乌兰乌拉湖-玉树断裂东段晚第四纪滑动速率

黄学猛 杜 义 何仲太 马保起 谢富仁

(中国地震局地壳应力研究所，北京 100085)

乌兰乌拉湖-玉树断裂东段晚第四纪滑动速率

黄学猛 杜 义 何仲太 马保起 谢富仁

(中国地震局地壳应力研究所，北京 100085)

乌兰乌拉湖-玉树断裂是巴颜喀拉地块与羌塘地块分界地带的一条重要活动断裂。该断裂东段晚第四纪以来活动强烈，断错地貌特征明显，为全新世活动的左旋逆冲断裂。利用后差分GPS对阶地与洪积扇断错地貌进行了精细测量，并结合碳十四(14C)和光释光(OSL)测年结果对地貌面年代进行限定，获得该断裂东段晚更新世晚期以来的垂直位错量为5.5～6.3m，平均垂直滑动速率为0.23 ～0.28mm/a;全新世以来的垂直位错量为 2.2 ～4.3m，平均垂直滑动速率为 0.40 ～0.63mm/a;晚第四纪以来的平均左旋滑动速率为4～6mm/a。为该断裂的地震危险性分析和相邻活动地块的运动学特征探讨提供了基础资料。

乌兰乌拉湖-玉树断裂 晚第四纪 巴塘盆地 滑动速率

0 引言

乌兰乌拉湖-玉树断裂由数条密集的NW向次级断裂组成，西起乌兰乌拉湖，向SE经风火山、治多、玉树南，在相古一带与甘孜-玉树断裂相交。前人对甘孜-玉树断裂的晚第四纪活动特征做过较多研究(闻学泽等，1985，2003;李闽峰等，1995;周荣军等，1996，1997;彭华等，2006;Wang et al.，2008;Zhai et al.，2011)，认为甘孜-玉树断裂晚第四纪左旋走滑活动强烈，并且与大地震的发生有密切关系。目前对乌兰乌拉湖-玉树断裂的研究很少，仅吴章明等(1993，1994)在断裂的西段风火山一带发现冲沟、河漫滩、阶地左旋位错现象和比较完整的地震地表破裂带，认为该断裂风火山一带晚第四纪有强烈的活动。断裂东段的年吉措—巴塘盆地一带的晚第四纪活动性尚不清楚。

乌兰乌拉湖-玉树断裂东段展布于年吉措—巴塘盆地一带，断裂走向NW，倾向SW，倾角70°左右，控制巴塘盆地的南缘(图1)。本文对该段的活动地貌特征进行遥感影像解译和实地野外考察，对典型的断错阶地与洪积扇进行了精细测量及年代测试，初步分析该断裂晚第四纪的滑动速率。

1 断错地貌特征

乌兰乌拉湖-玉树断裂东段穿过巴塘盆地南侧，盆山高差达千余m。第四纪时期巴塘盆地为外流的沉积体系，受到断裂活动、第四纪冰期与干旱等气候波动和山麓地带冲洪积水系动态平衡等因素的影响，在巴塘盆地内南缘形成了3级地貌面。其中第3级地貌面由T3阶地组成，第2级地貌面由T2阶地和巴塘盆地面联合组成，第1级地貌面由T1阶地和洪积扇组成。

该断裂晚第四纪以来表现出左旋走滑活动和高角度逆冲运动，断裂沿线的洪积扇、阶地、冲沟、冰碛垄、山脊等呈现明显断错特征。

图1 乌兰乌拉湖-玉树断裂东段构造略图Fig.1 Sketch tectonic map of the eastern segment of Wulanwulahu-Yushu Fault.

1.1 断错河流阶地

断错河流阶地较为典型的地点有下巴塘和扎达两处。

在下巴塘，各曲河由南侧山地向北流入巴塘盆地，在断裂两侧均发育2级阶地(图2a)。T1级阶主要分布在河流的左岸地，为堆积阶地，呈明显的二元结构，下部河床相砾石为次圆状，粒径一般在2～10cm，砾石层上覆厚约0.2m的河漫滩相细砂层，阶地面宽阔。T1阶地面在上升盘拔河高度约6m，在下降盘拔河高约3m。盆地中的T2级阶地为堆积阶地，拔河高度为6m，主要由中、粗砾石层组成，表层无明显的细粒加积层，个别地段的砾石层中夹杂有粉细砂透镜体。山地中T2为基座阶地，拔河高度为12m。

利用后差分GPS对断裂两侧的阶地面进行精细测量，获得了该点的平面图(图3a)。在断层通过处，T1阶地面上形成高2～3m的断层陡坎(图3b)，陡坎较为平直，倾向北。T2阶地面上保留了2条近平行的陡坎，北侧断层陡坎距山体约200m，高约4m，该陡坎与河左岸T1阶地上的陡坎连续分布。南侧断层陡坎紧靠山边，高2～3m(图3c)。南侧陡坎下方见褐黄色基岩挤压楔入阶地砾石层内，显示出断层具有长期活动历史，大量砾石的扁平面呈近直立地定向排列(图4)，断层的产状为90°/S∠70°。在盆地中河流左岸的河漫滩上发育3条废弃河道，受山前断裂左旋走滑活动的影响，后来河流截弯取直，改道的最大距离约为150m。

图2 乌兰乌拉湖-玉树断裂东段典型断层陡坎Fig.2 Typical fault scarps along the eastern segment of Wulanwulahu-Yushu Fault.

在扎达，扎曲河由南侧山地向北流入巴塘盆地，在出山口处发育3级阶地，T1阶地拔河高度8m，为基座阶地，基座之上主要为砾石层，厚约2m，砾石磨圆较好。T2阶地为基座阶地，拔河高度为20～26m，阶地上砾石层厚约10m，阶地面较为宽整，阶地后缘高出前缘6m左右，该级阶地与巴塘盆地的盆地面共生。T3阶地为基座阶地，拔河高度为50m(图5)。阶地面在出山口处连续分布，实测了16条阶地横剖面，剖面间距为10～100m，阶地纵剖面如图6所示，阶地被明显断错，其中T3阶地在出山口处形成高约30m的断层崖。利用后差分GPS对断裂两侧的阶地面进行精细测量，获得了该点的平面图(图7a)，在断层通过处，T1、T2阶地上形成一条走向近EW的陡坎(图2b)，其中T1阶地上断层陡坎高约3m(图7b)，T2阶地上的断层陡坎高约6m(图7c)。

1.2 断错洪积扇

巴塘盆地南侧盆山高差较小，冲沟的规模相对较小，只发育一级洪积扇，覆盖在主盆地面上，与T1阶地同期。

在上巴塘玉树机场南侧，相邻的3条冲沟从山中流出，在山前形成3个洪积扇，洪积扇前缘发育线性的断层陡坎(图2c)，利用后差分GPS对该点进行精细测量，获得了该点的平面图 (图8a)，陡坎高约4m(图8b，c)。

图3 下巴塘阶地位错实测图Fig.3 Measured topographic map of dislocation on terraces at Xiabatang.

图5 扎达扎曲河阶地横剖面图Fig.5 Cross-section of the Zhaqu River terraces at Zhada.

图6 扎达扎曲河阶地纵剖面图Fig.6 The longitudinal terrace profile along the Zhaqu River at Zhada.

1.3 断错冲沟、山脊、冰碛垄

在巴塘盆地西南角发育多条近SN向的冲沟，在盆地边缘呈明显的左旋位错，冲沟位错50～150m，并且一条近SN向的冰碛垄左旋位错600m左右(图2d，9)。根据前人(郑本兴等，1995;周尚哲，1995)对该地区第四纪冰碛物的研究，该地区广泛分布了倒数第2次冰期的冰碛物，推测该冰碛垄的年代约为距今150ka。此外，该断裂左旋走滑现象还表现为河流阶地的不对称分布。

2 断错地貌的年龄

该地区发育一级洪积扇和3级阶地，野外对河流阶地、洪积扇的沉积物进行了系统的分析和采样，样品分布于不同的地貌面中(图10、表1，2)。本文采用的测年方法为光释光(OSL)和碳十四(14C)测年法。

图7 扎达阶地位错实测图Fig.7 Measured topographic map of dislocation on terraces at Zhada.

图8 上巴塘洪积扇位错实测地貌图Fig.8 Measured topographic map of dislocation on alluvial fans at Shangbatang.

图9 巴塘盆地西南角综合地貌图Fig.9 Landforms around the southwestern corner of Batang Basin.

图10 乌兰乌拉湖-玉树断裂东段地貌面采样点位置与年龄Fig.10 Sample positions and ages along the eastern segment of Wulanwulahu-Yushu Fault.

在上巴塘，横跨上巴塘洪积扇断层陡坎开挖探槽，在探槽剖面内见黑色泥炭，厚约50cm，在距洪积扇地表0.8m和1.0m处分别用黑色塑料袋采集了泥炭样(14C-01、14C-02、图10a)，其树轮校正年龄分别为距今(9.495 ±0.045)ka和(7.555 ±0.055)ka(表1)。在距地表 1.2m处用不锈钢管采集光释光样品(OSL-01)，测得结果为距今(6.89±0.57)ka(表2)。14C年龄与光释光年龄具有较好的一致性，属全新世早-中期，由于取样点位置较深，为洪积扇下伏地层的年代，代表洪积扇形成年龄的下限值。

在下巴塘，在距T1阶地面下0.5m处取粉细砂样品(OSL-03、OSL-07、图10b)，其光释光年龄分别为距今(4.27 ±0.38)ka、(5.56 ±0.79)ka(表2)，属全新世中期。在距 T2阶地面以下1m处取粉细砂样品(OSL-16、OSl-17、图10c)，光释光年龄分别为距今(27.65±3.33)ka、(22.55±2.01)ka(表2)，属晚更新世晚期，由于取样点均在地貌面以下较深位置，此处年代代表地貌面年龄的下限值。

在扎达，T2阶地的局部地段发育粉砂层透镜体，在距T2阶地面以下3m处取粉细砂样品(OSL-15、图10d)，光释光年代为距今(24.21±2.17)ka(表2)，属晚更新世晚期，代表 T2阶地面年龄的下限值。

综上所述，洪积扇年代为距今(6.69 ±0.04)ka至(9.495 ±0.045)ka，属全新世早 -中期;T1阶地年代为距今(4.27±0.38)ka至(5.56±0.79)ka，属全新世中期;T2阶地年代为距今(22.55 ±2.01)ka至(27.65 ±3.33)ka，属晚更新世晚期。

3 断裂带晚第四纪滑动速率

计算断层平均滑动速率的公式为V=D/T，其中V为断层平均滑动速率，D为地质地貌体的位移量，T为参考地质地貌体断错的起始时间。滑动速率误差(ΔV)由误差传播理论导出的一阶近似公式其中、ΔU为累积位移的均值和标准差，、ΔT为起始年代均值和标准差(闻学泽，1995)。本文主要是根据阶地、洪积扇位错以及地貌面年代限定计算平均滑动速率(表3)。

据以上分析可知，T2阶地的垂直断错量为5.5～6.3m，其年代为距今22～27ka，以此估算的晚更新世晚期以来的平均垂直滑动速率为0.23～0.28mm/a;T1阶地与洪积扇面的垂直断错量为2.2～4.3m，其年代为距今(4.3～9.5)ka，以此估算的全新世早中期以来的平均垂直滑动速率为0.40～0.63mm/a。利用水系位错估算得到的平均水平滑动速率为6mm/a，利用冰碛垄估算的中更新世晚期以来的平均左旋走滑速率为4mm/a。吴章明等(1993，1994)在该断裂西段风火山一带见河漫滩、阶地左旋位错57m，在地貌上见高10多m的断层陡坎，表明该断裂西段风火山一带活动较强，如果以此处T1阶地的年代(5.56±0.79)ka作为河漫滩、阶地57m位错的起始年代，该断裂西段平均左旋滑动速率约为10mm/a。

4 讨论

影响滑动速率的两个参数是位错量和起始位错时间。对于位错量的确定，在野外采用南方测绘仪器公司的9200便携式后差分GPS测量系统进行实地测量，在信号好的情况下，测量误差一般＜50cm。另一个需要确定的参数是地貌位错的起始时间，这是当前活动断裂研究较为困难的问题之一，不同的研究者在同一条断裂上利用不同的地貌体年代获得的滑动速率可以相差3倍(张培震等，2008)。本文年代学方法主要采用14C和OSL测年法，二者进行相互校验。

利用地貌面位错计算滑动速率，由于地貌面位错事件发生在地貌面形成之后，并且本研究中样品取自距地貌面以下0.5～1.0m，所测得的年龄为地貌面年龄的下限，依此计算得到的滑动速率值偏小。此外，考虑到最新地震事件离逝时间的影响，利用不同级别地貌面计算的滑动速率误差有所不同，高级别地貌面记录了较多的地震事件，误差会被平均化，离逝时间的影响较小，所获得的速率可靠性较强;低级别的地貌面记录的地震事件较少，如河漫滩、T1阶地和最新洪积扇所记录的地震事件可能只有一次，没有一个完整的地震事件周期，离逝时间对速率计算影响较大，所获得的滑动速率可靠性较差。本研究中全新世以来东段0.40～0.63mm/a的垂直滑动速率，以及风火山一带10mm/a的水平滑动速率有所偏大。利用水系位错计算滑动速率，对于水系的形成年代，根据水系形成过程中的侵蚀与堆积的先后顺序，其年代应晚于被它切割的最新地层，而早于它所堆积的最老地层，如果以高阶地的年代代替水系的形成年代，所获得的速率会相应偏大。本研究中，以水系位错和高阶地年代所得6mm/a的滑动速率有所偏大。

5 结论

乌兰乌拉湖-玉树断裂东段在遥感影像上线性特征明显，控制着巴塘盆地的形成与发育，断裂沿线洪积扇、阶地上断层陡坎断续展布，局部地段山脊、冲沟被左旋断错，该断裂为全新世活动的左旋逆冲断裂。

根据阶地面与洪积扇面位错测量及其地貌面年代限定，得到乌兰乌拉湖-玉树断裂东段晚更新世晚期以来的垂直位错量为5.5～6.3m，平均垂直滑动速率为0.23～0.28mm/a;全新世早-中期以来的垂直位错量为2.2～4.3m，平均垂直滑动速率为0.40～0.63mm/a。

根据水系与冰碛垄位错估算的巴塘盆地一带晚第四纪以来的平均水平左旋滑动速率为4～6mm/a。

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LATE QUATERNARY SLIP RATE ON THE EASTERN SEGMENT OF THE WULANWULAHU—YUSHU FAULT

HUANG Xue-meng DU YiHE Zhong-taiMA Bao-qiXIE Fu-ren
(Institute of Crustal Dynamics，China Earthquake Administration，Beijing 100085，China)

Wulanwulahu-Yushu Fault is an important active fault at the boundary area between Bayankala block and Qiangtang block.The slip rate of this fault in the late Quaternary is of fundamental importance for analyzing the seismic hazards and kinematic characteristics of neighboring active blocks.Due to the limited field conditions，the study of the late Quaternary fault activity on the eastern segment of this fault is rare.On the basis of interpretations of remote sensing images and field investigation，the eastern segment of this fault is active since late Quaternary and the offset geomorphic features are prominent，displaying left-lateral and high-angle thrust faulting.Using the methods of detailed geomorphic mapping，geological survey，differential GPS survey，optically stimulated luminescence(OSL)dating and radiocarbon(14C)dating，this paper makes an analysis of the late Quaternary geomorphic features and slip rate of the eastern segment of this fault.Four typical sites on the fault，including Xiabatang，Zhada，Shangbatang and southwest corner of Batang Basin，were selected for the field investigation.At Xiabatang，the vertical slip rate of the fault is 0.23 ～0.28mm/a since around 22 ～27ka BP，0.40 ～0.51mm/a since 4 ～5ka BP，and left lateral slip rate is 6.0mm/a since 27ka BP.At Zhada，the vertical slip rate is 0.23mm/a since around 24ka BP.At Shangbatang，the vertical slip rate is 0.45 ～0.63mm/a since around 6 ～9ka BP.At southwest corner of Batang Basin，the left lateral slip rate is 4.0mm/a since 150ka BP.

The average vertical slip rate of the eastern segment of Wulanwulahu-Yushu Fault is 0.23 ～0.28mm/a since late Pleistocene，the average vertical slip rate is 0.40 ～ 0.63mm/a since early-mid Holocene，and the left lateral slip rate is about 4 ～6mm/a since late Quaternary.

Wulanwulahu-Yushu Fault，late Quaternary，Batang Basin，slip rate

P315.2

A

0253-4967(2011)04-0889-12

10.3969/j.issn.0253-4967.2011.04.013

2011-10-10收稿，2011-10-30改回。

中国地震局青海玉树7.1级地震科学考察项目资助。

黄学猛，男，1983年生，2010年在中国地震局地壳应力研究所获得理学硕士学位，研究实习员，主要从事活动构造方面的研究，电话:010-62846756，E-mail:huangmeng 00000@163.com。