李陳俠

(中國(guó)地震局地質(zhì)研究所，北京 100029)

東昆侖斷裂帶東段(瑪沁—瑪曲)晚第四紀(jì)長(zhǎng)期滑動(dòng)習(xí)性研究

李陳俠

(中國(guó)地震局地質(zhì)研究所，北京 100029)

東昆侖斷裂帶、阿爾金斷裂帶、祁連山—海原活動(dòng)斷裂帶等組成了青藏高原北部大型走滑斷裂系。這些斷裂之間的空間聯(lián)系、巨大的走滑量及其地殼縮短特征，都顯示了它們?cè)谟《劝鍓K和歐亞板塊匯聚過(guò)程中青藏高原的形成扮演了主要角色。這些斷裂準(zhǔn)確的滑動(dòng)速率對(duì)于研究青藏高原變形和演化過(guò)程，確定水平滑動(dòng)、變形的規(guī)模，建立高原的變形和演化模式提供了重要依據(jù)。

東昆侖斷裂帶東段(瑪沁—瑪曲)地處甘、川、青三省交界的青藏高原東北部，為昆侖—柴達(dá)木塊體和巴顏喀拉塊體的邊界斷裂的東部。作為東昆侖斷裂帶上人口最多的地震空區(qū)，其幾何結(jié)構(gòu)及其現(xiàn)今構(gòu)造運(yùn)動(dòng)特征的研究，對(duì)于瑪沁、瑪曲縣城的避讓帶的準(zhǔn)確確定、地震危險(xiǎn)性分析和更加科學(xué)有效的防震減災(zāi)有著重要的現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)于青藏高原的隆升機(jī)制爭(zhēng)議模型的檢驗(yàn)及該區(qū)斷裂帶構(gòu)造變形機(jī)制的研究有重大的理論意義。本文旨在分析、整理和總結(jié)前人成果的基礎(chǔ)上，通過(guò)航、衛(wèi)片的解譯及野外實(shí)地驗(yàn)證相結(jié)合的方法來(lái)分析該段的幾何結(jié)構(gòu)，通過(guò)構(gòu)造地貌和古地震相結(jié)合的方法來(lái)獲得斷裂的完整大震序列，最新地表破裂位移，從而得到斷裂的長(zhǎng)期滑動(dòng)速率，并與構(gòu)造地貌方法獲得的滑動(dòng)速率進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。系統(tǒng)獲得東昆侖斷裂帶東段幾何學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，以達(dá)到研究東昆侖斷裂帶中西段的快速左旋走滑向東如何消減的目的。

本文在分析整理前人資料的基礎(chǔ)上，通過(guò)航、衛(wèi)片判讀，進(jìn)行了野外地質(zhì)調(diào)查，室內(nèi)樣品測(cè)試，滑動(dòng)速率的計(jì)算，開(kāi)挖古地震探槽，綜合分析斷裂晚第四紀(jì)以來(lái)的活動(dòng)歷史，及該區(qū)域氣候與階地形成時(shí)間的對(duì)比，主要得到以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí):

1 幾何結(jié)構(gòu)

東昆侖活動(dòng)斷裂帶東段(瑪沁—瑪曲)西起阿尼瑪卿山北麓，經(jīng)過(guò)東傾溝、大武灘、扎木兒山前、納姆擦克耳山北側(cè)、西貢周、莫哈湯、西科河羊場(chǎng)、唐地，在克生托洛穿過(guò)黃河，展布在哲合拉布肖山前，過(guò)瑪曲后，進(jìn)入若爾蓋盆地，從羅叉北出沼澤地與塔藏?cái)嗔严嘟唬L(zhǎng)約330 km，總體走向北西295°，傾向以南西為主，傾角70°～80°，局部近直立。該區(qū)處于地震較多的南北帶中段及中國(guó)東西部構(gòu)造和南北向構(gòu)造交匯部位，東昆侖斷裂與很多斷裂交匯:在阿尼瑪卿山西側(cè)與中鐵斷裂相交，在莫哈湯南側(cè)和西貢周西側(cè)分別與阿萬(wàn)倉(cāng)斷裂東、西分支相交，形成西貢周斷層交匯區(qū)。迭部—武都斷裂距離東昆侖斷裂北側(cè)15 km，與東昆侖斷裂左階斜列。

2 幾何結(jié)構(gòu)和地表破裂分段

幾何結(jié)構(gòu)分段:走滑斷層的幾何特征往往呈現(xiàn)由一系列呈雁列排列次級(jí)斷層、褶皺和盆地等多種構(gòu)造類型按一定規(guī)律組合而成的狹長(zhǎng)條帶。其幾何分段標(biāo)志主要為階區(qū)、彎曲、間斷、分叉、交匯或分叉和斷裂寬度變化、活動(dòng)性的變化等，依據(jù)這些標(biāo)志，可將東昆侖斷裂帶東段(瑪沁—瑪曲)分為8段，從西往東分別為東傾溝段、大武灘段、肯定那段、西科河段、唐地段、瑪曲段、墨溪段和羅叉段。前7段中，除唐地段與瑪曲段為右階排列外，其余為左階排列，各階區(qū)之間范圍較小，聯(lián)系緊密，表明各段之間貫通程度較好。最長(zhǎng)的階區(qū)長(zhǎng)約10 km，寬約1.3 km，為西科河段與唐地段的梭狀斷裂交接組合。最小的階區(qū)為瑪曲段與墨溪段，在瑪曲縣城南側(cè)形成長(zhǎng)300 m，寬200 m的小拉分盆地。東傾溝段與西段的阿尼瑪卿山段形成34°的擠壓彎曲。墨溪段主要隱伏在若爾蓋高原沼澤內(nèi)，在羅叉北出沼澤地與塔藏?cái)嗔严嘟唬纬?0°的擠壓彎曲。在莫哈湯南側(cè)和西貢周西側(cè)東昆侖斷裂與阿萬(wàn)倉(cāng)斷裂相交匯，也為大武灘段、西科河段的分段標(biāo)志。該段廣泛分布的構(gòu)造地貌和古地震造成的破裂標(biāo)志表明該段曾經(jīng)歷過(guò)多次活動(dòng)。

地表破裂分段:阿尼瑪卿山為長(zhǎng)40 km，寬10 km的雙擠壓彎曲，階區(qū)內(nèi)山體隆升，可作為障礙體和應(yīng)力集中區(qū)。東昆侖斷裂在莫哈湯南側(cè)和西貢周西側(cè)分別與阿萬(wàn)倉(cāng)斷裂的東、西兩支相交，形成西貢周斷層交匯區(qū)，構(gòu)成構(gòu)造不連續(xù)點(diǎn)，可作為障礙體和應(yīng)力集中區(qū)。這兩個(gè)障礙體和應(yīng)力集中區(qū)可將東昆侖斷裂瑪沁—瑪曲段分成兩條地表破裂段，瑪沁段和瑪曲段。

3 構(gòu)造地貌方法獲得的滑動(dòng)速率

水平滑動(dòng)速率:通過(guò)對(duì)東昆侖斷裂帶瑪沁—瑪曲段30個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的地貌測(cè)量、年齡測(cè)試和計(jì)算，得到了各地表破裂段的晚更新世晚期以來(lái)的長(zhǎng)期水平滑動(dòng)速率，瑪沁段水平滑動(dòng)速率為9.3±2 mm/a，西貢周斷層交匯區(qū)水平滑動(dòng)速率為7.4±1 mm/a，瑪曲段水平滑動(dòng)速率為4.9±1.3 mm/a，斷裂水平滑動(dòng)速率呈梯度下降，且下降的突變點(diǎn)集中在阿萬(wàn)倉(cāng)斷裂與東昆侖斷裂交匯區(qū)的兩端，銳減的滑動(dòng)速率構(gòu)造轉(zhuǎn)換到阿萬(wàn)倉(cāng)斷裂的地殼縮短，與東昆侖斷裂帶的幾何結(jié)構(gòu)一一對(duì)應(yīng)。

垂直滑動(dòng)速率:通過(guò)對(duì)東昆侖斷裂帶瑪沁—瑪曲段30個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的地貌測(cè)量、年齡測(cè)試和計(jì)算，得到了各段的晚更新世晚期以來(lái)的長(zhǎng)期垂直滑動(dòng)速率，瑪沁段為0.7±0.2 mm/a，西貢周斷層交匯區(qū)為1.6±0.4 mm/a，瑪曲段為0.25±0.05 mm/a，這些速率在西貢周斷層交匯區(qū)最大，與水平滑動(dòng)速率之比大約為1:5，在唐地段最小。反映了東昆侖斷裂主要以左旋走滑為主，兼有傾滑分量，在瑪沁段西側(cè)的東傾溝表示為逆走滑性質(zhì)，在瑪沁縣城以東主要為正傾滑性質(zhì)。

4 大震序列

瑪沁段:揭露的活動(dòng)期次共有7次:第一次事件為(358—430)Cal a BP(公元1520—1592年)以后不久;第二次事件為(977—1090)Cal a BP～(1070±l80)a BP(格薩爾王時(shí)期);第三次事件為(1689—1736)Cal a BP～(2.0±0.3)ka;第四次事件為(3058—3211) Cal a BP～(3342—3454)Cal a BP;第五次事件為距今(6.6±0.7)ka～(7.2±0.8)ka;第六次事件為(7971—8050)Cal a BP～(8451—8632)Cal a BP;第七次事件為距今(9.9±1.0)ka～(10.1±1.0)ka。全新世早期以來(lái)的古地震復(fù)發(fā)周期為500～1000 a，距今2000年以來(lái)的古地震復(fù)發(fā)周期為600±100 a。其中第二次事件可從民間史詩(shī)《格薩爾王傳》中得到證實(shí)。最新一次地震事件的離逝時(shí)間約為400 a，距離最近古地震復(fù)發(fā)時(shí)間的最小值500 a只有100 a，地震危險(xiǎn)性應(yīng)該引起重視。

瑪曲段:揭露的活動(dòng)期次有8次:第一次事件為1055～1524 Cal a BP以來(lái);第二次事件在(1210±50)～(1730±50)a BP之間;第三次事件在(1730±50)～(2530±40)a BP之間;第四次事件在(3736±57)～(4586±124)a BP之間;第五次事件在(4850±40)～(7460 ±60)a BP之間;第六次事件為(7460±60)～(8690±40)a BP;第七次事件為9000～10000 a BP;第八次事件為(15800±2500)～(24100±2900)a BP。大震平均復(fù)發(fā)間隔為1000～2000 a，最近三次古地震的復(fù)發(fā)間隔為1000 a。最新一次古地震事件的離逝時(shí)間大約1000 a，已經(jīng)接近最新的復(fù)發(fā)間隔，地震危險(xiǎn)性非常嚴(yán)峻。

同時(shí)2008年5.12汶川MS8.0級(jí)地震對(duì)瑪沁—瑪曲斷裂造成了應(yīng)力加載，提高了瑪沁—瑪曲段的地震危險(xiǎn)性，因此該區(qū)的地震危險(xiǎn)性應(yīng)當(dāng)給予重視，需要加強(qiáng)該區(qū)的防震減災(zāi)法的宣傳，提高大家的防震減災(zāi)意識(shí)。

5 古地震獲得的滑動(dòng)速率

瑪沁段:瑪沁段最新地表破裂造成的水平位移為4±0.5 m，近2000年來(lái)的古地震復(fù)發(fā)周期600±100 a，利用公式S=D/Rx獲得斷裂的水平滑動(dòng)速率為7±1 mm/a，與構(gòu)造地貌獲得的斷裂長(zhǎng)期滑動(dòng)速率9.4±1 mm/a相差不多。

瑪曲段:瑪曲西側(cè)的最新地表破裂造成的平均水平位移為3 m，通過(guò)最近三次大震的復(fù)發(fā)間隔1000 a，利用公式S=D/Rx獲得斷裂的水平滑動(dòng)速率為3 mm/a，和構(gòu)造地貌方法獲得的長(zhǎng)期滑動(dòng)速率4.9±1.3 mm/a相差不多。

6 構(gòu)造轉(zhuǎn)換

無(wú)論是構(gòu)造地貌還是古地震方法計(jì)算的滑動(dòng)速率，東昆侖斷裂帶東段滑動(dòng)速率都呈梯度下降，下降主要集中在斷裂走向的彎曲和橫向構(gòu)造的交匯區(qū)，與斷裂的幾何結(jié)構(gòu)變化一一對(duì)應(yīng)。斷裂通過(guò)西貢周斷層交匯區(qū)后，水平滑動(dòng)速率銳減了大約4 mm/a，銳減的部分與阿爾金斷裂類似，主要轉(zhuǎn)換到阿萬(wàn)倉(cāng)斷裂帶上的逆沖和左旋走滑。通過(guò)對(duì)構(gòu)造變形的矢量分解，得到阿萬(wàn)倉(cāng)斷裂西支的左旋滑動(dòng)速率為2.4 mm/a;東支的左旋滑動(dòng)速率為1.4 mm/a，垂直斷裂水平縮短速率為2.3 mm/a，東、西兩支構(gòu)成一種滑移分解模式，對(duì)二者的矢量合成，得到南西側(cè)塊體相對(duì)北東側(cè)塊體在112.1°的方向上有4.6 mm/a的滑動(dòng)速率。

7 階地形成期

通過(guò)對(duì)該區(qū)觀測(cè)點(diǎn)地貌面年齡的統(tǒng)計(jì)，獲得該區(qū)階地形成時(shí)間主要集中在1～2 ka，3～5 ka，7～10 ka，12.5～15 ka，28～35 ka，40～45 ka，65～70 ka 7個(gè)時(shí)間段內(nèi)，分別與該區(qū)的氣候特征相對(duì)應(yīng)，1～2 ka主要對(duì)應(yīng)新冰期后的間冰期，3～5 ka對(duì)應(yīng)全新世大暖期晚期溫濕階段，7～10 ka對(duì)應(yīng)全新世大暖期早期潮濕階段，12.5～15 ka對(duì)應(yīng)末次冰消期，28～35 ka、40～45 ka對(duì)應(yīng)末次冰期冰盛期的異常溫暖期和末次冰期間冰階的異常高溫期，65～70 ka對(duì)應(yīng)末次冰期早冰階。由此可見(jiàn)該區(qū)的階地形成主要受氣候溫暖潮濕影響。

東昆侖斷裂帶;瑪沁段;瑪曲段;西貢周斷層交匯區(qū);阿萬(wàn)倉(cāng)斷裂;滑動(dòng)速率;構(gòu)造地貌;古地震;復(fù)發(fā)間隔;幾何結(jié)構(gòu)特征;破裂分段特征

(作者電子信箱，李陳俠:lcxwzx@sohu.com)

P548;

A;

10.3969/j.issn.0235-4975.2010.03.010