金沙江濤源盆地構造現(xiàn)象研究

徐曉雅 林鳳仙 趙淑芳

摘要：通過對金沙江濤源盆地東緣斷裂活動性的調查和探測，在該盆地內發(fā)現(xiàn)許多有地震地質意義的構造現(xiàn)象。分析顯示：濤源盆地東緣的金沙江河谷斷裂是由一組晚更新世以來活動的鏟式正斷層組成，以粘滑為主，距今大約4.5萬年以來的垂直活動速率為0.6mm/a;盆地內的NW—NWW向斷層是一組與金沙江河谷斷裂共軛活動的正斷層，距今2.2～4.4萬年發(fā)生過一次7級左右的地震位錯事件;程?！e川斷裂中段的潛在震源區(qū)震級上限宜取7.5級。

關鍵詞：濤源盆地;金沙江河谷斷裂;共軛正斷層;發(fā)震構造;粘滑

中圖分類號：P315.22文獻標識碼：A文章編號：1000-0666（2019）01-0133-11

0引言

對活動斷裂的調查研究一直是地震和地質災害防御的核心工作之一（鄧起東，聞學澤，2008）?；顒訑嗔训膸缀涡螒B(tài)、活動性質、時代、速率、特性等是其主要的調查和探測內容，也是地震危險性評價的主要依據（張裕明，1999;DB/T53—2013）。

地處滇西北的程海—賓川斷裂是我國南北向地震構造帶南段的主要活動斷裂之一。前人對此活動斷裂做過不同詳盡程度的調查研究，一致認為其第四紀活動為正-左旋走滑，但幾何形態(tài)和地震危險性分段及評價不盡相同（王晉南，1990;王晉南，皇甫崗，1992;羅睿潔等，2015）。2017年1—3月，筆者在對金沙江濤源盆地東緣的金沙江河谷斷裂（程?！e川斷裂中段）的活動性調查和探測中，發(fā)現(xiàn)該盆地內有許多地震地質意義的構造現(xiàn)象。本文基于這些構造現(xiàn)象，分析了金沙江河谷斷裂濤源盆地東緣的晚第四紀活動性，并探討了這些現(xiàn)象的地震地質意義。

1地震地質背景

濤源盆地所在的金沙江河谷斷裂是程?！e川斷裂中段的主干活動斷裂，而程?！e川斷裂是滇中活動塊體西緣滇西北裂陷帶的東邊界，該盆地明顯地受控或受約束于金沙江河谷斷裂（圖1）。

滇西北裂陷帶，歷史上曾發(fā)生過1515年永勝7級地震、1652年彌渡7.0級地震、1925年大理7.0級地震、1996年麗江7.0級地震（國家地震局震害防御司，1995，1999）。其中程海—賓川活動斷裂自公元1515年以來，除發(fā)生1515年永勝7級地震外，還記載有6～6.9級地震3次、5～5.9級地震3次，具有發(fā)震頻度低、強度大的特征，而中段金沙江河谷斷裂僅記錄有2001年10月27日永勝6.0級地震（周光全等，2002）。

前人對滇西北裂陷帶的認識可歸納為：①呈右階斜列的NW向德欽—大具斷裂和紅河斷裂尾部的右旋走滑拉分;②NE向麗江—小金河斷裂左旋走滑和NW向紅河斷裂右旋走滑的聯(lián)合拉分;③滇中活動塊體順時針旋轉的拉分;④區(qū)域內微斷塊順時針旋轉與NE向左旋走滑斷裂的尾端拉分（吳大寧，鄧超東，1985;劉光勛等，1986;虢順民等，1996;徐錫偉等，2003）。由此可見，濤源盆地處于拉分活動的構造環(huán)境。

濤源盆地處在金沙江河谷斷裂的上盤，歷史上此斷裂沒有關于7級以上地震的文字記載，2001年10月27日永勝6.0級地震的震中位于濤源至粑粑坪之間（圖2），顯然它的上盤為主動盤。

2濤源盆地第四紀地質與地貌

在金沙江中游存在一個醒目的呈“Z”形展布的第四紀寬谷盆地，即濤源盆地。此盆地北始化樹，南至下乾，然后轉向東，止于程?！e川斷裂的中段金沙江河谷斷裂，全長約40km，一般寬約2km，臨近金沙江河谷斷裂加寬至8km，顯示出金沙江河谷斷裂對此盆地的控制及約束（圖2）。

在濤源盆地內發(fā)育有4級金沙江干流堆積階地（圖3）。T1階地被魯?shù)乩畮斓膸焖吐?，T2階地保留完整，T3階地溝壑縱橫，T4階地多為殘丘。T3階地頂部堆積物的電子自旋共振（ESR，下同）測年是（22±4.4）～（44±8.8）kaB.P.，為晚更新世中晚期堆積。T4階地頂部、中部堆積物的ESR測年依次是（141±18），（171±33），（195±19）kaB.P.，為中更新世晚期堆積。調查研究表明：金沙江干流T1階地的堆積年齡為9～17kaB.P.，階地面形成于9～10kaB.P.左右;T2階地的堆積年齡為15～45kaB.P.，階地面形成于15kaB.P.左右（計鳳桔等，2000）。

從堆積階地的拔河高度分析，濤源盆地的第四系厚度不小于165m，其中全新統(tǒng)被庫水淹沒，未見下更新統(tǒng)出露。根據地層的不整合接觸，并參考ESR測年結果（表1），除被庫水淹沒的河漫灘和T1階地，可以將濤源盆地出露的第四紀地層劃分為上更新統(tǒng)和中更新統(tǒng)。上更新統(tǒng)主要由淺灰色、淺黃色、灰褐色、淺紅色粉質黏土、粉砂、細砂、粗砂、礫石組成，其中底部淺黃色含礫粉質黏土和粉砂略有膠結。中更新統(tǒng)主要由黃色黏土、粉質黏土、粉砂、紫紅色和紅色黏土組成。這兩套地層可分別與麗江盆地的木堅橋組和東元村剖面類比（李鼎容等，1987）。

金沙江右岸寨子村至四家村還出露有淺灰色灰?guī)r、白云質灰?guī)r碎石和塊石，與上覆的上更新統(tǒng)呈不整合接觸，初步確定為中更新世冰期堆積物。

在地質構造上，濤源盆地處在金沙江河谷斷裂的上盤，毗鄰北端的期納第四紀拉分盆地和南部的賓川第四紀伸展斷陷盆地，金沙江河谷呈現(xiàn)出3.3km的左旋走滑錯扭。

濤源盆地內中更新統(tǒng)與上更新統(tǒng)的角度不整合接觸，反映此盆地在中更新世末經歷一次比較強烈的地殼運動。根據測年，這次地殼運動發(fā)生在距今15萬年前后。

3濤源盆地的構造現(xiàn)象

3.1盆地東緣NNE向斷層

在濤源盆地東緣有先存的NNE向斷層F4（圖2）。該斷層有清晰的地形地貌顯示（圖4a），沿上盤的中泥盆統(tǒng)灰?guī)r及其斷裂破碎帶發(fā)生滑塌，形成巨型滑坡群，且與該斷裂活動及其引發(fā)的地震有關（杜澤等，2012;張家明等，2012）。在寨子村，T2階地面被滑坡堆積體覆蓋（圖4b），且滑

（a）滑坡群及其滑坡堆積體（據GoogleEarth）

（b）滑坡堆積體覆蓋在T2之上

（c）滑坡體內的斷層

Ⅱ-剖面

F3，F(xiàn)4：斷裂;Q3-4：上更新統(tǒng)—全新統(tǒng);Q2：中更新統(tǒng);D2：中泥盆統(tǒng);C2-3：中-上石炭統(tǒng)

坡體上覆有堰塞湖沉積（張家明等，2012），表明與此斷層活動相關的大規(guī)模滑塌是發(fā)生在T2階地面形成之后，即距今1.5萬年之后，即晚更新世末以來。地形地貌顯示F3的存在，不僅表現(xiàn)為金沙江河谷左旋走滑錯扭3.3km，也表現(xiàn)為滑坡堆積體的階梯狀臺地和后緣張性溝槽或縱向裂隙，且充填有全新世腐殖土?；露逊e體主要由灰?guī)r、白云質灰?guī)r破碎帶的角礫和中更新世冰磧物組成，中部頂層冰磧物的ESR測年為（171±33）kaB.P.。經野外調查，F(xiàn)4和F3切錯晚更新世末以來形成的滑坡堆積體（圖4c和圖5）;F4走向30°，傾角直立;F3走向25°，傾向西，傾角80°，為高角度正斷層。由圖可知，這兩條斷層在晚更新世末以來有過強烈的活動，誘發(fā)大規(guī)?；?。

為了探測在濤源盆地內是否有隱伏斷層，在四家村一帶布設了3條EH4大地電磁測線，圖6是其中EH4-3號剖面電阻率反演擬斷面。由圖可知，在滑坡堆積體和T3階地之下隱伏有兩條NNE向斷層破碎帶F1和F2，橫剖面呈鏟式正斷層。野外調查驗證，這兩條斷層在地表均有出露，產狀分別為30°/NW∠85°和30°/NW∠80°，皆為高角度正斷層（圖7）。

在野外調查位置1（圖8a-1），人工開挖露頭揭示F1-1斷面切錯晚更新世淺黃色含礫黏土層和中更新世含礫紅粘土及淺灰色碎石層，其中淺黃色含礫粘土層的ESR測年為（45±9.0）kaB.P.。此層位在省道220兩側有25m的垂直斷距。據此推算F1距今約4.5萬年以來的垂直活動速率為0.6mm/a。

野外調查位置2（圖8b-1），公路開挖的F1-1，F(xiàn)1-2，F(xiàn)2-1：斷裂面;Qh：全新統(tǒng);Q3：上更新統(tǒng);Q2：中更新統(tǒng);D：泥盆系露頭揭示F1-2斷面切錯晚更新世含灰?guī)r滾石的坡積碎石層和中更新世半膠結的碎石層，碎石層中紫紅色粘土的ESR測年為（195±19）kaB.P.，斷面下盤見碎裂狀砂巖。

Ⅲ-剖面

T1，T2，T3：河流階地;F1-1，F(xiàn)1-2，F(xiàn)2-1：斷裂面;Q4：全新統(tǒng);

Q3：晚更新統(tǒng);Q2：中更新統(tǒng);D2：中泥盆統(tǒng)

①淺灰色碎石層;②含礫石紅粘土層;③淺黃色含礫粉質粘土層;④斷層;▲采樣點;Q2：中更新統(tǒng);Q3：上更新統(tǒng)（a-1）野外調查位置1（a-2）F1-1剖面

①含滾石堆積碎石;②膠結的碎石滾石;③粒徑均勻的積巖碎石;④灰綠色破裂的砂巖;⑤含灰?guī)r滾石的碎石土;

⑥紫紅色粘土;⑦灰?guī)r滾石;Q2：中更新統(tǒng);Q3：上更新統(tǒng);D2：中泥盆統(tǒng)（b-1）野外調查位置2（b-2）F1-2剖面

①坡積碎石土;②碎裂的砂巖;③破碎的灰?guī)r;④黑色斷層泥;Q3：上更新統(tǒng);D2：中泥盆統(tǒng)

（c-1）野外調查位置3（c-2）F2-1剖面

在野外調查位置3（圖8c-1），公路開挖揭露出F2的破碎帶寬約20m，由碎裂狀砂巖組成，破碎帶西緣出露有寬約0.5m厚的黑色斷層泥，西緣F2-1斷面切錯頂部晚更新世坡積碎石層。斷層F2的破碎帶有分帶特征，由F2-1斷面向西至破碎帶中心依次為斷層泥→碎裂狀砂巖→灰?guī)r角礫巖。

由上可知，在濤源盆地東緣的金沙江河谷斷裂是由4條側列的晚更新世以來活動的斷層F1～F4組成，在橫向上有鏟式階梯狀正斷層的組合特征，破碎帶的結構特征顯示為脆性斷層，距今4.5萬年以來的平均垂直活動速率為0.6mm/a。

3.2盆地內部NW—NWW向斷層

在濤源盆地晚更新世和中更新世地層中，可見一組NW—NWW向正斷層，均分布在金沙江河谷斷裂的上盤（圖2），且有晚更新世中晚期的活動表現(xiàn)。

①灰黃色粉砂層;②棕紅色含礫土層;③棕黃色黏土層;④褐紅色砂礫層;⑤灰黃色細砂層;⑥深灰色中、細礫層;

⑦紫色中、細礫透鏡體;⑧灰黃色粗、中礫層;⑨灰黃色中、細礫層;⑩灰黃色細礫層;灰黃色中、細礫層;

f：粉砂填充的張裂縫;Q3：上更新統(tǒng);T3：階地;▲采樣點

（a-1）T3階地內的NW向斷層F5（a-2）F5剖面一

①灰黃色粉砂層;②含細礫粘土層;③紫紅黏土層;④深灰紅色細、中礫層;⑤含透漏體砂礫層;⑥灰黃、灰褐細、中礫層;

⑦灰黃色夾礫粘土層;⑧含礫粉砂充填物;f：張裂縫;Q3：上更新統(tǒng);▲采樣點

（b-1）T3階地內的NW向斷層F5（b-2）F5剖面二

①灰?guī)r滾石層;②松散的坡積碎石層;③略具層理的松散坡積層，自下而上為：③-1淺黃色碎石粘土層;③-2含少量碎石的

紅粘土層;④具層理的半膠結淺黃色粉質粘土;⑤偶含礫石的紫紅色粘土;⑥偶含礫石的半膠結碎石;⑦偶含碎石的

淺褐色粘土;⑧碎裂的灰?guī)r;⑨含層狀滾石的半膠結碎石層;⑩不整合界線;Q3：上更新統(tǒng);Q2：中更新統(tǒng);★采樣點

（c-1）四家村東側F6（c-2）F6剖面

F5是一條與張性裂隙共生的NW向正斷層（圖9a，b），產狀325～330°/NE∠60～79°。剖面上表現(xiàn)為張裂隙，充填有粉砂，裂隙寬度0.41～0.75m。兩盤礫石層有明顯的位錯，傾滑位錯2.1～2.5m，有階梯狀正斷層的組合特征。此斷層斷錯ESR測年為（44±8.8）kaB.P.的細礫層，被ESR測年為（22±4.4）kaB.P的粉砂層覆蓋，顯示晚更新世中晚期傾滑活動。

F6是一條鄰近F1的NWW向正斷層（圖9c），產狀285°/SSW∠60～75°，有張裂顯示，張裂寬度0.05～0.1m，充填有碎石，有楔狀的組合特征，破碎帶由碎裂的灰?guī)r和偶含碎石的黏土組成，寬約5m。此斷層不僅斷錯露頭下部ESR測年為（195±19）kaB.P.的紫紅色粘土，也斷錯上覆中更新世具有層理的半膠結淺黃色粉質粘土、晚更新世略具層理的松散坡積層、不具層理的坡積碎石層和滾石層，顯示晚更新世活動。圖9c中的②松散坡積碎石層有0.7m的傾滑位錯，⑥偶含礫石的半膠結碎石透鏡體顯示有走滑活動分量。

由上可知，處在金沙江河谷斷裂上盤的濤源盆地內的NW—NWW向斷層晚更新世中晚期活動，活動性質為正-走滑，橫向的組合特征為階梯狀或楔狀正斷層，晚更新世中晚期（距今2.2～4.4萬年之間）的一次性傾滑位錯為2.1～2.5m，相當于一次7級左右地震的地表位錯統(tǒng)計量（鄧起東等，1992）。

3.3晚更新世和中更新世地層的構造形變

除上述斷層現(xiàn)象之外，在濤源盆地晚更新世和中更新世地層中還見有斷褶、褶曲和傾斜形變現(xiàn)象（圖10）。在金沙江與達旦河交匯處百家灣的T3階地內，晚更新世沉積的粉質黏土和粉砂層呈現(xiàn)斷褶，斷層走向NWW向，上盤有明顯的牽引褶皺（圖10a）。金沙江右岸四家村省道220東側T3階地，晚更新世沉積的粉砂和細砂層呈現(xiàn)褶曲（圖10b）。四家村省道220西側的T2階地，晚更新世沉積的粉砂、砂、粉質黏土和礫石層呈現(xiàn)與地形的反向傾斜（圖10c）。地層與地形的反向傾斜也見于金沙江兩岸的中更新世紅粘土、粉砂質粘土和冰磧層（圖10d，e），在反向傾斜的冰磧層中也見有斷層（圖10f）。

上述地層的構造形變，既有快速（脆性）形變（圖10a，c，d，e，f），也有緩慢（塑性）形變（圖10b）。從形變程度來看，濤源盆地晚更新世和中更新世地層的構造形變是以快速形變?yōu)橹?。它從另一個側面揭示金沙江河谷斷裂是一條以粘滑活動為主的斷層。

4地震地質意義

控制或約束濤源盆地的金沙江河谷斷裂是程?！e川斷裂的主要組成部分之一，而后者又是滇西北裂陷帶的東邊界。據陳學波等（2001）的研究，滇西北裂陷帶的莫霍面深度顯示為近SN向的幔?。▓D11）。在滇西北地區(qū)，1981—1985年的地殼垂直形變顯示永勝—賓川一帶是一個顯著的形變隆起區(qū)，最大垂直形變速率為8mm/a;1985—1992年永勝—賓川一帶的形變隆起區(qū)分解，期納至永勝處在NE—SW向隆起帶，濤源盆地仍顯示為獨立的小隆起，隆起速率為1mm/a（周光全，2003）。在滇西北裂陷帶的周邊和內部出露有規(guī)模不等的數(shù)十個新生代淺成侵入巖體（圖1），它們相對集中在劍川西側老君山、永勝東側分水嶺、巍山南側熱水塘、鶴慶至北衙間、濤源盆地東側魯?shù)乩炼喟住①e川西南側大尖山，這些地區(qū)是新生代巖漿侵入活躍區(qū)，現(xiàn)今地熱仍有很強的活動，如洱源地熱異常區(qū)。在這些新生代淺成侵入巖體集中出露地帶，也出露有中生代深成侵入巖體和晚古生代基性侵入巖體，乃至早古生代及其之前的侵入巖，如賓川盆地的賓居西側。這表明本地區(qū)的巖漿侵入活動具有繼承性，即多期次的原位侵入。在濤源盆地的北側出露有晚古生代輝長巖，東側出露有晚中生代石英閃長巖和新生代淺成玢巖，可以推測濤源盆地長期以來處在巖漿侵入活動區(qū)。在地殼隆升產生的垂向最大主壓應力和水平向最小主張應力的作用下，形成兩組具有共軛活動性的剪切正斷層，加之區(qū)域水平拉分作用，呈現(xiàn)出今日在濤源盆地所見的NNE—SN向和NW—NWW向活動正斷層的共軛構造現(xiàn)象（圖12）。這從另一角度反映滇西北裂陷帶不僅僅是水平拉分作用的結果，也疊加有地殼隆升作用。

利用P波初動方向求解2001年10月27日永勝6.0級地震的主震震源機制解B節(jié)面產狀為213°/NW∠87°，主震震源斷層的錯動是以左旋走滑活動為主，兼有正斷分量（周光全等，2003）。

由該地震序列中的120個余震精確定位和余震震源機制解系統(tǒng)聚類分析確定的余震震源斷層如圖13中的AA′所示，產狀為304°/SW∠80～85°，右旋走滑（王曰風等，2008）。這一震源破裂現(xiàn)象，一方面佐證了濤源盆地的NNE—SN向斷層與NW—NWW向斷層具有共軛活動性;另一方面也可以推測，在SSE—NNW向區(qū)域主壓構造應力場的作用下，濤源盆地內的NW或NWW向活動斷層可視為獨立的發(fā)震構造，并非一定是NNE向金沙江河谷斷裂的左旋走滑拉分效應。在滇中塊體內部發(fā)生的M≥6.0地震的余震分布都有NW—SE向分布的特征，如2000年姚安6.5級地震。按NW向斷層F5一次性傾滑位錯2.1～2.5m估計，在晚更新世中晚期（距今2.2～4.4萬年之間），可以推測濤源盆地曾發(fā)生過一次相當于7級左右的強震。從古地震事件的尺度分析，程?！e川斷裂中段的潛在震源區(qū)震級上限宜取7.5級。

斷層的活動可分為粘滑和蠕滑，在地震方面的表現(xiàn)是有震和無震活動，粘滑活動具有脆性快速剪切破裂滑動的形貌特征。濤源盆地東緣第四紀地層的反向傾斜和縱向溝槽，實質上是金沙江河谷斷裂快速傾滑位錯形成的反牽引褶皺（圖14）。此外，按照構造巖成因分類，碎裂巖（含角礫巖和斷層泥）屬于斷層粘性運動的產物（Wiseetal，1984）。如前所述，在濤源盆地東緣的金沙江河谷斷裂出露的破碎帶是由角礫巖、碎裂巖和斷層泥組成，顯示此斷裂具有與地震相關的粘滑特性。

FNNE：NNE向鏟式正斷層;FNW—NWW：NW—NWW向階梯狀正斷層;σ1：最大主應力;σ3：最小主應力;

ξπ61：新生代淺成侵入巖;δo53：晚中生代深成侵入巖;V43：晚古生代基性侵入巖;Q：第四系

5結論

通過對金沙江濤源盆地東緣斷裂活動性的調查和探測，在該盆地內發(fā)現(xiàn)許多有地震地質意義的構造現(xiàn)象。這些構造現(xiàn)象及其地震地質意義可歸納如下：

（1）中更新世末（距今大約15萬年前后），濤源盆地經歷了一次比較強烈的地殼運動，造成盆地內中更新統(tǒng)與上更新統(tǒng)的角度不整合接觸。

（2）濤源盆地東緣的金沙江河谷斷裂是由4條NNE—SN向晚更新世中晚期以來活動的鏟式正斷層組成，且以快速（脆性）形變的粘滑活動為主，距今約4.5萬年以來的平均垂直活動速率為0.6mm/a。此斷裂的傾滑活動不僅與區(qū)域上的拉分作用關聯(lián)，而且也與地殼隆升相關。

（3）濤源盆地內的NW—NWW向晚更新世活動斷裂是與地殼隆升相關的另一組共軛正斷層，晚更新世中晚期（距今2.2～4.4萬年之間）發(fā)生過一次相當于7級左右的地震位錯事件。從金沙江河谷斷裂和NW—NWW向晚更新世斷裂活動的共軛性以及古地震位錯事件的尺度分析，程?！e川斷裂中段的潛在震源區(qū)震級上限宜取7.5級。

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Abstract

ThroughinvestigatinganddetectingtheactivityoffaultsintheeastmarginoftheTaoyuanbasin，somestructurephenomenawithseismicgeologicalsignificancehavebeendiscovered.TheanalyzeresultsshowthattheJinshaRiverValleyfaultsontheeasternmarginoftheTaoyuanbasinarecomposedofagroupoflistricnormalfaultswithstickslipmainlysincelate-Pleistocene，anditsverticalmovementratewas0.6mm/asinceabout45ka。TheNW—NWWstrikefaultsinthebasinareagroupofnormalfaultsconjugatewiththeJinshaRiverValleyfault，andanearthquakeaboutM7occurredbetween22kaand44ka.TheupperlimitofthemagnitudeofthepotentialearthquakesourceinthemiddlesectionoftheChenghai-Binchuanfaultsshouldbetakenas7.5.

Keywords：Taoyuanbasin;JinshaRiverValleyfault;conjugatenormalfaults;seismogenicstructure;stickslip