帕米尔高原1895年塔什库尔干地震地表多段同震破裂与发震构造

李文巧 陈 杰* 袁兆德 黄明达李 涛 余 松 杨晓东

1)中国地震局地质研究所，地震动力学国家重点实验室，北京 100029

2)湖北省地震局，武汉地震工程研究院，武汉 430071

帕米尔高原1895年塔什库尔干地震地表多段同震破裂与发震构造

李文巧1)陈 杰1)*袁兆德1)黄明达1)李 涛1)余 松1，2)杨晓东1)

1)中国地震局地质研究所，地震动力学国家重点实验室，北京 100029

2)湖北省地震局，武汉地震工程研究院，武汉 430071

基于高分辨率卫星影像解译，通过野外地质地貌填图与差分GPS测量，初步获得了帕米尔高原1895年塔什库尔干地震地表破裂带的空间展布、破裂类型、位移及分布等基本参数，据此估算了可能的地震震级，讨论了其宏观震中及发震构造模型。塔什库尔干地震使得慕士塔格正断层南段的部分和整个塔合曼正断层发生破裂，形成了长约27km的地震地表破裂带，破裂带总体走向NNE，由北部的N25°W向南转至N25°E。地表由正向或反向正断层陡坎组成，在剖面上表现为地堑、地垒和阶梯状等构造组合;在平面上表现为单条雁列型、平行型、收敛(或汇聚)型、“井”字型等。地表破裂带以纯倾滑为主，基本无走滑量，表现为正断层性质。地表破裂带一般宽30～60m，最大可达825m;单条陡坎垂直位移(4.2±0.2)m，最大同震垂直位移6.8m。地表破裂具有明显的破裂分段特征，由北向南由3条独立的次级破裂段组成。估算其地质矩震级为7.0～7.3级。该断层以东的小盆地内发现了同震感应地表破裂。

塔什库尔干地震 正断层 地表破裂带 破裂分段 发震构造 帕米尔高原

0 引言

获取地震地表破裂带的有关定量参数是研究地震破裂机制、破裂过程、破裂方式和确定宏观震中、预测未来强震大小、进行活断层破裂分段的重要基础。据历史记载，1895年7月5日在帕米尔高原塔什库尔干地区发生了7级地震(表1)。由于地震发生在偏僻、交通不便的高海拔地区以及历史记载的局限性，目前关于该地震的震级大小、宏观震中、破裂机制、地震地表破裂带的长度、最大位移等定量参数及发震构造等尚存在不同的认识(表1;郑剑东，1993;冯先岳，1997;Robinson et al.，2007)。例如，不同地震目录上所给出的震级不同(表1)，地震目录给出的宏观震中与地表破裂带并不一致(表1;冯先岳，1997)。对于所发现的地表破裂带的工作多是踏勘性的，尚未开展细致的研究。

虽然地震已过去100多年，但地表仍保存着非常清晰的地震破裂带遗迹。在对Google Earth 2009年发布的震区1m分辨率卫星影像进行详细解译的基础上，于2009和2010年先后2次对该地表破裂带进行了野外大比例尺地质地貌填图与差分GPS测量，初步获得了塔什库尔干地震地表破裂带的空间展布、破裂类型、位移及分布等基本参数，据此估算了可能的地震震级，讨论了其宏观震中及发震构造模型。

1 地震概况与区域构造背景

公元1895年7月5日在新疆木吉-塔什库尔干谷地发生了7级地震，地震震中位于75.1°E，37.7°N(表1)。史料对该次地震震害有许多记载，如“光绪二十一年闰五月十三日辰刻，色勒库尔(即塔什库尔干)地方，忽然地震，簸动异常，约计一时之久，未刻又震一次。十四、十五两日，尤不时震动。该处旧堡基址、垛口均经损毁，西面倒缺两处，长三四丈不等;并坏炮台三座。其余营房、局屋、粮仓，坍塌无存;军装、粮料多被压坏。堡内及附近各庄民房，倾倒不少”(光绪二十一年七月二十三日新疆巡抚陶模录副奏片;见表1①，②，④，⑤，⑥);“震中烈度Ⅸ，并出现长50m、宽2cm的地裂缝，吊灯摆动30°，主震后余震约80次之多，地震有声”(见表1②，④，⑦)。

由这些史料记载可以看出，该次地震的震害严重，对当时的民房和军用建筑造成了严重破坏，但是由于地处高原地区、人烟稀少且主要居住在旧时城堡及附近，加之当时的交通不便，没有对地震地表破裂带进行调查与记载。

木吉-塔什库尔干谷地是由青藏高原西北帕米尔构造结内部公格尔拉张系和塔什库尔干正断层晚新生代以来的拉张作用形成的盆地。帕米尔内部的活动变形分别以东部250km长的公格尔山拉张系(Arnaud et al.，1993;Brunel et al.，1994;Robinson et al.，2004，2007)和西部卡拉库尔地堑的 EW 向拉张作用为主(Strecker et al.，1995;Blisniuk et al.，1996)(图1a)。公格尔拉张系总体走向NW-SE，倾向W，倾角20°～45°，断层下盘的片岩和片麻岩构成了最高峰公格尔山和慕士塔格山，其拉张作用起始于7～8Ma以前(Robinson et al.，2004;2007)。研究区内公格尔拉张系南段慕士塔格正断层沿慕士塔格峰西边缘展布，沿断层迹线多处可见晚第四纪冰碛物和地貌面被断错的证据，是一条全新世活动断层。该正断层在与塔合曼正断层交会处以南延伸约15km，向南终止于塔什库尔干河 (图1，2)。

图1 研究区位置及区域构造略图(据Robinson et al.，2007修改)Fig.1 Sketchmap of geological structures of the study area(adapted from Robinson et al.，2007).

塔什库尔干正断层是塔什库尔干谷地的西界断裂，走向N—NNE，向E陡倾，长约75km(图1)。在与塔合曼正断层交会处以北，该断层沿谷地西侧的缓坡展布，由数条不连续的长5～10km的断层陡坎组成。

塔合曼正断层又称塔合曼盆地东缘断裂，位于塔合曼盆地的东南缘(图1，2)，总体走向NNE，北段走向N25°E，南段走向N5°E，长约19km。断层陡倾，倾向W—NW，以高角度切割了其下盘的震旦系高变质片岩和片麻岩面理，其拉张作用起始于8～10Ma(Robinson et al.，2007)。该断层错断了第四纪冲洪积物，在地表形成清晰的断层陡坎，沿断层多处发育泉水。断层两盘地形高差最大约500m，表明该断层的垂直位错量至少为500m。Robinson等(2007)认为该断层是公格尔拉张系南段慕士塔格正断层与塔什库尔干正断层间的转换断层。

图2 卫星影像活动构造解译及1895年地震地表破裂带展布图(影像据Google Earth)Fig.2 Tectonics interpretation of satellite image and surface rupture zones of the 1895 earthquake(Images are from Google Earth).

2 地质-地貌填图

我们下载Google Earth 2009年发布的震区1m分辨率卫星影像，用 ESRIArcGIS进行投影和数字化并进行了详细解译，在此基础上对地震地表破裂带进行了野外大比例尺地质地貌填图(图2，3)与差分GPS测量。对地表破裂带的南、北两端进行了追踪，选择典型地段进行了三维地形测量。测量仪器为UniStrong集思宝E660T GNSS差分GPS测量系统，其水平精度＜2cm，垂直定位精度＜4cm，流动站采用双肩背式测量，由此造成的测量误差＜10cm，小于断层陡坎的高度。由于塔合曼断裂是一条长期活动的第四纪活动断裂，在填图过程中特别注重将1895年地震地表破裂带和第四纪断层、同震地表位错和累积断错相区别。

研究区的地层主要包括前第四纪基岩和第四纪冰碛物与冲洪积物(图2)。基岩区分布于慕士塔格正断层下盘和塔合曼断裂下盘，岩性为古生代高变质片岩、片麻岩及大理岩(Pz)。除基岩区外，冲洪积物是震区分布最广的第四纪沉积物。依据冲洪积扇的地貌位置高低、扇面颜色、形态特征及新鲜程度、表面冲沟发育及沉积物特征等，将冲洪积物从老至新划分为3期Qfd1、Qfd2、Qfd3。Qfd1主要位于慕士塔格正断层山前小盆地内，海拔高(3300～3500m)，扇面平坦，其上漂砾较少且高度风化、磨圆较好，扇面上大的冲沟发育;物质成分单一，分选、磨圆差，一般为次圆状及次棱角状;层理不发育，呈多元结构。Qfd2主要分布于塔合曼断裂上盘山前地带，海拔较低(3000～3200m)，扇面较新，其上发育众多小冲沟;物质成分单一，主要为砾石，粒径一般＜10cm，分选较差，磨圆差，一般为次圆状及棱角状，略具层理。Qfd3发育在山前现代冲沟内以及较老的冲洪积扇面上，为最新的冲洪堆积物，扇面砾石混杂堆积，无分选、磨圆差。

震区第四纪冰碛物仅零星分布。Seong等(2009a)通过详细的地貌、沉积特征及宇宙成因核素测年研究，将公格尔和慕士塔格地区的第四纪冰碛物由老而新划分为3期:卡拉苏冰碛物(年龄距今127～305ka，属倒数第2次冰期或更早的冰川旋回产物)、苏巴什冰碛物(年龄距今16～114ka)和奥利姆冰碛物(年龄约16ka BP)。依据出露地貌位置、相对风化程度、表面形态特征以及沉积特征等，并与Seong等(2009)的结果相对比，将震区第四纪冰碛物划分为卡拉苏(Qm1)和苏巴什(Qm2)两期。Qm1分布在慕士塔格峰南翼、滑坡体的北侧(图2)，沉积厚度＞100m，海拔3500～3800m;地表比较平坦，冰川漂砾很少，高度风化，呈弹头状，上有冰擦痕。Qm2分布在滑坡体南侧，塔合曼断裂与慕士塔格断裂之间的小盆地边缘零星出露 (图2)，海拔3300～3500m;地表冰川漂砾较少，大漂砾表面有比较深的风化凹槽(cm-mm级)，并且存在不同程度的叶状剥落。

3 地震地表破裂带的空间展布、性质和破裂组合特征

1895年7月5日塔什库尔干7.0级地震地表破裂带分布在塔合曼盆地的东缘，使得塔合曼正断层全部发生破裂，慕士塔格正断层的南段部分破裂。冯先岳(1997)只报道了沿塔合曼断裂分布的地表破裂带，发现该破裂带由多条切割山前全新世洪积扇的断层陡坎组成，长约18km，陡坎高度0.2～3.0m(含古地震)，破裂带宽达300m，并将该破裂带分为北、中、南3段。野外填图在塔合曼乡土库曼苏四大队东北发现了沿慕士塔格正断层南段分布的地表破裂，在塔合曼断层和慕士塔格断层间的小盆地内发现了同震感应破裂。

3.1 地表破裂带的空间展布、破裂性质与分段

1895年塔什库尔干地震地表破裂带北起塔合曼乡土库曼苏四大队西北滑坡体，向南经拜什库尔干村东、科西利其东、克孜尔库尔琴、坦给傲吾，终止于索斯达坂附近，地表破裂长约27km，总体走向 NNE，由北部的N25°W向南转至N25°E。除在38.014°N 和37.945°N 附近的2个阶区没有发现地表破裂带外，全带在地表破裂清晰，表现为断错了不同的地层和地貌单元的断层陡坎和裂缝。

整个地震地表破裂带是不连续的，具有明显的分段特征，总体由3条独立的次级破裂段组成。自NE向SW分别为北段、中段和南段(图2，3)。各次级破裂段本身也并非一条简单的断层陡坎，而是由若干更次一级的断层陡坎和裂缝按一定方式组合而成，以纯倾滑为主，基本无走滑量，表现为正断层性质。

3.1.1 北段

为整个地震地表破裂带的北段，也是新发现的地表破裂段，长约9.2km，总体走向N25°W，属慕士塔格正断层的南段(图3a)。该断层是慕士塔格山与塔合曼盆地的分界断裂，沿慕士塔格山西麓山前地带可见断续发育的数条不同高度和坡度的线性断层陡坎，断错了不同时代的洪积台地和河流阶地，洪积台地高度可达100m(照2)，沿断层发育数个泉眼。

1895年地震基本沿该断裂带重新破裂，形成了更为清晰的断错迹象。地表破裂带主要由1～2条正坎组成，连续性一般，单条陡坎长100～500m不等，坎高2～3m，剖面上呈阶梯状半地堑形态。在吐库曼苏山口，地表破裂由更次一级的断层陡坎呈右阶雁列组合而成，阶区间距800m，无重叠;沟口现代洪积扇面上可见2条断层陡坎，坎高均为1m。沟北岸，破裂带主体沿洪积台地上老的断层陡坎重新破裂，坎高约1.5m，向北逐渐减低，尖灭于滑坡体东缘;野外调查发现在距主破裂带西南约200m处，地表破裂在此形成断层反坎，延伸长约300m，断错了老洪积台面及其上的现代冲沟，陡坎高约0.4m(图3，照1)。沟南岸，地表破裂带清晰可见，基本沿老的断层陡坎分布，切割老陡坎坡脚，局部形成断层反坎，呈现地堑式构造 (图3，照3)，沿断层发育断层泉及小片绿地，线状分布，远望尤为醒目;断层上的灌木发生挠曲，形成“醉汉林”。1895年地震除断错现代洪积扇面及沟床外，部分地段断错老的断层陡坎坡面，形成近直立的新鲜面，表现出正倾滑性质。破裂带宽10～15m，地表同震最大垂直位移5.5m，同震位移中间大，两头小，呈北高南低的不对称性分布(图3a)。

破裂带的北端，地表破裂从老的断层陡坎坡面穿过，主要以单条张裂缝为主，呈“S”状尖灭于一大型滑坡体东缘 (图3a，P1点附近)。滑坡体极为壮观，高约150m，宽约1.2km，面积约6km2。该滑坡体因表面深棕色在卫星影像上醒目，在滑坡体以南9～10km的中巴公路上观察也清晰可见。Seong等(2009b)认为这可能是1895年地震的产物。实际考察发现，该滑坡体已被不少冲沟切蚀改造，特别是在滑坡体东西两侧已被较大的冲沟切穿，这些冲沟的规模表明其形成时间显然远早于1895年。滑坡体由块状或棱角状片麻岩巨砾(砾径多为5～30m)组成，砾石表面发育2～5mm厚的深棕色岩石漆，这显然在百年内难以形成。

该段破裂带与中段间为一宽约750m的阶区，其南端呈扫帚状终止于此阶区附近(图3a，P2点附近)。破裂带从走向N30°W的单条陡坎转为近SN走向，由4条、间距10～20m、规模较小的张性陡坎组成。单条陡坎宽20～30cm，长30～50m不等，具羽列特征，与主断层方向呈小角度(30°)相交。这些陡坎的规模及位移量向东渐小，最终以微弱的尾端张性破裂终止消失，这显然是地震地表破裂向南扩展的终止构造。野外调查发现，该阶区内沿断层走向在现代河床、河漫滩上均未发现任何地表破裂(图3中P2，P3点之间段)，表明此地震未使该阶区破裂。springs developed.

照1 土库曼苏沟口北老洪积台面上现代冲沟被错断，形成反向坎，坎高0.3～1.0m，冰镐高0.8m;Photo 1 Obsequent scarp on the surface of old alluvial terrace at the north of the outlet of Tukumansu gully.照2 土库曼苏沟口南地震地表破裂穿过老断坎坡面形成线状地貌，断层泉发育Photo 2 Linear landform on the slope of an old scarp at the south of the outlet of Tukumansu gully，with fault

照3 1895年地震沿慕士塔格断层南段断错洪积扇面形成地堑构造

Photo 3 Graben structure generated by the 1895 earthquake on the offsetalluvial fan surface along the southern segment of Muztag Fault.

照4 中段宏观震中附近现代沟床断错形成阶梯状构造，断距1～3m

Photo 4 Step-like structure near themacro epicenter formed due to dislocation ofmodern gullybed，with a throw of1～3m.

照5 塔合曼断层北段现代洪积扇面及冲沟断错，形成阶梯状构造，单条坎高1.0～2.0m

Photo 5 Step-like structure on the offset alluvial fan surface and gully along the northern segment of Taheman Fault，with scarp heights of 1.0 ～2.0m.

照6 南段1895年地震断错老洪积扇面形成地堑构造

Photo 6 Graben structure generated by the 1895 earthquake on the offset old alluvial fan surface along the southern segment of the fault.

照7 南段现代沟床断错

Photo 7 The offsetmodern gullybed on the southern segment.

照8 小盆地1895年地震同震触发地表破裂形成反向断坎，坎高约1m

Photo 8 1m high obsequent scarp formed during the 1895 earthquake.

3.1.2 中段

该段与北段呈右阶雁列状排列，是本次地震的主破裂段。沿塔合曼正断层北段展布，长约9.3km，总体走向N30°E，包括了冯先岳(1997)的北段和中段的北部 (图2，3b)。塔合曼正断层断错了第四纪不同时代的冲洪积物，沿托尔推其山山前地带可见断续发育的数条不同高度和坡度的线性断层陡坎，老的冰碛物(Qm2)断错约70m，不同时代的洪积台地和河流阶地陡坎高度可达10～30m。

本次地震沿老的断层陡坎重新破裂，由多条正向和反向坎、地裂缝组成，出现地堑、地垒和阶梯状构造组合形式;该段又由5条更次一级的地表破裂段右阶或左阶雁列组成，间距100～200m，无重叠，以地表破裂带相连。1895年地震断错了现代的洪积扇面及冲沟沟床 (图3，照4，5)，地表破裂带较宽也较复杂，单条陡坎长度一般100～500m，最长达1.5km，坎高1.0～2.3m，破裂带宽20～60m。其破裂带宽度和同震位移都有从西向东变小、降低的现象 (图3b)。该段北端是整个地表破裂带中地表变形规模最大的地段，地表破裂由规模较大的更次一级的断层陡坎呈右阶雁列组合而成，破裂带宽可达825m，由10余条相互平行的陡坎组成 (图3b，4)，单条陡坎垂直位移(4.2±0.2)m，最大同震垂直位移6.8m。过了此次级阶区向北破裂带规模变小，并且不是很清楚。

该段破裂带与南段间为一宽500m的阶区，其南端表现为2条右阶雁列张裂缝，裂缝走向由N30°E转为N20°W，呈锯齿状追踪止于图3b中P5点附近。该阶区内老冲洪积扇及现代冲沟均未被断错(P5，P6点之间段)，未发现任何地表破裂。

3.1.3 南段

该段破裂带与中段呈左阶平行状排列。沿塔合曼正断层南段分布，位于坦结傲悟以南，走向由N20°E转为近SN向，长约8.5km，破裂带宽20～40m，最宽160m(图2，3c)。此段包括了冯先岳(1997)所划分的中段的南部和南段，由一系列断层陡坎及裂缝右阶羽列或雁列组成，出现地堑及阶梯状构造组合形式(照6)。地表破裂沿老的断层陡坎重新破裂，断错了包括现代洪积扇面在内的各级洪积扇，断距0.7～1.2m(照7)，局部地段不稳定的基岩发生崩塌，单条陡坎长100～300m，同震位错0.5～1.3m，累计位错2～2.6m，最大同震位移3.6m。破裂带宽度和高度向南逐渐降低，至南端点附近，1895年地震地表破裂在此规模很小，仅表现为数条小裂缝(宽＜20cm)，延伸不远(图3)。小洪积扇及洪积台地亦被错断，表现为2条规模较小的相距约15m的正坎，我们在此测量了三维地形，2条陡坎的垂直位移分别为0.3m和0.7m(图3，6)。继续向南约100m，破裂带呈“山剥皮”，仅单条张裂缝呈“S”状尖灭于托尔推其山南附近基岩山体中(图3c，P7)，山前洪积扇上未见任何1895年地表破裂以及老的断层陡坎。

图4 地震地表破裂带中段次级阶区实测地形剖面(剖面位置见图3)Fig.4 Measured topographic profiles of surface rupture in the central segment.

3.1.4 同震感应地表破裂

野外考察时，在1895年地震地表主破裂带以东约3.5km托尓推其山东侧的小盆地内新发现了数条不同高度和坡度的较连续的线性断层陡坎，走向N40°W，长约3km，南东端连接慕士塔格正断层，北西端至塔合曼断层北阶区附近尖灭 (图2)，我们称之为托尓推其山东正断层。该

图5 地震地表破裂带的剖面组合特征Fig.5 Sectional combined characteristics of surface rupture zones.

断层断错了不同时代的洪积台地和河流阶地，洪积台地断错高度可达30m。该断层陡坎带南宽北窄，南部主要由3条规模较大的呈阶梯状的正断层陡坎组成(坎高分别约为30m，15m，3m)，宽约500m，近南端点附近为一宽约300m的地堑构造(图5c);北部地表破裂带宽40～100m，坎高2～5m。

在南部沿规模较小、时代较老的反向断坎上，我们发现了较新鲜的地表破裂遗迹，该地表破裂分布极不连续，断续长约1km，基本沿老的断层陡坎发育，断错了老洪积扇面上的现代冲沟，形成反向断层坎(照8)，坡向NE，坎高＜1.2m，大多低于70cm。其新鲜程度与1895年地震相似，但规模却小得多，我们认为这可能是1895年地震的同震感应破裂。

图6 地表破裂带近南端三维地形剖面及陡坎分布图a实测三维地形;b照片显示断层陡坎及实测剖面的位置;c断层陡坎实测地形剖面图

3.2 地震破裂带的组合特征

1895年地震地表破裂带主要以正断层陡坎及其复杂组合为特征。这些地表破裂带有时表现为简单的单条断坎和裂缝，有时则表现为多条正向断坎或者多条正、反向断坎间平行状排列或以左阶或右阶雁列形式排列。在平面上表现为单条雁列型、平行型、收敛(或汇聚)型、“井”字型等。单条陡坎一般长200～300m，延伸不长，主要以右阶雁列形式排列 (图3a)。平行型陡坎平面上由2～6条破裂近平行展布，剖面上呈阶梯状或地堑(图5)，是本次地表破裂的主要破裂类型。“井”字型由几条平行的主破裂控制，并与跟主破裂斜交的分支破裂共同组成，主要分布于北阶区(图3b)。收敛(或汇聚)型破裂为多条破裂在地表收敛汇聚成一条，多分布于断层拐弯及南阶区部位(图3c)。

在剖面上，地表破裂表现为单条陡坎、阶梯状陡坎(半地堑)、地堑等多种构造组合特征。单条陡坎一般延伸不长，常呈现雁列排列，长200～300m;阶梯状陡坎剖面上呈半地堑式构造形态，在整个地表破裂带均有展布，断层间距10～15m，单条断层最大同震位错1.5～2.0m，破裂带宽20～30m(图3，5a)。地堑型破裂带以不对称状地堑为特征，多为由2～3条正向断层坎以及2～3条反向断层坎组成的构造类型，正向正断层间距10～20m，反向正断层间距5～10m，单条正向坎最大同震位错1.8m，单条正反坎最大同震位错一般不＞1m，破裂带宽度50～100m，地表呈近平行排列，剖面上呈现不对称的地堑构造形态，主要分布于地表破裂带的中段 (图3，5b)以及“小盆地”内的同震感应地表破裂段 (图2，5c)。

4 初步认识与讨论

4.1 地震地表破裂带的相关参数

1895年塔什库尔干地震使得塔合曼正断层全部发生破裂，慕士塔格正断层的南段部分破裂。在地表形成了长约27km的地震地表破裂带，破裂带总体走向NNE，由北部的N25°W向南转至N25°E。地表由正向或反向正断层陡坎组成，在剖面上表现为地堑、地垒和阶梯状等构造组合;在平面上表现为单条雁列型、平行型、收敛(或汇聚)型、“井”字型等。地震破裂带以纯倾滑为主，基本无走滑量，表现为正断层性质。地表破裂带一般宽30～60m，最大可达825m，单条陡坎垂直位错(4.2±0.2)m，最大同震垂直位移6.8m。

地表破裂具有明显的破裂分段特征，由北向南由3条独立的次级破裂段组成:1)北段沿慕士塔格正断层分布，长约9.2km，总体走向N25°W;单条陡坎垂直位错2～3m，地表最大同震垂直位移5.5m，同震位移中间大，两头小，呈北高南低的不对称性分布。破裂带的北端点以单条正坎消失于一滑坡体东缘，坎高＜0.3m;破裂带南端点呈扫帚状终止于阶区附近。2)中段与北段呈右阶雁列状排列，阶区宽750m，阶区内未发现任何地震地表破裂。中段沿塔合曼正断层北段分布，总体走向N25°E，长约9.3km，地表破裂带宽 20～60m。单条陡坎垂直位移(4.2±0.2)m，最大同震垂直位移6.8m。其破裂带宽度和同震位移都有从北向南变小、降低的现象，破裂带南端点以单条裂缝呈锯齿状终止于阶区附近。3)南段沿塔合曼正断层南段分布，与中段呈左阶状平行排列，阶区宽500m，阶区内也未发现任何地震地表破裂。南段长约8.5km，总体走向N15°E，最大同震位移3.6m，同震位移向南逐渐减小，至南端点附近破裂带以单条张裂缝呈“S”状尖灭于托尓推其山南附近基岩山体中。

此外在主破裂以东约3.5km的小盆地中的托尓推其山东正断层发生了同震感应地表破裂，破裂带断续分布约1km，规模较小，地表由坡向NE的正断层陡坎组成，最大同震垂直位错1.2m。丁国瑜(1996)曾对这类同震感应破裂进行了分析，认为是以下2种原因所致:一种是远距离的地震动作用于临界应力积累状态下的断层而产生被动破裂;另一种是处于同一断层系中的断层直接牵动所致。托尓推其山东正断层可能是正在连接和贯通塔合曼断裂和慕士塔格正断层的次级断裂，因而其上的同震感应地表破裂应属于后一种成因。

已出版的历史地震目录将1895年地震震中定于塔什库尔干县城南西约13km的基岩山体中(图1，表1)。结合野外观察与测量，根据地表同震破裂的规模，我们认为此次地震的宏观震中位于塔什库尔干县城北25km的塔合曼断层中段次级阶区附近(75.236°E，38.000°N)(图1，图3b，P4点附近)，此处地表破裂变形最大，地表破裂带最宽(宽825m)，由10余条断层陡坎呈地堑、地垒组成，单条陡坎最大垂直位移(4.2±0.2)m，最大同震垂直位移6.8m。

4.2 关于震级大小和发震构造模型的讨论

不同文献有关1895年地震震级大小的论述是不同的。因此很有必要利用地震地表破裂带的相关参数对此进行讨论。Wesnousky(2008)总结了全球38个各种性质的大地震资料，其中包括青藏高原在内的6个正断层型地震，给出了地震矩震级M与地震断层位错量S、地表破裂长度L和地震震源深度D之间的关系式

式(1)、(2)中:MG0为地震矩;Mw为矩震级;μ为剪切刚度;L为断层破裂长度;W为断层破裂宽度;S为平均位移量;D为地震震源深度;θ为断层倾角。

根据开挖的探槽断层露头剖面，塔合曼地震地表破裂带的断层面倾角为60°～70°，地震震源深度通常可以由余震或者区域背景地震深度来限定(Wesnousky，2008)。分析1970—2010年塔什库尔干谷地内已知震源深度的地震，发现塔什库尔干谷地内除慕士塔格峰及周缘地区的地震震源为100～200km外，一般＜50km，塔合曼断层两侧震源深度15～40km，由此推论1895年塔什库尔干地震震源深度不＜15km，应在15～40km范围内。假定断层倾角取65°，震源深度取15～40km，由地震地表破裂带长度27km，同震平均位移2.9m，可以估算其地质矩震级为7.0～7.3级。此外，新疆通志·地震志(表1)中记录到1895年8月4日塔什库尔干还发生了一个6.4级地震，根据其他历史地震资料记载与描述，我们认为该地震是7月5日地震的强余震，塔什库尔干地震属于典型的“主-余震型”地震。

图7 塔什库尔干地震发震构造模型图Fig.7 The seismogenic faultmodel of Tashkorgan earthquake.剖面位置见图1b

根据地震地表破裂带的相关参数及区域构造特征，特别是考虑到塔合曼断层地表破裂带长约17.8km，且最大地表同震垂直位移6.8m，其规模远大于慕士塔格断层地表破裂段，我们提出如图7所示模型:整个塔合曼断裂发生破裂，慕士塔格正断层南段部分破裂，2条断层间小盆地内的托尓推其山东正断层发生了同震感应破裂。

丁国瑜.1996.发震构造确定的原则和方法［A］.见:时振梁等著.2004.核电厂地震安全性评价中的地震构造研究.北京:中国电力出版社.154—180.

DING Guo-yu.1996.Principle and method for determination of seismogenic structure［A］.In:SHIZhen-liang et al.(eds).2004.Seismotectonic research on the seismic safety assessment of nuclear power ptants.China Electric Power Press，Beijing.154—180(in Chinese).

冯先岳.1997.新疆古地震［M］.乌鲁木齐:新疆科技卫生出版社.33—34.

FENG Xian-yue.1997.The Paleoearthquakes in Xinjiang Region，China［M］.Xinjiang Science，Technology and Health Publishing House，Urumchi.33—34(in Chinese).

郑剑东.1993.喀喇昆仑断层与塔什库尔干地震形变带［J］.地震地质，15(2):107—116.

ZHENG Jian-dong.1993.Karakorum Fault and Tashkorgan seismic deformation zone ［J］.Seismology and Geology，15(2):107—116(in Chinese).

Arnaud N O，Brunel M，Cantagrel JM，et al.1993.High cooling and denudation rates at Kongur Shan，eastern Pamir(Xinjiang，China)revealed by40Ar/39Ar alkali feldspar thermochronology［J］.Tectonics，12:1335—1346.

Brunel M，Arnaud N，Tapponnier P，et al.1994.Kongur Shan normal fault:Type example ofmountain building assisted by extension(Karakoram Fault，eastern Pamir)［J］.Geology，22:707—710.

Blisniuk PM，Strecker M R.1996.Kinematics of Holocene normal faulting in the northern Pamir:Eos［A］.In:Transactions，American Geophysical Union，77:F693.

Robinson A C，Yin A，Manning C E，et al.2004.Tectonic evolution of the northeastern Pamir:Constraints from the northern portion of the Cenozoic Kongur Shan extensional system，western China［J］.Geological Society of America Bulletin，116:953—973.

Robinson A C，Yin A，Manning C E，et al.2007.Cenozoic tectonics of the NE Pamir，Western China，Implications for the evolution of thewestern end of the Indo-Asian collision zone［J］.Geological Society of America Bulletin，119:882—896.

Seong Y B，Owen L A，Yi C，et al.2009a.Quaternary glaciation of Muztag Ata and Kongur Shan:Evidence for glacier response to rapid climate changes throughout the Late Glacial and Holocene in westernmost Tibet［J］.Geological Society of America Bulletin，121:348—365.doi:10.1130/B26339.1.

Seong Y B，Owen L A，Yi C，et al.2009b.Geomorphology of anomalously high glaciated mountains at the northwestern end of Tibet:Muztag Ata and Kongur Shan［J］.Geomorphology，103(2):227—250.doi:10.1016/j.geomorph.2008.04.025.

Strecker M R，Frisch W，Hamburger M W，et al.1995.Quaternary deformation in the eastern Pamir，Tadzhikistan，and Kyrgyzstan ［J］.Tectonics，14:1061—1079.doi:10.1029/95TC00927.

Wesnousky SG.2008.Displacementand geometrical characteristics of earthquake surface ruptures:Issues and implications for seismic-hazard analysis and the process ofearthquake rupture［J］.Bulletin of the Seismological Society of America，98(4):1609—1632.doi:10.1785/0120070111.

fault，Pamir

COSEISM IC SURFACE RUPTURESOF MULTISEGMENTS AND SEISMOGENIC FAULT OF THE TASHKORGAN EARTHQUAKE IN PAM IR，1895

LIWen-qiao1)CHEN Jie1)YUAN Zhao-de1)HUANG Ming-da1)LI-Tao1)YU Song1，2)YANG Xiao-dong1)

1)State Key Laboratory of Earthquake Dynamics，Institute of Geology，China Earthquake Administration，Beijing 100029，China
2)Earthquake Administration of Hubei Province，Wuhan 430071，China

Based on the interpretation of satellite images，combined with field geomorphic and tectonic investigations and surveys，we get the parameters of surface rupture zones of the 1895 Tashkorgan earthquake，such as the geometry，the types of rupture，the displacements and their distribution and so on.And on these grounds，we estimate the possiblemagnitude，the epicenter and seismogenic fault of this earthquake.The south segment of Muztag Fault and the whole Taheman Fault were ruptured by the Tashkorgan earthquake.The length of the surface rupture zone is 27km.The rupture zone strikes NNE，and it changes from N25°W in the north to N25°E in the south segment.The surface rupture zone is composed of consequent or obsequent normal fault scarps，represented by horst，graben，and step-like structure on the profile，and distributed in patterns as en echelon，parallel，convergent and parallel cross shaped and so on in the plane.The surface ruptures are dominated by pure dip-slip，with little lateral displacement.The generalwidth of these overlapping surficial fault rupture strands is ca.30～60m，and the largestmay come to 825m.The largest co-seismic displacement of a single scarp is 4.2 ±0.2m.The surface ruptures are composed of three independent secondary segments.The seismogenic fault of this earthquake is Taheman Fault.The south segment of Muztag Fault was also ruptured.Moreover，we find a younger fault scarp which may be induced by the 1895 earthquake in the small basin between the two above-mentioned faults.

Tashkorgan earthquake，normal fault，surface rupture，rapture segmentation，seismogenic

P315.2

A

0253-4967(2011)02-0260-17

10.3969/j.issn.0253-4967.2011.02.002

2011-04-19收稿，2011-05-18改回。

科技部国际科技合作计划项目(2008DFA20860)和地震动力学国家重点实验室自主研究课题(LED2010A04)共同资助。

* 通讯作者:陈杰，研究员，E-mail:chenjie@ies.ac.cn。

李文巧，男，1978年出生，助理研究员，2004年毕业于中国地震局兰州地震研究所，现为中国地震局地质研究所博士研究生，构造地质专业，电话:010-62009243，E-mail:lwq 3278@163.com。