梁明劍　陳立春　冉勇康*　王　虎　李東雨

1)中國(guó)地震局地質(zhì)研究所，北京　100029 2)四川省地震局，成都　610041

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龍門山斷裂南段天全段的新活動(dòng)特征與1327年天全地震的關(guān)系

梁明劍1，2)陳立春1)冉勇康1)*王虎1)李東雨1)

1)中國(guó)地震局地質(zhì)研究所，北京100029 2)四川省地震局，成都610041

1327年天全地震歷史地震龍門山斷裂帶南段發(fā)震構(gòu)造雙石-大川斷裂

0　引言

巴顏喀拉地塊為青藏?cái)鄩K內(nèi)部1個(gè)構(gòu)造和地震活動(dòng)強(qiáng)烈的次級(jí)塊體，近20a來沿其邊界斷裂發(fā)生了一系列大地震，構(gòu)成了中國(guó)大陸地震主體活動(dòng)區(qū)(鄧起東等，2010；M7專項(xiàng)工作組，2012)。巴顏喀拉塊體向SEE方向運(yùn)動(dòng)與相對(duì)較為穩(wěn)定的華南地塊碰撞，形成了龍門山構(gòu)造帶，該構(gòu)造帶為典型的逆沖推覆構(gòu)造，具有前展式發(fā)育的特征(陶曉風(fēng)，1995；李勇等，2006；Burchfieletal.，2008)。在短短的5a里，龍門山斷裂帶中段和南段相繼發(fā)生了2008年汶川8.0級(jí)和2013年蘆山7.0級(jí)2次強(qiáng)烈地震，龍門山斷裂帶南段的地震危險(xiǎn)性受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的高度關(guān)注。汶川地震之后，龍門山斷裂帶南段的應(yīng)力增強(qiáng)，增加了其地震危險(xiǎn)程度(Parsonetal.，2008；易桂喜等，2013)。 Wang等(2009)通過分析松潘-甘孜地塊地震矩累積和虧損的平衡關(guān)系，認(rèn)為震后未來50a龍門山斷裂帶南段存在發(fā)生MW7.7地震的可能性。2013年蘆山7.0級(jí)地震震級(jí)遠(yuǎn)低于預(yù)期的強(qiáng)度，地表也未發(fā)現(xiàn)真正構(gòu)造意義上的地震地表破裂，屬于盲逆沖型地震(徐錫偉等，2013)。陳立春等(2013)通過地震地質(zhì)調(diào)查和古地震研究發(fā)現(xiàn)，龍門山斷裂帶南段僅在大川-雙石斷裂見有全新世活動(dòng)的證據(jù)，探槽揭露1次古地震事件的垂直位錯(cuò)量也只有0.3m左右，認(rèn)為南段次級(jí)斷裂的復(fù)雜性導(dǎo)致其單條斷裂的地表活動(dòng)強(qiáng)度明顯弱于中段。Wang H等(2014)通過古地震研究，并整合了Densmore等(2007)和陳立春等(2013)的成果，認(rèn)為近2,800a以來大川-雙石斷裂存在2～3次震級(jí)相當(dāng)?shù)墓诺卣鹗录?，而且均沒有形成整條斷裂貫通式的地表破裂。

圖1　研究區(qū)及其鄰區(qū)斷裂分布圖Fig. 1　The distribution of the faults in the study area and its adjacent regions.F1雙石-大川斷裂；F2鹽井-五龍斷裂；F3耿達(dá)-隴東斷裂；F4大邑?cái)嗔眩籉5蒲江-新津斷裂；F6鮮水河斷裂

1　雙石-大川斷裂(天全段)全新世活動(dòng)證據(jù)

龍門山斷裂帶大致分為北、中、南3段，其性質(zhì)以擠壓逆沖為主兼具右旋走滑特征，該斷裂中段發(fā)生了2008年汶川8.0級(jí)地震，斷裂南段包括耿達(dá)-隴東斷裂(后山斷裂)、鹽井-五龍斷裂(中央斷裂)、雙石-大川斷裂(前山斷裂)和大邑?cái)嗔训却渭?jí)斷裂。其中，只有在鹽井-五龍斷裂和雙石-大川斷裂發(fā)現(xiàn)了晚第四紀(jì)活動(dòng)的證據(jù)，在耿達(dá)-隴東斷裂未見晚第四紀(jì)新活動(dòng)的地質(zhì)地貌證據(jù)。鹽井-五龍斷裂于五龍附近見斷層斷錯(cuò)了晚更新世早期形成的沖洪積物(楊曉平等，1999)，且T3階地前緣滑坡非常發(fā)育，呈線性分布，可能斷裂在T3階地形成后有過活動(dòng)(陳立春等，2013)；大邑?cái)嗔褳殡[伏斷裂，主要發(fā)育于白堊紀(jì)地層內(nèi)，可能存在活動(dòng)褶皺變形(楊曉平等，1999；董紹鵬等，2008；陳立春等，2013)。雙石-大川斷裂作為蘆山7.0級(jí)地震的發(fā)震斷裂之一，具有全新世活動(dòng)性(陳立春等，2013)，而且延伸到天全西南一帶，這也是1327年地震疑似震中區(qū)。因此，這一段斷裂的新活動(dòng)證據(jù)是本文討論的重點(diǎn)。

圖2　雙石-大川斷裂天全一帶展布圖(底圖為Google Earth影像)Fig. 2　The sketch showing the distribution of Shuangshi-Dachuan Fault in Tianquan County(The base map is from Google Earth).a 小河鄉(xiāng)關(guān)家村一帶斷層槽谷地貌；b 小河鄉(xiāng)水泥礦場(chǎng)斷裂剖面，P為二疊紀(jì)玄武晶屑凝灰?guī)r，S為志留紀(jì)白云巖、頁巖

圖3　關(guān)家村一帶雙石-大川斷裂形跡及地貌解譯圖(底圖為google earth影像)Fig. 3　The sketch showing the features and the geomorphological interpretation of Shuangshi-Dachuan Fault near Guanjia Village(The base map is from Google Earth).

雙石-大川斷裂天全一帶在衛(wèi)星影像上主要表現(xiàn)為斷續(xù)分布的槽谷地貌(圖2)，以小河鄉(xiāng)關(guān)家村、武安村一帶的槽谷地貌比較發(fā)育。其中，關(guān)家村槽谷地貌延伸近1km(圖2a，3)，槽谷兩側(cè)出露基巖為三疊紀(jì)砂巖、夾薄層煤層，產(chǎn)狀存在明顯的變化；關(guān)家村附近小河子共發(fā)育3級(jí)河流階地(T1—T3)和漫灘(T0)，斷裂沿著槽谷向S延伸穿過小河子Ⅱ級(jí)階地(圖3)，由于受到后期耕作改造的影響，Ⅱ級(jí)階地面未見明顯的斷層新活動(dòng)跡象。斷裂主要發(fā)育在三疊系內(nèi)或者三疊紀(jì)與侏羅紀(jì)地層之間，在天全以西為三疊系與志留系的界線，小河鄉(xiāng)水泥礦區(qū)南側(cè)見志留紀(jì)白云巖、頁巖逆沖于二疊紀(jì)玄武晶屑凝灰?guī)r和三疊紀(jì)淺變質(zhì)砂巖之上(圖2b)；斷裂產(chǎn)狀為300°∠83°，顯示出明顯的逆沖性質(zhì)。礦區(qū)北側(cè)則見志留紀(jì)白云巖逆沖于三疊紀(jì)淺變質(zhì)砂巖之上，破碎帶由斷層泥帶、碎粉巖等組成，斷層泥未膠結(jié)，寬約10cm，表明斷裂具有一定的新活動(dòng)性。

在天全縣小河鄉(xiāng)武安村一帶，沿雙石-大川斷裂斷續(xù)分布了槽谷(圖2)以及滑坡群，表明斷裂帶新活動(dòng)對(duì)這一帶地貌的塑造存在影響。公路邊出露的剖面顯示： 斷裂發(fā)育于三疊紀(jì)砂巖內(nèi)，主斷面沿寬0.5～1m的黑色煤系地層發(fā)育，造成約10m寬的構(gòu)造破碎帶(圖4a)，主斷裂帶內(nèi)見寬約2cm的灰色斷層泥帶(圖4b)，斷層泥未膠結(jié)，也反映了斷裂存在晚第四紀(jì)新活動(dòng)性。

圖4　小河鄉(xiāng)武安村一帶的雙石-大川斷裂剖面Fig. 4　The exposed fault section of Shuangshi-Dachuan Fault near Wuan Village，Xiaohe Town.a 雙石-大川斷層剖面；b 斷層帶局部，見灰白色斷層泥帶

圖5　武安村探槽南壁剖面及局部斷裂照片F(xiàn)ig. 5　The profile of the south wall of the trench excavated at Wuan Village and the local photograph of the fault.

武安村南斷裂通過的地方發(fā)育1個(gè)坡洪積臺(tái)地，地貌上呈向N張開的喇叭口狀(圖5a)，形成匯水區(qū)域，可能存在快速沉積的細(xì)粒物質(zhì)?？缭撆_(tái)地開挖1個(gè)長(zhǎng)探槽(102°42′46.7″E，30°5′15.6″N)，長(zhǎng)約32m，寬3m，深2～2.5m，探槽南壁揭露的地層序列如下(圖5)：

①黑色腐殖砂土、亞黏土層，富含植物根系和少量角礫。

②塊石和碎石堆積，成分為灰?guī)r，塊石、碎石之間可見架空結(jié)構(gòu)，為崩坡積堆積。

③褐色塊石、碎石堆積，充填物為砂土。

④斷層及其影響帶，由塊石、碎石和砂土組成，斷層面附近的石塊呈定向排列。

⑤深褐色砂礫石層，礫石磨圓差。

⑥褐黃色黏土層，底部為黏土，頂部為亞黏土，并含灰色亞砂土和細(xì)小的砂礫，沉積物粒度細(xì)，且搬運(yùn)距離有限，由此推測(cè)為水動(dòng)力較低的環(huán)境下沉積。

⑦灰褐色礫石層，上部為1個(gè)大塊石，兩側(cè)為灰褐色砂土，底部見磨圓度較好的礫石，見紅磚瓦，可能為廢棄的溝床。

⑧暗灰—褐色亞黏土—亞砂土層，含較多細(xì)小的角礫，無磨圓，并見1個(gè)較大的礫石，磨圓較好；該層與層⑥界線不明顯，僅表現(xiàn)為含暗灰色亞砂土，并含有較多炭屑，層底部14C樣品(TQ-4)的測(cè)年結(jié)果為Gal 460～295a BP。

⑨塊石、碎石層，成分為灰?guī)r，架空結(jié)構(gòu)，后期滲水導(dǎo)致石塊表面產(chǎn)生融蝕作用，為崩坡積物堆積。

探槽南壁剖面揭露的斷層F明顯斷錯(cuò)了層⑤和層⑥，使得砂塊石層逆沖于褐黃色黏土層之上，形成寬約3m的斷層帶，造成斷層附近的塊石定向排列，斷層帶被層①覆蓋。探槽北壁揭露的地層①、②、③、④、⑥與南壁的層①、②、③、④、⑥可對(duì)比；北壁層⑤為深褐色亞砂土層，含較多的碎塊石，覆蓋于層③、④、⑥之上。位于層④上方，受到斷層F的新活動(dòng)影響，層⑤產(chǎn)生了明顯的撓曲變形，撓曲幅度約0.4m(圖6)。

圖6　武安村探槽北壁局部剖面及照片F(xiàn)ig. 6　The profile of the north wall of the trench excavated at Wuan Village and the local photograph of the fault.

雖然未能直接獲得探槽南壁層⑤、層⑥和北壁層⑤的可靠年代樣品，但是從南壁來看，層⑥為低能態(tài)環(huán)境的沉積，上部層⑧為暗灰至褐色的亞黏土—亞砂土層，且與層⑥的界線不明顯，可能因?yàn)榄h(huán)境的改變，流水對(duì)層⑥頂部沉積產(chǎn)生了擾動(dòng)，帶來的物質(zhì)與層⑥頂部混雜堆積形成層⑧，形成于層⑥沉積的末期或者接近層⑥沉積結(jié)束。從北壁來看，層⑤直接覆蓋于層⑥之上，形成于層⑥沉積結(jié)束之后。對(duì)比南、北壁的地層，2壁的層⑥為同一套地層，北壁層⑤和南壁層⑧形成于層⑥沉積的晚期或沉積結(jié)束之后；從它們與層⑥的接觸關(guān)系分析，北壁層⑤的沉積年齡應(yīng)稍晚于或接近南壁層⑧的沉積年齡。由層⑧獲取的年代樣品測(cè)得其年齡為460～295a，且層⑤因斷裂新活動(dòng)發(fā)生撓曲變形，表明斷裂在全新世末仍有過新活動(dòng)。

2　1327年地震史料記載及震例對(duì)比

關(guān)于1327年地震(即泰定四年八月)，《元史·泰定帝紀(jì)》卷三○記載： “碉門地震，有聲如雷，晝晦。天全道山崩，飛石斃人。鳳翔、興元、成都、峽州、江陵同日地震”(許嘉璐，2004a)；《元史·五行志》卷五○也有基本一樣的記載(許嘉璐，2004b)。史料中的碉門，即元初置碉門宣撫司，位于今四川天全縣城西，鳳翔為今陜西鳳翔，興元為今陜西漢中市，成都為今四川成都市，峽州為今湖北宜昌市，江陵為今湖北江陵(國(guó)家地震局震害防御司，1995；孫成民等，2010)。由此，可以大致勾勒出1327年地震的有感范圍，向N—NE方向到達(dá)陜西漢中市和鳳翔，向東則到了湖北的宜昌市和江陵。若以四川天全為震中區(qū)，最遠(yuǎn)的有感距離為920km左右(圖7)。

圖7　1327年地震、大邑6.2級(jí)地震和蘆山7.0級(jí)地震有感范圍示意圖Fig. 7　The schematic diagram showing the perceptible distances of the Tianquan earthquake in 1327，Dayi M6.2 earthquake in 1970 and Lushan M7 earthquake in 2013.

1327年地震的爭(zhēng)議主要集中在震中位置、發(fā)震構(gòu)造與有感范圍之間的關(guān)系上，從而導(dǎo)致了對(duì)震級(jí)認(rèn)識(shí)的分歧。首先對(duì)比一下1970年2月24日大邑6.2級(jí)地震的有感情況，其有感范圍 “北起理縣、汶川，南至瀘定、西昌，西至丹巴，東到成都、金堂等地，最遠(yuǎn)有感距離200余千米”(四川地震資料匯編領(lǐng)導(dǎo)小組，1980)。雖然1327年地震向南沒有具體的記載，但從北邊和東邊的有感距離來看，遠(yuǎn)大于大邑6.2級(jí)地震的有感距離。再與2013年蘆山7.0級(jí)地震對(duì)比，地震發(fā)生后，多地的報(bào)道顯示其有感范圍涉及到貴州省的貴陽、遵義、畢節(jié)、銅仁，甘肅省的隴南、天水，云南省的昆明、昭通，陜西省的安康、咸陽，湖北省的宜昌、恩施、荊州，湖南省的長(zhǎng)沙(http: ∥hb.qq.com/a/20130420/000326.htm)。地震有感范圍往東到達(dá)了湖南長(zhǎng)沙，有感范圍甚至>1,000km，而且湖北宜昌、荊州地區(qū)震感較強(qiáng)烈(http: ∥www.Xiangyang.net/Article/20134/Article_65979.html)。雖然現(xiàn)在的人口密度和建筑高度與元朝的存在差異，但從震感強(qiáng)烈程度和有感距離來看，1327年地震向東的有感距離與2013年蘆山7.0級(jí)地震大致相當(dāng)。也就是說，即使在龍門山斷裂帶南段發(fā)生1次6.5～7級(jí)左右的地震，其有感范圍向東仍可到達(dá)湖北宜昌與江陵一帶，即向東的有感距離完全可能達(dá)到900km(圖7)。

1327年地震主要的震害為 “山崩”、“飛石斃人”、“晝晦”，對(duì)比2013年蘆山7.0級(jí)地震和1970年大邑6.2級(jí)地震，蘆山地震引發(fā)了大規(guī)模的崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害(許沖等，2013)，大邑6.2級(jí)地震也形成長(zhǎng)150m、寬40m、高10m多的山體滑坡(中國(guó)地震局震害防御司，1999)。由此可見，龍門山地區(qū)山勢(shì)陡峻，河谷切割深，地震極易誘發(fā)大規(guī)模的山體崩塌、滑坡，造成人員傷亡。碉門正好位于天全青衣江的出山口，那里河谷兩岸陡峻且狹窄，附近發(fā)育較多的古崩塌、古滑坡，而且泰定四年八月為1327年8—9月，正值天全地區(qū)的雨季，空氣濕度很大。如果碉門為1327年地震極震區(qū)的話，這種峽谷不但容易誘發(fā)規(guī)模大的崩塌、滑坡，而且由于空氣濕度大，峽谷不利于通風(fēng)，崩塌滑坡產(chǎn)生的沙塵可能形成 “晝晦”的現(xiàn)象。

3　1327年地震的發(fā)震構(gòu)造與震級(jí)

《元史》所記載的1327年地震遭受破壞或有震感的地方，并沒有提到天全西邊鮮水河斷裂沿線的康定、瀘定、石棉等地。天全距離康定直線距離僅有76km左右，為什么這些地方會(huì)沒有震感或者破壞的記載呢？可能存在以下原因： 1)1327年處于元朝時(shí)期，當(dāng)時(shí)康定地處偏遠(yuǎn)，沒有完備的地方建制和歷史記載，或者受到歷史事變的影響，未留下較詳細(xì)的記錄；2)1327年地震的發(fā)震地點(diǎn)可能不在鮮水河斷裂帶之上，而且震級(jí)較小。

綜上分析，泰定帝四年，即1327年，應(yīng)該不存在足以影響重大信息上報(bào)中央政府的歷史事件發(fā)生。因此，如果1327年真在鮮水河斷裂康定以南發(fā)生1次7級(jí)以上的大地震，顯然魚通地區(qū)應(yīng)該會(huì)有較詳細(xì)的地震破壞和人員傷亡的歷史記載；即使是震級(jí)偏小，也應(yīng)該存在地震有感信息的記錄。由此推測(cè)，其震中位置應(yīng)該不在這一地區(qū)的鮮水河斷裂帶上，而更有可能位于當(dāng)時(shí)的碉門一帶，記載內(nèi)容少除了歷史的原因之外，也反映了該次地震的震級(jí)有限。

而且，一些新的研究成果也支持龍門山斷裂帶南段的孕震條件不如中北段強(qiáng)的認(rèn)識(shí)。Li等(2013)通過余震精定位和層析成像技術(shù)發(fā)現(xiàn)該空區(qū)地殼中存在地震波異常低速帶，表明孕震層物質(zhì)可能比較軟弱，延展性良好，不利于應(yīng)變能的積累和大地震的孕育。Liu等(2014)采用類似的地震矩累積與虧損平衡的方法，重新計(jì)算了汶川地震對(duì)蘆山震區(qū)斷裂應(yīng)力變化的影響，認(rèn)為其僅能產(chǎn)生M7左右的地震。從地質(zhì)構(gòu)造上來理解，龍門山斷裂帶具有前展式發(fā)育特征(陶曉風(fēng)，1995；李勇等，2006；Burchfieletal.，2008)，并持續(xù)向SE方向擴(kuò)展，使得龍門山南段地表地貌上顯現(xiàn)為由多條近于平行斷裂夾持的盆山相隔特征(梁明劍等，2013)，地下逐漸演變?yōu)橄蛏角芭璧匕l(fā)展的多層滑脫結(jié)構(gòu)(Wangetal.，2013；Wang M，2014)，地表多條斷裂以及地下的多層滑脫結(jié)構(gòu)的模式可能有效分解了龍門山南段應(yīng)力、應(yīng)變的積累。也有研究表明，龍門山構(gòu)造帶南段向SE已經(jīng)擴(kuò)展到山前盆地內(nèi)部，滑脫面位于蓋層內(nèi)，埋藏深度變淺(Jiaetal.，2009；Wangetal.，2013)，而且山前盆地的蓋層里普遍存在膏鹽層，尤以龍門山南段山前盆地的厚度最大，達(dá)500～600m(李智武等，2009)。而該層往往構(gòu)成了蓋層推覆構(gòu)造的滑脫面，這樣的軟弱層存在，同樣不利于斷層帶長(zhǎng)期的閉鎖和應(yīng)變能的積累。在此構(gòu)造條件之下，就不難理解為什么龍門山斷裂帶南段的孕震能力不如中、北段，地表表現(xiàn)為弱活動(dòng)性質(zhì)。

4　初步結(jié)論

(1)地震地質(zhì)調(diào)查和古地震研究表明，龍門山斷裂帶南段雙石-大川斷裂具有全新世弱活動(dòng)性，天全小河鄉(xiāng)武安村的探槽也揭示，該斷裂的天全段仍具有全新世新活動(dòng)性；結(jié)合歷史資料的考證，1327年天全地震應(yīng)該與雙石-大川斷裂的新活動(dòng)有著密切的關(guān)系。

(3)龍門山構(gòu)造帶南段向SE方向推覆發(fā)展的過程中，地表衍生多條近于平行展布的斷裂，地下為多層滑脫結(jié)構(gòu)，這種構(gòu)造樣式可能有效分解了構(gòu)造帶積累的應(yīng)力、應(yīng)變；構(gòu)造延伸至山前盆地內(nèi)部，滑脫面主要沿著地層中的膏鹽層發(fā)育，構(gòu)造埋藏深度變淺，而且這些軟弱層也利于斷層帶的閉鎖和應(yīng)變能的積累。在此構(gòu)造條件之下，龍門山斷裂帶南段的活動(dòng)性與中北段存在明顯的差異，主要表現(xiàn)為弱活動(dòng)性質(zhì)。

致謝感謝審稿專家給本文提出的寶貴建議。

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THE DISCUSSION FOR THE NEW ACTIVITY OF THE TIANQUAN SEGMENT OF LONGMENSHAN FAULT ZONE AND ITS RELATIONSHIP TO THE 1327 TIANQUAN EARTHQUAKE，SICHUAN

LIANG Ming-jian1，2)CHEN Li-chun1)RAN Yong-kang1)WANG Hu1)LI Dong-yu1)

1)InstituteofGeology，ChinaEarthquakeAdministration，Beijing100029，China2)EarthquakeAdministrationofSichuanProvince，Chengdu610041，China

the 1327 Tianquan earthquake，historical earthquake，the southern segment of the Longmen Shan fault zone，the seismogenic structure，Shuangshi-Dachuan Fault

10.3969/j.issn.0253- 4967.2016.03.004

2014-12-04收稿，2015-04-26改回。

國(guó)家自然科學(xué)基金(41472179，41372218)與中國(guó)地震局地震行業(yè)科研專項(xiàng)(201408014)共同資助。

冉勇康，男，研究員，E-mail： ykran@263.net。

P315.2

A

0253-4967(2016)03-0546-14

梁明劍，男，1979年生，2002年畢業(yè)于吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，2008年在中國(guó)地震局蘭州地震研究所獲得碩士學(xué)位，現(xiàn)為博士研究生，研究方向?yàn)榛顒?dòng)構(gòu)造和地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，電話： 028-85447105，E-mail: 23800794@qq.com。