川西安宁河—则木河断裂带上大地震复发及其相关性研究

王 虎

（中国地震局地质研究所，北京100029）

川西安宁河—则木河断裂带上大地震复发及其相关性研究

王 虎

（中国地震局地质研究所，北京100029）

目前越来越多的大地震实例与模拟研究等都揭示出大地震之间可能具有一定的响应关系，相邻的断层或者断层段可能会在一次地震事件中同步破裂，位于同一个构造背景区域的即便相隔较远的断层之间也可能存在着大地震的响应关系。我国青藏高原东南缘地区是中国大陆晚第四纪构造变形和强震活动最强烈的地区，特别是位于川滇、巴颜喀拉和华南三大活动地块交界部位的四川西部地区，平均数十年就会有一次大地震发生，例如最近的2008年汶川大地震和2010年青海玉树地震的相继发生，已经引起了许多研究人员的热切关注。目前结合青藏高原地区已有的历史地震资料统计，似乎显示出青藏高原内活动地块边界构造带上大地震具有明显的空间丛集特征，这也可能暗含着活动地块边界带上不同断裂上大地震发生具有时空迁移规律，显示出块体边界上大地震的响应特征。例如针对具体的川滇地块东边界鲜水河—安宁河—则木河—大凉山—小江断裂系，不少研究人员还通过地震活动性对比、GPS手段、静态库仑应力计算与模拟等技术途径对于该区域活动地块边界上大地震的破裂行为、复发规律、时空迁移、地震触发与抑制等科学问题进行了深入的研究，并取得了一些创新性的认识。然而，这些成果的基础资料主要来源于地震仪器记录和历史资料记载，存在记录短暂性的问题，可能导致认识和结论的局限性。因此，怎样克服历史地震记录和仪器记录的短暂性，在更长的时间段内认识这种块体边界断裂带上大地震发生的规律，这对于更客观的认识整个区域块体边界上大地震的响应、破裂行为以及评价未来的区域地震危险性有着重要的作用和科学意义。那么，通过地质记录中的古地震研究来揭示，主要块体边界构造带的大地震活动习性，就成为必不可少的技术途径。

目前，古地震学已经发展成为一门比较成熟的学科，然而，对于我国青藏高原东南缘地区的古地震研究工作开展却仍旧比较滞后或者说存在着比较大的不确定性，特别是，该区域的一些大型活动走滑断裂上的古地震研究工作还比较薄弱，这可能归于以下3个方面的原因：①由于海拔相对较高，地表剥蚀作用较强，古地震事件记录存在缺失的可能；②早期由于测年技术的制约，获得的古地震事件年代不确定性可能较大；③古地震事件的识别可能存在不确定性。上述原因制约着该区域断裂上古地震数据的质量，因此，尝试提出一套适合该地区活动走滑断层古地震研究的方案就很有必要。所以，本论文选择川滇块体东边界上的安宁河与则木河断层为样本，通过精细化的古地震研究，尝试提出这种类型的古地震的研究思路和方案，包括探槽场址选择、探槽格局布设、古地震识别模式等，并初步就安宁河—则木河断层上获得的古地震数据来进一步探讨断层（段）间如何作用、大地震如何响应以及区域构造背景对大地震的影响模式等，为进一步验证和揭示青藏高原东南缘块体边界上大地震的破裂行为、响应模式以及迁移规律等提供重要的科学证据。

该论文主要尝试以安宁河断层南段与则木河断层为样本，重点通过高精度遥感影像解译、选择典型的探槽场址、古地震识别和地层单元大量14C年代序列测定、以及结合OxCal软件来限制古地震年代范围等来精细化该区域的活动走滑断层型古地震研究。另外，本论文还通过地貌单元或者地表破裂遗迹实时差分GPS测量，获得古地震事件的同震位移量和累积位移量来约束断层的平均位移速率。最后，综合安宁河断层和则木河断层上古地震数据、历史地震资料、前人研究结果以及平均位移速率等，探讨这两个断层上的大地震破裂行为差异。具体的，对于本论文所取得的一些研究成果阐述如下：

（1）通过在安宁河断层南段的月华乡和帽盒山地点高精度影像解译、实地测量、探槽开挖等方式，揭示出该断裂段表现为以左旋走滑为主兼有一定逆冲分量的变形样式。这两个地点分别限定了5次古地震事件，月华乡古地震事件年代分别为：事件E1为1400—500 BC，事件E2为700—1000 AD，事件E3为940—1130 AD，事件E4为1430—1860 AD，事件E5为1750 AD至今。帽盒山地点古地震事件分别为：事件E1为970 BC之前，事件E2为420—880 AD，事件E3为800—1400 AD，事件E4为1290—1740 AD，事件E5为1800 AD至今。结合历史地震资料及对比这两个地点的古地震序列，进一步约束安宁河断层南段上古地震事件的发生年代为E1：1400—970 BC，E2：814 AD，E3：940—1130 AD，E4：1536 AD，E5：1850AD或1952 AD。

（2）在则木河断层大箐梁子地点的一个小型三角状拉分盆地内开挖组合探槽，结合序列的14C年代样品约束及年代校正，分别限定了5次古地震事件的发生年代为：事件E1为7380—7110 BC，事件E2为6590—6350 BC，事件E3为5900—1400 BC，事件E4为690—940 AD，事件E5为1370 AD至今。结合历史地震资料以及前人的部分工作总结，可进一步限定这些事件的发生年代为E1：7380—7110 BC，E2：6590—6350 BC，E3：1700—1400 BC，E4：814 AD，E5：1850 AD。

（3）帽盒山和月华乡组合探槽开挖与古地震事件识别揭示，出安宁河断层南段的古地震复发行为显示出时间尺度的不均一性，复发间隔差别较大，其平均复发间隔约为730～838 a。通过帽盒山地点所获取的安宁河断层左旋位移速率约为2.3～6.8 mm／a，若假定取两个极值的平均值，即4.5 mm／a，按照3～4 m的平均同震水平位移量计算得到的复发周期约为670～890 a，这与通过探槽开挖获得的安宁河断层南段古地震复发周期比较接近。同样，则木河断层大箐梁子组合探槽也揭示出类似于安宁河断层南段的古地震复发行为，整个古地震事件序列显示出时间分布不均一的特征，平均复发间隔时间约为2 300 a。通过大箐梁子三角拉分盆地模式获得的断层左旋滑动速率约为（2.4±0.2）mm／a～3.6 mm／a，若取平均值3 mm／a来计算，以大箐梁子段1850年同震水平位移量（4.2±0.5）m来计算，复发周期约为（1400±170）a，获得的真实古地震平均复发周期略大于假定的复发周期。

（4）探槽揭示出安宁河断层月华乡断塞塘内发育大量泥炭沉积物，通过14C测年高精度给出地层序列的年代，确保古地震事件年代的可靠性。另外，泥炭地层表明一种相对低能的静水堆积环境，意味着整个地层沉积过程是连续的，从而确保古地震事件地表破裂遗迹能够完整的保存，获得的古地震事件序列也是完整的。对比安宁河断层南段的月华乡地点和帽盒山地点，发现两个地点探槽揭示的部分特征比较类似，帽盒山探槽靠下部也揭示出了几层标志性的黝黑色泥炭层，该堆积地层也表明，在早期是相对低能的静水堆积环境。后期随着断层的继续作用，使得断塞塘逐渐变成相对开放的堆积环境，主要体现为片流堆积，地层内颗粒变粗，炭屑含量减少，古地震事件导致的变形遗迹也难以识别。由此看来，从封闭的断塞塘向半封闭，或者向进一步不封闭的断塞塘演化，越不利于古地震的研究。因此，基于月华乡和帽盒山组合探槽的开挖，对于该区域的活动走滑断层的古地震研究，可以考虑发育相对年轻的断塞塘作为探槽开挖的场址。

同样，则木河断裂大箐梁子地点小型三角状拉分盆地内发育的充填楔体表明，盆地的张性应变特征，同时正在发育的东西两支断层控制了盆地的沉积边界，说明该三角状拉分盆地的发育过程是伴随古地震地表破裂而形成的。另外，该探槽中也揭示出大量的泥炭地层，这非常有利于14C高精度定年，同样就确保了古地震事件的年代可靠度和精度。另外，从地层的发育情况以及变形样式可判断堆积过程的连续性。第三，小型拉分盆地的古地震识别标志相对更多，一方面是断层不会单一，并且可能分为几束，这就避免了走滑断层上断层束过于集中而无法较好的区别古地震事件的期次性问题。同时由于是张性环境，可能会发育大量的期次性充填楔，这是古地震识别的可靠证据。

（5）通过安宁河断裂南北两段古地震序列对比，显示出安宁河断层复杂的破裂行为，这可能暗示着安宁河断裂南北两段既可能为联合破裂，也可能南北两段独立破裂，且存在可能的相互触发关系，即安宁河断裂破裂模式很有可能为级联破裂模式。

（6）通过对比安宁河断层与则木河断层的古地震序列，破裂行为表现为安宁河断层上大地震地表破裂似乎没有突破西昌拉分盆地扩展到则木河断层上。然而，则木河断层上的大地震似乎能够突破西昌拉分盆往北扩展到安宁河断层上。该现象的揭示似乎表明，西昌拉分阶区的破裂扩展贯通方式可能存在单向的扩展破裂模式，这也可能表明安宁河—则木河断裂两段联合破裂是新生则木河断裂向北生长，不断前展逐步贯穿西昌拉分盆地作用的结果。另外，则木河断层的古地震复发周期要远远大于安宁河断层，其位移速率比安宁河断层稍微偏小，这可能与则木河断层南端附近螺髻山的隆起有一定关系。

古地震；探槽；青藏高原东南缘；安宁河断层；则木河断层；大地震复发行为；古地震破裂模式

（作者电子信箱，王虎：wanghu9905＠126.com）

P316；

A；

10.3969／j.issn.0235－4975.2013.11.006