甘孜-玉樹(shù)斷裂帶晚第四紀(jì)走滑速率與滑動(dòng)分解作用1

呂麗星 李傳友 魏占玉 董金元 譚錫斌 石 峰 蘇 鵬

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甘孜-玉樹(shù)斷裂帶晚第四紀(jì)走滑速率與滑動(dòng)分解作用1

呂麗星 李傳友 魏占玉 董金元 譚錫斌 石 峰 蘇 鵬

（中國(guó)地震局地質(zhì)研究所，活動(dòng)構(gòu)造與火山重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029）

滑動(dòng)速率是研究斷裂運(yùn)動(dòng)學(xué)特征、地震活動(dòng)性和區(qū)域應(yīng)變分配的重要參數(shù)和依據(jù)。前人關(guān)于甘孜-玉樹(shù)斷裂帶滑動(dòng)速率的研究結(jié)果存在較大差異，因此，其晚第四紀(jì)滑動(dòng)速率有待進(jìn)一步調(diào)查研究。本文基于衛(wèi)星影像解譯和野外實(shí)地考察，對(duì)甘孜-玉樹(shù)斷裂帶西段（玉樹(shù)斷裂）上典型斷錯(cuò)地貌點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量分析，得到玉樹(shù)斷裂晚第四紀(jì)走滑速率為6.6±0.1—7.4±1.2mm/a。通過(guò)與前人對(duì)甘孜-玉樹(shù)斷裂帶東段（甘孜斷裂）滑動(dòng)速率的研究結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)甘孜-玉樹(shù)斷裂帶東、西段滑動(dòng)速率不一致，其原因是甘孜斷裂的左旋滑移在向西傳遞的過(guò)程中，一部分應(yīng)變被分配到了巴塘盆地南緣斷裂上。巴塘盆地南緣斷裂的存在很好地解釋了玉樹(shù)斷裂的走滑速率比甘孜斷裂偏低的原因。但是，從區(qū)域變形來(lái)看，巴塘盆地南緣斷裂分配的滑動(dòng)速率恰好說(shuō)明了甘孜-玉樹(shù)斷裂帶東、西段及鮮水河斷裂帶的水平構(gòu)造變形是協(xié)調(diào)一致的。

甘孜-玉樹(shù)斷裂 鮮水河斷裂 走滑速率 滑動(dòng)分解

引言

在印度板塊與亞洲板塊的持續(xù)匯聚作用下，青藏高原內(nèi)部形成或重新活化了幾條大型走滑斷裂帶（許志琴等，2011），位于青藏高原東南緣的大型弧形走滑斷裂帶——鮮水河-小江斷裂帶就是其中一條。該斷裂帶全長(zhǎng)達(dá)1600km，主干斷裂包括南段小江斷裂帶、中段西支則木河-安寧河斷裂帶、中段東支大涼山斷裂帶、北段鮮水河斷裂帶以及北西段甘孜-玉樹(shù)斷裂帶、當(dāng)江斷裂帶（何宏林等，2008；吳中海等，2015；Shi等，2016）。已有的研究表明，NNW—NW走向的鮮水河斷裂帶是中國(guó)大陸內(nèi)部活動(dòng)最強(qiáng)烈的斷裂帶之一，左旋走滑速率達(dá)9—11mm/a（張培震，2008；熊探宇等，2010；王閻昭等，2011）。其左旋走滑運(yùn)動(dòng)在中段被分解到安寧河-則木河斷裂帶和大涼山斷裂帶之上，之后向南傳遞集中到小江斷裂帶上，整個(gè)斷裂帶北段至南段的滑動(dòng)速率基本保持一致（何宏林等，2006，2007）。那么，集中于鮮水河斷裂帶上的10mm/a左右的左旋走滑變形在北西段甘孜-玉樹(shù)斷裂帶上是如何傳遞與分配的？甘孜-玉樹(shù)斷裂的滑動(dòng)速率是保持一致還是存在空間分布變化？如果有變化，是什么原因造成的？對(duì)這些問(wèn)題的回答，不僅有助于我們認(rèn)識(shí)甘孜-玉樹(shù)斷裂帶和鮮水河斷裂帶的區(qū)域變形特征，還能幫助我們理解整個(gè)鮮水河-小江斷裂帶在青藏高原東緣地殼構(gòu)造變形中扮演的角色（李仕虎等，2012），同時(shí)也為甘孜-玉樹(shù)斷裂帶所在地區(qū)的強(qiáng)震危險(xiǎn)性分析提供參考依據(jù)。

滑動(dòng)速率是研究斷裂運(yùn)動(dòng)學(xué)特征、地震活動(dòng)性和區(qū)域應(yīng)變分配的主要參數(shù)和依據(jù)（鄧起東，2008；王輝等，2010）。對(duì)于甘孜-玉樹(shù)斷裂帶晚第四紀(jì)的走滑速率，一些學(xué)者之前主要針對(duì)甘孜斷裂做過(guò)一些工作（李閩峰等，1995；周榮軍等，1996；聞學(xué)澤等，2003；徐錫偉等，2003a；彭華等，2006；Shi等，2016）。2010年玉樹(shù)地震之后，滑動(dòng)速率研究開(kāi)始涉及到玉樹(shù)斷裂（Lin等，2011；吳中海等，2014；孫鑫喆，2016）。但是，不同學(xué)者之間獲得的滑動(dòng)速率值差異較大，西段玉樹(shù)斷裂上晚第四紀(jì)滑動(dòng)速率就存在兩組結(jié)果：2—5mm/a（Lin等，2011；吳中海等，2014）和9.7—12.7mm/a（孫鑫喆，2016）；東段甘孜斷裂的晚第四紀(jì)滑動(dòng)速率，不同學(xué)者的結(jié)果更是從5.5±0.5—14±3mm/a不等（李閩峰等，1995；周榮軍等，1996；彭華等，2006；聞學(xué)澤等；2003；徐錫偉等，2003a；Shi等，2016）。此外，從斷裂的滑動(dòng)速率沿走向的變化來(lái)看，一部分結(jié)果顯示斷裂的滑動(dòng)速率整體上是向東南方向減小的（李閩峰等，1995；周榮軍等，1996）；另外一部分估值則顯示西段玉樹(shù)斷裂滑動(dòng)速率低（Lin等，2011；吳中海等，2014），東段甘孜斷裂滑動(dòng)速率高的分布特征（聞學(xué)澤等，2003；Shi等，2016）?？偟膩?lái)說(shuō)，前人的研究結(jié)果存在較大的差異。導(dǎo)致差異的原因主要有：①部分學(xué)者的滑動(dòng)速率值是在沒(méi)有得到確切的斷錯(cuò)地貌年齡的情況下根據(jù)大致的地貌體時(shí)代或者斷裂大概的起始活動(dòng)時(shí)間估計(jì)獲得的（彭華等，2006；吳中海等，2014）；②在利用河流階地進(jìn)行滑動(dòng)速率計(jì)算時(shí)，學(xué)術(shù)界目前對(duì)哪一級(jí)階地的年齡更接近位錯(cuò)開(kāi)始時(shí)間尚存爭(zhēng)議（聞學(xué)澤等，2003；徐錫偉等，2003a；Zhang等，2007；Cowgill，2007；孫鑫喆，2016）；③Lin等（2011）將2010年玉樹(shù)地震作為一次特征地震事件與之前的事件等同起來(lái)討論玉樹(shù)斷裂上的地震復(fù)發(fā)間隔、同震位移量，并以此計(jì)算玉樹(shù)斷裂的滑動(dòng)速率的可行性值得商榷；④與現(xiàn)今常用的第四紀(jì)測(cè)年手段光釋光（OSL）測(cè)年、14C測(cè)年相比，前人（李閩峰等，1995；周榮軍等，1996）采用的熱釋光（TL）、電子自旋共振（ESR）等測(cè)年技術(shù)誤差比較大。因此，甘孜-玉樹(shù)斷裂帶的晚第四紀(jì)滑動(dòng)速率，尤其是西段玉樹(shù)斷裂的滑動(dòng)速率仍待進(jìn)一步的調(diào)查和研究。在Google Earth衛(wèi)星影像解譯、前人資料整理、分析以及野外實(shí)地考察基礎(chǔ)上，本文得到了甘孜-玉樹(shù)斷裂帶西段玉樹(shù)斷裂、東段甘孜斷裂的晚第四紀(jì)地質(zhì)滑動(dòng)速率，并對(duì)東、西段滑動(dòng)速率有差異的原因進(jìn)行了初步探討。

1 區(qū)域構(gòu)造背景

甘孜-玉樹(shù)斷裂帶是著名的鮮水河斷裂帶北西向延伸的一支羽列式孿生斷裂帶，與鮮水河斷裂帶在甘孜縣城附近呈左階斜列（聞學(xué)澤等，1985；董彥芳等，2012），二者共同構(gòu)成了川滇活動(dòng)塊體的北邊界（聞學(xué)澤等，2003；徐錫偉等，2003a），同時(shí)也是巴顏喀拉塊體和羌塘塊體分界斷裂的重要組成部分（鄧起東等，2010；李安等，2013）。由于巴顏喀拉塊體和羌塘-川滇塊體之間的差異運(yùn)動(dòng)，甘孜-玉樹(shù)斷裂帶和鮮水河斷裂帶晚第四紀(jì)以來(lái)都以強(qiáng)烈的左旋走滑運(yùn)動(dòng)為主（鄧起東等，2010），并且這種差異運(yùn)動(dòng)直接控制了斷裂帶上強(qiáng)震的孕育與發(fā)生（張培震等，2003，2013；陳立春等，2010）。其中，鮮水河斷裂帶1327年以來(lái)發(fā)生過(guò)9次7級(jí)及其以上地震和一次6.9級(jí)地震（Allen等，1991；李曉帆等，2015）。甘孜-玉樹(shù)斷裂帶發(fā)生過(guò)至少4次近現(xiàn)代地震，包括1320年馬尼干戈8.0級(jí)、1854年甘孜7.1級(jí)、1896年洛須7.5級(jí)等3次歷史地震（周榮軍等，1997）以及2010年玉樹(shù)7.1級(jí)地震。

甘孜-玉樹(shù)斷裂帶東南起自四川甘孜縣城南，沿北西走向進(jìn)入青海玉樹(shù)，經(jīng)過(guò)玉樹(shù)結(jié)隆盆地（隆寶湖盆地）以后，為北西西走向的當(dāng)江斷裂帶所斜截（彭華等，2006），全長(zhǎng)400多千米（圖1）。斷裂沿線發(fā)育一系列第四紀(jì)沉積盆地，盆地的形成與該斷裂的左旋走滑運(yùn)動(dòng)有關(guān)，主要的拉分盆地有甘孜盆地、鄧柯盆地和結(jié)隆盆地，斷陷盆地有馬尼干戈盆地、竹慶盆地和巴塘盆地（彭華等，2006；Wang等，2008）。這些盆地中規(guī)模最大的是巴塘盆地，長(zhǎng)約75km，寬約5—6km。該盆地是由玉樹(shù)斷裂與巴塘盆地南緣斷裂兩條同為左旋走滑性質(zhì)的斷裂相交、拉伸形成的（董彥芳等，2012）。巴塘盆地南緣斷裂位于玉樹(shù)市以南（圖1、2），是甘孜-玉樹(shù)斷裂帶在玉樹(shù)斷裂段的一條重要的分支斷裂，二者之間呈30°夾角，在衛(wèi)星影像上線性特征顯著，是一條晚第四紀(jì)活動(dòng)斷裂（吳中海等，2014；Huang等，2015a，2015b）。

KF：喀喇昆侖斷裂帶；ATF：阿爾金斷裂帶；HF：海原斷裂帶；KLF：東昆侖斷裂； LMS：龍門山斷裂帶；XXF：鮮水河-小江斷裂帶；RRF：紅河斷裂帶；SF：三蓋-民袞斷裂帶；

2 滑動(dòng)速率計(jì)算方法

2.1 階地位錯(cuò)模型討論

確定走滑斷裂的滑動(dòng)速率需要兩個(gè)變量，即位錯(cuò)距離和位錯(cuò)的起始累積時(shí)間。階地陡坎的線性特征良好，錯(cuò)距容易確定，并且高、低階地面的沉積或廢棄年齡相對(duì)容易測(cè)定，因此最常被用來(lái)確定位錯(cuò)距離的地貌標(biāo)志（張培震等，2008）。但是，學(xué)術(shù)界目前對(duì)到底是高階地還是低階地年齡更接近累積位移的起始年齡還存在不同認(rèn)識(shí)。所以，當(dāng)高、低階地年齡相差較大時(shí)，根據(jù)地形地貌選取合適的模型變得尤為重要。Cowgill（2007）提出，如果階地陡坎位錯(cuò)大于河道的寬度或者河道的位錯(cuò)量時(shí)，用高階地模型（即用高階地年齡作為位錯(cuò)起始時(shí)間）計(jì)算的滑動(dòng)速率更接近斷裂真實(shí)的滑動(dòng)速率。這是因?yàn)?，低階地模型（即用低階地年齡作為位錯(cuò)起始時(shí)間）認(rèn)為河流的持續(xù)側(cè)向侵蝕使得階地陡坎位移在河流切入低階地之前是不會(huì)保存下來(lái)的。依據(jù)這一假設(shè)，只有低階地被廢棄后，低階地之上的階地陡坎才開(kāi)始累積位錯(cuò)；同時(shí)河道也會(huì)發(fā)生相同位錯(cuò)量，或者由于側(cè)蝕作用河道不顯示位錯(cuò)而寬度增加。那么，按照低階地模型理論，河道寬度應(yīng)該大于或等于低階地之上階地陡坎的位錯(cuò)。反之，則說(shuō)明陡坎沒(méi)有完全被侵蝕掉，即，在高階地被廢棄后就已經(jīng)開(kāi)始了位移的累積，那么高階地面的年齡更接近位錯(cuò)開(kāi)始累積的時(shí)間。Zhang等（2007）從另外一個(gè)角度出發(fā)，認(rèn)為雖然河流的側(cè)蝕作用會(huì)對(duì)漫灘之上的陡坎進(jìn)行沖刷，但主要作用于被錯(cuò)入河道的一側(cè)；而被錯(cuò)離河道的一側(cè)，由于斷裂附近的地質(zhì)和地貌體對(duì)于斷錯(cuò)的階地陡坎構(gòu)成保護(hù)使其免受侵蝕，高階地的廢棄年代就相當(dāng)于位移累積的起始年齡。這種情況下，利用高階地面年齡計(jì)算的滑動(dòng)速率可靠性更高。相比于高階地模型，低階地模型更適用于河流侵蝕較大，河道較直，水流較大的情況（李陳俠，2009）。

紅線代表斷層線，黑線代表階地陡坎，藍(lán)線表示沖溝，綠色虛線與紅線的交點(diǎn)是斷層陡坎在斷層跡線上的交點(diǎn)

2.2 位錯(cuò)取值方法和年代樣品測(cè)試方法

利用河流階地?cái)噱e(cuò)地貌確定走滑位移的基本方法是：首先確定斷裂通過(guò)的位置，然后確定斷裂兩側(cè)對(duì)應(yīng)的階地陡坎在斷層跡線上的交點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)，階地陡坎不可能完全是一條直線，尤其是在斷裂附近，受到斷裂作用的影響，階地陡坎的近斷裂端部跡線往往變得彎曲或者不清晰，這就導(dǎo)致在確定階地陡坎在斷層跡線上的交點(diǎn)位置時(shí)會(huì)引起一定的誤差。通常的處理方法是找出錯(cuò)距最大和最小的交點(diǎn)，然后將錯(cuò)距最大值和最小值的平均值作為階地陡坎的位錯(cuò)值（圖2）。本文利用無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)（Johnson等，2014）獲取了玉樹(shù)斷裂上兩個(gè)典型斷錯(cuò)地貌點(diǎn)的高精度DEM圖，在DEM圖上解譯出2010年同震地表破裂帶、階地面以及階地陡坎。由于兩處地表破裂寬度均較窄，斷裂跡線單一，故用一條直線代表斷裂帶位置（圖4（b）、（c）；圖5（b）、（c）中的紅線所示）?？紤]到階地陡坎底部往往由于堆積坍塌物質(zhì)而導(dǎo)致陡坎與低階地面的界線模糊，所以用斷層兩盤(pán)階地陡坎的頂部來(lái)確定位錯(cuò)大小。由于兩處觀測(cè)點(diǎn)階地陡坎都非常筆直，在利用上述方法確定走滑位移時(shí)發(fā)現(xiàn)最大和最小位錯(cuò)交點(diǎn)位置相差不大，多次測(cè)量的誤差在1m以內(nèi)。因此，可以用直線來(lái)代表階地陡坎頂部跡線（圖4（b）、（c）；圖5（b）、（c）中的黑線所示）。結(jié)合本文所用DEM山陰圖的精度級(jí)別，給予位錯(cuò)測(cè)量0.5m的誤差范圍。為了檢驗(yàn)位錯(cuò)取值的合適與否，以斷層的其中一盤(pán)為參考，將另一盤(pán)沿著斷層跡線進(jìn)行反向（與斷層錯(cuò)動(dòng)方向相反）拖動(dòng)以恢復(fù)斷層陡坎位錯(cuò)前的形態(tài)。恢復(fù)后的斷層兩側(cè)階地幾乎連成一條直線（圖4（c）、5（c）），從而說(shuō)明了所測(cè)位錯(cuò)的可靠性。

本文采用的測(cè)年方法為光釋光測(cè)年和14C測(cè)年，其中，光釋光的測(cè)年物質(zhì)為沖溝階地剖面中的粘土質(zhì)粉砂。光釋光測(cè)年實(shí)驗(yàn)在中國(guó)地震局地震動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)完成。14C測(cè)年物質(zhì)為泥炭。不同于碳屑，泥炭的測(cè)年結(jié)果代表的是多種有機(jī)質(zhì)的平均年齡。但是，在快速搬運(yùn)的情況下，同樣可以代表地層的沉積年齡，而且采樣位置上下地層未見(jiàn)明顯動(dòng)植物擾動(dòng)痕跡，因此本文得到的14C年齡也是可靠的。14C年齡樣品的測(cè)試工作由美國(guó)Beta實(shí)驗(yàn)室完成。

3 玉樹(shù)斷裂晚第四紀(jì)滑動(dòng)速率

由于甘孜-玉樹(shù)斷裂帶以走滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)為主，水平位錯(cuò)與垂直位錯(cuò)之比為10:1（聞學(xué)澤等，1985），所以本文討論的甘孜-玉樹(shù)滑動(dòng)速率主要是水平滑動(dòng)速率，垂直滑動(dòng)所吸收的變形忽略不計(jì)。

甘孜-玉樹(shù)斷裂帶以巴塘盆地東緣為界可分為甘孜斷裂和玉樹(shù)斷裂兩部分。西段玉樹(shù)斷裂整體走向穩(wěn)定在300±5°，東端與甘孜斷裂、巴塘盆地南緣斷裂交匯于相古村附近，向北西延伸100km到結(jié)隆盆地北緣，這一段在本研究中稱為結(jié)古段。在結(jié)隆，斷裂由結(jié)隆盆地北緣左階斜列到其南緣，繼續(xù)延伸約35km后形跡變得不清楚，這一段為結(jié)隆段（圖3）。我們的滑動(dòng)速率觀測(cè)點(diǎn)1和2分布在結(jié)古段中部，因?yàn)樵谶@兩處都發(fā)育有2010年玉樹(shù)地震的地表破裂，斷裂跡線清晰，并且兩處都是典型的階地位錯(cuò)地貌?？梢哉f(shuō)，點(diǎn)1和點(diǎn)2是研究走滑斷裂滑動(dòng)速率的理想場(chǎng)所。

圖中虛線部分表示斷層跡線不清晰，數(shù)字編號(hào)表示斷錯(cuò)地貌觀測(cè)點(diǎn)位置

3.1 甘達(dá)村觀測(cè)點(diǎn)

甘達(dá)村觀測(cè)點(diǎn)（圖3中①，坐標(biāo)位置33.07°N，96.82°E）位于玉樹(shù)市甘達(dá)村二隊(duì)。一條沖溝由南西流向北東，匯入扎曲河——玉樹(shù)市境內(nèi)的兩大主干流之一（圖4（a））。該沖溝發(fā)育有兩級(jí)階地，高階地T2平均拔河高度8m，主要分布在沖溝西岸；低階地T1拔河高度2.5m，在沖溝兩側(cè)都有分布；漫灘T0零星分布在河道兩側(cè)。斷裂在該點(diǎn)處與河道成75°夾角，走向298°；斷裂幾何結(jié)構(gòu)單一，呈一條筆直的線性延伸，在階地面上可見(jiàn)連續(xù)分布的2010年S7.1級(jí)地震同震地表破裂。斷裂切過(guò)該沖溝T2/T1階地陡坎，使其發(fā)生左旋位錯(cuò)（圖4（b））。T2/T1階地陡坎除在斷層附近可能由于受到斷層滑動(dòng)影響而發(fā)生弧形彎曲外，其余部分線性特征非常良好。以斷層兩盤(pán)T2/T1階地陡坎頂部作為斷錯(cuò)標(biāo)志，依照上文所述的位錯(cuò)測(cè)量方法獲得該點(diǎn)處T2/T1階地陡坎的位錯(cuò)距離為44±0.5m。

滑動(dòng)速率計(jì)算中最大的不確定性來(lái)自如何判定位錯(cuò)的起始時(shí)間，不同的方法可導(dǎo)致2—3倍以上的差別（張培震等，2008）。在點(diǎn)1處，沖溝屬于季節(jié)性河流，即使是夏季，水量也不大。而且沖溝上、下游河道呈辮狀分布，寬度一般在幾米左右，下切深度不足1m。這些特點(diǎn)意味著該處沖溝側(cè)蝕作用不強(qiáng)。依據(jù)上文對(duì)河流階地模型的分析，河流侵蝕能力有限時(shí)采用高階地模型計(jì)算滑動(dòng)速率更為合適。其次，根據(jù)Cowgill（2007）提出的判別高、低階地模型的第一個(gè)指標(biāo)，河道寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于階地陡坎位錯(cuò)時(shí)用高階地模型。因此，點(diǎn)1處應(yīng)使用高階地面年齡作為位錯(cuò)起始年齡。此外，該點(diǎn)處階地陡坎的位移位于沖溝的右側(cè)（圖4（a）），屬于被錯(cuò)離河道的一側(cè)，受到上游地貌體的保護(hù)而使得被侵蝕的可能性大大減小，這種情況下宜采用高階地模型（Zhang等，2007）?；谏鲜龇治觯覀冞x擇在T2階地面上采集測(cè)年樣品，在斷層南盤(pán)開(kāi)挖的探坑采樣剖面上（圖4（d）），于距離地表40cm的灰黃色粉砂質(zhì)粘土中采集了炭質(zhì)土樣品，得到碳樣年齡為6672±30a BP。該值作為T2階地的廢棄年齡，同時(shí)也代表了T2/T1階地坎位錯(cuò)發(fā)生的起始時(shí)間。由此獲得甘達(dá)村觀測(cè)點(diǎn)處斷裂的左旋滑動(dòng)速率為6.6±0.1mm/a。

（a）甘達(dá)村宏觀地貌解譯；（b）甘達(dá)村斷錯(cuò)地貌DEM山陰圖解譯及采樣位置；（c）階地陡坎位錯(cuò)恢復(fù)及測(cè)量；（d）斷層南盤(pán)采樣照片及剖面，照片鏡像北東。

3.2 甘達(dá)村西觀測(cè)點(diǎn)

甘達(dá)村西觀測(cè)點(diǎn)（圖2中點(diǎn)②，坐標(biāo)位置33.08°N，96.80°E）位于點(diǎn)①正西方2.3km，沖溝由南向北流入北西-南東流向的扎曲河（圖5（a））。在沖溝西岸發(fā)育有兩級(jí)階地T2、T1。T2階地面寬闊平坦，坡度小于10°，拔河高度2—3m。T1之上河道呈辮狀分布，河道上游窄，下游寬，下切深度不超過(guò)1m。T2、T1階地面上發(fā)育有2010年玉樹(shù)地震地表破裂（圖5（b）中紅線所示）。斷裂南盤(pán)T2/T1階地陡坎局部受到侵蝕或因人為因素變得平緩，但是整體上仍比較陡直；斷裂北盤(pán)線性特征良好。以斷層兩盤(pán)T2/T1階地陡坎為對(duì)應(yīng)標(biāo)志，對(duì)該處的斷裂左旋走滑位移進(jìn)行測(cè)量，得到T2/T1階地陡坎錯(cuò)距為78±0.5m。

由于點(diǎn)2與點(diǎn)1處的微地貌環(huán)境極其類似，因此在計(jì)算該點(diǎn)處的斷裂滑動(dòng)速率時(shí)也采用高階地模型。在斷層南盤(pán)T2階地面上開(kāi)挖探坑，探坑剖面（圖5（d））顯示河流沉積的二元結(jié)構(gòu)，下部為土黃色粉砂質(zhì)礫石層，上部為含礫粘土質(zhì)粉砂層，在砂層與礫石層交界的部位取光釋光樣品，測(cè)年結(jié)果為10.5±1.4ka。該值既是T2階地的廢棄年齡，又代表T2/T1坎開(kāi)始累積位錯(cuò)的年代。由此得到該點(diǎn)處的滑動(dòng)速率為7.4±1.2mm/a。綜合點(diǎn)①、②滑動(dòng)速率值，我們得出玉樹(shù)斷裂的滑動(dòng)速率為6.6±0.1—7.4±1.2mm/a。

（a）甘達(dá)村宏觀地貌解譯；（b）甘達(dá)村斷錯(cuò)地貌DEM山陰圖解譯及采樣位置；（c）階地陡坎位錯(cuò)恢復(fù)及測(cè)量；（d）斷層北盤(pán)采樣照片及剖面，照片鏡像北東。圖中紅線表示斷層跡線，

4 討論

4.1 甘孜斷裂晚第四紀(jì)滑動(dòng)速率

甘孜斷裂全長(zhǎng)近300km，平面結(jié)構(gòu)沿走向呈波狀彎曲，在彎曲處分別發(fā)育有洛須和甘孜拉分盆地。根據(jù)歷史地震地表破裂帶的展布，可將該段進(jìn)一步劃分為洛須段、馬尼干戈段、甘孜段（周榮軍等，1997；聞學(xué)澤等，2003）（圖6）。相比于玉樹(shù)斷裂，前人在甘孜斷裂上開(kāi)展的滑動(dòng)速率研究工作較多。李閩峰等（1995）根據(jù)金沙江階地位錯(cuò)量和階地的熱釋光樣品年齡獲得甘孜斷裂的平均滑動(dòng)速率為5.0mm/a。周榮軍等（1996）通過(guò)對(duì)斷錯(cuò)地貌及新地層變形與位錯(cuò)的研究，結(jié)合14C和熱釋光（TL）測(cè)年結(jié)果，研究了甘孜-玉村斷裂帶各段的平均滑動(dòng)速率，結(jié)果顯示：甘孜為3.4±0.3mm/a；馬尼干戈段為7±0.7mm/a；洛須段為7.2±l.2mm/a。聞學(xué)澤等（2003）由7個(gè)地點(diǎn)的斷錯(cuò)地貌及其相關(guān)沉積物年齡確定出該斷裂近5萬(wàn)年以來(lái)的平均左旋滑動(dòng)速率為12±2mm/a。徐錫偉等（2003a）利用斷錯(cuò)地貌分析方法得到的該斷裂滑動(dòng)速率高達(dá)14±3mm/a。彭華等（2006）根據(jù)斷錯(cuò)地貌的位移量及地貌體的大致時(shí)代，推算出甘孜斷裂全新世走滑速率為5—8mm/a。Shi等（2016）對(duì)斷裂帶南東段的4個(gè)斷錯(cuò)地貌點(diǎn)進(jìn)行了晚第四紀(jì)滑動(dòng)速率研究，得到的馬尼干戈段走滑速率為10.3±0.4—10.8±0.8mm/a，甘孜段走滑速率為7.6±0.5—8.0±0.3mm/a。綜合分析前人文獻(xiàn)，認(rèn)為Shi等（2016）對(duì)甘孜斷裂滑動(dòng)速率的報(bào)道更為準(zhǔn)確可靠。Shi等（2016）得到的滑動(dòng)速率值中有3個(gè)是基于典型的河流階地?cái)噱e(cuò)地貌點(diǎn)的測(cè)量分析獲得的。前文已述及，利用河流階地陡坎位錯(cuò)計(jì)算滑動(dòng)速率是最常用的方法。在合理分析斷錯(cuò)地貌點(diǎn)處河流階地演化過(guò)程的基礎(chǔ)上，利用合適的階地位錯(cuò)模型計(jì)算得到的斷裂長(zhǎng)期滑動(dòng)速率較其他方法（如沖溝位錯(cuò)、洪積扇位錯(cuò)）得到的結(jié)果更加可靠。相比之下，其它研究在計(jì)算滑動(dòng)速率時(shí)，并沒(méi)有對(duì)河流階地的實(shí)際發(fā)育情況進(jìn)行討論，或者根本沒(méi)有用于限定走滑位移起始發(fā)生年代的確切地貌面年齡（聞學(xué)澤等，2003；徐錫偉等，2003a；彭華等，2006）。另一方面，從區(qū)域變形角度來(lái)看，甘孜斷裂與相鄰的鮮水河斷裂北段在幾何結(jié)構(gòu)、走向、規(guī)模以及活動(dòng)性方面相似，其滑動(dòng)速率也應(yīng)該是大致相當(dāng)?shù)摹６r水河斷裂北西段，盡管有一定爭(zhēng)議，但近年來(lái)多數(shù)學(xué)者認(rèn)為其滑動(dòng)速率在10mm/a左右（何宏林等，2006，2007；張培震，2008；王閻昭等，2011）。那么，甘孜斷裂的滑動(dòng)速率也應(yīng)該在10mm/a左右。綜上所述，甘孜斷裂的滑動(dòng)速率為7.6±0.5—10.8±0.8mm/a。

4.2 甘孜斷裂與玉樹(shù)斷裂活動(dòng)性對(duì)比

基于構(gòu)造地貌調(diào)查和前人資料對(duì)比分析，分別得到玉樹(shù)斷裂水平滑動(dòng)速率為6.6±0.1— 7.4±1.2mm/a，甘孜斷裂水平滑動(dòng)速率為7.6±0.5—10.8±0.8mm/a。二者相比，甘孜斷裂的滑動(dòng)速率高于玉樹(shù)斷裂，反映了甘孜斷裂的活動(dòng)性要強(qiáng)于玉樹(shù)斷裂。

地震活動(dòng)是在區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力作用下，應(yīng)變?cè)诨顒?dòng)斷裂上不斷積累并達(dá)到極限狀態(tài)后而突然失穩(wěn)破裂的結(jié)果。地震活動(dòng)的震級(jí)大小與頻率反映活動(dòng)斷裂應(yīng)變釋放的大小與快慢，與斷裂的滑動(dòng)速率對(duì)斷裂活動(dòng)的指示作用類似。

周榮軍等（1997）對(duì)甘孜-玉樹(shù)斷裂上的歷史地震的研究表明，甘孜段在近代歷史上發(fā)生過(guò)1320年馬尼干戈8.0級(jí)、1854年甘孜7.1級(jí)和1896年洛須7.5級(jí)地震；而玉樹(shù)段除2010年7.1級(jí)地震外沒(méi)有其它歷史地震記錄。古地震研究揭示了同樣的趨勢(shì)。甘孜段在5600年以來(lái)發(fā)生多達(dá)5、6次大地震（李安等，2013），或者是5000年發(fā)生過(guò)4次大地震（Zhou等，2014），而玉樹(shù)段9100ka以來(lái)發(fā)生過(guò)5次大地震（孫鑫喆，2016）。可以看出，對(duì)于7—8級(jí)之間的強(qiáng)震，甘孜斷裂比玉樹(shù)斷裂發(fā)生地震的頻度高，這與甘孜斷裂比玉樹(shù)斷裂滑動(dòng)速率高的觀測(cè)結(jié)果相一致。因此，無(wú)論滑動(dòng)速率還是地震活動(dòng)性都反映出甘孜斷裂與玉樹(shù)斷裂的活動(dòng)性存在一定差異。

圖6 甘孜斷裂幾何展布與分段

4.3 滑動(dòng)分解與構(gòu)造轉(zhuǎn)換

斷裂的幾何結(jié)構(gòu)與斷裂滑動(dòng)速率的大小有密切關(guān)系（聞學(xué)澤等，1989；徐錫偉等，2003b；李陳俠等，2009；王輝等，2010）?？v觀甘孜-玉樹(shù)斷裂，最顯著的特征就是甘孜斷裂、玉樹(shù)斷裂與巴塘盆地南緣斷裂在相古村附近以相古村為三聯(lián)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)斜置的Y字形幾何結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)邊為甘孜-玉樹(shù)斷裂，走向近300°，短邊為巴塘盆地南緣斷裂，走向近東西，二者夾角約30°（圖7）。

圖7 甘孜斷裂、玉樹(shù)斷裂及與巴塘盆地南緣斷裂之間的構(gòu)造轉(zhuǎn)換示意圖

斷裂帶從甘孜斷裂一條活動(dòng)斷裂在玉樹(shù)附近變?yōu)橛駱?shù)斷裂和巴塘盆地南緣斷裂兩條活動(dòng)斷裂，其幾何結(jié)構(gòu)的分叉必定會(huì)導(dǎo)致走滑應(yīng)變的重新分配，進(jìn)而導(dǎo)致甘孜斷裂與玉樹(shù)斷裂在滑動(dòng)速率、活動(dòng)性等方面的差異。對(duì)甘孜斷裂、玉樹(shù)斷裂和巴塘盆地南緣斷裂的滑動(dòng)速率進(jìn)行簡(jiǎn)單的滑動(dòng)分解（圖7（b）），得到甘孜-玉樹(shù)斷裂方向上的最大滑動(dòng)速率虧損約4.2mm/a，在巴塘盆地南緣斷裂方向上的分量是3.6mm/a（圖7（b）所示）。這與Huang等（2015a，2015b）通過(guò)斷錯(cuò)地貌研究得到的巴塘南緣斷裂水平滑動(dòng)速率2.3—3.7mm/a基本一致。巴塘盆地南緣活動(dòng)斷裂的存在很好地解釋了玉樹(shù)斷裂走滑速率比甘孜斷裂走滑速率偏低的原因，表明甘孜斷裂上的左旋滑移在向西傳遞過(guò)程中確實(shí)存在一個(gè)滑動(dòng)分解，一部分應(yīng)變通過(guò)構(gòu)造轉(zhuǎn)換分配到了巴塘盆地南緣斷裂上。

但是，從區(qū)域變形來(lái)看，巴塘盆地南緣斷裂作為玉樹(shù)斷裂的分支斷裂，分配的滑動(dòng)速率恰好說(shuō)明了甘孜-玉樹(shù)斷裂帶東、西段滑動(dòng)變形量相當(dāng)。如果認(rèn)為鮮水河斷裂帶整體走滑速率也為10mm/a（何宏林等，2006，2007；張培震，2008；熊探宇等，2010；王閻昭等，2011），那么甘孜-玉樹(shù)斷裂與鮮水河斷裂在晚第四紀(jì)水平構(gòu)造變形上保持協(xié)調(diào)一致，二者共同作為川滇塊體側(cè)向擠出和旋轉(zhuǎn)的邊界調(diào)節(jié)著青藏高原東南緣的地殼變形。

5 結(jié)論

甘孜-玉樹(shù)斷裂帶西段玉樹(shù)斷裂的滑動(dòng)速率為6.6±0.1—7.4±1.2mm/a，與前人所得的東段甘孜斷裂滑動(dòng)速率7.6±0.5—10.8±0.8mm/a相比偏低，巴塘盆地南緣斷裂的存在很好地解釋了玉樹(shù)斷裂的走滑速率比甘孜斷裂低的原因。甘孜-玉樹(shù)斷裂上的走滑速率分布特征表明，甘孜斷裂上的左旋滑移在向西傳遞過(guò)程中存在一個(gè)滑動(dòng)分解，一部分應(yīng)變通過(guò)構(gòu)造轉(zhuǎn)換分配到了巴塘盆地南緣斷裂上。但是從區(qū)域變形來(lái)看，甘孜-玉樹(shù)斷裂帶東段、西段及鮮水河斷裂帶的水平構(gòu)造變形是保持協(xié)調(diào)一致的。

致謝：王浩然和焦裕參加了部分野外工作；玉樹(shù)州地震局尕松達(dá)拉等同志在野外工作的開(kāi)展方面給予很多幫助。匿名審稿人提出了寶貴的修改意見(jiàn)。在此一并表示感謝。

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Late Quaternary Strike-Slip Rate and Slip Partitioning along Garzê-Yushu Fault Belt

Lv Lixing, Li Chuanyou, Wei Zhanyu, Dong Jinyuan, Tan Xibin, Shi Feng and Su Peng

(Key Laboratory of Active Tectonics and Volcano, Institution of Geology, China Earthquake Administration, Beijing 100029, China)

Slip rate is one of the most important parameters for studying kinematic and seismic activity of faults as well as deformation partitioning. Previous studies on slip rate along Garzê-Yushu fault belt are of some controversy. It is necessary to do further research on the slip rate of Garzê-Yushu fault belt. In this study we apply several methods such as satellite imageries interpretation, filed mapping, topographic measurement to study typical faulting sites along the western segment of Garzê-Yushu fault belt, which is also named Yushu fault. The results show that the slip rate of Yushu fault is 6.6±0.1—7.4±1.2mm/a. Compared with the results of the eastern segment of Garzê-Yushu fault belt (Garzê fault) reported by Shifeng et al. in 2016 , we find there is a discrepancy between the slip rate of Garzê fault and Yushu fault. The reason for this discrepancy is that there exists a slip partitioning along Garzê fault during its westward transfer process of deformation, which transfer partial deformation to Southern boundary fault of Batang basin. The existence of Southern boundary fault of Batang basin explains why the slip rate along Yushu fault is smaller than Garzê fault. Considering the regional deformation, however, the tectonic deformation from eastern to western segment of Garzê-Yushu is consistent since late Quaternary.

Garzê-Yushu fault; Xianshuihe fault; Strike slip rate; Slip partitioning

10.11899/zzfy20170302

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41472200）資助

2017-03-28

呂麗星，男，生于1991年。在讀碩士研究生。研究方向?yàn)榛顒?dòng)構(gòu)造。E-mail：476402226@qq.com

李傳友，男，生于1971年。研究員。主要從事活動(dòng)構(gòu)造與古地震研究。E-mail：chuanyou@ies.ac.cn