楊曉平 冉洪流

（中國地震局地質(zhì)研究所，北京100029）

活動推覆構(gòu)造區(qū)潛在震源的邊界和震級上限
——以1902 年阿圖什8?級地震構(gòu)造區(qū)為例1

楊曉平 冉洪流

（中國地震局地質(zhì)研究所，北京100029）

1902年阿圖什8? 級地震發(fā)生在西南天山山前推覆構(gòu)造體中，逆沖推覆構(gòu)造由推覆體的根部斷裂、推覆體、滑脫斷層和前緣逆斷裂-褶皺等組成，大地震的發(fā)震斷裂往往是推覆構(gòu)造的根部斷裂，而地震地表破裂和同震褶皺隆起則位于山前逆斷層-褶皺帶內(nèi)。高震級的潛在震源區(qū)（MU＞7.5）對應(yīng)于低速的天山地塊和高速的塔里木地塊之間的根帶斷裂，其長度對應(yīng)于推覆體根帶斷裂的長度，寬度對應(yīng)于根帶隱伏逆沖斷裂在地表的投影寬度。推覆體前緣的每個活動逆斷裂-背斜對應(yīng)于一個潛在震源（MU≤7.5），其長度與活動逆斷裂-背斜的長度相等，寬度應(yīng)覆蓋活動褶皺的兩翼。潛在震源的矩震級上限由W-C統(tǒng)計關(guān)系式確定，其中發(fā)震斷裂的面積為活動褶皺的長度與隱伏斷坡寬度的乘積。

西南天山 推覆構(gòu)造 活動褶皺 潛在震源 震級上限

前言

l968年康奈爾首次在文章中提出了“potential source”的概念，國內(nèi)將其翻譯成“潛在震源區(qū)”，但沒有明確給出潛在震源區(qū)的定義。從對潛在震源區(qū)的描述和應(yīng)用可以知道，潛在震源區(qū)是未來地震震源可能的空間位置分布區(qū)域，可以呈點、線、面等形狀。在中國當(dāng)前的地震區(qū)劃和工程場地地震安全性評價實踐中，一般將潛在震源區(qū)定義為“未來可能發(fā)生破壞性地震的地區(qū)”（盧壽德，2006）。潛在震源區(qū)的確定主要包括兩個方面：一是范圍大??；二是展布方向和震級上限（MU）?？偟膩碚f，上述兩個方面的內(nèi)容都是根據(jù)地震活動空間分布和強度，以及地震構(gòu)造來確定（張裕明，1993）。潛在震源區(qū)的范圍、方向和面積直接影響著其周圍的烈度、加速度值和地震年發(fā)生率的分配， 因此它對地震區(qū)劃十分重要。在實際工作中，根據(jù)不同地區(qū)的特點可采用以下多種方法，如破壞性地震發(fā)生的構(gòu)造部位、小震活動條帶、余震分布范圍、盆地構(gòu)造解析、活斷層的走向、古地震的破裂范圍、斷層分段等，來確定潛在震源區(qū)的方向和范圍（張裕明等，1994）。在以往討論潛在震源區(qū)劃分的文獻(xiàn)中，通常把潛在震源區(qū)的寬度取斷裂兩側(cè)7—15km （張裕明等，1992）。潛在震源區(qū)和發(fā)震構(gòu)造沒有差別，僅僅是不同地震危險性分析方法中的不同表述（張裕明等，2006）。實際上，深部震源位置和地表活斷裂的性質(zhì)、傾向有很大的關(guān)系。在潛在震源劃分過程中，通常假定潛在震源的位置與地表活動斷裂的展布一致。在活動推覆構(gòu)造發(fā)育的地區(qū)，大地震的震中與地表破裂帶在空間上有較大的間距，而一些中強地震并不產(chǎn)生地表破裂，只表現(xiàn)為活動褶皺的隆升（楊曉平等，1998）。周本剛等（1997）和沈軍等（2008a；2008b）在討論劃分潛在震源區(qū)的地震地質(zhì)規(guī)則時也注意到這個問題。在對活動推覆構(gòu)造區(qū)進行潛在震源劃分時，所遇到的特殊問題是地表活動構(gòu)造與發(fā)震構(gòu)造之間存在空間上的不一致，地表斷裂的同震位錯變形與震級大小之間沒有很好的線性關(guān)系，宏觀震中與微觀震中的空間位置也有較大的差別。

本文以1902年阿圖什8? 級地震區(qū)為例，從地表活動構(gòu)造、深部構(gòu)造以及深淺構(gòu)造的關(guān)系，討論活動推覆構(gòu)造區(qū)潛在震源區(qū)的邊界位置，并以潛在震源區(qū)內(nèi)發(fā)震構(gòu)造（活動褶皺）的規(guī)模為基礎(chǔ)，確定潛在震源的震級上限。最后，給出活動推覆構(gòu)造區(qū)潛在震源劃分和震級上限確定的原則和方法。

1 阿圖什地震構(gòu)造區(qū)的構(gòu)造環(huán)境

阿圖什地震發(fā)生在帕米爾東北，塔拉斯-費爾干斷裂以東，為南天山與塔里木盆地接合帶的西段。該帶在地表表現(xiàn)為天山向塔里木盆地逆沖而形成的多排褶皺構(gòu)造。根據(jù)褶皺構(gòu)造的特征，可分為西部的阿圖什推覆體和東部的柯坪推覆體（圖1）。帕米爾及附近地區(qū)的地震震中分布表明，中深源地震主要分布在興都庫什至南帕米爾一帶，其它廣大地區(qū)主要為淺源地震（Burtman等，1993）。研究區(qū)位于淺源地震區(qū)，曾發(fā)生過1902年阿圖什8?級地震、1996年阿圖什6.9級地震、1997年伽師6級強震群、2003年巴楚-伽師6.8級地震等一系列強震，是現(xiàn)今構(gòu)造活動強烈的地區(qū)。許多學(xué)者對南天山與塔里木盆地接合帶的新構(gòu)造及斷裂活動特征進行過大量的研究，主要認(rèn)為南天山山前發(fā)育大量的近東西向逆沖斷裂和薄皮式褶皺構(gòu)造，反映了塔里木和南天山之間以相對擠壓為主的構(gòu)造活動（Yin等，1998；Allen等，1999；曲國勝等，2001；陳杰等，2001；楊曉平等，2006；2008）。也有學(xué)者認(rèn)為，在南天山擠壓構(gòu)造帶的前緣存在大規(guī)模的走滑活動（田勤儉等，2006）。

2 地表活動構(gòu)造特征

阿圖什地震區(qū)內(nèi)存在多條逆斷裂-褶皺帶，以下簡述它們的活動特征。

邁丹斷裂：是天山和塔里木盆地的分界斷裂，位于區(qū)域西北邁丹山一帶，西起托云西，向東經(jīng)哈拉其到烏什北，總體走向北東東，傾向北西，傾角 40°—80°，總長度近 1000km。依據(jù)山前推覆體的差異，西段稱為阿圖什推覆構(gòu)造體，東段稱為柯坪推覆構(gòu)造體。

斷裂控制兩側(cè)構(gòu)造演化和現(xiàn)代地貌發(fā)育，西北側(cè)為西南天山的中高山區(qū)，東南側(cè)為多排背斜山嶺和盆地，沿斷裂線性影像清晰。盧華復(fù)等（1998）認(rèn)為是一條具有左旋走滑特征的走滑逆斷裂。沿斷裂可見到古生代地層逆沖到新生代地層之上，在邁丹一帶可見到清楚的斷層面和破碎帶，但山脊、水系無明顯的左旋位錯。發(fā)生在該斷裂附近的幾個地震震源機制解也表明，該斷裂現(xiàn)今活動以逆斷裂為主（高國英等，2005；龍海英等，2008）。

在恰克馬克河谷中可見斷裂面，上盤石炭系灰綠色絹云母片巖、砂巖向南逆沖于白堊系紅色砂礫巖之上，斷面產(chǎn)狀340°∠68°，斷裂破碎帶寬度30m，斷面上斷層泥厚度1—3cm，其熱釋光（TL）測年結(jié)果為（15.35±1.18）×104a B.P.，斷層帶被全新世坡積碎石層覆蓋。在斷裂通過的支溝洪積扇和現(xiàn)代河床堆積物也未見錯動現(xiàn)象，表明斷裂在中更新世晚期曾有強烈活動（沈軍等，2001）。

圖1 喀什地區(qū)褶皺帶衛(wèi)星影像圖和地質(zhì)剖面Fig.1 Satellite image and geological profile of Kashi area

托特拱拜孜斷裂：西起烏恰以北的托特拱拜孜，向北東東向延伸到三岔口西北，平面上呈舒緩波狀，在阿圖什北吐古買提南斷裂分成兩段。全長約250km，斷裂總體走向80°，傾向北，局部南傾，傾角25°—80°，為左旋走滑逆斷裂。

在阿爾帕雷克村南探槽中，斷面產(chǎn)狀196°∠38°，二疊系逆沖到熱釋光年齡距今為（8600±600）年的全新世地層之上，說明斷裂在全新世早期有強烈活動（欒超群等，1998）。

1902年發(fā)生的阿圖什8?級地震，在托蓋山（托特拱拜孜斷裂的上盤）造成塌方量達(dá)20—30萬m3的大規(guī)模山崩及順層滑塌，導(dǎo)致1km長的“山剝皮”（趙瑞斌等，2001），大規(guī)模的塌方堵塞溝谷，形成了4—5級跌水，最大一級高差達(dá)5m。該斷裂東延進入柯坪推覆構(gòu)造帶，在奧茲格爾山前形成高約1.5m的斷層陡坎。沿斷裂曾發(fā)生過多次6級以上的地震，最近的1次地震是1996年3月19日的阿圖什6.9級地震。

阿圖什逆斷裂-褶皺帶：阿圖什背斜北翼斷裂位于阿圖什背斜帶北翼，西起恰克馬克河以東，向東伴隨著阿圖什背斜向東傾伏而被晚第四紀(jì)坡洪積層覆蓋，總體走向近東西，傾向南，傾角20°—40°，逆斷性質(zhì)，地表斷裂長約20km。恰克馬克河附近及以西的逆斷裂-褶皺帶，逆沖斷裂發(fā)育在褶皺的南翼，沿斷裂形成斷層三角面，地表斷層長約20km。

斷裂在航片上表現(xiàn)為十分清晰的線性影像，野外實地考察結(jié)果表明，線性影像是阿圖什斷裂錯斷博古孜河?xùn)|岸級階地在地表形成連續(xù)性較好的斷層陡坎，延伸長度達(dá)5km左右。陡坎高度一般為0.5—5m，坡向北。探槽開挖結(jié)果表明，上新統(tǒng)紅棕色泥質(zhì)砂巖和砂質(zhì)泥巖逆沖至上更新統(tǒng)砂礫石層之上，斷層產(chǎn)狀 140°∠40°。下盤上更新統(tǒng)地層受斷層影響已發(fā)生明顯構(gòu)造變形，靠近斷層面附近礫石長軸沿斷層面定向排列；探槽揭露出至少有1次古地震事件，晚更新世以來垂直速率為0.3—0.36mm/a（趙瑞斌等，2001）。

阿圖什背斜是一個晚第四紀(jì)以來強烈活動的褶皺構(gòu)造，隆起高度達(dá) 100m，隆起速率達(dá)1.69mm/a左右（楊曉平等，2009）。沿斷裂曾發(fā)生過1896年6?級地震和1902年多個6級左右的地震，也說明該逆斷裂-褶皺帶的現(xiàn)今活動。

喀什逆斷裂-褶皺：喀什斷裂位于喀什背斜北翼，為隱伏斷裂，影像和地表反映不明顯。據(jù)新疆石油局地震勘探資料，喀什斷裂是沿古近系底部泥巖滑動的滑脫斷層上的斷坡，斷層面傾向南，傾角20°—30°。

喀什背斜是發(fā)育在喀什隱伏逆斷裂上盤的不對稱背斜，北翼陡，南翼緩。地表背斜核部出露的地層為上新世泥巖，兩翼和圍斜出露的地層為早更新世礫巖。恰克馬克河的西岸發(fā)育7級階地，其中T7階地坡向南，隆起高度達(dá)120m，坡角達(dá)到33‰，遠(yuǎn)大于一般河流3‰的坡降。說明喀什背斜的活動使得河流階地發(fā)生掀斜。

明堯勒逆斷裂-褶皺：褶皺帶長40km，地表未見控制該背斜的活動逆沖斷裂。組成背斜的最老地層為古近系，最新地層為下更新統(tǒng)西域礫巖。橫跨背斜的河流階地均褶皺變形，T7階地的縮短量約為46m，縮短速率為0.5—0.6mm/a，背斜核部的隆起量達(dá)115—135m，平均隆起速率1.2—1.7mm/a（陳杰等，2005）。

木吐勒活動背斜-褶皺帶：背斜長約30km，斷坡下端深度約6km，走向近東西。該背斜帶也是一條活動背斜帶，組成背斜的主要地層為上新統(tǒng)泥巖和下更新統(tǒng)西域礫巖，部分地段可見斷層出露，錯斷全新世的河流階地。

3 深淺構(gòu)造關(guān)系

根據(jù)南天山地表地質(zhì)構(gòu)造、深部探測結(jié)果（劉啟元等，2000；張先康等，2002），以及近年來的石油地震勘探結(jié)果，得到南天山山前的綜合地質(zhì)剖面（田勤儉等，2006）（圖2）。在邁丹斷裂以北，由于天山的抬升，使得結(jié)晶基底面（G面）埋深較淺。探測結(jié)果表明，天山（托云附近）的結(jié)晶基底面比塔里木盆地內(nèi)部高6—7km。同時，天山內(nèi)部奠霍面下凹，地殼厚度增大，在地殼內(nèi)部形成多層低速體。邁丹斷裂控制了結(jié)晶基底面的埋深，在深部大致對應(yīng)中下地殼低速體的東南邊界，所以該斷裂具有區(qū)域深大斷裂的構(gòu)造背景。邁丹斷裂以南，結(jié)晶基底頂面以下為具有高P波速度的塔里木地殼，結(jié)晶基底以上為塔里木盆地的沉積蓋層。

陰影區(qū)為天山地殼及其構(gòu)造巖；空白區(qū)為塔里木及其構(gòu)造巖；數(shù)字為P波速度；M為推測的中生界底界；G為結(jié)晶基底頂界；C1為結(jié)晶基底底界（上、中地殼分界）；C2為中、下地殼分界圖2 南天山山前綜合構(gòu)造剖面（田勤儉等，2006；修改）Fig.2 Tectonic model of southern Tianshan Mountain front belt (after Tian Qinjian et al., 2006)

邁丹斷裂與托特拱拜孜斷裂之間為山前逆沖推覆體。推覆體上部主要為天山型巖系。推覆構(gòu)造切割了結(jié)晶基底面，形成結(jié)晶基底面深度分布的過渡區(qū)。肖安成等（2000）根據(jù)褶皺地層及平衡地質(zhì)剖面，推測推覆體深度為11—18km，與深部探測剖面中自天山向東南延伸的上地殼低速層深度相當(dāng)，該低速層可能反映了托特拱拜孜推覆構(gòu)造的滑脫面。在滑脫面之下，深部探測結(jié)果顯示為地殼深部其它界面的斜坡帶，總體向天山傾斜，這與塔里木塊體向天山之下俯沖一致，可能反映了滑脫面之下為塔里木地殼。

推覆體前緣為卷入中新生代地層的褶皺，而且多為緊閉褶皺，并發(fā)育近直立地層。托特拱拜孜斷裂以南，淺層為新生代地層組成的褶皺和逆沖斷裂系，根據(jù)石油物探資料，滑脫深度約 3—6km。在該滑脫面之下，地殼內(nèi)存在多個速度異常區(qū)，可能反映了不同方向的斷裂構(gòu)造。

綜合上述構(gòu)造剖面可以看出，南天山山前存在兩套構(gòu)造系統(tǒng)：邁丹斷裂及其前緣推覆體，主要活動時期為距今26Ma以前。阿圖什背斜在不同的段落表現(xiàn)的逆沖方向不一致，在小阿圖什附近（西段）為由北向南逆沖，阿圖什以東段（東段）為由南向北逆沖。喀什背斜為由南向北逆沖，說明阿圖什背斜所在的位置為天山地塊向南逆沖，與帕米爾地塊向北逆沖的交匯部位，淺部構(gòu)造上表現(xiàn)為對沖。阿圖什背斜和喀什背斜開始形成時期為距今1.6—1.5Ma B.P.以后，晚于邁丹斷裂為主體的逆沖構(gòu)造系統(tǒng)?？傊?，山前中新生代盆地中的活動逆斷裂-褶皺帶的構(gòu)造變形，記錄了其推覆體根帶深部的構(gòu)造變形。

4 阿圖什地震震中位置和疑似地表破裂

1902年8月22日阿圖什8?級地震是西南天山地區(qū)的最大歷史地震，中國歷史地震強震目錄（國家地震局震害防御司，1995）中給出了阿圖什地震的震中位置：北緯39.9°，東經(jīng)76.2°，震中位置精度為2類（小于等于25km）。極震區(qū)包括阿湖（阿圖什北約10km）、阿圖什、哈爾?。ü。O他克（松塔克）（阿圖什南約3km）等地，除阿湖和哈爾俊外，其它地點均位于塔里木盆地內(nèi)人口相對密集的地區(qū)。阿湖和哈爾俊一線大體與托特拱拜孜斷裂展布的位置一致，其西北方向至今仍為無人的高山區(qū)，史料上不可能有地震破壞的記載。因此，史料記載的極震區(qū)（宏觀震中區(qū)）可能偏向塔里木盆地西北緣的人類居住區(qū)，推測實際的震中位置可能位于阿圖什北的天山山前無人區(qū)，也是中高山與低山的地貌分界區(qū)。該地區(qū)位于阿圖什地震震中（國家地震局震害防御司，1995）北25—35km的地方，與中國歷史地震強震目錄中給出的震中位置并不矛盾。

托特拱拜孜斷裂是極震區(qū)內(nèi)的重要活動斷裂，以逆沖活動為主，且有一定的左旋走滑分量。該斷裂是南天山古生界和中、新生界的分界斷裂，探槽揭露該斷裂全新世以來發(fā)生了 2次地震事件，并沿該斷裂地震災(zāi)害帶狀分布，前人將其定為1902年阿圖什8?級地震的發(fā)震斷裂，且把震中位置放在托特拱拜孜斷裂上盤（柏美祥等，1988）。除沿托特拱拜孜斷裂有最新活動跡象外，在阿圖什背斜北緣也發(fā)現(xiàn)疑似的地震破裂和古地震現(xiàn)象（趙瑞斌等，2000；2001)。因此，該地震的地表破裂帶分布范圍可能較寬，不局限于個別逆沖斷裂。根據(jù)綜合地質(zhì)剖面研究，推覆構(gòu)造體的根帶具有深部構(gòu)造背景，為低速的天山地塊與高速的塔里木地塊的結(jié)合部位，很可能是1902年阿圖什大地震的震源破裂位置（圖2）。因此，可以認(rèn)為根帶斷裂是1902年阿圖什8?級地震發(fā)震斷裂（發(fā)震構(gòu)造），托特拱拜孜斷裂、阿圖什逆斷裂-背斜帶分別是發(fā)震斷裂出露地表和同震背斜隆起的位置。由于塔里木西北緣發(fā)育逆沖推覆構(gòu)造體系，決定了地震時深部斷裂的地震破裂造成表層多條逆沖斷裂的活動，形成較寬的地表破裂分布區(qū)和同震褶皺隆起區(qū)。

5 阿圖什推覆構(gòu)造體中潛在震源的范圍和震級上限確定

潛在震源是指未來可能發(fā)生破壞性地震的地區(qū)，劃分的原則為地震構(gòu)造類比和地震活動重復(fù)。潛在震源的方向和范圍，即潛在震源的邊界，在不同的地震構(gòu)造環(huán)境下確定方法也不一致，一般情況下主要考慮活動斷裂的走向、余震的分布范圍等。5.1 潛在震源范圍的確定

由于阿圖什地震構(gòu)造區(qū)特殊的構(gòu)造樣式，潛在震源的位置不能完全按照走滑斷層、正斷層地區(qū)潛源劃分方法劃定潛在震源。本文根據(jù)阿圖什地震區(qū)逆沖推覆構(gòu)造體系地表和深部構(gòu)造的特點，制定了潛在震源劃分的方法：①潛在震源的方向與活動斷坡（包含隱伏的活動斷坡）的走向一致，長度為一個完整的斷坡或逆斷裂-褶皺；②潛在震源的寬度應(yīng)覆蓋活動斷坡在地表的投影區(qū)域，向活動逆斷裂（隱伏活動斷坡）的下盤方向擴展到前翼向斜軸部，向隱伏活動斷坡的根帶方向擴展到背馱向斜的軸部；③對間距小的疊瓦狀逆沖斷層系，可以把多個疊瓦狀逆沖斷裂-褶皺劃到一個潛在震源中（圖2）。

5.2 震級上限（MU）的確定

5.2.1 震級上限（MU）的確定方法

潛在震源的震級上限（MU）是指在該潛在震源內(nèi)可能發(fā)生的最大地震震級，預(yù)期未來發(fā)生超過該震級地震的概率趨近于零。震級上限是通過對該潛在震源區(qū)本身的地震活動情況和構(gòu)造特征分析確定。一般情況下，可通過以下途徑獲得潛在震源的震級上限值：①對已經(jīng)發(fā)生過破壞性地震的潛在震源區(qū)，根據(jù)歷史地震和儀器記錄地震確定的震級進行評價。如在地震記錄豐富的地區(qū)，歷史地震記錄包含幾個完整的地震活躍期，且記載到7級以上的地震，則可以認(rèn)為記載到的最大地震震級可以代表潛在震源的震級上限。結(jié)合地震構(gòu)造對比，對已經(jīng)發(fā)生地震的震級（＜7.5）進行評估，判斷已有的最大地震震級能否代表震級上限，若不能，則可以根據(jù)潛在震源區(qū)內(nèi)的地震活動適當(dāng)加大。②對沒有記載到破壞性地震的潛在震源區(qū)，震級上限一般通過對該潛在震源區(qū)地震構(gòu)造特點與同一地震帶、地震構(gòu)造區(qū)已知潛在震源對比后確定。對比的指標(biāo)有新構(gòu)造活動的強度和方式、斷層活動的時代、規(guī)模、強度、方式、分段等，以及構(gòu)造應(yīng)力場、深部構(gòu)造和地球物理場等。③潛在震源區(qū)內(nèi)活動斷層段的長度、一次地震事件的位錯量、位移速率等與地震震級經(jīng)驗關(guān)系的統(tǒng)計結(jié)果，可作為該潛在震源區(qū)震級上限的參考值。

對于阿圖什地震區(qū)除發(fā)育活動斷裂外，還分布有阿圖什活動背斜、喀什活動背斜、木吐勒背斜和明堯勒背斜等。在這些活動背斜區(qū)，部分地段出露活動斷裂，大部分地段表現(xiàn)為隱伏的活動斷坡，對它們發(fā)震能力的評判是一個難點。以下用Wells等（1994）的統(tǒng)計公式，計算活動背斜可能發(fā)生地震的矩震級。取隱伏活動斷坡的傾角為 45°，滑脫斷層的深度由相關(guān)地震勘探資料中得到。然后利用地震矩震級和面波震級之間的統(tǒng)計關(guān)系，確定潛在震源區(qū)的最大面波震級，即震級上限（MU）。

Wells等（1994）的統(tǒng)計公式為：式中，MW為矩震級；RA為逆沖斷層的面積（隱伏斷坡的長度乘以寬度）。

冉洪流統(tǒng)計了高震級地震矩震級（MW）和面波震級（MS）之間的關(guān)系1冉洪流，2009.“潛在震源區(qū)震級上限不確定性及其對地震區(qū)劃結(jié)果影響研究”結(jié)題報告.，得到的關(guān)系式為：

5.2.2 阿圖什地震區(qū)潛在震源的震級上限

依據(jù)上述潛在震源劃分的原則，可以把阿圖什地震區(qū)劃分為7個獨立的發(fā)震構(gòu)造，即7個潛在震源（圖3）。1號潛在震源內(nèi)發(fā)生過1902年阿圖什8?級地震，其它6個潛在震源區(qū)地震記錄少且位置不夠準(zhǔn)確，震級上限采用上述統(tǒng)計關(guān)系的計算結(jié)果，再結(jié)合歷史地震獲得（表1）。

表1 阿圖什地震構(gòu)造區(qū)潛在震源震級上限一覽表Table 1 Upper limit magnitudes of Atushi potential seismic sources

從以上計算可以知道，1、3和4號潛在震源由公式計算得到的矩震級換算得到的面波震級與相應(yīng)褶皺帶已經(jīng)發(fā)生的歷史地震震級大小相近，2、5、6和7號潛在震源的面波震級大于已經(jīng)發(fā)生地震的震級約0.5個震級檔。本區(qū)位于帕米爾弧形構(gòu)造和西南天山的結(jié)合部位，地震活動強烈，歷史地震和儀器記錄地震均有可對比的震例。從表1中可以看出，除1號潛在震源外，其它潛在震源內(nèi)已經(jīng)發(fā)生的地震震級均小于計算得到的面波震級，2號潛在震源相應(yīng)的震級上限MU取MS值的整數(shù)位加0.5，其它潛在震源則向上取整，即7.0。計算得到1號潛在震源的震級為8.46級，取該潛在震源的震級上限為8.5級。

3（7.0）：括號前為潛在震源編號，括號內(nèi)為震級上限值；圖中只給出邁丹斷裂的西南段，木吐勒背斜和明堯勒背斜也不完整圖3 阿圖什地震區(qū)潛在震源劃分方案Fig.3 Scheme of potential seismic source zones at Atushi earthquake region

5.3 潛在震源分述

在阿圖什地震構(gòu)造區(qū)劃分出的潛在震源具有較明確的發(fā)震構(gòu)造，以下簡述各潛在震源的發(fā)震構(gòu)造特征。

5.3.1 邁丹潛在震源區(qū)（1（8.5））

該潛在震源區(qū)的發(fā)震構(gòu)造是阿圖什推覆構(gòu)造體的根帶斷裂，即邁丹斷裂的根部，斷裂帶全長250km左右。邁丹斷裂在地表雖然未見晚更新世以來的活動證據(jù)，但中更新世晚期仍然具有一定的活動，它構(gòu)成了西南天山與山前中新生代褶皺帶的地貌界限，為新構(gòu)造活動差異帶，亦為天山低速塊體和塔里木高速塊體的分界斷裂。推測阿圖什特大地震發(fā)生在該斷裂15—30km深的范圍內(nèi)。

5.3.2 托特拱拜孜潛在震源區(qū)（2（7.5））

發(fā)震構(gòu)造為托特拱拜孜活動斷裂的淺部斷坡，斷坡深約 8—10km，延伸長度約 80km，平面上呈舒緩波狀，逆沖性質(zhì)，錯斷上更新統(tǒng)和全新統(tǒng)。全新世以來發(fā)現(xiàn)2次古地震事件，垂直位錯分別為90cm和80cm，分別發(fā)生在距今8600年之前和之后。

5.3.3 阿圖什背斜西段潛在震源區(qū)（3（7.0））

發(fā)震構(gòu)造為阿圖什背斜西段背斜南翼山前斷裂和上盤的活動褶皺，稱為烏合沙魯斷裂，或烏恰斷裂，或卡巴加特斷裂，斷坡深約 5km，長 50km，為一條全新世活動逆斷裂。沿斷裂發(fā)現(xiàn)2期古地震事件，且儀器記錄以來分別于1978年和1987年發(fā)生過2次6級地震，震時在地表產(chǎn)生張性地裂縫。

5.3.4 阿圖什背斜東段潛在震源區(qū)（4（7.0））

發(fā)震構(gòu)造為阿圖什活動背斜東段和北翼活動逆沖斷裂，背斜長約 50km，北翼活動逆沖斷裂長約20km，斷坡深約5km，走向北東東，為晚更新世以來的活動褶皺-逆斷裂帶。博古孜河穿越阿圖什活動背斜時形成6級基座階地，且這些階地均被褶皺變形，晚第四紀(jì)以來背斜的隆起速率不均勻，變化范圍為0.4—1.69mm/a（楊曉平等，2009）。在博古孜河T1和T2階地上，斷層陡坎高1—5m，可見斷面傾角60°。沿褶皺帶發(fā)生過6.2級地震。

5.3.5 木吐勒背斜潛在震源區(qū)（5（7.0））

發(fā)震構(gòu)造為木圖勒活動逆斷裂-褶皺帶，背斜長約30km，斷坡深部約6km，走向近東西。該背斜帶也是一條活動背斜帶，組成背斜的主要地層為上新統(tǒng)泥巖和下更新統(tǒng)西域礫巖，部分地段可見斷層出露，錯斷全新世的河流階地。

5.3.6 明堯勒背斜潛在震源區(qū)（6（7.0））

發(fā)震構(gòu)造為明堯勒活動褶皺帶，褶皺帶長40km，地表未見控制該背斜的活動逆沖斷裂。組成該背斜的最老地層為古近系，最新地層為下更新統(tǒng)西域礫巖。橫跨背斜的河流階地被褶皺變形，T7階地的縮短量約為 46m，縮短速率 0.5—0.6mm/a，背斜核部的隆起量達(dá)135—115m，平均隆起速率1.2—1.7mm/a。背斜帶內(nèi)發(fā)生過多次4.0—4.9級地震，最大地震為6.2級。

5.3.7 喀什背斜潛在震源區(qū)（7（7.0））

發(fā)震構(gòu)造為喀什活動背斜帶，長 60km，斷坡深 5km，未出露地表，為一個北翼陡南翼緩的不對稱背斜構(gòu)造，沿褶皺帶無4.7級以上地震發(fā)生。該褶皺帶是一個活動褶皺帶，恰克馬克河在喀什背斜段形成7級階地，最高級階地隆起高度達(dá)150m左右。T7階地上部沉積物的堆積年代為距今12.4萬年，晚更新世背斜以來的隆起速率達(dá)1.2mm/a。

6 初步結(jié)論和討論

活動逆沖推覆構(gòu)造區(qū)往往在山前地帶發(fā)育多排活動逆斷裂-褶皺帶，逆斷裂通常為隱伏斷裂或部分出露地表，其伴隨的褶皺也具有強烈的活動性。阿圖什推覆構(gòu)造區(qū)高震級地震應(yīng)發(fā)生在天山地塊和塔里木地塊的分界斷裂帶上，即逆沖推覆體的根帶，其長度為阿圖什推覆構(gòu)造所對應(yīng)的根帶斷裂長度，寬度應(yīng)覆蓋低速的天山地塊和高速的塔里木地塊之間的過渡帶。逆沖推覆構(gòu)造前緣發(fā)育多排活動逆斷裂-褶皺，它們也是該地區(qū)的發(fā)震構(gòu)造，震級上限值根據(jù)活動褶皺帶中活動斷坡的規(guī)模來確定震級上限的大小。潛在震源的長度與活動褶皺帶長度相等，南、北側(cè)的邊界應(yīng)覆蓋地下隱伏的背斜翼部。

根帶斷裂、推覆體、滑脫斷層，以及多條活動逆斷裂-褶皺帶、捩斷層等都是逆沖推覆構(gòu)造的組成部分，它們共同組成一個有機的整體，逆斷裂、褶皺等的構(gòu)造變形動力來自于地塊之間的相互擠壓。理論上講，活動逆沖推覆構(gòu)造區(qū)潛在震源的劃分不應(yīng)該把這些相互關(guān)聯(lián)的構(gòu)造分割開，它們應(yīng)該共同組成一個潛在震源。這樣做的結(jié)果，很可能是新疆天山南北、昆侖山山前、甘肅的河西走廊帶等廣泛發(fā)育活動推覆構(gòu)造的地區(qū)，很多城鎮(zhèn)和工業(yè)基地等均位于高震級的潛在震源內(nèi)或附近。沈軍等（2008b）模擬計算了烏魯木齊附近發(fā)生強烈地震時強地面運動的分布，模擬計算中使用的發(fā)震構(gòu)造模型與本文中阿圖什地震構(gòu)造區(qū)的構(gòu)造模型大體相似。計算結(jié)果表明，在活動逆沖構(gòu)造體系的根帶發(fā)生7.5級強烈地震時，其前緣活動逆斷裂-褶皺分布區(qū)和震源體在地表的投影區(qū)的加速度值有比較大的差異，高加速度值分布區(qū)位于活動逆沖構(gòu)造體系前緣的活動逆斷裂-褶皺帶。

按照本文中提出的潛在震源劃分方法，無疑是將活動逆沖構(gòu)造體系中的各個部分隔開來討論問題，這樣做的直接后果是：①縮小了活動逆沖構(gòu)造分布區(qū)高震級潛在震源的面積，拉大了特定高震級潛在震源與附近主要城鎮(zhèn)的距離，表面上降低了該地區(qū)的地震動參數(shù)，但是，模擬計算結(jié)果（沈軍等，2008a）顯示，逆沖構(gòu)造體系的前緣活動逆斷裂-褶皺帶仍然是地震動參數(shù)的高值分布區(qū)，這應(yīng)該是由逆沖構(gòu)造區(qū)特有的構(gòu)造樣式?jīng)Q定的；②增加了震級上限為7.0級左右的潛在震源的個數(shù)和面積。

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The Boundary and Upper Limit Magnitude of Potential Seismic Source Zone in Active Nappe Structure Region——An Example from M8? Atushi Seismic Structure Region

Yang Xiaoping and Ran Hongliu

(Institute of Geology, China Earthquake Administration, Beijing 100029, China)

The M8? Atushi great earthquake of 22th August 1902, take place in the nappe structure region at the front of southwest Tianshan. The thrust systems on the piedmont of southwest Tianshan are composed of foot thrust fault, nappe, detachment fault and front thrust fault-fold. Great earthquake is likely to occur at the foot thrust fault near Tianshan Mountains, while earthquake surface rupture and coseismic fold uplift usually appear in the frontier active reverse fault and fold zone. Potential seismic source zone (MU＞7.5）of large earthquake corresponds to the foot thrust fault which is also the transition-zone of low P-velocity in Tianshan block and high P-velocity in Tarim block, in which its length correspond to the long of the foot thrust fault and its width correspond to the projection width of foot thrust fault. Each active reverse fault-fold at the frontier of nappe structure correspond to a potential seismic source zone (MU≤7.5) whose length is equal to length of the active reverse fault-fold, whose width is equal to the width of active fold. Upper limit magnitude of moment magnitude for potential seismic source zone is calculated with the W-C statistical relationship. The seismogenic fault area is the product of the length of active reverse fault-fold and width of blind fault.

Southwest Tianshan; Nappe structure; Active reverse fault-fold; Potential seismic source zone；Upper limit magnitude

楊曉平，冉洪流，2010. 活動推覆構(gòu)造區(qū)潛在震源的邊界和震級上限——以1902年阿圖什8?級地震構(gòu)造區(qū)為例. 震災(zāi)防御技術(shù)，5（2）：145—156.

地震行業(yè)科研專項“天山北麓活動構(gòu)造及地震危險性評價技術(shù)（200808013）”和國家科技支撐計劃“強震區(qū)活動褶皺-逆斷裂帶深淺構(gòu)造關(guān)系研究和潛在震源區(qū)位置、邊界劃分原則與方法（2006BAC13B010102）”共同資助

2009-11-16

楊曉平，男，生于1963年。研究員，博士。主要從事活動構(gòu)造、地震地質(zhì)及其工程應(yīng)用方面的研究。E-mail: yangxiaoping-1@163.com