青藏高原中南部格仁错断裂晚第四纪活动性及区域动力学意义

杨攀新

（中国地震局地质研究所，北京100029）

（作者电子信箱，杨攀新：77061423＠qq.com）

青藏高原的隆升和变形机制，一直以来是国内外地学工作者关注的热点问题之一。20世纪70年代，通过对美国Landsat卫星遥感影像的解译，奠定了青藏高原构造基本框架。但是大规模对青藏高原形成和演化进行详细研究还是在近30年，通过大量的地球物理深部探测资料，人们试图解开印度板块和欧亚板块的碰撞演化过程，并提出了相应的动力学模型，最终都归结为连续和非连续变形2种模式，这2种模式集中争论的焦点是青藏高原变形与断裂的关系。不连续变形认为，多数变形被断裂活动和块体逃逸而吸收；而连续变形认为，变形是被块体内类似塑性变形，以比较均匀的模式而吸收，这样断裂的作用就相对不明显了。20世纪末至今，随着GPS资料的逐渐丰富，能够比较精确地了解现今高原运动轨迹，通过对速度场的分析，人们同样提出了不同的观点来证实以上2种观点的正确性。但是可靠的地质资料仍然是鉴定2种模式的重要试金石。由于环境和气候恶劣等原因，获取断裂活动翔实的资料依然非常困难，现有大多可信度比较高的数据均在高原的边缘断裂，而高原内部这类资料还相对缺乏。

本论文选择青藏高原中南部的格仁错断裂为主要研究对象，它一般被认为是青藏高原向东逃逸块体的南部边界断裂（喀喇昆仑—嘉黎断裂）的一部分。喀拉昆仑—嘉黎断裂是青藏高原中南部一条规模宏大的断裂带，总长度约2 000km。断裂带由最西端的喀喇昆仑断裂、最东端的嘉黎断裂和两者之间沿班公湖—怒江缝合带附近发育的一系列断裂组成。断裂带的形成、结构、活动性质及活动速率对研究青藏高原隆升、侧向挤出和东西向伸展等科学问题有至关重要的作用。因此，该断裂带成为研究青藏高原问题关注的热点之一。其中，东西两端的喀拉昆仑和嘉黎断裂相对独立，且线性延伸清晰，在断裂的形成年代、结构和第四纪活动方式等研究方面取得了丰富的研究成果。而高原中部断裂的研究这几年也相对较多，但是对某一条断裂进行系统的研究还不多见，而格仁错断裂是该构造带高原内部现象最好，规模最大的一条右旋走滑断裂。作者历时5年，先后3次80余天进入该区域，对该断裂进行了认真详细的野外考察和地形地貌测量，以及探槽开挖等基础工作，收集了较为丰富的与断裂活动性相关的构造地貌的第一手数据。并通过室内对高原内部沿班公湖—怒江缝合带两侧的地貌特征进行遥感和DEM 数据分析，取得以下主要认识：

（1）格仁错断裂的展布和几何分段。断裂带为由一组北西走向的雁列断裂组成，总长度接近250km。根据野外实地考察断裂对冰水冲积扇、冲积阶地、冲沟及山脊位错等判断，北西向断裂以右旋为主，兼有张性正断分量，但在不同段落断裂结构及活动性质有所不同。根据断裂结构和活动性差别，并考虑受南北向申扎—定结地堑活动的影响，可将断裂带划分成3个不同段落。西北段与班公湖—怒江缝合带相接，南至张奶错附近被北东向吴如错断裂截断，总体地貌上表现为宽阔的谷地，断裂行迹不甚明显，没有发现明显的走滑性质，主要以张性正断性质为主；中段是指张乃错—格仁错之间，为断裂主体部分，地貌表现为较宽的河湖带，现象也最为明显，虽然断裂活动以右旋走滑为主，但张性正断活动也较强；东南段断裂发育在格仁错南岸，地貌上为快速冲填的狭窄河谷带，并受裂谷向东扩展的影响，整体沉降接受充填，断裂活动性质总体表现不强。据此地貌特点推测断裂带是由深部产状直立的右旋走滑性质，由于拉张作用浅部变为北窄南宽喇叭口的负花状构造模式。

（2）格仁错断裂中段活动速率、单次地震位错和最大震级确定。收集区域湖相阶地、冰碛物年代数据，并结合自己获得的年龄样品数据，建立了研究区年龄标尺，大致框定各种地貌单元的形成年代。根据断裂错动不同时代的第四纪地层形成的冲沟、湖相阶地、陡坎等地貌，根据采集年龄样品测试结果和区域年龄标尺，确定了断裂最新活动单次地震引起的水平位移和垂向位移分别为4.0m 和0.6m 左右，活动速率分别为4～5mm／a和0.6mm／a。根据位移和震级关系，估算该断裂具有发生7.5级地震的能力。

（3）格仁错断裂中段地震复发周期的确定。通过对格仁错断裂沿线的探槽开挖和天然剖面的清理可知，根据错断地层年龄和地震崩积楔年代测试结果，综合分析单次地震事件的位错量与断裂活动速率的关系，判断断裂中段复发周期约为1 000a左右，断裂单次垂向位错约为0.6m。

（4）南北向张性断裂系活动速率和伸展量估算及其与格仁错断裂活动的关系。利用ETM 遥感影像与30m 分辨率的ASTER DEM 数据，构建申扎—定结裂谷北段遥感影像三维数字高程模型，结合野外地质地貌调查结果，对裂谷地貌特征进行总体分析。并根据对主要断裂的产状和活动性野外调查与活动断裂展布的遥感解译结果，认为裂谷是由一条东倾的铲式主要断裂和一系列同倾向和反倾向的次级断裂组成的半地堑构造。基于半地堑模式，将裂谷简化成简单的书斜式模型，根据地堑的沉降量和地堑宽度值，计算地堑系的滑脱面深度在9.2～20km 之间，伸展量为4.0～8.7km。与地堑中地震震源深度也多集中于10km 左右、最大深度不超过20km 非常接近。最后探讨地堑的形成机制，在印度板块的挤压作用下，高原上地壳与下地壳发生应力解耦，上地壳在重力作用下，向南向东发生滑脱，形成东倾的半地堑构造。

（5）提出藏中南部班公湖—怒江缝合带两侧区域构造动力学模型。根据30m 分辨率的ASTER DEM 分析区域地貌特点，表明沿班公湖—怒江缝合带两侧，以缝合带为长轴，长约1 000km，短轴长300km 范围区域呈现明显的负地形的地貌特点，集中分布大量的高原湖泊；地球物理深部探测资料证实，缝合带可能是藏南区域的热通道，表现为较高的热流值；并证明研究区中下地壳塑性物质发生隆起变形。综合认为研究区域由于中下地壳存在热隆升，导致区域表现为区域拉张环境，与周边断裂表现出的不仅仅存在东西向的拉张，南北向也同样存在拉张一致。另外，格仁错右旋走滑速度较小，远远达不到作为边界断裂的速度，而可能只是对东西向拉张的调节。它与青藏高原向东逃逸关系不大，其动力源与深部热隆升关系密切。