蘇 鵬 田勤儉 梁 朋 李文巧 王 林
1)中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所,地震預(yù)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100036 2)中國(guó)地震局地質(zhì)研究所,活動(dòng)構(gòu)造與火山重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100029
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基于青衣江變形河流階地研究龍門(mén)山斷裂帶南段的構(gòu)造活動(dòng)性
蘇鵬1,2)田勤儉1)*梁朋1)李文巧1)王林1)
1)中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所,地震預(yù)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100036 2)中國(guó)地震局地質(zhì)研究所,活動(dòng)構(gòu)造與火山重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100029
龍門(mén)山斷裂帶南段第四紀(jì)沉積差,斷層出露不明顯,晚第四紀(jì)構(gòu)造活動(dòng)性資料零星。為了提高對(duì)龍門(mén)山斷裂帶南段構(gòu)造活動(dòng)性的認(rèn)識(shí),探索蘆山地震的發(fā)震構(gòu)造,文中在分析龍門(mén)山斷裂帶南段的地貌以及構(gòu)造演化的基礎(chǔ)上,對(duì)跨鹽井-五龍斷裂、大川-雙石斷裂和蘆山盆地的青衣江不同段的6級(jí)河流階地進(jìn)行了差分GPS連續(xù)測(cè)量和細(xì)致研究,結(jié)合對(duì)高分辨率航拍影像的地質(zhì)解譯,得到了龍門(mén)山斷裂帶南段青衣江各段的河流階地橫剖面,通過(guò)不同河段河流階地的對(duì)比分析,建立了龍門(mén)山斷裂帶南段青衣江河流階地縱剖面。通過(guò)對(duì)河流階地的變形分析,發(fā)現(xiàn)龍門(mén)山斷裂帶南段晚第四紀(jì)以來(lái),鹽井-五龍斷裂的平均垂向斷錯(cuò)速率為0.6~1.2mm/a,大川-雙石斷裂沒(méi)有明顯的垂向活動(dòng),蘆山地震的發(fā)震斷層控制的山前褶皺最新活動(dòng)。結(jié)合龍門(mén)山斷裂帶南段的地殼深部結(jié)構(gòu)資料和蘆山地震的精定位余震資料等,認(rèn)為蘆山地震的發(fā)震構(gòu)造不是大川-雙石斷裂,而是龍門(mén)山斷裂帶南段的山前盲逆斷層和反沖斷層。
龍門(mén)山斷裂帶南段蘆山MS7.0地震河流階地縱剖面構(gòu)造活動(dòng)性發(fā)震構(gòu)造鹽井-五龍斷裂大川-雙石斷裂
2013年4月20日在四川省雅安市蘆山縣發(fā)生蘆山MS7.0地震,震中(30.3°N,103.0°E)位于龍門(mén)山斷裂帶南段的大川-雙石斷裂附近,震源深度13km,具有逆沖性質(zhì),與2008年5月12日在龍門(mén)山中段突發(fā)的汶川MS8.0大地震震源相距85km(徐錫偉等,2013a,b;陳運(yùn)泰等,2013),是繼汶川地震后又一次破壞性地震。汶川和蘆山的2個(gè)地震揭示出龍門(mén)山斷裂帶是一個(gè)整體都在活動(dòng)的逆沖斷裂體系。蘆山地震的發(fā)生結(jié)束了龍門(mén)山西南端沉寂多年沒(méi)有大地震的歷史,同時(shí)引發(fā)了一系列亟待研究的科學(xué)問(wèn)題和防震減災(zāi)問(wèn)題(陳運(yùn)泰等,2013)。
河流階地是沿河谷分布的階梯式地形,是被廢棄的河床,階地面被認(rèn)為是一個(gè)近似的等時(shí)面。在地殼整體均衡抬升或因氣候變化導(dǎo)致侵蝕基準(zhǔn)面下降的狀態(tài)下,河流下切侵蝕形成的各級(jí)河流階地分布大致水平,構(gòu)造的差異運(yùn)動(dòng)使階地縱剖面表現(xiàn)為拱曲或斷錯(cuò)變形(楊景春等,2011)。河流階地的初始形態(tài)可推測(cè),且可通過(guò)多種測(cè)年技術(shù)得到其年齡,是最常用的地貌標(biāo)志(Burbanketal.,2011)?;诤恿麟A地縱剖面定量研究區(qū)域的構(gòu)造活動(dòng)性,前人已經(jīng)做過(guò)大量的研究(Molnaretal.,1994;Merrittsetal.,1994;馬保起等,2005;張世民等,2010;Burbanketal.,2011;Liuetal.,2015)。
蘆山地震沒(méi)有產(chǎn)生連續(xù)的地表破裂帶,其發(fā)震構(gòu)造不明確;龍門(mén)山斷裂帶南段第四紀(jì)沉積差,斷層出露不明顯,晚第四紀(jì)構(gòu)造活動(dòng)性資料零星,結(jié)論也存在差異(楊曉平等,1999;Densmoreetal.,2007;李勇等,2013;李傳友等,2013;陳立春等,2013;徐錫偉等,2013b;Wangetal.,2014;Zhangetal.,2015)。本文基于建立青衣江上游寶興縣隴東鎮(zhèn)至蘆山縣鳳禾鄉(xiāng)段的河流階地縱剖面,結(jié)合高分辨率航拍影像的地質(zhì)解譯以及前人的研究結(jié)果等,研究了龍門(mén)山斷裂帶南段的構(gòu)造活動(dòng)性,討論了蘆山地震的發(fā)震構(gòu)造。
龍門(mén)山斷裂帶位于青藏高原東緣,南北地震帶上,是青藏高原和華南塊體的邊界構(gòu)造帶(鄧起東等,1994;Burchfieletal.,1995)(圖1)。龍門(mén)山斷裂帶自中生代以來(lái)至少經(jīng)歷了2次主要的地殼縮短,形成了中國(guó)典型的褶皺沖斷帶(陳社發(fā)等,1994b;Burchfieletal.,1995)。該斷裂帶主要由4條逆沖走滑斷裂組成,自西向東分別為耿達(dá)-隴東斷裂(后山斷裂),鹽井-五龍斷裂(中央斷裂),大川-雙石斷裂(山前斷裂)及山前隱伏斷裂(圖2),呈NE-SW向展布,有典型的疊瓦狀推覆構(gòu)造特征,活動(dòng)性強(qiáng),具有明顯的地震危險(xiǎn)性(鄧起東等,1994;李勇等,2013)。
圖1 青藏高原的地貌、活動(dòng)斷裂及地震(據(jù)Zhang et al.,2010修改)Fig. 1 Topography,active faults,and earthquakes of the Tibetan plateau(modified from Zhang et al.,2010).實(shí)線白方框?yàn)檠芯繀^(qū)的位置;標(biāo)出了震級(jí)>6的地震;虛線圈出的為中國(guó)南北地震帶
圖2 龍門(mén)山斷裂帶南段地質(zhì)與地貌圖Fig. 2 Geological and topographic map of the southern segment of the Longmen Shan Fault zone.a 青衣江上游區(qū)域地貌及主要活動(dòng)斷裂分布圖(地貌圖是由1︰5萬(wàn)地形圖生成的DEM;斷裂活動(dòng)性據(jù)徐錫偉等,2013b),b 青衣江上游區(qū)域地質(zhì)圖(據(jù)1︰20萬(wàn)地質(zhì)圖);F1耿達(dá)-隴東斷裂,F(xiàn)2 鹽井-五龍斷裂,F(xiàn)3大川-雙石斷裂
圖3 龍門(mén)山斷裂帶南段地質(zhì)剖面圖與條帶地形剖面圖Fig. 3 Geological profile and swath profile of the southern segment of Longmen Shan Fault zone.a 龍門(mén)山斷裂帶南段地質(zhì)剖面,剖面切自 1︰20萬(wàn)地質(zhì)圖,位置見(jiàn)圖2b,b 龍門(mén)山斷裂帶南段條帶地形剖面,地形數(shù)據(jù)來(lái)自 1︰5萬(wàn)地形圖,位置見(jiàn)圖2a中的綠色框,統(tǒng)計(jì)條帶方位135°,寬12km,長(zhǎng)66km;E 古近系,K 白堊系,J 侏羅系,T 三疊系,P 二疊系,D 泥盆系,S 志留系,O 奧陶系,Z 震旦系,Pt元古界,BXC 寶興雜巖;JTHF金湯弧形斷裂,GLF耿達(dá)-隴東斷裂,YWF鹽井-五龍斷裂,DSF大川-雙石斷裂,XKDF新開(kāi)店斷裂
1.1地貌特征
龍門(mén)山斷裂帶走向NE-SW,北與秦嶺斷裂帶斜交,南被鮮水河-小江斷裂斜截,全長(zhǎng)約600km,寬30~50km,高聳于青藏高原東緣,為青藏高原與四川盆地的界線山脈(陳社發(fā)等,1994a,b;王二七等,2008;張世民等,2010)。
橫切龍門(mén)山斷裂帶南段的NW-SE向條帶地形剖面(圖3b,位置見(jiàn)圖2a)顯示,蘆山盆地的平均海拔約為700m,蘆山盆地和龍門(mén)山斷裂帶南段之間存在明顯的盆嶺界線,但并不是大川-雙石斷裂,而是龍門(mén)山斷裂帶南段山前的背斜山(蘆山向斜的西北翼)。鹽井-五龍斷裂通過(guò)之處發(fā)育區(qū)域最大的槽谷地貌,而且槽谷兩側(cè)具有陡峻的地形,其中寶興雜巖的最高峰海拔達(dá)到3,000m,拔河高度達(dá)2,000m,高度向兩側(cè)尤其是山前方向逐漸遞減。
1.2構(gòu)造演化
1.2.1地質(zhì)和熱年代記錄的長(zhǎng)期演化
龍門(mén)山斷裂帶是低海拔的四川盆地和青藏高原的地質(zhì)轉(zhuǎn)換帶。西側(cè)為松潘-甘孜三疊紀(jì)復(fù)理石沉積盆地,盆地內(nèi)地層褶皺變質(zhì)強(qiáng)烈;東側(cè)為川西前陸盆地,構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定(陳竹新等,2005)。多相的地質(zhì)歷史,造就了龍門(mén)山斷裂帶復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造(圖2b)。
揚(yáng)子克拉通西緣主要經(jīng)歷前震旦紀(jì)基地形成、晚震旦紀(jì)—中三疊世被動(dòng)大陸邊緣拉張和中新生代推覆造山3個(gè)構(gòu)造演化階段。中生代以來(lái),晚三疊世(印支期)和新生代(喜馬拉雅期)的造山運(yùn)動(dòng)形成了現(xiàn)在的龍門(mén)山斷裂帶(鄧起東等,1994;陳社發(fā)等,1994a,b;Burchfieletal.,1995;陳竹新等,2005)。上三疊世前處于揚(yáng)子克拉通西緣的被動(dòng)大陸邊緣,發(fā)育海相碳酸鹽臺(tái)地。早、中三疊世以海相碳酸鹽沉積為主,在整個(gè)龍門(mén)山地區(qū)分布廣泛,但兩側(cè)厚度差異大,西部的中三疊世地層的厚度可達(dá)數(shù)千米,而東側(cè)僅為數(shù)百米。反映了早期揚(yáng)子克拉通西緣受同沉積正斷層系控制,發(fā)生快速的沉降,控制著中志留統(tǒng)至中三疊統(tǒng)的沉積,這些斷裂也是后來(lái)龍門(mén)山斷裂帶發(fā)生正反轉(zhuǎn),形成推覆斷裂的基礎(chǔ)(Burchfieletal.,1995;陳竹新等,2005)。
上三疊世開(kāi)始的造山運(yùn)動(dòng)中,耿達(dá)-隴東斷裂由古生代被動(dòng)陸緣的正斷層系轉(zhuǎn)變?yōu)橄蚯瓣懛较蚰鏇_(Burchfieletal.,1995)。起初匯聚作用主要發(fā)生在耿達(dá)-壟東斷裂和鹽井-五龍斷裂上,后期向SE傳遞,大川-雙石斷裂開(kāi)始逆沖(Densmoreetal.,2007),導(dǎo)致前陸彎曲在上三疊世形成川西前陸盆地。沉積相由上三疊世之前的海相沉積轉(zhuǎn)變?yōu)殛懴喑练e,形成了巨厚的以陸相碎屑巖為特征的上三疊統(tǒng)須家河組、侏羅系、白堊系和新生界(陳社發(fā)等,1994a,b;陳竹新等,2005),呈長(zhǎng)條狀NE向展布于龍門(mén)山中央帶東側(cè),組成1套磨拉石建造。龍門(mén)山斷裂帶的主要斷裂在晚三疊紀(jì)已經(jīng)形成,變形主要發(fā)生在中生代,新生代相對(duì)沒(méi)有發(fā)生大規(guī)模的構(gòu)造縮短(Burchfieletal.,1995,2008)。
新生代印度板塊和歐亞板塊的陸陸碰撞,使得青藏高原東緣龍門(mén)山褶皺推覆構(gòu)造帶再次活動(dòng),地震反射剖面揭示出在龍門(mén)山斷裂帶及其前陸盆地形成了一系列NW傾的疊瓦狀逆沖推覆構(gòu)造(Fuetal.,2011)。2008年的汶川地震和2013年的蘆山地震就是發(fā)生在這種構(gòu)造環(huán)境中(徐錫偉等,2013a,b)。
Kirby等(2002)認(rèn)為龍門(mén)山斷裂帶中段彭灌雜巖從150~11Ma BP開(kāi)始緩慢降溫,速率約0.5℃/Ma,11Ma BP以來(lái)冷卻速率加快,達(dá)15~20℃/Ma。Godard等(2009)同樣認(rèn)為中段彭灌雜巖在8~11Ma BP開(kāi)始快速剝落,速率為 0.65mm/a。Wang等(2012)對(duì)不同高程彭灌雜巖的熱年代研究,認(rèn)為新生代經(jīng)歷了30~25Ma BP和15Ma BP的2次快速冷卻事件。而龍門(mén)山南段的寶興雜巖從新生代早期就開(kāi)始快速剝蝕降溫,3~5Ma BP以來(lái)的平均剝蝕速率為0.63~1.17mm/a,剝蝕速率高于彭灌雜巖。龍門(mén)山中段的剝蝕主要集中在鹽井-五龍斷裂和大川-雙石斷裂上,而龍門(mén)山南段的剝蝕主要發(fā)生在寶興雜巖東側(cè)的大川-雙石斷裂及該斷裂東盤(pán)的褶皺和斷層上(譚錫斌等,2013)。
1.2.2第四紀(jì)變形和地震活動(dòng)
由于四川盆地缺乏明顯的彎曲變形,鹽井-五龍斷裂和大川-雙石斷裂的逆沖活動(dòng)一直被質(zhì)疑。地震地質(zhì)研究結(jié)果得到跨龍門(mén)山斷裂帶總垂向逆沖速率大概不超過(guò)3mm/a,單條垂向逆沖速率大概不超過(guò)1mm/a(Densmoreetal.,2007;張培震等,2008)。10多年的GPS觀測(cè)顯示橫跨龍門(mén)山斷裂帶的水平走滑或縮短速率大概不超過(guò)2mm/a,單條斷裂的水平走滑或縮短速率大概不超過(guò)0.7mm/a(張培震等,2008),青藏高原和四川盆地之間沒(méi)有明顯的構(gòu)造縮短。
盡管龍門(mén)山地區(qū)地殼匯集速率和應(yīng)力集中速率小,但是該區(qū)地震活躍,2008年發(fā)生了汶川MS8.0大地震,時(shí)隔5a在南段前緣發(fā)生了蘆山MS7.0地震,顯示出龍門(mén)山斷裂帶具有產(chǎn)生大地震的潛能。古地震研究也揭示出龍門(mén)山斷裂帶南段雙石-大川斷裂和鹽井-五龍斷裂晚更新世以來(lái)有過(guò)活動(dòng)(楊曉平等,1999;周榮軍等,2006;Densmoreetal.,2007;李勇等,2013;陳立春等,2013)。
地震和大地測(cè)量數(shù)據(jù)無(wú)法說(shuō)明斷裂帶上長(zhǎng)期的平均活動(dòng)性,也無(wú)法評(píng)價(jià)龍門(mén)山南段山前褶皺的活動(dòng)性。為了提高對(duì)龍門(mén)山南段斷裂及潛在斷裂與褶皺構(gòu)造活動(dòng)性的認(rèn)識(shí),通過(guò)對(duì)穿過(guò)龍門(mén)山南段鹽井-五龍斷裂、大川-雙石斷裂和蘆山盆地的青衣江階地變形的研究,來(lái)認(rèn)識(shí)龍門(mén)山南段的構(gòu)造活動(dòng)性。
河流階地是曾經(jīng)的河床,河流侵蝕、搬用和堆積作用的平衡被打破后形成的(田勤儉等,2009;楊景春等,2011)。河流階地面的初始形態(tài)可推測(cè),同一級(jí)階地面的形成時(shí)代基本相同,且可通過(guò)多種測(cè)年技術(shù)得到其年齡,因此經(jīng)常通過(guò)重建河流階地縱剖面,來(lái)研究大尺度、長(zhǎng)時(shí)間周期的構(gòu)造活動(dòng)性(Molnaretal.,1994;Merrittsetal.,1994;馬保起等,2005;張世民等,2010;Burbanketal.,2011;Liuetal.,2015)。
根據(jù)河流階地的發(fā)展輪回可劃分為區(qū)域性階地和局部階地。區(qū)域性階地貫通全河或大部分河段,可鄰區(qū)對(duì)比;局部階地在河谷中局部分布,不能進(jìn)行區(qū)域?qū)Ρ?楊景春等,2012)。在流域內(nèi)部分河段,還可能發(fā)育堰塞湖階地或沖洪積階地等,也不屬于區(qū)域性河流階地(Liuetal.,2015)。
河流階地的拔河高度是階地相對(duì)于河床的高度(Burbanketal.,2011),是河床位置的相對(duì)垂直下降量,是河流階地的重要屬性。獲取高精度的階地拔河高度是開(kāi)展河流階地研究的關(guān)鍵。在寶興縣的隴東鎮(zhèn)至五龍鄉(xiāng),以及靈關(guān)鎮(zhèn)的河口村至趙家壩村,進(jìn)行了無(wú)人機(jī)航拍工作,得到了分辨率為0.5m的航拍影像和精度為2m的DEM,并對(duì)河流階地進(jìn)行了細(xì)致地解譯。本文所采用的測(cè)量系統(tǒng)是Trimble R8 GNSS,通過(guò)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量方法能快速、精確地獲得階地位置數(shù)據(jù)(張軍龍等,2008)。野外測(cè)量過(guò)程中,垂直河流階地的延伸方向,對(duì)各級(jí)河流階地進(jìn)行連續(xù)測(cè)量,并細(xì)致地研究各級(jí)階地的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)、沉積物性質(zhì)、階地面特征等,同時(shí)精確定位各級(jí)階地的前緣位置、后緣位置,階地基座、礫石層和覆蓋層的位置,以及對(duì)應(yīng)的河床位置等。在獲取階地上某點(diǎn)的拔河高度時(shí),要用該點(diǎn)的高程減去與該點(diǎn)所在的階地延伸方向平行的最近的河床的高程,作為該點(diǎn)的拔河高度。對(duì)于河流相沉積物缺失或出露不明顯,同時(shí)階地前緣基座被薄層第四紀(jì)沉積物覆蓋的河流階地,本文用階地前緣的高程減去與階地走向方向平行的最近的河床的高程,作為該級(jí)階地基座的拔河高度。
在造山帶地區(qū),河流階地殘存,缺乏可測(cè)年的河流相沉積物,要正確重建河流階地縱剖面并不簡(jiǎn)單。在缺乏河流階地年齡的情況下,本文通過(guò)對(duì)比相鄰河段的各級(jí)河流階地的特征來(lái)確定河流階地的級(jí)數(shù)。主要依據(jù)相鄰河段河流階地的拔河高度、階地類(lèi)型、階地結(jié)構(gòu)、階地沉積物的風(fēng)化程度、階地面的規(guī)模、階地面的延伸方向等,同時(shí)分析不同河段階地序列的演化歷史,綜合確定各級(jí)階地的級(jí)數(shù)。
青衣江是龍門(mén)山南段的區(qū)域性大河,自NW向SE,橫穿耿達(dá)-隴東斷裂、鹽井-五龍斷裂和大川-雙石斷裂3條早更新世以來(lái)有過(guò)活動(dòng)的斷裂(徐錫偉等,2013a),流經(jīng)蘆山盆地,在樂(lè)山市匯入岷江,總長(zhǎng)度超過(guò)200km。青衣江河流階地在雅安市的蘆山縣至洪雅縣一帶發(fā)育廣泛,至少發(fā)育6級(jí)階地(唐熊等,2009)。本文所研究的青衣江范圍自上游青衣江西側(cè)支流流經(jīng)的隴東鎮(zhèn)開(kāi)始,直至蘆山縣城鳳禾鄉(xiāng)一帶(圖2a)。結(jié)合高分辨率航拍影像,本文對(duì)研究區(qū)的河流階地進(jìn)行了精確測(cè)量和細(xì)致研究。
3.1寶興縣隴東鎮(zhèn)階地地貌
青衣江寶興縣隴東鎮(zhèn)段位于鹽井-五龍斷裂西側(cè)約8.5km處(圖2a)。發(fā)育6級(jí)河流階地及1級(jí)河漫灘(圖4)。T1階地為堆積階地,拔河10m,最大階地面寬約250m。T2階地零星發(fā)育。河流左岸發(fā)育的T3和T4階地,前緣無(wú)覆蓋層,出露泥盆紀(jì)灰白色灰?guī)r基座,階面寬都超過(guò)100m,分別拔河107m和162m。左岸發(fā)育的T6階地為殘留階地,階地陡坎不明顯,階面寬度也較小,上覆灰黃色粉質(zhì)黏土,拔河286m。河流右岸階地坎不明顯,被第四紀(jì)沉積物覆蓋,后期遭人類(lèi)改造嚴(yán)重,可識(shí)別出T3和T5兩級(jí)階地,分別拔河71m和232m。推斷左岸的T3階地的拔河高度更能代表該級(jí)階地原始的拔河高度。
圖4 隴東鎮(zhèn)青衣江第四紀(jì)階地分布及結(jié)構(gòu)特征Fig. 4 Distribution and geometry of Quaternary terraces along the Qingyijiang River near Longdong.a 青衣江隴東鎮(zhèn)河流階地分布圖,位置見(jiàn)圖2a,T0為河漫灘,T1—T6為河流階地,L1為階地礫石層出露的位置,下同;b 隴東鎮(zhèn)河流階地B—B′剖面,標(biāo)明了各級(jí)階地的拔河高度,下同,位置見(jiàn)圖4a;c 隴東鎮(zhèn)河流階地C—C′剖面,位置見(jiàn)圖4a;D 泥盆系
3.2寶興縣五龍鄉(xiāng)階地地貌
寶興縣五龍鄉(xiāng)發(fā)育6級(jí)河流階地,T1為堆積階地,其余為殘留的基座階地。鹽井-五龍斷裂在該處通過(guò)(圖2a)。斷裂上盤(pán)發(fā)育T1和T6階地,分別拔河5m、305~326m。下盤(pán)T1至T6階地都發(fā)育,分別拔河3m、33m、48m、132m、154~182m、210~250m。
鹽井-五龍斷裂下盤(pán)階地D—D′剖面(圖5b)共切過(guò)4級(jí)階地,T1階地為堆積階地,粗砂和卵礫石組成,拔河5m,最大階面寬約200m。T2階地僅殘留為1個(gè)孤立平臺(tái),其上殘留磨圓較好的卵礫石,拔河33m。T3階地遭后期侵蝕嚴(yán)重,階面較窄,上覆第四紀(jì)粉質(zhì)黏土,拔河48m。T5階地上覆第四紀(jì)粉質(zhì)黏土,拔河162m。
鹽井-五龍斷裂下盤(pán)階地E—E′剖面(圖5c)共切過(guò)3級(jí)階地。T1階地與上盤(pán)的T1階地組成相同,拔河3m。T5階地發(fā)育較好,最大階面寬度超過(guò)100m,被第四紀(jì)粉質(zhì)黏土覆蓋,拔河154m。T6階地最大階面寬度超過(guò)400m,階地坎上部出露砂質(zhì)頁(yè)巖基座,拔河210m,上覆第四紀(jì)粉質(zhì)黏土,拔河235m。
圖5 五龍鄉(xiāng)青衣江第四紀(jì)階地分布及結(jié)構(gòu)特征Fig. 5 Distribution and geometry of Quaternary terraces along the Qingyijiang River near Wulong.a 五龍鄉(xiāng)青衣江河流階地分布圖,位置見(jiàn)圖2a,鹽井-五龍斷裂為晚更新世活動(dòng)斷裂,T1—T6為河流階地,黃色虛線方框標(biāo)明了圖 d的位置;b 鹽井-五龍斷裂下盤(pán)階地D—D′剖面,位置見(jiàn)圖 a;c 鹽井-五龍斷裂下盤(pán)階地E—E′剖面,位置見(jiàn)圖 a;d 鹽井-五龍斷裂斷錯(cuò)階地及斷點(diǎn)分布圖,a為探槽剖面(楊曉平等,1999),b、c為斷裂露頭(陳立春等,2013);D 泥盆系,S 志留系
圖6 寶興縣城一帶青衣江第四紀(jì)階地分布及結(jié)構(gòu)特征Fig. 6 Distribution and geometry of Quaternary terraces along the Qingyijiang River near Baoxing.a 寶興縣城一帶階地分布圖,位置見(jiàn)圖2a,T0為河漫灘,T1—T5為河流階地,黃色虛線方框標(biāo)明了圖 c的位置;b 寶興縣城階地F—F′剖面,位置見(jiàn)圖 a;c 寶興縣老關(guān)子村階地地貌圖,位置見(jiàn)圖 a中的黃色虛線框;d 寶興縣老關(guān)子村階地G—G′剖面,位置見(jiàn)圖 a,階地地貌見(jiàn)圖 c;e 寶興縣星光村階地H—H′剖面,位置見(jiàn)圖 a;D 泥盆系
在斷層下盤(pán)河流左岸的山梁上可識(shí)別出殘留的T4階地,拔河132m;在戰(zhàn)斗村西南,河流右岸也發(fā)育1級(jí)T4階地(圖5a)。T6階地在五龍鄉(xiāng)鹽井-五龍斷裂上、下盤(pán)都有發(fā)育,最大階面寬度超過(guò)400m,上覆第四紀(jì)粉質(zhì)黏土,上盤(pán)拔河305~326m,下盤(pán)拔河210~250m。下盤(pán)靠近斷裂處拔河高度大,顯示出斷裂逆沖過(guò)程中對(duì)下盤(pán)的牽引作用。
鹽井-五龍斷裂通過(guò)五龍鄉(xiāng)時(shí)具有晚更新世以來(lái)活動(dòng)的遺跡。古地震研究揭示了距今78.5~90ka的1次斷錯(cuò)事件,垂直位移為0.73m(楊曉平等,1999)。探槽位置見(jiàn)圖5a 中a所在的方框,及圖5d 中a所在的方框。該探槽位置的NE方向,出露2個(gè)基巖斷層剖面(陳立春等,2013),位置見(jiàn)圖5a中的b和c所在的方框,及圖5d中b和c所在的方框。探槽剖面與基巖斷層剖面確立的斷裂位置一致,推測(cè)鹽井-五龍斷裂晚更新世以來(lái)的活動(dòng)造成該區(qū)高級(jí)階地面被斷錯(cuò),其中上盤(pán)T6階地拔河305m,下盤(pán)拔河250m,垂直位移約55m(圖5d)。
3.3寶興縣縣城一帶的階地地貌
青衣江的東河和西河2大支流在寶興縣城匯合后,流向從之前的垂直龍門(mén)山脈方向變?yōu)榕c龍門(mén)山脈的走向平行(圖2a),切過(guò)寶興雜巖(圖2b),呈典型的V型谷。階地很少發(fā)育,T1階地為堆積階地,拔河9~11m,T2—T5階地為殘留的基座階地,分別拔河31~33m、50~51m、96m、137~142m。
寶興縣城階地F—F′剖面(圖6b)位于青衣江東河支流和西河支流的交匯處,發(fā)育T1、T2、T5階地,分別拔河9m、33m、142m。T1階地為堆積階地,粗砂和卵礫石組成的互層結(jié)構(gòu),最大階面寬度超過(guò)200m。T2階地為基座階地,上覆厚約1.5m的卵石層。T5階地上覆第四紀(jì)粉質(zhì)黏土,前緣基座裸露。
寶興縣老關(guān)子村發(fā)育完整的T1—T4階地序列(圖6c,d)。T1階地為卵礫石層組成的堆積階地,拔河9m,階面寬約10m。T2—T4階地為殘留的基座階地,分別拔河31~33m、50m、96m,除T4階地上覆第四紀(jì)粉質(zhì)黏土外,其余均出露花崗巖基座。T2階地在河流兩岸都有發(fā)育,左岸拔河33m,受人工改造嚴(yán)重,右岸拔河31m更能代表T3階地基座的原始拔河高度。
寶興縣星光村主要發(fā)育T1和T3階地以及河漫灘T0(圖6e)。T1階地為卵礫石組成的堆積階地,兩岸拔河不等,左岸為居民地,拔河11m,右岸拔河9m更能代表階地的原始拔河高度。T3階地拔河51m,上覆第四紀(jì)粉質(zhì)黏土。
3.4寶興縣靈關(guān)鎮(zhèn)河口村至趙家壩階地地貌
寶興縣靈關(guān)鎮(zhèn)位于鹽井-五龍斷裂NW 3km處,河流流向由近平行于龍門(mén)山脈再次變?yōu)榻怪庇邶堥T(mén)山脈,切過(guò)飛來(lái)峰構(gòu)造(圖2a)。發(fā)育6級(jí)河流階地,T1階地為堆積階地,拔河4~7m;T2—T6為殘留的基座階地,分別拔河33~44m、53m、86~98m、159m、208m,其中T2階地上部含卵礫石層。
靈關(guān)鎮(zhèn)河口村發(fā)育3級(jí)河流階地及1級(jí)沖洪積相階地(圖7a)。階地I—I′剖面切過(guò)3級(jí)河流階地(圖7b),T1為堆積階地,粗砂層與卵礫石層組成的互層結(jié)構(gòu),最大階面寬超過(guò)750m,拔河4m。T2階地為基座階地,基座拔河11m,上覆厚層含砂卵礫石層,厚度超過(guò)15m;階地頂部覆蓋第四紀(jì)粉質(zhì)黏土,拔河44m。由于受附近沖溝的影響,河口村附近的T2階地基座的拔河高度值相比其他地區(qū)明顯偏小,同時(shí)保留了厚層卵礫石層。T4階地為殘留的基座階地,基座拔河98m,上覆厚層第四紀(jì)粉質(zhì)黏土。
階地K—K′剖面切過(guò)1級(jí)沖洪積相階地(圖7d),該階地上部為細(xì)小碎石層,夾磨圓差、巨礫狀礫石層透鏡體,厚度超過(guò)10m,拔河75m;下部為T(mén)2階地的砂卵礫石層,砂卵礫石層頂部拔河約(45±3)m。同樣受附近沖溝的影響,該處T2階地基座的拔河高度值與其他地區(qū)相比偏小。沖洪積相沉積階地不屬于區(qū)域性河流階地。
靈關(guān)鎮(zhèn)趙家壩村階地J—J′剖面共切過(guò)6級(jí)河流階地(圖7c)。T1階地為堆積階地,粗砂層與卵礫石層組成的互層結(jié)構(gòu),最大階面寬約400m,拔河7m。T2階地為殘留的基座階地,上覆第四紀(jì)粉質(zhì)黏土,厚度1~5m,拔河33m。T3—T6階地頂部被第四紀(jì)粉質(zhì)黏土覆蓋,分別拔河53m、86m、159m、208m。 T4階地階面窄,遭后期剝蝕嚴(yán)重,導(dǎo)致基座拔河高度低于上游河口村T4階地的基座拔河高度,相比而言河口村的T4階地的基座拔河高度值更能代表該級(jí)階地原始基座的拔河高度值。T5階地頂部出露三疊系砂質(zhì)泥巖基座。推測(cè)各級(jí)階地第四紀(jì)覆蓋層不厚,除T4階地外,其余前緣拔河高度可代表階地原始基座的拔河高度。
圖7 靈關(guān)鎮(zhèn)青衣江第四紀(jì)階地分布及結(jié)構(gòu)特征Fig. 7 Distribution and geometry of Quaternary terraces along the Qingyijiang River near Lingguan.a 靈關(guān)鎮(zhèn)階地分布圖,位置見(jiàn)圖2a,T1—T6為河流階地,同時(shí)發(fā)育1級(jí)沖洪積階地;b 靈關(guān)鎮(zhèn)河口村階地I—I′剖面,位置見(jiàn)圖 a;c 靈關(guān)鎮(zhèn)趙家壩村階地J—J′剖面,位置見(jiàn)圖 a;d 靈關(guān)鎮(zhèn)河口村沖洪積相階地K—K′剖面,位置見(jiàn)圖 a;T 三疊系
3.5寶興縣靈關(guān)鎮(zhèn)羅家壩村階地地貌
寶興縣靈關(guān)鎮(zhèn)為大川-雙石斷裂通過(guò)之處(圖2a),可零星識(shí)別出6級(jí)河流階地,T1,T2為基座階地,T3—T6為殘留的基座階地??勺R(shí)別出6級(jí)階地,斷裂NW盤(pán)T1—T3分別拔河7~15m、30~36m、49~74m、T4拔河約100m,T5—T6分別拔河170m、210~232m;斷裂SE盤(pán)T1—T3分別拔河17m、32~40m、79~92m,T5拔河201m,T4和T6缺失。T2階地是基座階地,在斷裂兩側(cè)連續(xù)發(fā)育,其基座面可代表穩(wěn)定的參考面在大川-雙石斷裂兩側(cè)進(jìn)行對(duì)比,分析斷裂在T2階地形成以來(lái)的活動(dòng)性。T3以上的階地發(fā)育不完整,階地結(jié)構(gòu)殘存,且階面被第四紀(jì)沉積物覆蓋,使得部分階地面的拔河高度可能與真實(shí)值差別大。
寶興縣靈關(guān)鎮(zhèn)羅家壩村階地L—L′剖面切過(guò)2級(jí)階地(圖8b)。T2為基座階地,在河流左岸基座拔河31.4m,階面寬度較窄,上覆卵礫石,磨圓好,厚度變化大,但基座面連續(xù)發(fā)育,認(rèn)為該處T2階地基座的拔河高度能代表大川-雙石斷裂NW盤(pán)區(qū)域T2階地基座的拔河高度。在河流右岸,村莊坐落在T2階地上,受人為改造嚴(yán)重,所得拔河高度誤差大。T3階地階面寬,未見(jiàn)基座,上覆第四紀(jì)粉質(zhì)黏土,拔河49m。
靈關(guān)鎮(zhèn)羅家壩村階地M—M′剖面切過(guò)5級(jí)階地(圖8e)。T1階地拔河13m,表層未見(jiàn)河流相沉積物。T2階地為基座階地,三疊系須家河組砂巖基座拔河22m,基座上覆厚層河流相的巨礫漂石、卵石層;頂部被第四紀(jì)粉質(zhì)黏土覆蓋,拔河36m。受附近沖溝的影響,該觀測(cè)點(diǎn)T2階地基座拔河高度比其他地區(qū)明顯偏小,同時(shí)保留了厚約5m的卵礫石層。T3以上的階地結(jié)構(gòu)殘存,其中T3階地上覆第四紀(jì)粉質(zhì)黏土,T4階地缺失,T5和T6階地的三疊系須家河組砂巖基座裸露。
靈關(guān)鎮(zhèn)羅家壩村階地N—N′剖面切過(guò)3級(jí)階地(圖8c)。T2階地為基座階地,基座拔河32m,上覆卵礫石,磨圓好,頂部被黃色粉質(zhì)黏土覆蓋,拔河40m。T3和T6階地上覆第四紀(jì)粉質(zhì)黏土,分別拔河92m和201m。
靈關(guān)鎮(zhèn)羅家壩村階地O—O′剖面切過(guò)2級(jí)階地(圖8d)。T3階地上無(wú)覆蓋層,基座拔河79m。T1階地上覆薄層粉質(zhì)黏土,拔河17m。
冉勇康等(2014)在靈關(guān)鎮(zhèn)大溪鄉(xiāng)羅家村的斷層槽谷中通過(guò)探槽研究*冉勇康,2014,大川鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)大川-雙石斷裂精確定位工作報(bào)告。,認(rèn)為大川-雙石斷裂晚第四紀(jì)以來(lái)有過(guò)活動(dòng),但斷錯(cuò)現(xiàn)象不典型。調(diào)查組在靈關(guān)鎮(zhèn)做的淺層地震勘探剖面,揭露出了大川-雙石斷裂在靈關(guān)鎮(zhèn)發(fā)育的2個(gè)斷點(diǎn),其中東南側(cè)的為主斷裂(圖8a),斷裂活動(dòng)并未使埋深65~70m的地層發(fā)生明顯的斷錯(cuò)。對(duì)比L—L′剖面和N—N′剖面,顯示大川-雙石斷裂兩盤(pán)的T2階地基座拔河一致,說(shuō)明該斷裂在T2階地形成以來(lái)沒(méi)有垂向位錯(cuò)。
圖9 思延鄉(xiāng)青衣江第四紀(jì)階地分布及結(jié)構(gòu)特征Fig. 9 Distribution and geometry of Quaternary terraces along the Qingyijiang River near Siyan.a 思延鄉(xiāng)階地分布圖,位置見(jiàn)圖2a,T0為河漫灘,T1—T6為河流階地;b 思延鄉(xiāng)禾林村階地P—P′剖面,位置見(jiàn)圖 a;c 思延鄉(xiāng)銅頭村階地Q—Q′剖面,位置見(jiàn)圖 a
3.6蘆山縣思延鄉(xiāng)階地地貌
蘆山縣思延鄉(xiāng)位于蘆山盆地中(圖2a),河流在該處有大的拐彎,大拐彎上游位于盆地NW翼,侵蝕作用相對(duì)較強(qiáng)烈,下游位于盆地中央,堆積作用強(qiáng)。發(fā)育6級(jí)河流階地,T1—T6拔河高度分別為11~16m、27~36m、88~101m、102~131m、154~179m、152~266m。
思延鄉(xiāng)禾林村階地P—P′剖面切過(guò)T3—T6階地(圖9b),除T3階地階面寬度約50m左右外,其余階地面寬度均超過(guò)200m。T3階地拔河101m,上無(wú)覆蓋層,白堊系礫巖基座裸露。T4階地為基座階地,上覆厚度超過(guò)5m的卵礫石層。T5階地上覆第四紀(jì)粉質(zhì)黏土,覆蓋層厚度大,偶見(jiàn)卵礫石,推測(cè)其為基座階地,前緣基座裸露,拔河197m。T6階地上覆薄層第四紀(jì)粉質(zhì)黏土,階面平整,偶見(jiàn)卵礫石,推測(cè)其為基座階地,拔河266m。
思延鄉(xiāng)銅頭村階地Q—Q′剖面切過(guò)5級(jí)河流階地和1級(jí)河漫灘(圖9c)。銅頭村位于蘆山盆地中央,為寬谷地形,階地基本在河流兩側(cè)對(duì)稱(chēng)發(fā)育。T0為粗砂與細(xì)小礫石組成的互層結(jié)構(gòu),拔河5m。T1為基座階地,基座上覆厚約2.5m的卵礫石層,頂部為厚約50cm的棕紅色粉質(zhì)黏土,拔河15m。T2為基座階地,可細(xì)分為T(mén)2a與T2b兩級(jí)次級(jí)階地,古近系棕紅色泥巖基座上覆蓋砂卵礫石層,分別拔河31m和36m。T3階地拔河88m,頂部為第四紀(jì)粉質(zhì)黏土,含有河流相卵礫石。T4—T5階地覆蓋層較厚,階地面不連續(xù),分別拔河102m和154m。
3.7蘆山縣鳳禾鄉(xiāng)階地地貌
蘆山縣鳳禾鄉(xiāng)鄰近蘆山盆地東南翼,東南側(cè)為受新開(kāi)店斷裂和大邑?cái)嗔芽刂频纳侠锱璧匚鞅币?圖2a,3)。發(fā)育6級(jí)河流階地,T1—T6階地分別拔河5~7m、15~33m、64m、85~90m、120~124m、152m。
鳳禾鄉(xiāng)三江口村缺失T3階地(圖10b),發(fā)育的T1階地拔河7m,為侵蝕階地,上覆薄層第四紀(jì)粉質(zhì)黏土。T2階地為基座階地,可細(xì)分為T(mén)2a與T2b兩級(jí)次級(jí)階地。右岸T2a階地為上游思延鄉(xiāng)銅頭村的T2a階地向下游的延伸,上部覆蓋厚度約1m的河流相卵礫石,拔河23m;左岸T2b階地上部覆蓋第四紀(jì)粉質(zhì)黏土,拔河33m。T4階地為基座階地,拔河90m,白堊系泥巖基座上覆蓋了厚度超過(guò)20m的河流相卵礫石層。T5—T6階地被第四紀(jì)粉質(zhì)黏土覆蓋,拔河高度依次為124m、152m。
鳳禾鄉(xiāng)鳳凰村發(fā)育6級(jí)階地(圖10c)。T1階地為侵蝕階地,拔河5m。T2階地為基座階地,最大階面寬超過(guò)500m,上覆薄層卵礫石層,拔河15m。T3階地為基座階地,上覆卵礫石層,拔河64m,基座拔河60m。T4為基座階地,基座拔河85m,上覆厚2~5m的卵礫石層,頂部被第四紀(jì)粉質(zhì)黏土覆蓋,拔河92m。T5階地被第四紀(jì)粉質(zhì)黏土覆蓋,拔河120m。
圖10 鳳禾鄉(xiāng)青衣江第四紀(jì)階地分布及結(jié)構(gòu)特征Fig. 10 Distribution and geometry of Quaternary terraces along the Qingyijiang River near Fenghe.a 鳳禾鄉(xiāng)階地分布圖,位置見(jiàn)圖2a,T1—T6為河流階地;b 鳳禾鄉(xiāng)三江口村階地R—R′剖面,位置見(jiàn)圖 a;c 鳳禾鄉(xiāng)鳳凰村階地S—S′剖面,位置見(jiàn)圖 a
3.8建立河流階地縱剖面
野外調(diào)查發(fā)現(xiàn),龍門(mén)山斷裂帶南段至少發(fā)育6級(jí)河流階地。其中T1階地主要為堆積階地,階地結(jié)構(gòu)完整,故本文以T1階地河流相沉積物的頂面作為參考面進(jìn)行對(duì)比。T2—T6階地主要為基座階地,在龍門(mén)山南段內(nèi)部主要為殘留的基座階地,基座上覆的河流相卵礫石層因后期侵蝕破壞而缺失或殘存,但基座保留較完整,上覆第四紀(jì)沉積物,前緣往往基座出露。進(jìn)入蘆山盆地后,T2—T6基座階地發(fā)育廣泛,階地面寬廣。故T2—T6階地本文以階地基座作為參考面進(jìn)行對(duì)比。部分河段的T2—T6階地的河流相沉積物缺失,階地基座被第四紀(jì)沉積物覆蓋,基座未明顯出露,但覆蓋層往往前面薄,后緣厚,本文用階地前緣代表其基座的位置。將測(cè)量得到的青衣江各級(jí)階地的拔河高度,結(jié)合在高精度DEM上提取的階地拔河高度值,投影到135°方位上,得到龍門(mén)山南段跨鹽井-五龍斷裂,大川-雙石斷裂以及蘆山盆地的河流階地縱剖面圖(圖11a)。
圖11 龍門(mén)山斷裂帶南段晚第四紀(jì)以來(lái)的活動(dòng)構(gòu)造Fig. 11 Schematic profile of the late Quaternary active tectonics in the south Longmenshan.a 青衣江上游河流階地縱剖面,橫坐標(biāo)為沿135°方位投影線距離;b 接收函數(shù)CCP成像結(jié)果(周青云,2011),紅色五角星表示蘆山地震的主震,藍(lán)色點(diǎn)為蘆山地震發(fā)生后至2013年9月30日的余震(中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所的周連慶和陳翰林提供);c 龍門(mén)山斷裂帶南段晚第四紀(jì)以來(lái)的活動(dòng)構(gòu)造剖面模型;YWF 鹽井-五龍斷裂,DSF 大川-雙石斷裂,RFBT 蘆山地震的山前盲逆斷層,BTF 蘆山地震的反沖斷層,G 沉積蓋層和結(jié)晶基底的界線,C 上、下地殼的界線,Moho 莫霍面
青衣江河流階地年齡數(shù)據(jù)少,僅袁俊杰等(2008)與唐熊等(2009)在青衣江下游的名山和洪雅2個(gè)地區(qū)的河流階地做過(guò)相對(duì)系統(tǒng)的研究,在洪雅陽(yáng)坪段T1階地的14C年齡為5ka,T2—T6階地的ESR年齡分別為(31±5)ka、(93±10)ka、(129±14)ka、(149±15)ka、(266±30)ka(唐熊等,2009)。但由于熊坡背斜和三蘇場(chǎng)背斜的活動(dòng),青衣江曾經(jīng)在雅安市一帶發(fā)生過(guò)改道(袁俊杰等,2008;唐熊等,2009),加上ESR年齡的測(cè)年誤差,其年齡結(jié)果以及階地級(jí)數(shù)的確定存在很大的差異和矛盾,這就為青衣江區(qū)域性階地年齡對(duì)比帶來(lái)很大的困難。
近些年來(lái),區(qū)域性河流階地的研究表明,河流階地一般與構(gòu)造-氣候旋回有關(guān)(潘保田等,2007;Bridglandetal.,2008)。因此,區(qū)域性階地的形成時(shí)代在一定范圍內(nèi)具有可對(duì)比性(田勤儉等,2009)。龍門(mén)山地區(qū)的河流階地有一定量的測(cè)年結(jié)果(馬保起等,2005;李勇等,2005,2006;周榮軍等,2006),結(jié)合青衣江階地的ESR年齡數(shù)據(jù)(唐熊等,2009),推測(cè)青衣江T1—T3階地的年齡為8~15ka、20~30ka、50~60ka(馬保起等,2005),T4階地的年齡70~80ka(周榮軍等,2006),T5階地的年齡為100~150ka(李勇等,2005;唐熊等,2009),T6階地的區(qū)域年齡結(jié)果較少(李勇等,2006;唐熊等,2009),為150~270ka。
從河流階地縱剖面(圖11a)可以看出,龍門(mén)山斷裂帶南段T6階地形成以來(lái): 1)鹽井-五龍斷裂有明顯的垂直位錯(cuò);2)大川-雙石斷裂沒(méi)有明顯的垂向位移,其上盤(pán)的塊體也未發(fā)生明顯的變形;3)龍門(mén)山斷裂帶南段山前有明顯的背斜隆起。
4.1龍門(mén)山斷裂帶南段構(gòu)造活動(dòng)性分析
河流階地縱剖面(圖11a)顯示,研究區(qū)可以被鹽井-五龍斷裂和雙石-大川斷裂分為3個(gè)活動(dòng)塊體,分別為鹽井-五龍斷裂上盤(pán)的西側(cè)塊體、鹽井-五龍斷裂與大川-雙石斷裂之間的中央塊體,以及蘆山盆地。龍門(mén)山斷裂帶南段晚第四紀(jì)的活動(dòng)構(gòu)造主要為沿鹽井-五龍斷裂的垂直逆沖和山前背斜的隆起。
T6階地形成以來(lái),鹽井-五龍斷裂有明顯的垂直位錯(cuò),該斷裂活動(dòng)造成上盤(pán)塊體的整體隆升與微量掀斜(圖11a)。該斷裂活動(dòng)將T6階地?cái)噱e(cuò)55m(圖5a),結(jié)合T6階地的年齡150~270ka,可知T6階地形成以來(lái),鹽井-五龍斷裂的垂向活動(dòng)速率為0.20~0.37mm/a。但從河流階地縱剖面(圖11a)可知,斷裂附近,下盤(pán)的河流階地發(fā)生了翹起,僅用斷裂附近的T6階地的斷錯(cuò)量無(wú)法評(píng)價(jià)該斷裂的活動(dòng)性。
鹽井-五龍斷裂下盤(pán)的中央塊體上發(fā)育的河流階地沒(méi)有變形,寶興縣城一帶(圖6)發(fā)育T1—T5河流階地。在鹽井-五龍斷裂上盤(pán)的西側(cè)塊體上,隴東鎮(zhèn)(圖4)發(fā)育的河流階地缺失T2階地。對(duì)比鹽井-五龍斷裂兩側(cè)塊體的差異變形,用寶興縣城一帶的河流階地代表該斷裂下盤(pán)階地的穩(wěn)定拔河高度,用隴東鎮(zhèn)的河流階地代表該斷裂上盤(pán)階地的穩(wěn)定拔河高度,對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(表1)。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)看,鹽井-五龍斷裂的垂向斷錯(cuò)速率在T5階地形成以來(lái)為0.60~0.94mm;T3階地形成以來(lái)為0.93~1.14mm,略有增大的趨勢(shì)。晚第四紀(jì)以來(lái),該斷裂的垂向斷錯(cuò)速率約為0.6~1.2mm/a。
表1 鹽井-五龍斷裂垂向斷錯(cuò)參數(shù)表
Table1 Vertical displacement parameters of the Yanjing-Wulong Fault
階地級(jí)數(shù)階地年齡/ka上盤(pán)階地拔河高度/m下盤(pán)階地拔河高度/m垂向斷錯(cuò)量/m垂向斷錯(cuò)速率/mm·a-1T18~15109~11-1~10T350~6010750~5156~570.93~1.14T470~8016296660.83~0.94T5100~150232138~14290~940.60~0.94
大川-雙石斷裂上、下盤(pán)的T2階地基座的拔河高度相同,指示T2階地形成以來(lái)(20~30ka)大川-雙石斷裂無(wú)垂直位錯(cuò)。鹽井-五龍斷裂和大川-雙石斷裂之間的中央塊體主要為寶興雜巖體,發(fā)育的6級(jí)階地均無(wú)明顯變形,說(shuō)明中央塊體上的斷裂及褶皺在T6階地形成以來(lái)(150~270ka)沒(méi)有垂向活動(dòng)。大川-雙石斷裂在T6階地形成以來(lái)也沒(méi)有明顯的垂向活動(dòng),未造成該斷裂上盤(pán)的中央塊體掀斜變形。
龍門(mén)山斷裂帶南段山前,白堊系至古近系組成了蘆山盆地的復(fù)向斜(圖3a)。而現(xiàn)今的地貌特征顯示出龍門(mén)山南段山前為隆起區(qū)(圖3b)。晚第四紀(jì)以來(lái),河流階地的變形也顯示,龍門(mén)山斷裂帶南段山前發(fā)育的河流階地存在明顯的背斜隆起(圖11a),指示該背斜為活動(dòng)背斜。說(shuō)明蘆山盆地區(qū),晚第四紀(jì)以來(lái)的變形與之前的變形機(jī)制不同,主要表現(xiàn)為背斜隆起。但由于地形持續(xù)隆起,在隆起區(qū)為峽谷地形,未形成明顯的河流階地,無(wú)法對(duì)該背斜的活動(dòng)性定量評(píng)價(jià)。但根據(jù)階地縱剖面(圖11a)顯示,在褶皺隆起區(qū),思延鄉(xiāng)禾林村的T6階地相對(duì)于鳳禾鄉(xiāng)的T6階地的隆升量,大于鹽井-五龍斷裂對(duì)T6階地的垂直斷錯(cuò)量。據(jù)此推測(cè),龍門(mén)山斷裂帶南段山前背斜比鹽井-五龍斷裂活動(dòng)。
4.2蘆山地震的發(fā)震構(gòu)造
蘆山地震沒(méi)有產(chǎn)生連續(xù)的地表破裂帶,其發(fā)震構(gòu)造仍然存在爭(zhēng)論(李勇等,2013;李傳友等,2013;陳立春等,2013;徐錫偉等,2013b;Wangetal.,2014;Zhangetal.,2015)。通過(guò)國(guó)內(nèi)外學(xué)者們的不斷探索,對(duì)蘆山地震以及區(qū)域構(gòu)造環(huán)境特征取得了以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí): 1)該次地震沒(méi)有典型的地表破裂,屬于盲逆斷層(徐錫偉等,2013b);2)蘆山地震的余震分布具有 “y”字形的特征,指示了反沖斷層的存在(房立華等,2013;Hanetal.,2014);3)余震主要分布在10~20km深度的范圍內(nèi)(房立華等,2013);4)蘆山地震震中位于大川-雙石斷裂附近,震源深度約17.6km(房立華等,2013);5)大川-雙石斷裂和新開(kāi)店斷裂局部地區(qū)有地表裂縫等同震破裂現(xiàn)象(李傳友等,2013);6)蘆山地區(qū)處于龍門(mén)山前陸逆沖推覆構(gòu)造帶中,存在多個(gè)不同層次的滑脫層(李勇等,2013);7)蘆山盆地和龍門(mén)山斷裂帶南段之間存在明顯的盆嶺界線,但并不是大川-雙石斷裂,而是龍門(mén)山斷裂帶南段山前的背斜山地(圖3b)(徐錫偉等,2013b);8)龍門(mén)山斷裂帶南段的寶興雜巖之下,深部約20km處存在滑脫層,并在龍門(mén)山脈前緣形成山前盲逆斷層(Hubbardetal.,2010;Wangetal.,2014)。
周青云(2011)用接收函數(shù)方法對(duì)龍門(mén)山斷裂帶南段的地殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究,取得了龍門(mén)山斷裂帶南段的莫霍面起伏和波速比變化的信息(圖11b)。從該圖中能識(shí)別出莫霍面(M),上、下地殼界面(C)以及結(jié)晶基地與沉積蓋層的界面(G)。疊加蘆山地震的雙差余震精定位結(jié)果。余震分布呈 “y”字形,主要分布于大川-雙石斷裂和山前背斜山的下方。
依據(jù)河流階地縱剖面(圖11a),結(jié)合地質(zhì)剖面(圖3b)以及前人的研究結(jié)果,本文認(rèn)為蘆山地震的發(fā)震構(gòu)造是山前盲逆斷層(RFBT)和反沖斷層(BTF)。蘆山地震區(qū)晚第四紀(jì)以來(lái)主要的活動(dòng)構(gòu)造為山前盲逆斷層、反沖斷層以及夾在其間的沖起構(gòu)造(圖11c)。
蘆山地震的發(fā)震斷層(山前盲逆斷層和反沖斷層)都未出露地表,但從構(gòu)造解譯圖11b可知,山前盲逆斷層的延伸方向接近新開(kāi)店斷裂,反沖斷層前緣也靠近大川-雙石斷裂,使得蘆山地震后可在大川-雙石斷裂和新開(kāi)店斷裂的局部地區(qū)發(fā)現(xiàn)地表裂縫等同震破裂現(xiàn)象。震源機(jī)制解結(jié)果顯示發(fā)震斷層在靠近地表變陡(Zhangetal.,2015),本文推測(cè)山前盲逆斷層可能已切穿蘆山盆地復(fù)向斜構(gòu)造的部分地層(圖3a),晚第四紀(jì)以來(lái)的構(gòu)造變形主要表現(xiàn)為背斜隆起。
受巴顏喀拉塊體向SE方向的推擠,寶興雜巖所在的穩(wěn)定的中央塊體沿著其下的滑脫層向SE方向滑脫,在蘆山盆地下方遇到穩(wěn)定塊體后切層發(fā)育,形成山前盲逆斷層和與整體逆沖方向相反的反沖斷層,并造成山前盲逆斷層和反沖斷層之間的塊體沖起,形成龍門(mén)山斷裂帶南段山前的背斜山,并使得晚第四紀(jì)的河流階地背斜隆起。雖然,本次蘆山地震未形成地表破裂,但余震精定位結(jié)果顯示,發(fā)震斷層的破裂前鋒已經(jīng)接近地表約10km(房立華等,2013),未來(lái)如果該發(fā)震斷層再次活動(dòng),很容易形成地表破裂,因此蘆山地區(qū)的地震危險(xiǎn)性有待近一步研究。
(1)青衣江上游的河流階地縱剖面顯示,晚第四紀(jì)以來(lái),龍門(mén)山斷裂帶南段的主要活動(dòng)構(gòu)造為逆沖性質(zhì)的鹽井-五龍斷裂和山前蘆山地震區(qū)的背斜。晚第四紀(jì)以來(lái)鹽井-五龍斷裂的平均垂向斷錯(cuò)速率約為0.6~1.2mm/a。大川-雙石斷裂在晚第四紀(jì)以來(lái)沒(méi)有明顯的垂向活動(dòng)。龍門(mén)山斷裂帶南段山前背斜比鹽井-五龍斷裂活動(dòng)。
(2)蘆山地震的發(fā)震斷層為龍門(mén)山斷裂帶南段的山前盲逆斷層(RFBT)和反沖斷層(BTF)。晚第四紀(jì)以來(lái),受巴顏喀拉塊體向SE方向的推擠,寶興雜巖所在的穩(wěn)定的中央塊體沿著其下的滑脫層向SE方向滑動(dòng),在龍門(mén)山南段山前爬升盲逆斷層時(shí),同時(shí)帶動(dòng)了反沖斷層的活動(dòng),孕育了此次地震。
致謝審稿專(zhuān)家提出了很多寶貴意見(jiàn),本文作者受益良多,在此表示感謝。
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USING DEFORMED FLUVIALTERRACES OF THE QINGYIJIANG RIVER TO STUDY THE TECTONIC ACTIVITY OF THE SOUTHERN SEGMENT OF LONGMENSHAN FAULT ZONE
SU Peng1,2)TIAN Qin-jian1)LIANG Peng1)LI Wen-qiao1)WANG-Lin1)
1)KeyLaboratoryofEarthquakePrediction,InstituteofEarthquakeScience,ChinaEarthquakeAdministration,Beijing100036,China2)KeyLaboratoryofActiveTectonicsandVolcano,InstituteofGeology,ChinaEarthquakeAdministration,Beijing100029,China
On 20 April 2013,a destructive earthquake,the LushanMS7.0 earthquake,occurred in the southern segment of the Longmenshan Fault zone,the eastern margin of the Tibetan plateau in Sichuan,China. This earthquake did not produce surface rupture zone,and its seismogenic structure is not clear. Due to the lack of Quaternary sediment in the southern segment of the Longmenshan fault zone and the fact that fault outcrops are not obvious,there is a shortage of data concerning the tectonic activity of this region. This paper takes the upper reaches of the Qingyijiang River as the research target,which runs through the Yanjing-Wulong Fault,Dachuan-Shuangshi Fault and Lushan Basin,with an attempt to improve the understanding of the tectonic activity of the southern segment of the Longmenshan fault zone and explore the seismogenic structure of Lushan earthquake.
the southern segment of the Longmenshan Fault zone,LushanMS7.0 earthquake,longitudinal profile of river terraces,tectonic activity,seismogenic structure,Yanjing-Wulong Fault,Dachuan-Shuangshi Fault
10.3969/j.issn.0253- 4967.2016.03.003
2014-10-29收稿,2015-11-16改回。
中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所基本科研業(yè)務(wù)專(zhuān)項(xiàng)(2013IES010101,2014IES010104)、高分光學(xué)遙感地震構(gòu)造提取示范應(yīng)用項(xiàng)目(31-Y30B09-9001-13/15-07)與中國(guó)地震局地質(zhì)研究所基本科研業(yè)務(wù)專(zhuān)項(xiàng)(IGCEA1416)共同資助。
田勤儉,研究員,E-mail:tianqj@263.net。
P315.2
A
0253-4967(2016)03-0523-23
蘇鵬,男,1989年生,2015年于中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所獲構(gòu)造地質(zhì)學(xué)專(zhuān)業(yè)碩士學(xué)位,現(xiàn)為中國(guó)地震局地質(zhì)研究所在讀博士研究生,研究方向?yàn)闃?gòu)造地貌,電話: 010-62009127,E-mail: supeng2014@icloud.com。
In the paper,the important morphological features and tectonic evolution of this area were reviewed. Then,field sites were selected to provide profiles of different parts of the Qingyijiang River terraces,and the longitudinal profile of the terraces of the Qingyijiang River in the south segment of the Longmenshan fault zone was reconstructed based on geological interpretation of high-resolution remote sensing images,continuous differential GPS surveying along the terrace surfaces,geomorphic field evidence,and correlation of the fluvial terraces.
The deformed longitudinal profile reveals that the most active tectonics during the late Quaternary in the south segment of the Longmenshan Fault zone are the Yanjing-Wulong Fault and the Longmenshan range front anticline. The vertical thrust rate of the Yanjing-Wulong Fault is nearly 0.6~1.2mm/a in the late Quaternary. The tectonic activity of the Longmenshan range front anticline may be higher than the Yanjing-Wulong Fault. Combined with the relocations of aftershocks and other geophysical data about the Lushan earthquake,we found that the seismogenic structure of the Lushan earthquake is the range front blind thrust and the back thrust fault,and the pop-up structure between the two faults controls the surface deformation of the range front anticline.