從黔江歷史地震認識黔江斷裂帶活動性

王贊軍，秦 娟，王宏超，董 娣，唐茂云，龔麗文，李翠平

(重慶市地震局，重慶 401147)

清朝咸豐六年丙辰夏五月初八(即公元1856年6月10日)，在現(xiàn)今重慶市黔江區(qū)與湖北省咸豐縣交界的大路壩，一次震級為6級地震引起多處崩塌、滑坡，造成倒塌房屋300余間，死亡1000余人。崩塌、滑坡體堵塞山谷，形成了十余處地震堰塞湖。其中最大的也是保存最完好的位于現(xiàn)今重慶市黔江區(qū)西北部的小南海。本次地震仍有許多待解之謎：地震震級多大？發(fā)震斷層是哪一條斷層？是地震誘發(fā)了山崩和滑坡，還是山體垮塌本身釋放的能量相當于一次6級地震？黔江小南海以及黔江斷裂帶因其地理位置的特殊性，搞清這些問題，關(guān)系到長江中游地區(qū)發(fā)震構(gòu)造能力的判別，關(guān)系到渝鄂湘三省市區(qū)域防震減災(zāi)規(guī)劃、地震應(yīng)急預(yù)案、地震區(qū)劃圖以及重大建設(shè)工程抗震設(shè)防要求的準確制定。

20世紀60年代昆明地球物理研究所對本次地震進行了首次考察，1978年四川省地震流動隊張文甫、劉盛利等人對該次地震做了較詳細考察，武漢地震研究所(湖北省地震局)曾開展過本次地震烈度考察工作，1986～1987年國家地震局地震研究所劉鎖旺、丁忠孝等人對該次地震又做了詳細考察；1993年四川省地震局黃偉等對本次地震調(diào)查情況再次做了系統(tǒng)歸納。重慶市地震局在前人工作的基礎(chǔ)上，多次對該次地震的極震區(qū)進行了補充考察。依靠多個單位不同時段的考察成果，勾畫出了不同的地震等震線圖，等震線長軸方向有北西走向的，有北北西走向的，有北北東走向的，也有北東走向的(唐榮昌，1993；丁仁杰，2004；顧功敘，1983；中國地震簡目編輯組，1988；國家地震局震害防御司，1995；劉所旺，1981)。以往正式出版的地震目錄及研究成果反映的地震震級差別也較大，最低的5級，最高的7級，分別對應(yīng)震中烈度Ⅶ度和Ⅸ度，而現(xiàn)今最多被引用的則是震級6級和震中烈度Ⅷ度。認識上分歧較大，至今未形成共識，本文試圖為逼近事實真相積累點滴資料。

歷史記載有這個地震，震級也不小，應(yīng)該有與該震級相匹配的活動構(gòu)造或者區(qū)域性活動斷裂?？拷鹬形恢玫臄嗔褞Ь褪乔瓟嗔褞?，長期以來，專業(yè)人員開展了多次野外調(diào)查，試圖找到黔江斷裂帶的晚第四紀活動的直接地質(zhì)證據(jù)，但是收獲甚微，其主要原因是本地區(qū)處于地殼隆起區(qū)，剝蝕強烈，幾乎沒有新地層分布，本文整理了最新調(diào)查資料，闡述認識，試圖從黔江歷史地震認識黔江斷裂帶活動性(參見圖1)。

1 黔江地區(qū)地震記載

關(guān)于黔江地區(qū)歷史地震記載頗豐，特別是1537年、1610年和1856年先后發(fā)生過三次影響較大的地震，之前的研究將黔江地區(qū)的歷史地震追溯到1856年，并未提及1537年和1610年兩次地震，本次研究意外獲得這兩次中強地震記錄，從而將黔江地區(qū)的地震記載向前延伸了319年，即自明世宗嘉靖十六年二月便有地震記載，形成了較完整的地震序列。摘要見表1。

圖1 黔江地區(qū)地震構(gòu)造簡圖

表1 黔江地區(qū)地震史料記載摘錄

2 黔江地區(qū)地震序列特點

黔江地區(qū)發(fā)生的5級以上地震有3次，全部為歷史地震，現(xiàn)代地震還沒有發(fā)生過5級以上的，僅在1996年1月12日發(fā)生過一次3級地震。從1537年到1610年再到1856年共319年間，地震能量逐漸釋放，1856年后到現(xiàn)在的161年間，發(fā)生地震的震級小，能量釋放小，在接下來的一百多年間，是否會發(fā)生較大震級的地震呢？在本次研究中，發(fā)現(xiàn)1856年黔江小南海和明代1537年、1610年的2次較大的歷史地震都沒有關(guān)于其余震的歷史記載。

圖2 黔江地區(qū)地震M-T圖及應(yīng)變釋放曲線

3 黔江小南海地震有感范圍的核實及其震害特點

3.1 地震有感范圍的核實

地震系統(tǒng)親抵黔江小南海的院士、學者、專家數(shù)十位，多數(shù)認為，能造成如此宏偉的地震地質(zhì)災(zāi)害，其震級可能大于6級。前人研究勾畫出的地震有感范圍又不支持震級大于6級。那么，是不是因為前人查閱的史料地域范圍有限造成地震有感范圍偏小呢？這是課題組自然要提出的問題，也是本次研究工作必然要進一步調(diào)查核實的工作。秦娟研究小組通過地方志、史志查閱獲得的"有感范圍"應(yīng)該相當于現(xiàn)行《中國地震烈度表》的Ⅳ度強-Ⅴ度弱。課題研究人員秦娟等在更大范圍開展了史料查閱工作，查閱了《綦江縣志》《奉節(jié)縣志》《巫山縣志》《墊江縣志》《彭水縣志》《恩施縣志》《乾州廳志》《永綏直隸廳志》《保靖志稿輯要》《湖北通志》《來鳳縣志》《咸豐縣志》《增修酉陽直隸州總志》《黔江縣志》《黔江縣鄉(xiāng)土志》《虞初新志甲編》《虞初支志》《虞初支志·甲編》《湖北通志》《湖南通志》等三十余冊史料，根據(jù)史料記載重新繪出了Ⅳ度的有感范圍圈。秦娟研究小組起初繪出有感范圍初步結(jié)果與黃偉等人勾畫的基本一致(參見圖3左)。

由于原有感范圍內(nèi)的云陽、萬州、忠縣、石柱、豐都、梁平、涪陵、長壽、武隆并未查到地震記載，而萬州、涪陵、忠縣、長壽是相對繁榮且建制完整的區(qū)縣。彭水縣的是黔江地震的震后宏觀異常；墊江縣地震記載是未時(北京時間為13～15時之間)，與黔江地震時間滯后，應(yīng)為另一次孤立小地震事件。而巴南縣、綦江區(qū)、南川區(qū)所記載的地震是陳家場和太和場發(fā)生了微震，而這里正是1854年12月24日5.5級地震的地點，應(yīng)是其余震，與黔江地震恰好發(fā)生在同一天。故此，研究小組排除了其他地震事件后的有感范圍(參見圖3左)。黔江咸豐地震最大有感范圍到重慶巫山，距離約200 km，有感范圍5.6萬平方千米。從資料記載的區(qū)縣分布來看，主要分布在震中東面，呈北北東向。剝離出前人誤判的地震之后，黔江地震實際有感范圍幾乎縮減了一半面積，這與一個5-6級地震的有感范圍基本相當(參見圖3右)。

圖3 黔江小南海地震有史料記載的范圍(左)和排除其它地震事件后的實際有感范圍(右)

本次地震的地質(zhì)災(zāi)害分布呈南北走向橢圓形，有感范圍也呈南北走向橢圓形(參見圖4)。震感主要分布在湖北、湖南。我們將地震地質(zhì)災(zāi)害最嚴重的核心區(qū)作為震中位置，以有感范圍邊緣線作為衰減外輪廓線，則呈現(xiàn)出向西衰減快，向北、向東、向南衰減慢的總體趨勢。這個圖像盡管怪異，課題組如實繪制這一圖像，至于其成因仍需繼續(xù)研究。

圖4 黔江小南海地震衰減模式

3.2 震害特點

(1)震中區(qū)地質(zhì)災(zāi)害極其發(fā)育。據(jù)(清)李茂、何遠鑒同治五年刊本《來鳳縣志》卷三二，同治二年《增修酉陽直隸州總志》卷末頁23，民國九年《虞初新志甲編》卷2頁33，民國十一年《虞初支志》甲編卷二，(清)張仲所楊承禧《湖北通志》卷七六宣統(tǒng)三年刊本，光緒二十年《黔江縣志》卷5頁53等歷史資料記載：大路壩：“山崩十余里，壓死左右民居三百余家”“地大震”“三十余里皆成湖，壓斃居民以數(shù)百計”“數(shù)十里山崩石走，壓斃居民甚伙”“山崩十余里，壓殺左右民居數(shù)百家”“十五里內(nèi)民戶皆為齏<音躋)粉”“萬嶺動搖，山裂溪涌，十余里內(nèi)人畜顛壓死者不可數(shù)計”“地震山崩，壓死男婦千余，民戶無復(fù)存者。”“其住宅與園土竟移出十余里”“山崩十余里，壓死三百余家”“山崩，壓死千有余人”……。這些史料描述了此次地震造成的地質(zhì)災(zāi)害、建筑破壞以及人員傷亡的基本輪廓。對照現(xiàn)行的《中國地震烈度表》(GB/T 17742-2008)和《地震現(xiàn)場工作 第三部分：調(diào)查規(guī)范》GB/T18208.3-2011)，震中區(qū)出現(xiàn)了“大量山崩滑坡，地面劇烈變化，山河改觀”的情況，并且所記載的情況至今尚存。而這些是對Ⅺ度、Ⅻ度的表述，判斷震中區(qū)地震烈度為Ⅺ度甚至Ⅻ度才符合歷史記載和現(xiàn)今仍保存良好的地面破壞形跡特點。

(2)震中區(qū)未見地震地表破裂形跡。除了引言中講到的前人調(diào)查研究工作之外，2004年～2016年間，中國地震局地球物理研究所在重慶、貴州承擔了一系列核電項目的地震地質(zhì)專題工作先后投入了調(diào)查核實工作；重慶市地震局于2004年完成了《重慶地震研究》，對黔江小南海地震及其地震構(gòu)造進行過調(diào)查研究；重慶市地震工程研究所在長期的場地地震安全性評價工作中，于2004年、2011年多次對黔江斷裂帶進行了衛(wèi)片解譯和斷層追索調(diào)查；重慶市地震局王宏超等2014年完成了重慶市地震局科技計劃項目——重慶市黔江斷裂帶分段活動性初步研究；2013年中國地震局地質(zhì)研究所和武漢大學共同承擔的三峽庫區(qū)三期地質(zhì)災(zāi)害防治重大科研項目——“近壩庫段中強地震帶及該帶范圍內(nèi)崩塌滑坡防治采用抗震參數(shù)研究”中調(diào)查了黔江斷裂帶；2016年啟動的中國地震局地質(zhì)研究所基本科研業(yè)務(wù)費專項(IGCEA1609)-《1856年黔江咸豐地震發(fā)震構(gòu)造與地震地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查研究》的兩期野外階段性調(diào)查。這些工作在震中區(qū)及其附近的活動斷裂調(diào)查中均未發(fā)現(xiàn)存在全新世活動斷層的形跡，也未找到斷錯晚第四系的直接證據(jù)，也未發(fā)現(xiàn)1856年咸豐地震形成的地震地表破裂帶。

(3)因地震動導(dǎo)致的建筑破壞鮮有記載。據(jù)課題組秦娟小組地方志、史志查閱結(jié)果，本次地震的人員傷亡1 000余人，均因滑坡埋壓房屋造成。歷史規(guī)建——城池、公署(同知暑、縣暑、知縣暑、典史署、儒學署、千總署、演武廳、火藥局、養(yǎng)濟院、都司署)、公建(近百座小橋)、宗教廟宇(數(shù)十座廟宇)沒有因地震破壞的記載。也未查閱到民房因地震動導(dǎo)致房屋倒塌毀壞造成傷亡的記載。就連處于震中區(qū)的朝陽寺建筑群也未在地震中受損。房屋因震破壞與震中區(qū)地面破壞極不匹配。

(4)等震線與通常的震害經(jīng)驗不匹配。據(jù)課題組秦娟小組研究，前人給出極震區(qū)烈度、Ⅵ度以上烈度區(qū)面積、有感范圍面積與震害經(jīng)驗不協(xié)調(diào)，與近10年來西南地區(qū)發(fā)生的6-7級地震的科學考察結(jié)果相比不匹配。

(5)未查閱到余震記載。地震所在的揚子準地臺是一個地殼相對穩(wěn)定的地區(qū)，在這樣一個以中等地震活動為主的地區(qū)，如果發(fā)生一個6級左右的構(gòu)造地震是個大事件，在地震后的幾年內(nèi)發(fā)生一些余震是符合地震序列規(guī)律的。秦娟研究小組在查閱歷史資料過程中，特別留意后幾年的地震記載，目前尚未發(fā)現(xiàn)確切的余震記載。

(6)地震后的賑濟行為。據(jù)清光緒二十年《黔江縣志》卷三)記載：“咸豐六年五月初八日地震，壓去后壩上中下田地計一十二頃五十六畝九分六厘，時署縣同書稟請上憲每年免征地丁條糧銀二十二兩三錢四分零四毫，奉批飭地方官司照額捐廉補解?！边@條記錄表明，因滑坡壓埋良田，耕地減少，地方官員申請“每年免征地丁條糧銀二十二兩三錢四分零四毫”，并未賑濟因地震造成墻倒屋塌的無家可歸人員，可能的情況是只有地質(zhì)災(zāi)害，沒有房屋因地震震動倒塌現(xiàn)象發(fā)生。

3.3 震級重新核定

1856年黔江咸豐地震在不同版本的目錄中，震級和震中烈度均存在不小的差異，最小的定為5級，最大的定為8.5級(中科院)，本課題另一小組通過史料的進一步收集，查閱更大范圍的史志、地方志，詳細分析史料中此次地震造成的震害情況，給出震中烈度的判斷。對黔江咸豐地震進行實地調(diào)查，并通過對西南山區(qū)近年來幾次地震的對比分析，從震害角度和地震烈度圖不同烈度面積的角度進一步驗證震中烈度。根據(jù)史料記載圈定有感范圍，剔除了前人的幾處誤判，與以往工作相比，有感范圍面積縮小近一半。采用多種方法對地震震級進行估算。最終給出此次地震的震中烈度為Ⅷ度，震級為5級。

4 黔江斷裂帶的活動表現(xiàn)

4.1 黔江斷裂帶的總體情況

位于湖北境內(nèi)的建始斷裂、恩施斷裂和位于重慶境內(nèi)的黔江斷裂、彭水斷裂共同組成了本區(qū)域北東走向的活動構(gòu)造帶(參見圖1)。黔江斷裂帶主要由龍?zhí)秹螖鄬?、筲箕灘斷層及諸佛江斷層組成，平面上呈北東向的右階羽列展布，總長約130 km。龍?zhí)秹螖鄬雍椭T佛江斷層分別為斷面傾向南東和北西的正斷層，筲箕灘斷層為斷面傾向北西的逆斷層(參見圖1)。三條斷裂均有一定的構(gòu)造變形特征顯示，自南向北衛(wèi)星影像斷錯地貌顯示依次更加清晰。

龍?zhí)秹螖鄬釉诘孛采蠋С守摰匦危梢姅鄬尤敲?、斷裂線兩側(cè)地貌反差明顯，從黔江中壩附近向北東延伸入湖北黃金洞附近，長60余千米，走向北30°～45°東，斷層傾向南東，傾角65°～80°，主要斷于二疊紀和志留系之間。龍?zhí)秹我娗宄慕堑[帶，破碎帶寬達25 m，二疊紀灰?guī)r地貌上形成陡崖，這個陡崖是早期形成的，早期為逆沖性質(zhì)，形成百米以上的高差(參見圖5下)。有明確斷層露頭顯示最后活動狀態(tài)為上盤(高山一側(cè))下降，形成拖曳形跡，為正斷層性質(zhì)(參見圖5左上)，局部地段由兩條近乎平行的斷層組成，形成山間寬谷凌亂地貌(小水坪、大水坪段)。龍?zhí)秹螖鄬討?yīng)判斷為晚更新世活動斷層。

圖5 黔江斷裂帶地貌及細節(jié)

筲箕灘右行逆沖斷層由中壩延伸至石家河，長約48千米，走向北30°～40°東，傾向北西，傾角70°～76°，斷層北段斷于志留系內(nèi)，南段斷于奧陶系和志留系之間。在筲箕灘一帶包括了三條次級斷層，呈迭瓦式構(gòu)造，擠壓片理及透鏡體清楚。斷層北端橋壩灘破碎帶寬約10 m，擠壓片理帶寬20～30 cm。衛(wèi)星影像顯示，該斷層緊貼黔江第四紀盆地西側(cè)穿過，控制該盆地的形成與發(fā)展演化。在黔江橋灘壩筲箕灘斷層的主斷面和旁側(cè)次級斷層的斷面上取方解石作熱釋光(TL)分析，測得活動年齡分別為37±1.85萬年和68.6±3.1萬年。而在徐家咀段溪河Ⅱ級階地14C年齡為26 670±315年的資料，這套地層應(yīng)是晚更新世的堆積，這套物質(zhì)在黔江壩子內(nèi)主要沿筲箕灘斷層分布，應(yīng)是該斷層差異活動的結(jié)果，即黔江縣城壩子是一個單側(cè)壓陷盆地，其最后活動應(yīng)為晚更新世時期。

諸佛江正斷層在石家河之西的龍臺寺向南西延伸至鹿角村東側(cè)，全長34千米，走向北30°～45°東，傾向北西，傾角56°～70°，斷層北段斷于志留系內(nèi)，南段斷于寒武系和奧陶系之間。諸佛江斷層活動顯示相對較弱，衛(wèi)星影像上線性也較弱。

4.2 黔江斷裂帶的最新活動表現(xiàn)

(1)地質(zhì)地貌表現(xiàn)。課題組注意到一個重要的宏觀現(xiàn)象，沿黔江斷裂帶走向至湖北境內(nèi)的恩施、建始，依然發(fā)育羽列的逆斷層，并形成多個第三紀(E)凹陷盆地。在斷裂帶中段即筲箕灘斷層的筲箕灘至太極場一帶影像顯示為負地形，由溝谷的定向排列組成線性影像，中壩一帶以不同巖性及山脊線的線性影像為特征。黔江縣城西，發(fā)育一套河湖相堆積物，巖性主要為粉砂質(zhì)粘土層，層理文清楚，含有大量碳化木碎塊厚度大于30 m(未見底)，多作為現(xiàn)今河床階地基座存在。從上述資料可以看出，黔江斷裂帶第四紀以來是有活動的，特別是中段的筲箕灘斷層和北段的龍灘壩斷層晚第四紀以來活動較明顯。沿著黔江斷裂帶展布的建始盆地、恩施盆地、黔江盆地、正陽盆地就是該斷裂帶活動的證據(jù)之一。由于本地區(qū)處于構(gòu)造剝蝕區(qū)，罕有第四紀沉積分布，要在斷層穿過地帶找到斷錯新地層的直接證據(jù)幾乎不可能，專業(yè)調(diào)查也沒必要一味地追求斷錯新地層證據(jù)，而依靠斷層泥通過熱釋光測定年代對于第四紀晚期乃至全新世活動斷層理論上存在瓶頸。

(2)地震活動表現(xiàn)。本次歷史地震資料梳理結(jié)果顯示，黔江地區(qū)歷史上曾經(jīng)發(fā)生過三次5-6級的地震，其中震級最大的不是1856年6月10日的小南海地震，而是1610年2月發(fā)生在黔江的另一次地震，其支持依據(jù)是《朱御史梳》記載：“明萬歷三十八年二月，地大震，諸將公廨崩頹，四境民舍全傾，呼聲鼎沸，竟日乃止?！边@個記錄凸顯出地震對公共建筑和民房的巨大破壞力，故將這次地震震級判定為6.0級。在四川盆地東部地震構(gòu)造較弱的地區(qū)發(fā)生多次中等強度的地震，同樣構(gòu)成黔江斷裂帶晚第四紀乃至現(xiàn)今仍在持續(xù)活動的間接證據(jù)。換句話說，黔江斷裂帶的活動習性就是間歇性的發(fā)生中等強度地震，間歇期內(nèi)小震活動微弱，反映出斷層活動的粘滑性質(zhì)特點。

圖6 黔江斷裂帶大水坪剖面齏粉狀斷層物質(zhì)照片

(3)斷裂性質(zhì)轉(zhuǎn)化表現(xiàn)。黔江斷裂帶剖面特征顯示具有多期活動性質(zhì)。其中段的筲箕灘斷層傾向北東，傾角78°，在黔江城南青崗坪附近以及金溪西南2.5 km公路拐彎處見斷層面縱向上呈舒緩波狀發(fā)育，逆沖作用占主導(dǎo)，斷面保留有40°左右的擦痕側(cè)伏角，說明具有走滑分量，斷層性質(zhì)為逆走滑。黔江斷裂帶北段的龍?zhí)秹螖鄬釉谥袎梧l(xiāng)-小水坪一段傾向東南，傾角68°，斷層面下盤保留的拖曳牽引(參見圖5)指示晚期活動轉(zhuǎn)變?yōu)樯襟w一側(cè)下降的正斷層，擦痕側(cè)伏角42°，說明具有走滑分量，斷層性質(zhì)早期為逆走滑，晚期轉(zhuǎn)變?yōu)檎呋?。而小水坪——大水坪——龍譚壩一段存在兩條骨干斷層，西側(cè)的一條傾向西，斷面上階步與擦痕并存(參見圖5)，山體一側(cè)繼續(xù)抬升，具有逆走滑性質(zhì)；東側(cè)的一條傾向東，山體一側(cè)反轉(zhuǎn)下降，具有正走滑性質(zhì)。在小水坪斷層帶西側(cè)見一條北東向新生正斷層發(fā)育，延伸3 km以上。綜上所述，黔江斷裂帶中段的筲箕灘斷層具有壓扭性質(zhì)，黔江斷裂帶北段的龍?zhí)秹螖鄬泳哂袕埮ば再|(zhì)，兩者傾向相反，性質(zhì)急劇變化的部位距離小南海地震的宏觀震中最近，距離約為11.6 km。

(4)斷裂破碎帶物理性狀表現(xiàn)。在黔江斷裂帶北段的龍?zhí)秹螖鄬哟笏洪_挖了兩處剖面，斷層發(fā)育在灰?guī)r中，破碎帶呈現(xiàn)出灰色齏粉狀(參見圖6)，含1-10 cm的角礫，這種未變質(zhì)、未泥化、未片理化、未膠結(jié)、疏松的齏粉狀態(tài)，應(yīng)該判斷為斷層新活動的物理證據(jù)。對于實際存在的齏粉狀的斷層破碎帶物質(zhì)的年代判斷，我們目前還沒有可靠技術(shù)手段，這恰好是我們思考研究的方向之一。

5 基本認識

黔江是四川盆地東部中強地震能量釋放的特殊部位，黔江地區(qū)歷史上曾經(jīng)發(fā)生過三次5-6級的地震，黔江斷裂帶是這一地區(qū)最重要的活動斷裂帶之一，其南段諸佛江斷裂為早中更新世活動斷裂，而中斷筲箕灘斷裂和北段龍?zhí)秹螖嗔淹砀率罆r期仍有活動，目前處于中強地震的間歇期，正在蘊積能量，值得給予特別關(guān)注。

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