 430±60）a B.P.（美國(guó)BETA實(shí)驗(yàn)室），屬于晚更新世晚期堆積（圖4c～d），表明斷層在晚更新世晚期曾有活動(dòng)。斷層表現(xiàn)為明顯的正斷層性質(zhì)。

該探槽內(nèi)，圖4剖面以西15 m處見多條次級(jí)斷層發(fā)育（圖5，圖4b），F(xiàn)1和F4為基巖斷層，但F2和F3新活動(dòng)特征明顯，表現(xiàn)為正斷層特征，并且斷錯(cuò)了上部Q3p有一定程度膠結(jié)的坡積角礫層。根據(jù)顏色、膠結(jié)程度、巖性對(duì)比，該坡積角礫層與上述坡積層屬于同一套地層。

2.2 佛堂村探槽

佛堂村探槽位于巍山盆地西緣，地貌上表現(xiàn)為斷層槽地（圖6a），旁側(cè)發(fā)育有斷層陡坎，陡坎高1.5 m左右。探槽跨越槽地和一側(cè)的斷層陡坎（圖6b）。

探槽揭露的地層共有9 套地層（圖7）：①灰黃色耕土層；②現(xiàn)代河流堆積灰色粉砂層；③現(xiàn)代河流堆積灰色粘土層；④褐灰色粘土層；⑤褐黃色粘土層；⑥灰色粘土層；⑦含碎石（角礫狀）粘土層；⑧侏羅系泥巖；⑨侏羅系砂質(zhì)泥巖。

探槽SE壁揭露的斷層有4條：F1和F2斷錯(cuò)層⑧侏羅系泥巖和層⑦含碎石（角礫狀）粘土（圖6c），層⑦基本松散但稍有膠結(jié)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷其應(yīng)該屬于晚更新世堆積；F3為基巖斷層， 斷錯(cuò)了侏羅系泥巖，上覆層⑦洪積含碎石（角礫狀）粘土未被錯(cuò)斷；F4斷錯(cuò)層⑧侏羅系泥巖、層⑦含碎石（角礫狀）粘土和層⑤褐黃色粘土層，被層④褐灰色粘土層平穩(wěn)覆蓋。層⑤采集到兩個(gè)14C樣品（炭粒）（圖6d），測(cè)年結(jié)果為（10 610±40）a B.P.（樣品14C87）和（13 170±50）a B.P. （樣品14C86）（美國(guó)BETA實(shí)驗(yàn)室），為晚更新世晚期堆積。遺憾的是，在層④和層⑥中未能采集到合適的測(cè)年樣品。斷層陡坎的旁側(cè)發(fā)育有現(xiàn)代河流，對(duì)其沉積進(jìn)行14C測(cè)年，但未有結(jié)果。

探槽NW壁情況與SE壁基本一樣，斷層相互對(duì)應(yīng)且主要發(fā)育在陡坎下方及其附近（圖6e），在其中一條斷面上見清晰的垂向擦痕（圖6f），指示正斷性質(zhì)。篇幅所限，這里不再贅述。此探槽清晰地揭示出斷層斷錯(cuò)了晚更新世晚期褐黃色粘土層（層⑤），被錯(cuò)地層最新時(shí)代與上述箐門口被錯(cuò)地層基本相近，充分說明斷層在晚更新世有過明顯活動(dòng)。層⑤褐黃色粘土層被錯(cuò)后，其上沉積了層④褐灰色粘土及其以上地層，未見斷層更新的活動(dòng)跡象。

2.3 洗澡塘探槽

洗澡塘見基巖破碎帶寬約30 m。此處斷層地貌清晰，發(fā)育清晰的斷層埡口和坡中谷地貌，在西河Ⅱ級(jí)階地上發(fā)育高約2 m的斷層陡坎（圖8a）。筆者在陡坎附近進(jìn)行了探槽開挖。

揭露地層為河流相堆積，主要有6層：①褐色壤土層；②褐黃色砂質(zhì)粘土層；③灰白色含砂礫石層；④褐紅色含礫砂粘土；⑤褐黃色粘土；⑥褐色粘土。

探槽SE壁可見有2條斷層存在。F1斷層斷錯(cuò)層④、層⑤、層⑥，層④光釋光（OSL）年齡為距今（11.6±1.6）ka，層⑤下部光釋光（OSL）年齡為距今（18.8±1.4）ka（山東省地震局），錯(cuò)距0.35～0.4 m，具有顯著的正斷層性質(zhì)（圖8b～c）。F2斷層斷錯(cuò)層⑤和層⑥，層⑤上部光釋光（OSL）年齡為距今（11.6±1.6）ka，位錯(cuò)明顯，垂直位錯(cuò)量約1 m。探槽揭示晚更新世晚期斷層曾有活動(dòng)。

2.4 斷層垂直滑動(dòng)速率

箐門口探槽揭示出正斷層破碎帶，上盤為晚更新世晚期坡積層，其下部14C年齡為（15 430±60）a B.P.。據(jù)剖面情況，在5 m高度內(nèi)未見到下盤對(duì)應(yīng)斷層，估計(jì)下盤的對(duì)應(yīng)層已被剝蝕殆盡，由此推算其垂直錯(cuò)距應(yīng)大于5 m，暫按5 m計(jì)，由此計(jì)算得出晚更新世晚期以來斷裂的垂直滑動(dòng)速率約為0.32 mm/a。

在盆地西緣貝忙一帶，西河Ⅳ級(jí)階地上發(fā)育有第四紀(jì)斷層（圖9a），且斷層沿線上見有斷塞塘等地貌。沿?cái)鄬泳€追蹤，發(fā)現(xiàn)Ⅳ級(jí)階地上存在著清晰的斷層陡坎，坎高22～25 m（圖9b）。該階地為基座階地，階地上部深1.5 m處細(xì)砂層光釋光（OSL）年齡為（93.9±1.4）ka，它基本上可以代表階地面的形成年齡。斷層陡坎是該級(jí)階地形成后斷層運(yùn)動(dòng)造成，因此，陡坎高度基本上代表了斷層的垂直錯(cuò)距，如按此年齡進(jìn)行估算，則晚更新世以來該斷裂段的平均垂直滑動(dòng)速率為0.23～0.27 mm/a。

洗澡塘村斷層地貌清晰，西河Ⅱ級(jí)階地上發(fā)育高2 m左右的斷層陡坎。探槽揭露斷層斷錯(cuò)了晚更新世地層，Ⅱ級(jí)階地形成時(shí)代為（11.6±1.6）～（18.8±1.4）ka。高2 m斷層陡坎，應(yīng)該是在Ⅱ級(jí)階地形成后由于斷層活動(dòng)所致，故可按最小年齡11 000 a計(jì)，由此計(jì)算得出該斷裂段垂直滑動(dòng)速率為0.18 mm/a。

綜合以上，晚更新世以來維西—喬后斷裂南段垂直滑動(dòng)速率約為0.18～0.32 mm/a。

野外調(diào)查期間，筆者試圖尋找該斷裂段全新世活動(dòng)跡象，但一無所獲。曾被認(rèn)作是全新世時(shí)期斷錯(cuò)的地貌陡坎，大都經(jīng)過了多次的人為改造，很難確定是全新世活動(dòng)的證據(jù)。從活動(dòng)時(shí)代和滑動(dòng)速率分析，該斷裂段具有發(fā)生中等強(qiáng)度地震的危險(xiǎn)性。歷史上，沿此斷裂段記載有4次中強(qiáng)地震，即1499年51/2級(jí)地震、1520年51/2級(jí)地震、1586年53/4級(jí)地震和1895年7月11日5級(jí)地震（云南省地震局，1988），這似乎從側(cè)面印證了斷裂的活動(dòng)程度。筆者曾進(jìn)行多個(gè)探槽的開挖，沒有發(fā)現(xiàn)可靠的古地震遺跡。

3 結(jié)語

以上研究表明，維西—喬后斷裂南段在第四紀(jì)表現(xiàn)出明顯的活動(dòng)特征，運(yùn)動(dòng)性質(zhì)以正斷層作用為主。斷裂對(duì)巍山盆地有著明顯的控制作用，受其影響盆地內(nèi)階地不對(duì)稱發(fā)育。箐門口、佛堂村、洗澡塘探槽揭示，斷裂斷錯(cuò)了晚更新世晚期堆積。洗澡塘村斷層地貌清晰，西河Ⅱ級(jí)階地上發(fā)育高約2 m的斷層陡坎。根據(jù)階地?cái)鄬佣缚哺叨群碗A地面年齡估算，晚更新世以來該斷裂段的垂直滑動(dòng)速率約為0.18～0.32 mm/a。

巍山盆地位于點(diǎn)蒼山—哀牢山西緣，與北緣的劍川盆地和東北緣的洱源盆地遙相呼應(yīng)，它們均表現(xiàn)出明顯的拉張構(gòu)造特征，有學(xué)者認(rèn)為滇西北裂陷盆地可能跟紅河右旋走滑斷裂的尾端拉張有關(guān)，而筆者認(rèn)為可能與5百萬年來點(diǎn)蒼山—哀牢山的快速隆起有關(guān)。

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The Characteristic of Active Normal Faulting of theSouthern Segment of Weixi-Qiaohou Fault

CHANG Zufeng1，CHANG Hao1，LI Jianlin1，DAI Boyang1，ZHOU Qingyun1，ZHU Jialong2，LUO Zongqi2

（1.Earthquake Administration of Yunnan Province，Kunming 650224，Yunnan，China）

（2.Yunnan Weishan Country Seismological Office，Weishan 672400，Yunnan，China）

Abstract

According to geological and geomorphic field observations，we mainly elaborate the active feature of the southern segment of Weixi-Qiaohou Fault.It is revealed that the fault is apparently active in Quaternary，behaving normal faulting primarily.The Weishan quaternary basin is apparently controlled by the fault，and the terraces in the basin have developed asymmetrically under its influence.It is documented that late Pleistocene accumulations with 14C age （1 5430±60） a B.P and OSL age （11.6±1.6） ka has been displaced by the fault，revealed by the exploratory trenches at Qingmenkou，F(xiàn)otang and Xizaotang villages.Therefore，it suggests that the fault is newly active in late Pleistocene.The fault landform is clear at Xizaotang village，there is a 2 m high fault scarp on the T2 terrace of the Xihe river.It is estimated the fault has a average vertical slip rate of 0.18～0.32 mm/a since late Pleistocene，based on displaced magnitude of the river terraces and their ages formed.

Key words：the southern segment of Weixi-Qiaohou Fault；Weishan basin；normal fault；late Pleistocene；vertical slip rate