王 虎 冉勇康李彥寶 陳立春

（中國地震局地質(zhì)研究所，活動構(gòu)造與火山重點實驗室，北京 100029）

川西地區(qū)安寧河斷層古地震行為及其與則木河斷層的比較

王 虎 冉勇康*李彥寶 陳立春

（中國地震局地質(zhì)研究所，活動構(gòu)造與火山重點實驗室，北京 100029）

安寧河斷層與則木河斷層是青藏高原東南川滇地塊東邊界斷裂帶的重要組成部分，晚第四紀以來變形樣式主要以左旋走滑運動為主。安寧河斷層走向近SN向，以冕寧為界分為南北兩段，北段古地震復(fù)發(fā)周期500～700a，全新世以來左旋平均位移速率約4mm／a。南段的古地震研究程度較低，通過在月華一帶開挖探槽及大量14C測年限定其大地震平均復(fù)發(fā)間隔為600～800a。則木河斷層北接安寧河斷層，全新世以來平均左旋位移速率為2.4～3.6mm／a，大地震復(fù)發(fā)周期約2 300a。對比安寧河斷層與則木河斷層的古地震行為，發(fā)現(xiàn)安寧河斷層大地震復(fù)發(fā)間隔相對較短，平均左旋位移速率稍大，存在著古地震行為的不協(xié)調(diào)性。安寧河斷層與則木河斷層走向不一致、螺髻山的快速隆升以及安寧河斷層南側(cè)SN向展布的走滑斷層系統(tǒng)等可能是造成安寧河-則木河斷層古地震行為差異的原因。

川滇地塊 安寧河斷層 則木河斷層 古地震 螺髻山

0 引言

青藏高原東南緣地區(qū)是中國大陸晚第四紀構(gòu)造變形和強震活動最強烈的地區(qū)，特別是位于川滇、巴顏喀拉和華南三大活動地塊交界部位的四川西部地區(qū)，平均數(shù)十年就會有1次大地震發(fā)生（張培震等，2003；徐錫偉等，2003；冉勇康等，2008a）。安寧河斷層與則木河斷層是青藏高原東南川滇地塊東邊界的重要活動斷層，安寧河斷層近SN向展布，總體長約150km，則木河斷層近NNW向展布，長約120km（圖1），兩支斷層在人口稠密的西昌一帶交會，歷史資料記載沿該斷裂帶曾發(fā)生過多次大地震，例如公元1536年M 7?2和公元1850年M 7?2大地震曾造成巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失（國家地震局震害防御司，1995）。因此，進一步揭示該斷裂帶的大地震復(fù)發(fā)行為以及安寧河斷層與則木河斷層的構(gòu)造變形與大地震響應(yīng)關(guān)系，對于該區(qū)域防震減災(zāi)工作的開展有著一定的指導(dǎo)意義，同時也有助于深入理解青藏高原快速隆升與構(gòu)造變形的動力學(xué)行為。

圖1 青藏高原東南緣活動斷層分布簡圖（修改自王虎等，2011）Fig.1 Sketch showing the distribution of active faults in southeastern Tibetan plateau（adapted from WANG Hu et al.，2001）.修改自WANG Hu等（2011），對應(yīng)內(nèi)插圖的黑色圖框區(qū)域位置；圖內(nèi)黑色粗線示意安寧河斷層與則木河斷層，空心箭頭表示GPS位移趨勢

1 安寧河斷層晚第四紀活動習(xí)性及古地震行為

安寧河斷層北接鮮水河斷裂帶，晚第四紀以來斷層變形以左旋走滑為主。有研究認為該斷層以冕寧為界可劃分為南北兩段，裴錫瑜等（1997）在1／5萬活動斷層填圖的基礎(chǔ)上，通過分析斷層的幾何特征認為南北兩段幾何結(jié)構(gòu)差異較大，北段由一系列次級斷層組成的左旋左階為主的逆走滑斷裂，平面結(jié)構(gòu)簡單；南段由一系列次級斷層斜列、斷續(xù)延伸組成2條近平行的斷裂，兩斷裂之間為條狀上升的山體，東側(cè)斷裂控制了斷層槽谷，并發(fā)育串珠狀的山間小盆地，西側(cè)斷裂的西邊為安寧河谷地。聞學(xué)澤（2000）還揭示冕寧附近位于重、磁正負異常的過渡部位。冉勇康等（2008b）通過在北段紫馬跨一帶數(shù)字影像分析、全站儀實測與探槽開挖揭示全新世以來斷層左旋位移速率約為4mm／a。徐錫偉等（2003）通過在冕寧以南（南段）一個階地面上的沖溝位錯測量及階地頂部熱釋光（TL）年齡限定左旋位移速率為（6.5±1）mm／a。目前安寧河斷層的古地震研究主要側(cè)重于北段。早期錢洪等（1990）在北段野雞洞開挖探槽獲得大地震平均復(fù)發(fā)間隔為（940±150）a，黃圣睦等（1996）在北段紫馬跨一帶開挖2個探槽，揭示出距今約1 600a以來至少發(fā)生過2次古地震事件。最近聞學(xué)澤等（2000）與冉勇康等（2008a）在北段通過多個地點探槽開挖揭示大地震平均復(fù)發(fā)間隔為500～700a。對于安寧河斷層南段，歷史地震資料記載該段附近發(fā)生過公元1536年M 7?2（聞學(xué)澤等，2007）和1952年M 6地震（國家地震局震害防御司，1995），顯示出比較強烈的大地震活動習(xí)性。為了揭示安寧河斷層南段更長時間尺度的大地震活動行為和特征，選擇在月華一個小型洼地內(nèi)開挖組合探槽（圖2a，b），通過大量的14C樣品測年和古地震變形分析，揭示出了5次古地震事件。

圖2 安寧河斷層月華與則木河斷層大箐梁子探槽開挖地點Fig.2 Trenching sites at Yuehua and Daqingliangzi along the Anninghe Fault and Zemuhe Fault.a安寧河斷層展布特征，灰色陰影區(qū)示意盆地，紅圈示意歷史地震震中，旁邊數(shù)字代表年代和震級大??；b月華探槽開挖地點微地貌，紅線示意斷層；c大箐梁子探槽開挖地點微地貌，紅線示意斷層

2 安寧河斷層南段月華古地震研究

2.1 探槽開挖地點及地層描述

月華探槽開挖地點位于西昌以北約30km（圖2a），主要表現(xiàn)為一洼地負地形和線性脊微地貌（圖2b）。該線性脊有利于擋水使得細顆粒物質(zhì)能夠連續(xù)沉積，從而記錄完整的古地震事件序列。我們在該洼地中開挖多個探槽，部分探槽開挖后出水較快發(fā)生坍塌，現(xiàn)主要以其中一個探槽為主揭示古地震變形遺跡（圖3，4）。探槽揭示出6套地層序列，從下至上標記為U1至U6，主要基于探槽北壁描述如下：

U1-1：該層顏色較雜，以土黃略帶鐵銹色為主，局部由于斷層和地下水的作用，呈現(xiàn)灰綠色條帶，為一套主要由礫石組成的沖洪積扇地層，礫石大小不一，大的個別能達到20cm左右，一般主要集中于4～10cm，礫石磨圓度較差到一般，該層隱約有層狀分布特征，層面傾向W，往上逐漸模糊；

U1-2：該層為淺灰黑色泥炭層，粘性較大，局部含有細小顆粒礫石；

圖3 探槽北壁拼圖和解譯圖Fig.3 Map of the northern wall of trench and its interpretation.紅線示意斷層，黑線示意地層接觸；紅色小方框為采樣位置，標記字母和數(shù)字代表樣號和校正年代（通過OxCal 3.10軟件校正）

U2-1：該層顏色相對偏淺一點，礫石含量更多且偏大一些，有的為角礫狀，泥炭含量稍少，整體呈現(xiàn)楔形，不整合覆蓋在U1-2上；

U2-2：該層顏色為淺灰黑色，和U1-2顏色相近，成分基本為泥炭，代表相對靜水堆積環(huán)境。該層頂部水平穩(wěn)定且連續(xù)，只有在靠近斷層處發(fā)生向上彎曲變形；

A1：沖洪積扇扇前部分，主要為角礫狀礫石，礫石大小不一，分選較差，下部礫石偏大一些，越往西側(cè)其厚度變得越薄，直至尖滅；

U2-3：淺灰色泥質(zhì)砂層，砂質(zhì)成分為主，砂質(zhì)較細，成分較單一，推測為相對細（?。┧鳝h(huán)境；

圖4 探槽南壁拼圖和解譯圖Fig.4 Map of the southern wall of trench and its interpretation.紅線示意斷層，黑線示意地層接觸；紅色小方框為采樣位置，標記字母和數(shù)字代表樣號和校正年代（通過OxCal 3.10軟件校正）

U2-4：黝黑色泥炭層，顏色格外深說明堆積環(huán)境為靜水環(huán)境；

U3-1：黝黑色泥炭層，含有細顆粒礫石，特別是靠近斷層處，細顆粒小礫石含量驟增，且局部出現(xiàn)粒徑較大的礫石；

U3-2：灰黑色泥炭層，粘性較大，層厚穩(wěn)定且連續(xù)；

U4-1：該層為大型充填楔體，基本成分為角礫狀大小不一礫石與泥炭混雜，顏色為灰黑色，含有較多木塊和炭屑；

U4-2：灰黑色泥炭，粘性較大，局部含有較少細小顆粒，近斷層處含有一些粒徑較大的礫石，該層相對較厚；

U4-3：灰白色細砂質(zhì)泥炭層，粘性也較大，該層內(nèi)夾有沖洪積扇扇前延伸部分地層A2，A2較A1層稍薄一點，礫石含量少一點；

U5-1：礫石混雜堆積，顏色較雜，楔狀，不整合覆蓋在U1-1上；

U5-2：深青灰色或略帶銹黃色含砂質(zhì)泥層，局部零星見到小礫石；

U6-1：楔狀地層，顏色主要為土黃色，由礫石與砂土混雜組成；

U6-2：地表層，土黃色，該層為粉砂質(zhì)黏土，較堅硬。

2.2 古地震事件解譯及年代限制

活動走滑斷裂古地震識別的主要標志有斷層錯動或褶皺變形、坎前堆積地層、崩積楔、充填楔、不整合接觸、沙土液化等（Sieh et al．，1978；Liu-zeng et al．，2006；McCalpin，2009；冉勇康等，2012；王虎等，2013）。月華探槽主要基于斷層斷錯變形、坎前堆積地層與不整合接觸等特征共識別出5次古地震事件。最老事件E5斷錯U1-2后被U2-1不整合覆蓋（圖3），較年輕的事件E4在探槽兩壁都表現(xiàn)為U2-4被斷錯后，U3-1不整合覆蓋（圖3，圖4）。事件E3變形特征在探槽兩壁略有不同，北壁主要表現(xiàn)為楔狀充填（U4-1）（圖3），而南壁則顯示為U4-1不整合覆蓋在斷層上（圖4）。事件E2主要表現(xiàn)為坎前堆積地層U5-1（圖3，圖5a）以及U4-3發(fā)生撓曲變形被U5-1覆蓋（圖5a），事件E1斷錯近地表并形成坎前堆積地層U6-1（圖3，圖5b）。古地震事件的發(fā)生年代主要通過被斷錯或者變形時的最老堆積地層以及事件發(fā)生后最年輕的上覆堆積地層的年代來約束，基于大量的14C樣品和OxCal 3.10軟件限定，揭露的5次古地震事件的發(fā)生年代分別為1400—500BC（E5）、700—1000AD（E4）、940—1150AD（E3）、1430—1870AD（E2）、1750AD—現(xiàn)今（E1）（圖6）。歷史地震資料記載安寧河斷裂南段一帶發(fā)生過公元814年、1536年、1850年和1952年地震（國家地震局震害防御司，1995），對比月華古地震年代和歷史地震資料，建議最新一次古地震事件E1對應(yīng)公元1850年M 7?2大地震或者公元1952年M地震，古地震事件E2對應(yīng)公元1536年M 7?2大地震，古地震事件E4對應(yīng)公元814年M 7大地震，古地震事件E3可能缺失，原因一方面可能是緊鄰公元814年大地震，災(zāi)后地方建設(shè)沒有較好的恢復(fù)。另一方面，該事件年代范圍正處于五代十國時期，政局動蕩，戰(zhàn)亂頻繁，也可能造成歷史地震記載缺失。古地震事件E5由于年代久遠，缺乏歷史記錄?；谠氯A探槽開挖和古地震事件限定，獲得的安寧河斷裂南段大地震平均復(fù)發(fā)間隔為600～800a，該間隔基本與安寧河斷裂北段大地震復(fù)發(fā)周期一致（聞學(xué)澤等，2000；冉勇康等，2008a）。

圖5 月華其他探槽局部圖Fig.5 Local photos of other trenches at Yuehua.a U4-3發(fā)生撓曲變形，垂向位移量約0.5m，被坎前堆積U5-1覆蓋；b最新1次事件形成的楔狀堆積U6-1，斷層兩側(cè)地層產(chǎn)狀變化較大。紅線示意斷層，白線表示地層界線，紅色虛線示意推測斷層。紅色小方框為采樣位置，標記字母和數(shù)字代表樣號和校正年代（通過OxCal 3.10軟件校正）

圖6 月華古地震事件年代限定Fig.6 Age constraints of paleoseismic events revealed from trenching at Yuehua.豎直紅線示意安寧河斷裂南段一帶歷史地震年代，紅色區(qū)域示意5次限定的古地震事件，年齡校正采用OxCal 3.10軟件（Bronk-Ramsey，1998）

3 則木河斷層晚第四紀活動習(xí)性及古地震行為

則木河斷層北接安寧河斷層，晚第四紀以來斷層變形以左旋走滑為主，該斷裂帶上最新1次大地震為公元1850年M 7?2地震，在大箐梁子一帶同震位錯達到4m左右（He et al．，2008；任金衛(wèi)等，1993，1994；馮元保等，2000；俞維賢等，2001；Ren et al．，2010；王虎等，2011，2013；Wang et al．，2013）。早期獲得的則木河斷層左旋位移速率變化較大，范圍從5mm／a到12mm／a，最近王虎等（2011）通過在大箐梁子的探槽開挖（圖2c）、實地測量與14C測年獲得的近1 000a以來的平均左旋位移速率約為（4.1±0.5）mm／a，近全新世以來斷層平均左旋位移速率為2.4～3.6mm／a。另外，早期對于則木河斷層的古地震復(fù)發(fā)行為也存在著較大的爭議，復(fù)發(fā)周期范圍從300～3 000a（杜平山2000；He et al．，2003；田勤儉等，2008；Ren et al．，2010）。最近Wang等（2013）選擇在大箐梁子通過組合探槽開挖與大量14C樣品測年，限定了多期古地震事件的年代，分別發(fā)生在1370AD—現(xiàn)今、690—940AD、5900—1400BC、6590—6350BC、7380—7110BC，揭示大地震平均復(fù)發(fā)間隔約2 300a。

4 安寧河與則木河斷層古地震行為差異及可能原因

安寧河斷層北段的大地震平均復(fù)發(fā)間隔為500～700a（聞學(xué)澤等，2000；冉勇康等，2008a），南段月華探槽的開挖和大量14C樣品限定距今3 400a以來大地震平均復(fù)發(fā)間隔為600～800a，與北段的大地震復(fù)發(fā)周期一致，這可能暗示安寧河斷層南北兩段具有相似的古地震行為。冉勇康等（2008b）在安寧河斷層北段紫馬跨一帶通過實地測量及14C測年獲得距今約2 600a以來斷層平均左旋位移速率約為6.2mm／a，距今10 000a以來為3.6～4.0mm／a，距今20 000a以來為3.8～4.2mm／a。考慮到安寧河斷層南段獲得的地質(zhì)速率（徐錫偉等，2003）基于熱釋光測年可能存在著較大的不確定性，并為了與相同時間尺度的則木河斷層位移速率進行對比，我們選擇距今約10 000a以來的位移速率值（約4mm／a）代表安寧河斷層晚第四紀以來的平均左旋位移速率。相對應(yīng)的，該時間尺度內(nèi)則木河斷層平均左旋位移速率為2.4～3.6mm／a（王虎等，2011），略小于安寧河斷層位移速率。另外則木河斷層近全新世以來的大地震平均復(fù)發(fā)周期約2 300a，大于安寧河斷層的古地震復(fù)發(fā)間隔，這似乎表明安寧河斷層與則木河斷層的古地震行為存在著不協(xié)調(diào)性，下面討論其可能的原因。

4.1 安寧河斷層與則木河斷層走向不同

由于安寧河斷層近SN向展布而則木河斷層NNW向展布，考慮到位移矢量的三角解析，若以4mm／a的位移速率代表安寧河斷層晚第四紀以來的平均左旋位移速率和安寧河斷層與則木河斷層的夾角30°來計算，推測的則木河斷層左旋位移速率約為3.5mm／a（圖7a），這與通過地質(zhì)方法獲得的位移速率2.4～3.6mm／a基本一致。則木河斷層左旋位移速率的相對減小可能是其古地震的復(fù)發(fā)間隔相對較長的原因之一。

4.2 螺髻山的快速隆升

數(shù)字混頻器包括數(shù)字乘法器和NCO。NCO產(chǎn)生目標頻率的正交正余弦本振信號,將此正余弦信號和AD采樣后的中頻信號相乘達到混頻的目的,將中頻信號搬移到零頻?？梢酝ㄟ^查找表法和坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)字計算法(CORDIC)實現(xiàn)數(shù)控振蕩器。由于基于ROM查找表法會消耗一部分存儲資源,而利用CORDIC矢量旋轉(zhuǎn)迭代的方法,通過移位和迭代運算產(chǎn)生一組嚴格正交、穩(wěn)定、頻率可控的正余弦信號,很好的解決了查找表法消耗存儲器資源的問題。圖8為基于坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)字計算法的數(shù)字混頻器FPGA實現(xiàn)結(jié)構(gòu),包括頻率控制單元、相位累加器單元以及CORDIC流水線型電路。

數(shù)字高程數(shù)據(jù)（DEM）顯示安寧河斷層與則木河斷層附近發(fā)育格外高聳的螺髻山（圖7b），王慶良等（2008）通過1970—2006年間的多期水準觀測資料計算，發(fā)現(xiàn)則木河西側(cè)的螺髻山一帶的隆升速率要遠大于安寧河斷層一側(cè)（圖7b），螺髻山的隆升形變可能增加了則木河斷層附近塊體的負重荷載，這可能導(dǎo)致其位移速率的減小，同時也有助于更大程度地積累應(yīng)變量閉鎖住斷層，使得大地震的能量釋放周期加長，即古地震復(fù)發(fā)周期更長。

4.3 安寧河斷層西昌以南走滑構(gòu)造體系的影響

雖然安寧河斷層西昌以南部分的段落晚第四紀以來活動習(xí)性仍不明確，但不能完全排除該段落仍存在變形的可能性。另外盧海峰等（2009）揭示安寧河斷層南側(cè)的元謀斷層存在晚第四紀以來的變形跡象，且獲得該斷層晚更新世以來的平均左旋位移速率為0.45～2.6mm／a。這些證據(jù)說明安寧河斷層南側(cè)的SN向走滑構(gòu)造系統(tǒng)也有可能協(xié)調(diào)了安寧河斷層的變形分解，也是則木河斷層與安寧河斷層古地震行為差異的可能原因。

5 結(jié)論

圖7 安寧河-則木河斷層位移速率三角解析與螺髻山隆升模式圖Fig.7 Triangular decomposition of slip rates along the simplified Anninghe and Zemuhe Fault systems and uplift of the Luojishan.a灰色陰影箭頭表示斷層的相對運動方向，紅線示意安寧河斷層與則木河斷層，兩斷層夾角約30°，VA表示安寧河斷層晚第四紀以來的左旋位移速率，為4mm／a；VZ表示通過矢量三角解析計算的則木河斷層左旋位移速率；b紅線示意斷層，白色橢圓示意螺髻山區(qū)域，白色豎線示意隆升速率（相對于宜賓基準點，水準測量資料來自于王慶良等（2008））；下圖示意安寧河-則木河斷層與螺髻山隆升構(gòu)造模式圖

安寧河斷層北段古地震復(fù)發(fā)周期為500～700a，全新世以來左旋平均位移速率約4mm／a，南段大地震平均復(fù)發(fā)間隔為600～800a。則木河斷層近全新世以來平均左旋位移速率為2.4～3.6mm／a，大地震復(fù)發(fā)周期約2 300a。對比安寧河斷層與則木河斷層，安寧河斷層平均左旋位移速率偏大，大地震復(fù)發(fā)間隔更短，存在著古地震行為的不協(xié)調(diào)性。安寧河斷層與則木河斷層走向不一致、螺髻山的快速隆升以及安寧河斷層南側(cè)SN向的走滑斷層系統(tǒng)等可能是造成安寧河-則木河斷層古地震行為差異的原因。

致謝 感謝審稿專家提出的寶貴意見。

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PALEOSEISM IC BEHAVIOR OF THE ANNINGHE FAULT AND ITS COM PARISON W ITH THE ZEMUHE FAULT IN WESTERN SICHUAN

WANG Hu RAN Yong-kang LIYan-bao CHEN Li-chun

（Key Laboratory of Active Tectonics and Volcano，Institute of Geology，China Earthquake Adm inistration，Beijing 100029，China）

The Anninghe and Zemuhe Fault systems show characteristics of a left-lateral strike-slip movement since late Quaternary and they are located along the eastern boundary of the Sichuan-Yunnan Fault block in the southeastern region of the Tibetan plateau.The N-S striking Anninghe Fault is divided into the northern and southern segment around Mianning.The northern segment has an average recurrence interval of large earthquakes of about 500～700 years and a left-lateral slip rate of 4mm／a since Holocene.However paleoseism ic behavior along the southern segment has been less focused.We excavated several trenches at Yuehua along the southern segment and used multiple radiocarbon dating to constrain the average recurrence interval of large earthquakes of this segment，which is about 600～800 years.The Zemuhe Fault has an average recurrence interval of paleoearthquakes of about 2300 years with a left-lateral slip rate of 2.4～3.6mm／a since Holocene. Comparing with the fault behavior between the Anninghe Fault and Zemuhe Fault，we find that the recurrence interval of the Anninghe Fault is shorter than that of the Zemuhe Fault and has a relatively larger left-lateral slip rate，indicating an inconsistent paleoseismic behavior.We suggest this inconsistence may be related to different strikes of the two faults，the up lift of the Luoji Shan and the distribution of the N-S trending strike-slip fault system on the south of the Anninghe Fault.

the Sichuan-Yunnan faulted block，the Anninghe Fault，the Zemuhe Fault，paleoseismology，Luojishan

P315.2

A

0253-4967（2014）03-0706-12

王虎，男，1983年生，2012年在中國地震局地質(zhì)研究所獲得博士學(xué)位，助理研究員，研究方向為活動構(gòu)造，電話：010-62009127，E-mail：wanghu9905＠126.com。

10.3969／j.issn.0253-4967.2014.03.013

2013-12-17收稿，2014-07-01改回。

國家自然科學(xué)基金（41302160）和中國地震局地質(zhì)研究所基本科研業(yè)務(wù)專項（IGCEA1304）共同資助。

*通訊作者：冉勇康，研究員，電話：010-62009213，E-mail：ykran＠263.net。