滇西南地區(qū)瀾滄斷裂古地震特征初步研究

劉興旺　袁道陽　何文貴　張波

摘要：

通過衛(wèi)星影像解譯、野外實地調(diào)查和地質(zhì)填圖，對滇西南地區(qū)的瀾滄斷裂的最新活動性開展了翔實的調(diào)查，重點對該斷裂的古地震特征進行了分析，通過中南段3個探槽剖面的詳細分析和樣品年代測試，對其存在的古地震事件進行了判定，初步確定了6次古地震事件的發(fā)生年代，分別為距今約3 700 a、2 300～2 500 a、1 200～2 000 a、900～1 200 a、500～600 a和20 a。古地震具有周期復(fù)發(fā)的特征，其復(fù)發(fā)間隔為500～600 a。

關(guān)鍵詞：瀾滄斷裂；古地震；地震復(fù)發(fā)間隔；14C測年

中圖分類號：P3152文獻標識碼：A文章編號：1000-0666（2016）03-0376-10

0引言

滇西南地區(qū)的龍陵—瀾滄斷裂帶為一條新生地震斷裂帶（虢順民等，2000），西北起于尖高山，向東南經(jīng)騰沖、龍陵、永德、耿馬、瀾滄，到達勐海以南，全長約500 km，總體走向北北西。龍陵—瀾滄斷裂帶為一條強震頻發(fā)的斷裂帶，僅20世紀就發(fā)生了多次7級以上地震，如1976年龍陵73、74級地震（陳立德，趙維城，1979），1988年瀾滄、耿馬76、72級地震（王輝等，1991；俞維賢等，1994）和1941年勐遮7級地震等。根據(jù)前人震后調(diào)查結(jié)果，1988年11月6日在斷裂東南段發(fā)生了瀾滄76級、耿馬72級地震，造成了嚴重的人員傷亡和財產(chǎn)損失。其中，耿馬72級地震的發(fā)震構(gòu)造為汗母壩斷裂（周瑞琦等，1990；王輝等，1991；谷一山，毛玉平，1992），極震區(qū)烈度為X度；而瀾滄76級地震的發(fā)震構(gòu)造為北北西向的瀾滄斷裂和北西西向的黑河斷裂（毛玉平等，1991a，b；王凱等，1991；俞維賢等，1994；方良好等，2013），極震區(qū)位于兩條斷裂交匯的戰(zhàn)馬坡—竹塘鄉(xiāng)一帶，烈度為Ⅸ度。多年來，一些學者對汗母壩—瀾滄斷裂及黑河斷裂的研究程度很低，僅限于對斷裂沿線1988年地震地表形變帶及震害特征的研究（谷一山等，1990；王輝等，1991；俞維賢等，1991a，b），而對斷裂的幾何結(jié)構(gòu)、分段活動性、斷錯地貌、斷裂滑動速率和古地震特征等均未開展過專題研究，缺乏對該地區(qū)斷裂晚第四紀構(gòu)造活動的總體認識。依托公益性地震行業(yè)科研專項——《中國地震活斷層探察—南北地震帶南段》，筆者對滇西南地區(qū)的汗母壩—瀾滄斷裂及黑河斷裂開展了1：5萬條帶狀地質(zhì)填圖和綜合研究，獲得了較為詳細的斷裂定量參數(shù)（劉興旺等，2013；方良好等，2013），本文僅在簡述瀾滄斷裂新活動特征的基礎(chǔ)上，重點討論其古地震活動特征。

1瀾滄斷裂晚第四紀新活動特征概述

11幾何學特征

瀾滄斷裂屬于汗母壩—瀾滄斷裂的南段（圖1a），該段斷裂北起滄源縣巖帥鎮(zhèn)以南的聯(lián)合，途經(jīng)南六、克朵、哈卜嗎、戰(zhàn)馬坡、大塘子、老達寨、中南京凹、麻卡地，東南止于瀾滄縣城東南，全長約85 km，走向330°～340°，傾向SW或NE，傾角60°～75°，在戰(zhàn)馬坡村哈卜嗎附近與NWW向的瀾滄斷裂相交（圖1b）。沿斷裂可見V型谷、斷錯水系、斷層三角面、斷層陡崖等地貌及山脊、水系和階地等右旋斷錯特征（俞維賢等，1991a）。斷裂連續(xù)性較差，多以階區(qū)的形式實現(xiàn)不同斷裂段之間的構(gòu)造轉(zhuǎn)換。

12運動學特征

瀾滄斷裂晚第四紀構(gòu)造活動以右旋走滑為主，野外實地考察發(fā)現(xiàn)，沿斷裂形成了豐富的斷錯地貌現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為山脊、沖溝右旋斷錯，并發(fā)育有斷層陡坎、斷層溝槽、斷層埡口和斷陷凹坑等伴生現(xiàn)象。

地貌特征是地質(zhì)構(gòu)造格局的基本反映，是新構(gòu)造運動作用過程中必然的規(guī)律分布（盧海峰等，2006；盧海龍等，2012），通過地貌特征也可判斷斷裂的新活動性。斷裂若斷錯最新的地貌單元，如河流低階地、紋溝等，都可作為斷裂新活動的證據(jù)。例如，在中南京凹附近，南朗河支流發(fā)育兩級沖洪積階地，受斷層右旋走滑作用的影響，兩級階地均發(fā)生了明顯的右旋位錯，并形成反向斷層陡坎（圖2a），野外利用

差分GPS測量，確定T2階地右旋走滑量為（40±2）m。在斷裂南段麻卡地附近，南郎河北側(cè)大致相當于該河Ⅲ級臺地上，發(fā)育了一系列次級沖溝或紋溝，向東南流入南郎河，受斷層走滑作用影響，大約有5條小沖溝發(fā)生了同步右旋位錯，錯距分為兩組，分別為15～17 m和30～32 m（虢順民等，2002）。同時，在一條右旋沖溝的南北兩側(cè)發(fā)育高約15 m的地震鼓包及高約18 m的反向溝槽。橫跨地震鼓包的探槽揭示了斷裂右旋走滑的特征，可見清晰的擦痕（圖2b），擦痕走向320°，側(cè)伏角10°，表明斷裂以走滑為主，略具逆沖分量。

13地震活動特征

1988年11月6日在瀾滄縣戰(zhàn)馬坡鄉(xiāng)一帶發(fā)生了一次76級地震，隨后在滄源與耿馬縣交界處的汗母壩南至小麻勐一帶又發(fā)生了一次72級強震，兩次強震震中相距60 km，屬典型的雙主震-余震型。其中，瀾滄76級地震發(fā)震斷裂為黑河斷裂和瀾滄斷裂，極震區(qū)烈度為IX度，地表破裂帶長約50 km，寬約3 km，最大右旋和垂直位移量分別為15 m 和03 m（俞維賢等，1991a；毛玉平等，1991a；谷一山等，1992；王輝等，1992）。該地震的地表破裂帶主要為沿黑河斷裂和瀾滄斷裂發(fā)育的地震裂縫帶。其中，瀾滄斷裂地震裂縫帶北起戰(zhàn)馬坡、大塘子一帶，南到中南京凹一帶，斷續(xù)延長約15 km，寬約2 km，由單條長50～400 m的張性和張扭性裂縫組成。裂縫大都出露于第四紀坡積層及石灰?guī)r中，沿走向方向各裂縫間不連續(xù)且間隔不等，一般間距為300～500 m，最大可達1 km，單條裂縫走向340°～350°，寬以01～05 m居多，最寬可達2 m（俞維賢等，1991a）。

在前人震后調(diào)查結(jié)果的基礎(chǔ)上，筆者詢問當?shù)卮迕癫⒌浆F(xiàn)場指認發(fā)現(xiàn)，在哈卜嗎下寨北側(cè)，瀾滄斷裂和黑河斷裂交匯處的山梁上至今仍然保存了多條瀾滄76級地震的裂縫帶。其中有一處地震裂縫寬達60 cm，深度為30 cm，走向350°（圖3a），有些裂縫還可辨認出右旋位移，位錯量為60～70 cm。老達寨處，斷層在此形成醒目的斷層陡崖，走向近南北，崖壁下遍布滾石，大小不一，滾石直徑最小不足1 m，最大有4～5 m，這些皆為1988年瀾滄76級地震滾石（圖3b）。滾石南側(cè)有多個斷塞塘沉積，野外跨斷塞塘開挖了探槽，探槽中也揭示了與瀾滄地震相關(guān)的內(nèi)容，其結(jié)果在下節(jié)敘述。

2古地震特征分析

通過遙感解譯和野外地質(zhì)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)瀾滄斷裂雖然新活動特征較為明顯，但是由于云南地區(qū)山大溝深、植被茂密、耕地廣覆，能進行探槽開挖的地方并不多，筆者選擇在野外陡坎較小及斷塞塘沉積的地方開挖了3個探槽，并采集碳屑和碳泥樣品進行14C測年，用于確定古地震發(fā)生的時間。14C測年在Beta實驗室完成，野外編號及測年結(jié)果如表1所示，下面分別簡述3個典型探槽剖面特征。

21古地震探槽剖面I（TC-1）

該探槽位于麻卡地附近（位置見圖1），處在南郎河西北側(cè)，大致相當于該河Ⅲ級臺地上。受斷層走滑作用影響，不但造成5條小沖溝同步右旋位錯，位錯量約15～17 m和30～32 m（虢順民等，2002），同時發(fā)育高約15 m的斷層鼓包及高約18 m的反向溝槽（圖4a）。筆者橫跨斷層鼓包進行了探槽的開挖（圖4b），探槽長約25 m，寬約15 m，深約2～3 m。探槽西側(cè)層理較差，并無發(fā)現(xiàn)斷層，因此野外只對探槽東側(cè)部分進行詳細分析和討論。

探槽東側(cè)南壁揭露的地層如圖5所示，其中U1為灰黃色基巖風化層；U2為淺黃色斷層破碎帶；U3為高臺地殘存的淺紅色變質(zhì)砂巖；U4為深灰色斷層泥；U5為土黃色斷層破碎帶；U6為深灰色土層，頂部含碳屑，測年結(jié)果為（1 115±65）a BP和（990±60）a BP；U7為淺灰色土層，頂部含碳屑，測年結(jié)果為（615±35）a BP；U8為地表耕作土層。從出露地層可見，剖面西側(cè)（圖5的右側(cè)）為南郎河高臺地殘積物和斷層破碎帶，屬于剝蝕環(huán)境；而東側(cè)（圖5的左側(cè)）為斷層凹地沉積，具有斷塞塘沉積的性質(zhì)，含碳物質(zhì)較豐富，便于樣品采樣，因此是本文討論的重點。剖面中共揭露了5條斷層，其中F1、F2、F3發(fā)育于剖面西側(cè)，即發(fā)育在斷層破碎帶和基巖中，其活動性難以直接判斷，在此不作為討論的重點。

從斷層剖面（圖5）上分析，該探槽揭露2次古地震事件：事件1為F5的活動，它斷錯了U6，終止在U7之下。由于斷層作用，U6上盤抬升， 遭受剝蝕，在斷層上盤無保留，由于斷層上下盤的相對升降，在地表會形成斷層陡坎，斷層下盤處于位置較低的一側(cè)，地勢低洼，形成了一層碳屑沉積。根據(jù)碳屑的年代，推測此次事件應(yīng)發(fā)生在（1 115±65）a BP之前，且較為接近這一年代。事件2為斷層F4的活動，該斷層走向320°，傾向SW，底部傾角70°，斷面顯示清晰的近水平狀斜擦痕（圖2b），它斷錯U7并在U7的頂部也形成一層碳屑，終止在U8之下，根據(jù)U7頂部碳屑年代判斷該次地震事件發(fā)生在（615±35）a BP之前，且較為接近這一年代。2次地震形成的垂直斷距均為30～40 cm，與瀾滄76級地震形成破裂帶的垂直斷距相當。

22古地震探槽剖面II（TC-2）

探槽Ⅱ和Ⅲ均位于老達寨附近（位置見圖1），由于斷層的活動，在該處形成明顯的斷塞塘地貌。探槽Ⅱ為人工開挖，長17 m、深15 m、寬1 m。探槽III為機械開挖，長11 m、寬3 m、深3 m。2個探槽揭露的地層及斷層較為復(fù)雜，但整體來講均可分為3個部分，東西兩側(cè)為2個斷塞塘沉積系統(tǒng)，中間為斷層破碎帶。從探槽揭露的地層可見，2個斷塞塘沉積地層較為相似，底部均為淺紅色砂土層，上部為黑色腐殖土層和砂礫石層的互層。從年代上看，西側(cè)斷塞塘形成較早，東側(cè)斷塞塘為后期形成。

對于TC-2（圖6），揭示的主要地層為：U1為灰黃色、黃褐色砂巖，具斜層理；U2為灰綠色斷層破碎帶泥層，夾礫石；U3為土黃色基巖風化砂礫石層；U4為灰黃色含礫石土層，測年結(jié)果為（3 735±95）a BP；U5為灰綠色斷層破碎帶；U6為姜黃色粗礫石層；U7為灰綠色含礫石土層；U8為姜黃色礫石層，混雜堆積，崩積屑；U9為淺黃色礫石層；U10為灰色砂礫石土層，底部測年結(jié)果為（2 535±175）a BP；U12為淺紅色砂土層，底部測年結(jié)果為（2 605±135）a BP、（2 345±15）a BP；U12為灰黑色腐殖土層，測年結(jié)果為（1 190±90）a BP；U13為土黃色粗礫石層；U14為灰黑色腐殖土層，測年結(jié)果為（820±90）a BP；U15為淺紅色砂土層，靠近斷層側(cè)含礫石，測年結(jié)果為（575±55）a BP、（570±60）a BP；U16為灰黑色腐殖土層，測年結(jié)果為（525±15）a BP、（415±95）a BP；U17為土黃色含土礫石層；U18為灰黑色腐殖土層，測年結(jié)果為（80±70）a BP；U19為淡紅色地表耕作土。

對揭露的地層及斷錯關(guān)系進行分析，筆者認為該探槽揭露了6次古地震事件：事件1為斷層F4的活動，它斷錯U6以下地層，終止在U6之下，根據(jù)U4的年代（3 735±95）a BP，推斷此次地震事件發(fā)生在該年代之后。事件2為F5和F1的活動，斷錯U10及以下地層，形成崩積楔U8，被U11所覆蓋，根據(jù)U10年代（2 535±175）及U11底部年代（2 345±15）a BP，推測本次地震事件發(fā)生在2 300～2 500 a BP之間。事件3為斷層F5的活動，它可能與西側(cè)未揭露的一條斷層共同斷錯了U11，U11相對下降，形成了正斷層地塹構(gòu)造，在地形上呈U型，成為西側(cè)斷塞塘的底部，之后由于地形原因，U型地形內(nèi)易于富集流水，因此形成了其上的黑色腐殖土層U12，該次事件就發(fā)生在U11頂部年代與U12底部年代之間，根據(jù)U11和U12年代，判斷此次事件發(fā)生在（2 345±15）a BP與（1 190±90）a BP之間。事件4同樣為斷層F5的活動，其控制的U13 、U14具有與李傳友等（2010）在西秦嶺北緣斷裂發(fā)現(xiàn)的韻律沉積相似的特征，一次地震事件形成一套快速堆積的粗砂礫石層U13，之后沉積細粒層U14，該次地震事件發(fā)生在U14與U12沉積之間，即在（820±90）a BP與（1 190±90）a BP之間。事件5、6為斷層F2和F3的活動，這2條斷層的活動為斷層帶的最新活動，控制了東側(cè)斷塞塘的形成演化，事件5的活動使得U15下降成為斷塞塘底部，后沉積黑色腐殖土層U16，根據(jù)兩套地層的年代限定事件發(fā)生在500～600 a BP間。隨后事件6形成快速堆積粗粒沉積U17，后沉積U18，U18測年結(jié)果為（80±70）a BP，該事件為斷層帶最新活動事件，由年代及前人的研究（俞維賢等，1991a）判斷，此次事件可能與1988年瀾滄76級地震有關(guān)。

23古地震探槽剖面Ⅲ（TC-3）

探槽III與探槽II相隔僅數(shù)米，因此揭露的地層與探槽II較為相似（圖7），主要為：U1為土黃色砂巖；U2為淺紫色灰?guī)r；U3為灰色斷層破碎帶，碳屑年齡為（4 325±95）a BP和（4 160±80）a BP；U4為淺灰色斷層破碎帶，頂部測年結(jié)果為（2 240±90）a BP；U5為灰黑色斷層泥，夾礫石；U6為灰黃色基巖風化破碎層；U7為淺紅色土層，頂部測年結(jié)果分別為（2 040±90）a BP和（2 070±80）a BP；U8為灰黑色腐殖土層，測年結(jié)果為（2 215±95）a BP和（1 065±105）a BP；U9為土黃色含土礫石層；U10為淡紅色土層，靠近斷層側(cè)含礫石，測年結(jié)果為（600±60）a BP；U11為灰黑色腐殖土層，含較多礫石，測年結(jié)果為（145±145）a BP；U12為淡紅色地表耕作土，底部碳屑測年結(jié)果為（80±70）a BP。

探槽共揭露5次地震事件：事件1可能源于斷層F4的活動，由于地層的缺失，很難直接判斷斷層活動的時間，從地層斷錯和缺失的情況看，此次事件發(fā)生在2 300～4 300 a BP前后。之后斷層的活動主要控制了2個斷塞塘的沉積演化。事件2為F6的活動，它斷錯U7，并使得U7成為斷塞塘的底部，后沉積黑色腐殖土層U8，根據(jù)U7頂部兩個碳屑年代為（2 040±90）a BP和（2 070±80）a BP，判斷該次事件發(fā)生在約2 000 a BP以來。同時上覆的U8層的年代會限定本次地震活動的上限年代，但U8層內(nèi)的2個年代結(jié)果相差較大，中部的年代為（2 215±95）a BP，頂部的年代為（1 065±105）a BP，探槽III中的U8層與探槽II中的U12為同一層，根據(jù)探槽II內(nèi)測年結(jié)果，分析（1 065±105）a BP年代較為可靠，但該年代可能接近U8沉積結(jié)束時，（2 215±95）a BP可能是混雜進了U7內(nèi)部較老的碳屑，綜合判斷該次地震發(fā)生在1 100～2 000 a BP之間。事件3同樣為F6的活動，該次活動形成快速堆積的粗粒沉積層U9，隨后可能像探槽II一樣會沉積一套細粒的腐殖土層，但由于后期人為

耕種破壞，

此套地層可能遭到了破壞，由U8地

層上部年代判斷，此次活動可能發(fā)生在（1 065±105）a BP以來。事件4、5為斷層F2的活動，它控制了東側(cè)斷塞塘的形成演化，首先是F2斷錯U10，形成斷塞塘的底部，該次活動發(fā)生在（600±60）a BP以來，之后U10之上沉積一套較厚的黑色含礫石腐殖土層，與探槽II揭露的韻律沉積略有不同，但根據(jù)年代結(jié)果及U11沉積特征，判斷1988年瀾滄76級地震在該處也是有反映的。

3古地震活動特征分析

斷塞塘是走滑斷裂上常見的地貌沉積單元，這種半封閉或者封閉的環(huán)境利于地層連續(xù)堆積，是可能保留完整古地震事件遺跡的場址，因此是許多研究走滑斷裂古地震事件學者的首選（Hartleb et al，2003，2006；Rockwell et al，2004；劉靜等，2007；李傳友等，2010；冉勇康等，2012），其中富含的14C樣品也為精確限定古地震年代提供了條件。斷塞塘的沉積層序往往發(fā)育較好的沉積韻律，一個沉積韻律組合分為下部的粗粒層與上部的細粒層，粒度下粗上細；粗粒層一般為細砂、粗砂和礫石層，具有快速堆積的特征；細粒層均為含炭的粘土、亞粘土和粉砂，具有湖塘相沉積的特點，這種韻律性的沉積是斷裂周期性活動的產(chǎn)物，因此每個韻律代表了一次古地震事件（李傳友等，2010）。老達寨探槽II和III揭露的兩期斷塞塘同樣具有韻律沉積的特征（圖8），不同的是老達寨探槽揭露了斷塞塘底部的形成演化。在斷塞塘未形成之前，地表沉積淡紅色砂土層，由于斷層活動，斷層圍限的淡紅色砂土層相對下降，形成負地形，成為斷塞塘的底部，后由于流水作用，會在砂土層上面沉積一套灰黑色腐殖土層，其后的演化與李傳友等（2010）提出的沉積韻律類似，新的地震事件會快速堆積一套粗砂礫石層，后沉積細粒腐殖土層，這樣的一個旋回代表了2次地震事件：事件1發(fā)生在紅砂層頂部年代與黑色腐殖土層底部年代之間，事件2發(fā)生在2套黑色腐殖土層之間。利用這個思路，老達寨2個探槽揭露的2個斷塞塘系統(tǒng)可確定4次地震事件：斷塞塘1揭露的第1次事件為1 200～2 000 a BP之間，第2次事件為900～1 200 a BP之間；斷塞塘2揭露的第3次事件為500～600 a BP之間，第4次事件推測為1988年瀾滄76級地震。當然，含礫石土層不是只有地震事件才會形成，一次大的降雨也會造成粗粒沉積物的形成，即事件2和事件4的判定會存在一定的不確定性，在古地震分析中一定要加以甄別。事件4為歷史地震事件，發(fā)生在距今20多年，俞維賢等（1991a）的考察也證明地震在該處是存在破裂帶的，因此該次事件的判斷是較為準確的。事件2是與探槽I相結(jié)合做出的判斷，探槽I對500～600 a BP、900～1 200 a BP之間的地震也有反映。同時探槽II揭露在2 300～2 500 a BP及3 700 a BP之前有過2次地震事件。從探槽I每次地震的位移量分析，每次地震的垂直位移為30～40 cm，與瀾滄76級地震形成的位移量相當，估計震級在75級左右。

古地震的復(fù)發(fā)模型主要為準周期和叢集兩種 （Savage et al，1987；Sieh，1989）。根據(jù)已有的年代數(shù)據(jù)，瀾滄斷裂的幾次古地震事件發(fā)生年代分別為距今約3700 a、2300～2500 a、1200～2000 a、500～600 a、900～1200 a和20 a，排除古地震記錄不全事件影響，推算其地震復(fù)發(fā)間隔為500～600 a，大致符合古地震復(fù)發(fā)的準周期模型。

4結(jié)論與討論

根據(jù)對瀾滄斷裂較詳細的衛(wèi)星影像解譯及野外地質(zhì)填圖結(jié)果可知，瀾滄斷裂長約85 km，NNW向延伸斷裂表現(xiàn)出明顯的全新世晚期活動特征，選擇典型地段進行探槽開挖，對斷裂的新活動性及古地震特征有了初步的認識。

通過對瀾滄斷裂的古地震對比研究，初步確定了6次地震事件，分別為：事件1，發(fā)生在距今3700年之前；事件2，發(fā)生在距今2300～2500年；事件3，距今1200～2000年；事件4，距今900～1200年；事件5，距今500～600年；事件6，距今20多年，為1988年瀾滄76級地震。斷裂可能具有周期復(fù)發(fā)的特征，其復(fù)發(fā)間隔為500～600年。

瀾滄斷裂為新生地震破裂帶，虢順民等（1999）根據(jù)地區(qū)河流規(guī)模的年代統(tǒng)計，推測新生斷裂的形成時間為中更新世。斷裂沿線考察中，發(fā)現(xiàn)多條大沖溝出現(xiàn)百米以上的右旋位錯，虢順民等（2000）在麻卡地還發(fā)現(xiàn)了約550 m的沖溝右旋，顯然這不是一次地震造成的，而是多次地震累加的結(jié)果。同時根據(jù)前人的研究，斷裂右旋走滑速率為4～8 mm/a（向宏發(fā)等，1999；徐錫偉等，2003；Shen et al，2005；王閻昭等，2008），滑動速率反映的是斷裂長期平均活動水平，與地震復(fù)發(fā)周期有關(guān)（張培震等，2009），高滑動速率是造成地震復(fù)發(fā)間隔較短的主要原因。

由于探槽數(shù)量偏少，探槽規(guī)模偏小，對確定的古地震事件可能會存在一定的不確定性或遺漏，這些問題有待今后進行古地震大探槽的開挖研究加以解決。

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