鮮水河斷裂磨西段新發(fā)現(xiàn)地震地表破裂帶初步研究

馬 超，劉玉法，張 威，周亞東

(四川省地震局，四川 成都 610041)

活動(dòng)塊體的邊界斷裂是大地震發(fā)生的主要場所，塊體邊界部位的斷裂往往比塊體內(nèi)部斷裂發(fā)震能力更大，危害性更強(qiáng)。在我國，塊體邊界斷裂控制了全部的8級以上及約80%的7級以上強(qiáng)震(張培震等，2013；張培震，2014)，而這些地震的發(fā)震部位多位于斷裂幾何變化、斷裂交匯、障礙體、階區(qū)等部位(鄧起東等，1992，2002)。鮮水河—安寧河斷裂帶作為川滇塊體東邊界斷裂在石棉一帶交匯。在1973年以前的150多年里，鮮水河—安寧河斷裂共發(fā)生10次7級以上強(qiáng)震，平均10～15年發(fā)生一次，斷裂隨時(shí)都有發(fā)生大地震的可能(張培震等，2013)。因此，鮮水河斷裂帶的活動(dòng)性與地震危險(xiǎn)性是未來關(guān)注的重點(diǎn)。我們利用活動(dòng)構(gòu)造常用的野外地質(zhì)地貌調(diào)查方法對新發(fā)現(xiàn)的貢嘎斷裂進(jìn)行了實(shí)地考察，對貢嘎斷裂的幾何展布特征、斷裂性質(zhì)及古地震事件進(jìn)行了初步研究。

1 新發(fā)現(xiàn)的地表破裂帶

目前，活斷層研究主要通過第四系斷層剖面來確定斷層相關(guān)參數(shù)(Akyuz H S，2002；He et al，2003；Royden et al，2008)，查清斷裂的空間展布與結(jié)構(gòu)、斷裂活動(dòng)性、古地震事件等參數(shù)是活動(dòng)斷層研究的基本內(nèi)容。筆者團(tuán)隊(duì)在貢嘎山東麓康定市南的磨西斷裂(鮮水河斷裂磨西段)以西發(fā)現(xiàn)地表存在一條醒目的NW向破裂帶，經(jīng)查驗(yàn)資料，并未發(fā)現(xiàn)與該斷裂相關(guān)的任何記載。該地表破裂帶在衛(wèi)星影像上線性清晰，斷裂切斷山體形成反向槽谷、堰塞塘等地貌，并切斷溪流的多級階地。經(jīng)過衛(wèi)星影像初步解譯，發(fā)現(xiàn)該地表破裂帶延伸長度大于30 km，位于1955年康定折多塘7級地震和1786年康定南7級地震的地表破裂帶附近(見圖1)。

圖1 新發(fā)現(xiàn)的地表破裂帶(衛(wèi)星影像來源于Google Earth)

2 野外地質(zhì)調(diào)查初步結(jié)果

筆者團(tuán)隊(duì)最先于2017年12月中旬通過室內(nèi)的遙感影像解譯發(fā)現(xiàn)位于康定市南榆林鄉(xiāng)老榆林村南部的鮮水河斷裂(磨西段：磨西—石棉斷裂)以西存在一條醒目的NW向破裂帶，并定名為貢嘎斷裂。2018年1月前往貢嘎斷裂進(jìn)行了現(xiàn)場初步考察。將2017年以來對貢嘎斷裂初步考察成果和2019年7月對貢嘎斷裂進(jìn)行的進(jìn)一步考察成果收集整理匯編?，F(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查主要在豬腰子海西北面和西南面的幾個(gè)調(diào)查區(qū)域中進(jìn)行。地質(zhì)地貌調(diào)查點(diǎn)分布如圖2a，b所示。

圖2 貢嘎斷裂地質(zhì)地貌調(diào)查點(diǎn)分布

調(diào)查區(qū)域A：野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)貢嘎斷裂在雅家埂以西存在錯(cuò)斷山脊，形成反向槽谷、斷塞塘等地貌，并存在多條羽列分支。在雅家埂以南一帶，衛(wèi)星影像表現(xiàn)清晰，幾何結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存在多支地表破裂帶呈羽裂分布。地貌上主要表現(xiàn)為斷層反向坎、斷塞塘等。此區(qū)域內(nèi)斷裂形成的反向坎一般高1～2.5 m，最大垂直位錯(cuò)約為8 m，表明斷裂多次活動(dòng)，并發(fā)生過多次地震活動(dòng)的累計(jì)效應(yīng)，阻斷山上冰雪融雪形成小型斷塞塘等地貌(見圖3a，b)。

圖3 調(diào)查區(qū)域A的地質(zhì)地貌照片(a圖鏡向SE，b圖鏡向NW)

調(diào)查區(qū)域B：位于調(diào)查區(qū)域A東南約400 m處，2018年1月筆者團(tuán)隊(duì)率先進(jìn)行了現(xiàn)場考察。在貢嘎斷裂北段，現(xiàn)場可見EW走向的冰磧垅被貢嘎斷裂斷錯(cuò)，斷裂表現(xiàn)為左旋走滑，最大水平位錯(cuò)為5.0±0.5 m(見圖4)，冰磧垅垂直位錯(cuò)不明顯，斷裂寬度很窄，不超過1 m，結(jié)合該斷裂其他段落較大的垂直位錯(cuò)分布以及斷裂系統(tǒng)總體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)來分析，該處位錯(cuò)應(yīng)為一次地震的同震位錯(cuò)。斷裂在這段衛(wèi)星影像表現(xiàn)清晰，斷裂切過山脊，形成累計(jì)高度2～8 m的斷層反向陡坎、斷裂阻斷季節(jié)性河流，形成寬約100 m，長約200 m的匯水盆地(斷塞塘)(見圖5a，b)。

圖4 貢嘎斷裂左旋位錯(cuò)地貌照片(鏡向NW)

圖5 調(diào)查區(qū)域B的地質(zhì)地貌照片(a圖鏡向SE，b圖鏡向NW)

調(diào)查區(qū)域C：往調(diào)查區(qū)域B南面追索，看出斷裂呈右階羽裂展布。在此區(qū)域，斷裂形成的地表破裂沖斷一干涸溝渠，形成的左旋位錯(cuò)約9 m，應(yīng)為數(shù)次地震所形成的累計(jì)位錯(cuò)，周邊的斷裂形成的反向坎坎高1.5～2 m(見圖6a，b)。

圖6 調(diào)查區(qū)域C的地質(zhì)地貌照片(a圖鏡向NW，b圖鏡向SE)

調(diào)查區(qū)域D：該區(qū)域是本次調(diào)查的最南端區(qū)域，位于磨西鎮(zhèn)新興鄉(xiāng)堡子村南門關(guān)以西的河流支流附近。在此區(qū)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)斷裂斷錯(cuò)河流右岸I級階地，使礫石呈現(xiàn)定向排列現(xiàn)象，并在階地前緣形成約0.2 m高的陡坎(見圖7a，b)，I級后緣形成坎高約0.5 m的斷層陡坎，可能為最新一次地震活動(dòng)痕跡，河流東側(cè)則發(fā)育有埡口地貌(見圖8a，b)。再往南追尋未見明顯斷裂地貌痕跡。

圖7 調(diào)查區(qū)域D的河流I級階地照片(鏡向SW)

圖8 調(diào)查區(qū)域D的地質(zhì)地貌照片(a圖鏡向NW，b圖鏡向SE)

3 地質(zhì)剖面描述

圖9 開挖剖面照片(鏡向NW)

圖10 剖面附近斷裂羽列的衛(wèi)星影像(衛(wèi)星影像來源于Google Earth)

4 討論與結(jié)論

表1 走滑斷層地震破裂長度與震級間的關(guān)系公式

通過地質(zhì)地貌調(diào)查，獲得貢嘎斷裂的水平同震位錯(cuò)為5.0±0.5 m，利用位錯(cuò)與震級的經(jīng)驗(yàn)公式M=7.02+0.89×lgU(Wells et al,1994)，計(jì)算出發(fā)生在貢嘎斷裂上的最新一次地震事件的震級為M7.6級，這與1955年康定折多塘7級地震震級相近。結(jié)合貢嘎斷裂斷錯(cuò)頂部腐殖層和斷裂活動(dòng)跡象進(jìn)行綜合分析，認(rèn)為貢嘎斷裂可能屬于1955年康定折多塘7級地震的地表破裂的一部分。如果將目前發(fā)現(xiàn)的貢嘎斷裂歸為折多塘斷裂的一部分，那么整個(gè)折多塘斷裂的地表破裂至少有60 km，與7級以上震級所能夠產(chǎn)生的地表破裂長度匹配，因此認(rèn)為貢嘎斷裂應(yīng)為折多塘斷裂的一部分，屬折多塘斷裂的南延段。事件1也揭示出貢嘎斷裂上的古地震事件，雖然暫時(shí)尚未得到斷裂上覆地層的測年結(jié)果，但不排除貢嘎斷裂在1786年康定南7級地震中與磨西斷裂發(fā)生過級聯(lián)破裂的可能。如果這種假設(shè)成立，那么也可能從另一個(gè)方面解釋貢嘎斷裂在雅家埂段所呈現(xiàn)出的多條次級斷層組成羽列分布這樣的復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)。

通過本次工作，初步得出以下結(jié)論：通過衛(wèi)星遙感影像解譯和地質(zhì)地貌調(diào)查表明貢嘎斷裂確實(shí)存在，斷裂長度不小于30 km。斷裂在雅家埂南部的斷裂幾何展布較為復(fù)雜且呈多級羽列，延伸至磨西鎮(zhèn)新興鄉(xiāng)堡子村南門關(guān)后形跡不甚明顯，斷裂性質(zhì)總體以左旋走滑為主，兼具逆沖分量，局部近地表存在拉張效應(yīng)。貢嘎斷裂應(yīng)為折多塘斷裂的一部分，并有可能在1955年折多塘7級地震和1786年7級地震兩次大地震事件中產(chǎn)生同震位錯(cuò)。