安寧河斷裂西支全新世活動證據(jù)1

羅 浩 李 佩 朱志強 徐 偉 余秋兵 劉志成 高 瑋 周青春 鐘 慧 高戰(zhàn)武

1）中國地震災(zāi)害防御中心, 北京 100029

2）中國石油天然氣股份有限公司西藏銷售分公司, 拉薩 850000

3）四川省第五地質(zhì)大隊, 成都 610081

引言

印度板塊與歐亞板塊自早古近紀(jì)開始碰撞，然后俯沖于青藏高原及其周邊地區(qū)超過了2 000 km，導(dǎo)致青藏高原的快速隆升及其內(nèi)部地塊的側(cè)向擠出（Molnar 等，1975，1993；許志琴等，2011；Zhang 等，2004；劉棟梁等，2012；Wu 等，2012），并形成了多條大規(guī)模走滑活動斷層（Zhong 等，1990；Tapponnier 等，2001；Luo 等，2019），如阿爾金斷裂、海原斷裂、昆侖斷裂、喀喇昆侖斷裂、鮮水河-小江斷裂等。這些大型走滑斷裂對青藏高原變形和地震活動起著重要的控制作用（Deng 等，2003；He 等，2006）。

安寧河斷裂位于鮮水河-小江斷裂中段，北接鮮水河斷裂帶，向南經(jīng)冕寧、禮州至西昌，南接則木河斷裂帶，全長約150 km（圖1），總體走向NNE，沿斷層河流、沖溝及其階地被同步位錯，斷塞塘發(fā)育。安寧河斷裂以冕寧為界，南、北段幾何平面結(jié)構(gòu)差異較大，且地貌發(fā)育特征區(qū)別明顯，據(jù)此將斷裂分為南、北段（裴錫瑜等，1998）。聞學(xué)澤等（2000）認(rèn)為1536 年M7?地震地表破裂向北終止于冕寧附近，并在冕寧附近為重、磁正負(fù)異常的過渡帶，基于此也將安寧河斷裂分為兩段。

圖1 冕寧及鄰區(qū)活動斷裂與強震震中分布Fig.1 Distribution of active faults and destructive earthquakes in Mianning and adjacent areas

在冕寧附近，安寧河斷裂幾何形態(tài)較復(fù)雜，在冕寧1∶1 萬活動斷層探測工作中，在冕寧縣城東側(cè)、安寧河斷裂西側(cè)發(fā)現(xiàn)1 條新的活動斷裂，基于活動特征，認(rèn)為該斷裂屬于安寧河斷裂系統(tǒng)，將其命名為安寧河斷裂西支。采用野外地質(zhì)調(diào)查、古地震探槽開挖和年代學(xué)測試等手段，確定了該斷裂的最新活動時代。

1 安寧河斷裂西支幾何展布

安寧河斷裂西支北起惠安鄉(xiāng)，由南河斷裂分出，向南經(jīng)老堡子、過馬路在冕寧縣東南匯入安寧河主斷裂，全長約10 km（圖2）。在冕寧縣城附近，安寧河斷裂西支由3 條次級斷層組成，具有明顯的左旋滑動特征和逆沖分量（圖3）。

圖2 安寧河斷裂和南河斷裂展布Fig.2 Diagrammatic sketch of Anninghe fault and Nanhe fault

圖3 安寧河斷裂西支幾何展布Fig.3 West branch of Anninghe fault

安寧河斷裂西支北段走向NNE，以左旋走滑為主，具有明顯的逆沖分量。在中村（A01 點）附近，衛(wèi)星影像上可見安寧河斷裂西支將一系列沖溝左旋斷錯，但由于沖溝規(guī)模較小，影像上無法清晰識別出斷錯地貌（圖3）。但現(xiàn)場考察發(fā)現(xiàn)沖溝兩側(cè)的高階地和洪積扇均被左旋斷錯，T1階地陡坎的垂直變形和左旋位移為1 m（圖4（a））。安寧河斷裂西支在沖溝南側(cè)T2階地上形成高約5 m 的正向陡坎，T2階地左旋位移為5～6 m。在橋頭間村（A02 點）附近，1 條規(guī)模較大的沖溝發(fā)育4 級階地，其中T2階地左旋斷錯30 m（圖4（b））。

圖4 安寧河斷裂西支斷錯地貌特征Fig.4 Offset landform of the west branch of Anninghe fault

安寧河斷裂西支中段走向NNE，具有反S 型展布特點，在過馬路北（A03 點）發(fā)育數(shù)條沖溝，沖溝及其階地發(fā)生左旋斷錯。北側(cè)的1 條季節(jié)性沖溝底部已改造成農(nóng)田，該沖溝左旋斷錯約30 m。南側(cè)沖溝規(guī)模相對較大，發(fā)育多級階地。T1階地左旋位移約10 m（圖4（c）），并有跌水發(fā)育。

安寧河斷裂西支南段走向NNW，以左旋走滑活動為主，具有一定逆沖分量，斷裂左旋斷錯了一系列沖溝和洪積扇。在桂花園東南（A04 點），1 條季節(jié)性沖溝左旋約5 m（圖4（d）），雖然沖溝內(nèi)未見明顯的垂直位移，但在兩側(cè)洪積扇上可見高約3 m 的斷層陡坎。在A04 點南約100 m 處，安寧河斷裂穿過1 條沖溝，將沖溝南側(cè)的洪積扇左旋位錯約10 m。在斷層通過處，沖溝形成明顯的坡折帶（圖4（e））。在河?xùn)|村東北（A05 點），1 條小沖溝左旋2～3 m，推測可能為安寧河斷裂西支最新一次古地震事件形成的同震位移（圖4（f））。

2 安寧河斷裂西支活動時代確定

為研究安寧河斷裂西支活動時代，在中村（A01 點）T1階地上垂直于斷裂開挖了1 個探槽（圖5）。該T1階地上陡坎平緩，高約0.5 m。探槽長約6 m，寬3 m，深約2 m。因開挖到2 m 深度時，礫石較大，無法繼續(xù)深挖。

圖5 古地震探槽開挖位置Fig.5 Location of excavated paleoseismic trench

探槽剖面如圖6 所示，其中U1 為碎石層，磨圓較差，部分碎石直徑可達(dá)10 cm，夾有大塊礫石，直徑30～50 cm；U2 為粗砂層，上部覆蓋1 層礫石，磨圓一般，直徑5～10 cm；U3 為深灰色粉砂層，底部可見粗砂，向上逐漸變細(xì)；U4 為粗砂層，底部含有直徑5～10 cm 大礫石，礫石上側(cè)存在1 層黃褐色粗砂；U5 為深灰色粉砂層，偶爾可見礫石。

圖6 中村探槽南壁剖面Fig.6 South wall of Zhongcun trench

中村探槽南壁共揭露2 條斷層，呈疊瓦式由東向西逆沖。斷層由西向東依次命名為F1和F2。在剖面上各地層界線較清晰，近水平。在斷層下盤形成2 組崩積楔，因此認(rèn)為該探槽揭露了以下2 次古地震事件（圖5）。

古地震事件Ⅰ：F1斷至U3 層底部，U3 層僅存在剖面的西側(cè)部分，為一次古地震事件的迅速沉積層。該層形成于事件Ⅰ之后，在U2 層和U3 層分別采集了年代學(xué)樣品，U2 層樣品年代為（2130±30） a BP（表1），為該事件活動的最大年齡，U2 層樣品年代為（1 700±30） a BP，為該事件活動的最小年齡。

表1 14C 年代樣品測試結(jié)果Table 1 The results of 14C samples

古地震事件Ⅱ：F2斷至U4 層底部，U4 覆蓋于剖面的頂部。U4 層僅存在剖面的西側(cè)部分，下伏U3 層，為一次古地震事件的沉積層，形成于事件Ⅱ之后，U5 層持續(xù)沉積，形成現(xiàn)在的地貌。U4 層底部存在的礫石層可認(rèn)為是U2 層上部礫石層在古地震事件后搬運沉積的產(chǎn)物。在U4 層和U5 層分別采集了年代學(xué)樣品，U4 層樣品年代為（210±30）a BP、（200±30）a BP 和（340±30）a BP，U5 層樣品年代為（110±30）a BP。年代為（340±30）a BP 的樣品采集于礫石層上部，接近古地震的發(fā)震時代。

3 安寧河斷裂西支滑動速率

安寧河斷裂西支將一系列沖溝的多級階地左旋斷錯。在中村點，1 條沖溝發(fā)育兩級階地。安寧河斷裂西支將沖溝南側(cè)的T2階地左旋斷錯。基于皮尺測量，T2階地上緣斷錯距離為6 m（圖7），T2階地下緣斷錯距離為5 m；T1階地左旋斷錯約1 m。由于保護(hù)T1階地上的農(nóng)田不被沖毀，村民沿沖溝兩側(cè)堆砌石墻，可能人為地減小了左旋位移量。T2階地即山前洪積扇，T1階地為內(nèi)嵌階地，在沖溝兩側(cè)均有分布。該沖溝水流量較小，局限在很窄的河道內(nèi)，因此不認(rèn)為其具備較強的側(cè)向侵蝕能力，因此認(rèn)為T2階地左旋位移量在其被廢棄后開始積累。

圖7 中村T2 階地斷錯示意圖Fig.7 Offset T2 terrace in Zhongcun

在T2階地側(cè)緣清理剖面，采集了14C 樣品（圖8），階地頂部為35 cm 粗砂層，下部為碎石層，粒徑可達(dá)30 cm 以上。樣品采集深度為50 cm，位于1 塊碎石的下側(cè)。假設(shè)該樣品為原位沉積，其上方被1 層洪積形成的碎石覆蓋，可較好地代表T2階地形成年代。樣品測試結(jié)果為（3 410±30） a BP（表1），根據(jù)T2階地上下緣的斷錯位移，計算可知安寧河斷裂西支在該點的左旋滑動速率為（1.6 ±0.2）mm/a。

圖8 中村T2 階地14C 樣品采集位置Fig.8 Location of the collected 14C Sample on the T2 terrace in Zhongcun

4 討論

根據(jù)已開挖的探槽，揭示出安寧河斷裂西支第一次古地震事件位于（1 700±30）～（2 130±30） a BP，第二次古地震事件位于（340±30）a BP 之前，且接近于這個年代。聞學(xué)澤等（2000）在安寧河斷裂野雞洞以北約3.5 km 處發(fā)現(xiàn)斷裂左旋位錯了一礫石堤約3 m，認(rèn)為可能是1480 年地震造成的位錯，震級為7.5±0.3 級。冉勇康等（2008）開展了安寧河斷裂紫馬跨、野雞洞探槽分析，揭示出距今1 634～1 811 a、1 030～1 050 a和280～550 a 的3 次強震事件，最近的一次事件可能為越西衛(wèi)1480 年地震。

聞學(xué)澤等（2007）在西昌與冕寧之間發(fā)現(xiàn)新的大地震地表破裂遺跡，認(rèn)為其為1536 年M7?地震的地表破裂，冕寧縣城位于這次地震的Ⅷ度區(qū)內(nèi)，該地震有可能破裂至冕寧附近。冉勇康等（2008）在大海子-干海子一帶開挖的三維探槽組合揭示安寧河斷裂2 300 年以來發(fā)生2 次強震事件，一次可能為公元1536 年的地震，一次為距今1 768～1 826 a 的地震事件。對比紫馬跨、野雞洞和大海子-干海子探槽獲取的古地震序列，強震復(fù)發(fā)行為明顯不同，兩段應(yīng)不屬于同一破裂段（冉勇康等，2008），大海子-干海子段隸屬于安寧河斷裂南段破裂分段。

安寧河斷裂西支位于安寧河斷裂大海子-干海子段西側(cè)，二者近似平行。中村探槽揭示的2 次古地震事件發(fā)震時間與大海子-干海子探槽的最新2 次古地震事件幾乎重合，推測2 條斷裂在一次大地震事件中可能發(fā)生同時破裂。2 條斷裂相距約3 km，探槽揭示安寧河斷裂西支的傾角為30°～45°，可知安寧河斷裂西支在深度1.5～3 km 匯入安寧河斷裂（圖9）。

圖9 安寧河斷裂與安寧河斷裂西支發(fā)震模型Fig.9 Seismic model of Anninghe fault and west branch of Anninghe fault

安寧河斷裂西支規(guī)模較小，根據(jù)Wells 等（1994）給出的破裂面積和震級經(jīng)驗公式，如斷裂面面積為15～30 km2，可觸發(fā)5.2～5.5 級地震，該斷裂不具備獨立發(fā)生大地震的可能性。根據(jù)野外地質(zhì)調(diào)查，最新一次地震事件的同震位移為2～3 m。根據(jù)Wells 等（1994）給出的最大同震位移和震級經(jīng)驗公式，需7.0～7.2級地震形成如此大的同震位移。因此，安寧河西支的地表破裂不是由該斷裂獨立破裂形成的，可能是安寧河斷裂南段的2 次大地震事件引起西支的同時破裂。

5 結(jié)論

通過對安寧河斷裂西支的詳細(xì)野外地質(zhì)考察，證實該斷裂為全新世活動斷層，以左旋走滑為主要特征，兼有逆沖分量，其左旋滑動速率為（1.6 ±0.2）mm/a。

結(jié)合典型地段的探槽開挖結(jié)果可知該斷裂曾發(fā)生多次地震活動，（2 130 ±30） a BP 以來發(fā)生2 次地震事件，分別為（2 300 ±30）～（1 700±30） a BP 地震和公元1536 年7?級地震。

安寧河斷裂南段的2 次大地震事件與本次獲得的地震事件時間上對應(yīng)較好，安寧河斷裂南段的大震事件可能導(dǎo)致了安寧河斷裂西支同時破裂，安寧河斷裂西支不具備獨立發(fā)生強震的能力。