謝 平 唐方頭 梁小華 李 康

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南迦巴瓦構(gòu)造結(jié)西側(cè)里龍斷裂晚第四紀(jì)活動特征1

謝 平1）唐方頭2）梁小華3）李 康3）

1）西藏自治區(qū)地震局，拉薩 850000 2）中國地震局地球物理研究所，北京 100081 3）中國地震局地質(zhì)研究所，北京 100029

本文通過衛(wèi)星影像解譯、地質(zhì)地貌調(diào)查、地質(zhì)探槽開挖、斷錯地貌測量和樣品年代學(xué)測試，對南迦巴瓦構(gòu)造結(jié)西側(cè)的里龍斷裂晚第四紀(jì)活動特征進行了分析和研究，結(jié)果表明：里龍斷裂是一條以右旋走滑活動為主、兼有擠壓逆沖的北北西向斷裂，其最新活動時代為全新世；該斷裂晚第四紀(jì)以來的平均水平滑動速率為3—4mm/a，平均垂直滑動速率為0.10—0.15mm/a。研究還表明，南迦巴瓦構(gòu)造結(jié)晚第四紀(jì)以來的向北俯沖運動已經(jīng)停止，喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)地區(qū)的構(gòu)造變形主要受阿薩姆構(gòu)造結(jié)的俯沖影響。

南迦巴瓦構(gòu)造結(jié) 里龍斷裂 晚第四紀(jì)運動特征

引言

新生代早期，印度板塊與歐亞板塊的碰撞及其后印度板塊向北的楔入作用是新生代地球發(fā)展歷史中最具有全球意義的重大事件之一，形成了號稱“世界屋脊”的喜馬拉雅造山帶和中亞內(nèi)部諸多活動山系（Molnar等，1975；李吉均等，1979；Molnar等，1993；Tapponnier等，2001；尹安，2001）。東西長約2500km的喜馬拉雅造山帶大體呈向南凸出的弧形構(gòu)造，被認(rèn)為是印度板塊與拉薩地塊相互作用之結(jié)果。由于喜馬拉雅造山帶是典型的、正在活躍的陸-陸碰撞造山帶，因此，它可以幫助人們認(rèn)識古今陸-陸碰撞造山帶的形成與演化，甚至可以幫助人們直接觀測陸-陸碰撞造山的具體過程，這有助于提升人們對地球內(nèi)部活動過程的認(rèn)識。喜馬拉雅造山帶東、西兩端的山脈與水系的走向發(fā)生了約90°的大轉(zhuǎn)彎，故稱其為構(gòu)造結(jié)。位于東構(gòu)造結(jié)周邊的斷裂帶與東構(gòu)造結(jié)的變形密切相關(guān)，通過研究這些斷裂帶的變形特征可以揭示東構(gòu)造結(jié)的變形過程。

本文以構(gòu)造結(jié)西側(cè)的里龍斷裂第四紀(jì)活動明顯的里龍鄉(xiāng)附近區(qū)段為研究目標(biāo)，利用遙感影像對斷裂沿線的水系、階地、洪積扇和滑坡體等地貌體（面）的變形進行了解譯、判讀，在隨后的野外考察中詳細(xì)核實了沿線的地貌位錯特征及其地質(zhì)屬性；對典型位錯地貌進行了實地測量、探槽開挖和地層年代測定，確定了斷裂的空間展布特征和運動特征，估算了斷裂晚第四紀(jì)以來的滑動速率。

1 構(gòu)造背景

喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)位于印度板塊和歐亞板塊碰撞的前緣東端部位，南迦巴瓦構(gòu)造結(jié)為其西北側(cè)的次一級構(gòu)造結(jié)，附近區(qū)域地震活動較為強烈，發(fā)生過多次6.0級以上地震（圖1）。東構(gòu)造結(jié)周邊規(guī)模較大的斷裂多是繼承性斷裂，如班公-怒江斷裂、嘉黎斷裂、雅魯藏布江斷裂和墨脫斷裂等；而規(guī)模較小的斷裂主要是第四紀(jì)新生斷裂，如尼洋河斷裂、里龍斷裂和嘉黎斷裂東南段等，研究這些新生斷裂的活動特征有助于認(rèn)識構(gòu)造結(jié)的現(xiàn)今變形特征。

圖1 南迦巴瓦構(gòu)造結(jié)地震構(gòu)造圖

里龍斷裂位于南迦巴瓦構(gòu)造結(jié)西側(cè)。根據(jù)前人的調(diào)查資料和研究成果，該斷裂為北東向的左旋走滑斷層，主要沿里龍溝展布，造成了雅魯藏布江河谷在斷裂附近左旋拐折。我們于2010年至2015年對里龍斷裂進行了多次實地調(diào)查，調(diào)查結(jié)果表明，里龍斷裂并不是原先認(rèn)為的北東向展布，而是北北西向展布；在原先認(rèn)為的雅魯藏布江河谷左旋拐折附近并沒有發(fā)現(xiàn)證明斷裂存在的地質(zhì)證據(jù)，而在斷裂通過處的花崗巖中存在北北西斷層，且雅魯藏布江及階地發(fā)生右旋錯動（圖2）。

圖2 堆米村里龍斷裂位錯雅魯藏布江和滑坡體影像（據(jù)Google Earth）

2 斷裂活動性

在里龍鄉(xiāng)附近，雅魯藏布江T3階地拔河高40m左右，階地之中見斷層（圖3）。該處斷裂破碎帶寬約30—40m，礫石層、中粗砂層遭受了強烈的構(gòu)造變形，破裂、揉皺在一起，致使局部地層幾近直立。從斷層剖面特征分析，斷裂具走滑兼逆沖性質(zhì)，斷層走向北北西，傾向南西，傾角約65°。在變形砂層中采集釋光樣品，其年代測定為距今32.3±3.5ka，為晚更新世晚期，表明該處斷裂至少在晚更新世晚期仍在活動。

圖3 里龍斷層剖面

從上述觀測點往北，斷層在T3階地上形成了長約200m、高達(dá)3—5m的北北西向陡坎。2013年7月，我們垂直陡坎走向開挖了2個地質(zhì)探槽（圖4）。

南側(cè)探槽（TC-1）揭露出里龍斷裂存在多期活動，東支斷裂f1活動較新，切割沖溝中的堆積物，直達(dá)地表，顯示出逆沖性質(zhì)，產(chǎn)狀為255°∠75°（圖5）。在被斷層錯斷的砂礫石層①中采集14C樣品（TC-1-I），經(jīng)Beta實驗室測定其年齡為8860±40a BP，為全新世早期；西支斷裂f2活動較老，沒有斷錯表層1.5m左右的砂層和風(fēng)成砂土，顯示出正斷性質(zhì)，產(chǎn)狀為70°∠85°。f2斷裂錯動了粉細(xì)砂層⑥，該層的熱釋光樣品（LLTC-1-1、2）年齡為距今28.4±3.2ka；上覆粉砂層⑧的熱釋光樣品（LLTC-1-3、4）年齡為距今23.9±2.6ka，屬晚更新世晚期。兩條斷裂之間發(fā)育多條規(guī)模較小的正斷層，斷距0.2—1.0m不等。

圖4 里龍鄉(xiāng)探槽和斷層露頭位置示意圖（據(jù)Google Earth）

①淺灰黃色礫石層夾粗砂，粒度1—20cm不等，分選差，磨圓好，沒有膠結(jié)，采碳樣TC-1-I；②灰黑色粉砂層，具層理，膠結(jié)硬；③褐黃色礫石層與灰黑色砂層互層，分選和磨圓都較好，被多次錯斷；④灰黑色粉砂層；⑤灰黃色粗砂與黃色礫石層互層；⑥灰黃色粉細(xì)砂層，具水平層理，采釋光樣LLTC-1-1、2；⑦礫石層，磨圓好，分選差，粒度1—20cm不等；⑧灰黑色粉砂夾礫石層，采釋光樣LLTC-1-3、4；⑨灰黃色風(fēng)成砂

北側(cè)探槽（TC-2）間隔10m平行于南側(cè)探槽開挖，其東端與南側(cè)探槽西端部分重合。該探槽東端揭露的斷裂與南側(cè)探槽西端揭露的斷裂應(yīng)為同一斷層，該處產(chǎn)狀為265°∠75°（圖6）。斷裂西側(cè)下部地層也有明顯的構(gòu)造變形，而上部地層沒有發(fā)生構(gòu)造變形。在發(fā)生變形的粉砂質(zhì)粘土與灰黃色細(xì)砂互層⑨中采集釋光樣品（LLTC-3-3、4），其年齡測定為距今27.1±2.3ka；在未發(fā)生構(gòu)造變形的淺灰黃色礫石夾粗砂層⑥中采集釋光樣品（LLTC-3-1、2），其年齡測定為距今22.0±1.8ka。因此，該處斷裂為晚更新世晚期活動斷層。

①灰黃色風(fēng)成砂；②灰黑色中粗砂夾礫石層，分選、磨圓中等，成分主要為石英、花崗巖等；③灰黑色粉砂夾礫石層，磨圓好，礫徑5—10cm；④灰黑色粗砂夾礫石層，礫徑2—3cm，磨圓好，分選差；⑤礫石層，分選差，磨圓好；⑥灰黑色粉細(xì)砂層，采釋光樣LLTC-3-1、2；⑦灰黑色粗砂夾礫石；⑧—⑨灰黑色粉砂質(zhì)粘土與灰黃色細(xì)砂互層，采釋光樣LLTC-3-3、4；⑩—?黃色礫石層與灰黑粗粒砂礫石互層，局部被錯斷；?灰黃色礫石層夾粗砂，粒度為1—20cm不等，分選差，磨圓好，未膠結(jié)；?灰黑色粉砂層，層理發(fā)育，膠結(jié)硬

2013年10月，我們對南側(cè)探槽（TC-1）東端進行延長開挖，穿過東側(cè)雅魯藏布江Ⅱ級階地（拔河高30m左右）的前緣陡坎。該探槽揭露出3條斷裂，其中，西側(cè)斷層產(chǎn)狀250°∠70°，上盤地層發(fā)生強烈的褶皺變形，表現(xiàn)為逆沖性質(zhì)；中部斷層產(chǎn)狀70°∠75°，西側(cè)為礫徑5—50cm的巨礫層，東側(cè)為礫徑2—10cm的礫石層，兩側(cè)地層均為近水平方向，表現(xiàn)為走滑斷層性質(zhì)；東側(cè)斷層產(chǎn)狀70°∠80°，西盤為礫徑2—10cm的礫石層，東盤為礫徑1—3cm的礫石層和砂層，兩盤地層均為近水平方向，也表現(xiàn)為走滑斷層。在西側(cè)斷層和中部斷層之間采集2個碳樣L01、L02，其中樣品L01位于被斷錯灰黑色巨礫層⑦的頂部，樣品L02位于上覆未變形含陶罐堆積物①的陶罐西約20cm處。經(jīng)Beta實驗室測定，樣品L01的年代為9620±40a BP，樣品L02的年代為2100±30a BP（圖7）。據(jù)此可以判斷，3條斷層均為全新世活動斷裂，而且在距今2100年至9620年期間至少發(fā)生過3次古地震事件，地震復(fù)發(fā)間隔為2500—3000a。

①灰黃色風(fēng)成砂與砂礫石，底部有一陶罐，采碳樣L02；②灰色中粗砂夾礫石層；③灰黑色礫石層，粒徑1—3cm，磨圓好，分選差；④灰黑色礫石層，粒徑2—5cm，磨圓好，分選差；⑤灰色中細(xì)砂夾礫石層；⑥灰黑色礫石層，粒徑2—10cm，磨圓好，分選差；⑦灰黑色礫石層，粒徑5—50cm，磨圓好，分選差，成分主要為石英、花崗巖等，采碳樣L01；⑧灰黑色粉砂與灰黃色細(xì)砂互層，夾礫石層；⑨灰黑色礫石層，粒徑1—5cm，磨圓好

在里龍鄉(xiāng)南的里龍溝右岸，T2階地（拔河高20m左右）上部的砂層和礫石層發(fā)生強烈的褶皺變形，并在階地面上形成高0.2—0.3m的小陡坎。在其南約1km處開挖1個探槽（TC-3），探槽揭露出下部黑色砂礫層中發(fā)育2條斷層，并有明顯的砂土液化現(xiàn)象；上覆厚4—5m的淺黃色砂層，砂層底部發(fā)育火焰狀構(gòu)造，系砂土液化所致（圖8）。其中，f1斷層為正斷層，垂直錯距約0.6m，產(chǎn)狀為270°∠41°；f2斷層為逆斷層，垂直位移約0.2m，產(chǎn)狀為250°∠67°。在被斷錯粉砂層⑥采集釋光樣品（LLG-3、4），年代測定為距今19.2±1.5ka；上覆砂層①采集釋光樣品（LLG-1、2），年代測定為距今11.9±1.0ka。因此，該處斷裂最新活動時代為晚更新世晚期或全新世早期。根據(jù)階地面上陡坎高度和探槽內(nèi)逆沖斷層的位移判斷，單次地震事件的垂直位移為0.2—0.3m。

①河湖相粉細(xì)砂與粗砂互層，有火焰狀沉積構(gòu)造或者沙土液化，采樣LLG-1、2；②灰色砂礫石層；③細(xì)粒砂礫石層；④粗粒砂礫石層；⑤灰黑色砂礫石層，粒度0.1—2cm，磨圓好，成分主要為石英、花崗巖等；⑥灰黑色粉砂層，具層理，采樣LLG-3、4；⑦灰黑色粗砂層；⑧灰色礫石層，粒度1—4cm，分選磨圓好；⑨粗砂層，粒度在1cm之內(nèi)；⑩淺黃色粉細(xì)砂層；?淺黃色細(xì)砂夾大礫石，為砂土液化所致

3 斷錯地貌特征與斷層滑動速率

3.1 斷錯地貌特征

里龍斷裂的衛(wèi)星影像特征較為清晰，斷裂沿線的階地和滑坡體中發(fā)育明顯的陡坎或溝槽地貌，斷層通過處的雅魯藏布江發(fā)生右旋錯動。下面對典型地貌位錯特征進行分析。

在里龍鄉(xiāng)北堆米村東的雅魯藏布江左岸，斷裂通過處花崗巖破碎，花崗巖中可見北西向斷層面，斷面發(fā)育近水平擦痕（圖9（a））。其北側(cè)的雅魯藏布江T2階地（拔河高22m左右）上堆積滑坡體，滑坡體中發(fā)育北西向溝槽，并產(chǎn)生右旋位錯現(xiàn)象（圖9（b），圖2）。根據(jù)高清衛(wèi)星影像測量，該處滑坡體右旋錯動20m左右，垂直位移約1m。根據(jù)在雅魯藏布江左岸朗嘎村西T2階地（拔河高約24m）探槽中從下至上5個碳樣的年代9060±40aBP、8100±50aBP、7940±40aBP、5220±40aBP和5270±40aBP，可以確定該處T2階地的形成時代為距今5000—9000a。由于該處雅魯藏布江T1階地（拔河高約12m）上沒有覆蓋滑坡體堆積物，因此可以判定該滑坡體形成于T1階地堆積之前。結(jié)合里龍鄉(xiāng)探槽揭露的古地震事件，該滑坡體形成時代可能為距今7ka左右。

圖9 花崗巖中斷層面與滑坡體上的斷層溝槽地貌

在該滑坡體南側(cè)，雅魯藏布江發(fā)生右旋錯動（圖2）。其中，左岸錯動約35m，右岸錯動達(dá)120m左右。左岸斷層上游側(cè)為第四系堆積、下游側(cè)為基巖露頭；右岸斷層兩側(cè)均為第四系堆積。斷層上游側(cè)江面比下游側(cè)江面窄100m，可能是由于斷層右旋走滑造成下游側(cè)左岸暴露于江中，受江水沖刷剝蝕，而右岸則隱藏在上游側(cè)背后，江水不易沖刷所致。因此，該處右岸錯動的距離可以代表斷層右旋錯動的位移量。右岸堆積物與里龍鄉(xiāng)T3階地堆積物連成一體，其形成年代與Ⅲ級階地的時代相近。根據(jù)里龍鄉(xiāng)剖面和探槽沉積物釋光測年結(jié)果推斷，其形成時代為距今22.0±1.8ka至32.3±3.5ka，該處斷層錯動雅魯藏布江的起始時間可取為30ka。里龍鄉(xiāng)雅魯藏布江T3階地上的北北西向陡坎高3—5m，可以代表斷裂的垂直位移。

里龍溝T2階地發(fā)育北北西向陡坎，坎高0.2—0.3m；探槽內(nèi)斷層的垂直位移為0.2m，可以認(rèn)為是一次地震事件的垂直位移。在探槽北側(cè)150m處，該階地面上堆積的洪積扇頂面發(fā)育的小型沖溝右旋位錯15m左右（圖10）。根據(jù)探槽內(nèi)上部沉積物釋光年齡（距今11.9±1.0ka），洪積扇形成年代應(yīng)小于10ka，其沖溝形成時代更晚，取沖溝位移起始時間為5ka。

3.2 斷裂滑動速率

用于計算斷裂滑動速率的公式為：=/。式中，表示斷裂帶某一時期的平均滑動速率，既包括斷裂黏滑速率，也包括斷裂的蠕滑速率；表示該時期的累積位移量；表示累積位移的時間。

根據(jù)堆米村東滑坡體的位錯特征分析得知，該斷裂距今7ka以來的水平累積位錯量為20m左右，垂直累積位錯量約為1m，由此計算得到該斷裂全新世以來的平均水平滑動速率為3.0mm/a左右，平均垂直滑動速率約為0.15mm/a。

根據(jù)堆米村雅魯藏布江和里龍鄉(xiāng)T3階地的位錯特征分析得知，該斷裂距今30ka以來的水平累積位錯量為120m左右，垂直累積位錯量為3—5m，由此計算得到該斷裂全新世以來的平均水平滑動速率為4.0mm/a左右，平均垂直滑動速率為0.10—0.15mm/a。

根據(jù)里龍溝左岸小型沖溝的位錯特征分析得知，該斷裂距今5ka以來的水平累積位錯量為15m左右，由此計算得到該斷裂全新世以來的平均水平滑動速率為3.0mm/a左右。

圖10 里龍溝右岸小型沖溝位移（據(jù)Google Earth）

根據(jù)2010年至2016年我們在東構(gòu)造結(jié)周邊地區(qū)得到的GPS觀測資料，在米林機場（南向速度10.12±0.26mm/a）與米林縣臥龍鎮(zhèn)（南向速度6.67±0.30mm/a）之間存在近南北向3.5mm/a左右的右旋走滑差異，與上述地質(zhì)資料得到的結(jié)果基本一致。

4 結(jié)論與討論

綜上所述，里龍斷裂是以右旋走滑為主、兼有逆沖分量的北北西向全新世活動斷層，其晚第四紀(jì)以來的平均水平滑動速率為3—4mm/a，平均垂直滑動速率為0.10—0.15mm/a。結(jié)果反映了南迦巴瓦構(gòu)造結(jié)晚第四紀(jì)以來向北俯沖運動已基本停止。

前人對東喜馬拉雅南迦巴瓦構(gòu)造結(jié)的構(gòu)造變形進行過一系列的研究，認(rèn)為東構(gòu)造結(jié)的西邊界斷裂早期為具逆沖性質(zhì)的左行走滑，后期為北西盤下降的正斷層作用；東邊界早期為右行走滑，后期為南東盤下降的高角度正斷作用。其中，西邊界為一寬約20km的北東走向變形帶，由一系列強烈變形左行剪切帶組成，其東南邊界為派斷裂、西北邊界為東久-米林?jǐn)嗔?，是帶?nèi)規(guī)模最大、變形最強的左行剪切帶。早期變形的活動年代為距今60—13Ma；后期高角度正斷層體系的活動年代為距今7.3—6.3Ma（張進江等，2003；劉焰等，2006；許志琴等，2008；丁林等，2013）。里龍斷裂東側(cè)的米林?jǐn)嗔褳楸睎|向左旋走滑斷裂，是南迦巴瓦構(gòu)造結(jié)西側(cè)左行剪切帶的一部分，其主要活動時代為中新世—漸新世。隨著印度板塊的持續(xù)擠入、喜馬拉雅弧的擴展及印支地塊的旋轉(zhuǎn)等，喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)逐漸往南東遷移，形成桑構(gòu)造結(jié)和阿薩母構(gòu)造結(jié)，在歐亞大陸內(nèi)部其構(gòu)造應(yīng)力場也隨之發(fā)生改變，并形成新的斷裂。在東構(gòu)造結(jié)北東側(cè)，由于印支地塊的擠出，形成了一系列的北西向走滑斷裂（丁林等，2013）。第四紀(jì)尤其是晚第四紀(jì)以來，在新的構(gòu)造應(yīng)力場作用下，南迦巴瓦構(gòu)造結(jié)東側(cè)的墨脫斷裂帶已由早期的右旋走滑轉(zhuǎn)變?yōu)橥淼谒募o(jì)以來的左旋走滑；而構(gòu)造結(jié)西側(cè)的東久-米林?jǐn)嗔岩延稍缙诘淖笮呋⒄龜噢D(zhuǎn)變?yōu)橥淼谒募o(jì)以來的逆沖兼左旋走滑；位于其西側(cè)的里龍斷裂為新生的近南北向斷裂，晚第四紀(jì)以來為右旋走滑兼逆沖運動，反映了南迦巴瓦構(gòu)造結(jié)向阿薩母構(gòu)造結(jié)的變形轉(zhuǎn)移及后者俯沖作用對東構(gòu)造結(jié)地區(qū)構(gòu)造變形的影響。

最后，需要指出的是，對里龍斷裂的空間展布和活動屬性的最新研究結(jié)果僅是初步的，仍有一些更加細(xì)致的問題有待厘清，比如幾何結(jié)構(gòu)和變形轉(zhuǎn)換，或許，進一步弄清楚這些問題將為我們揭示出喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)地區(qū)地球動力學(xué)過程的更多更有意義的內(nèi)容。

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謝平，唐方頭，梁小華，李康，2017．南迦巴瓦構(gòu)造結(jié)西側(cè)里龍斷裂晚第四紀(jì)活動特征．震災(zāi)防御技術(shù)，12（3）：480—490．

Late Quaternary Movement Characteristics of Lilong Fault at the West Side of Namcha Barwa Syntaxis

Xie Ping1), Tang Fangtou2), Liang Xiaohua3)and Li Kang3)

1) Tibet autonomous region Earthquake Administration, Lhasa 850000, China 2) Institute of Geophysics, China Earthquake Administration, Beijing 100081, China 3) Institute of Geology, China Earthquake Administration, Beijing 100029, China

Based on the interpretation of satellite images, quantitative geomorphological deformation measurement, trench excavation and dating of young terrace deposits, this paper obtains some new results as follows: Lilong fault, at the west side of Namcha Barwa syntaxis, is a Holocene dextral strike-slip fault with a thrust slip component, its strike is NNW. The terrace T3 of Yarlung Zangbo rive, composed mainly of alluvial deposits formed during 22—32ka BP, was offset by Lilong fault, with right-lateral and vertical displacements of 120m and 3—5m, respectively. The landslide body on the terrace T2 of Yarlung Zangbo rive was dislocated with right-lateral and vertical displacement respectively of about 20m and 1m. The landslide body on the terrace T2 of Yarlung Zangbo rive was dislocated with right-lateral and vertical displacement respectively of about 20m and 1m. The displacement of small ditch at the right bank of Lilong gully was dislocated with a right- lateral displacement of 15m. The strike-slip rate of Lilong fault is 3—4mm/a and the vertical slip rate is 0.10—0.15mm/a since late Quaternary, which is well consistent with GPS measurement. Those indicate that the tectonic deformation around the Eastern Himalaya Syntaxis is mainly affected by the subduction of the Assam Syntaxis.

Namcha Barwa Syntaxis; Lilong fault; Late Quaternary movement characteristics

10.11899/zzfy20170304

國家自然科學(xué)基金項目（41472199，41274101）和中國地震局地球物理研究所基本科研業(yè)務(wù)專項（DQJB15c08）資助

2017-04-18

謝平，女，生于1971年。工程師。主要研究方向：工程地震。E-mail：xiepingtibet@163.com

唐方頭，男，生于1965年。研究員。主要從事活動構(gòu)造與地球動力學(xué)研究工作。E-mail：fttang@sina.com