川滇地块云南地区不同发育阶段边界断裂破裂特征研究

李　西

(中国地震局地质研究所， 北京100029)



川滇地块云南地区不同发育阶段边界断裂破裂特征研究

李西

(中国地震局地质研究所， 北京100029)

青藏高原是我国现代构造活动和地震活动最强烈的地区， 自有地震记录以来， 在高原内记录到多达18次8级以上巨大地震和100余次7～7.9级地震， 它们均发生在喜马拉雅板块边界构造带和板内地块区及其次级地块的边界活动构造带上。 已有历史地震资料统计显示， 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， 有仪器记录以来的每次地震活动丛集期都形成以8级地震为核心的7级以上地震活动系列。 这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。

最近50年， 青藏地块区巴颜喀喇块体边界断裂活动十分活跃， 发生在该块体边界断裂的强地震(MW>6.5)超过10次， 尤其是， 近年来发生在该块体边界断裂上的2008年汶川MW7.9(MS8.0)地震、 2010年玉树MW6.9(MS7.1)地震以及2013年芦山MW6.6(MS7.0)地震， 它们都反映了巴颜喀喇条状地块向东南方向滑动的最新活动。 然而， 同处青藏高原东南缘与巴颜喀喇块体相毗邻且具相同地球动力学背景的川滇地块东边界及西南边界断裂， 在2014年鲁甸MS6.5地震之前的近50年里未发生过6.5级以上地震。 那么， 发生在大凉山断裂南端的鲁甸MS6.5地震是否暗示了， 青藏高原东南缘强地震活动从巴颜喀喇地块边界断裂向川滇地块边界断裂的转移？ 研究川滇地块边界断裂未来强震或大震危险性就显得更加迫切。

研究断裂地震危险性的关键是要认识断裂历史破裂特征及其活动规律。 从地震活动历史角度了解断裂活动特征是一条十分有效的途径。 然而， 认识断裂活动习性的基础资料主要依靠地震仪器记录和历史资料记载， 它们都存在记录短暂性问题， 可能导致认识的局限性。 古地震研究能在很大程度上弥补仪器和历史地震记录的短暂性和局限性， 使我们能够在几个地震重复周期的时段上， 认识断裂的长期活动习性并估计未来大地震发生的危险性。

本文结合高分辨遥感影像解译、 野外地质地貌踏勘分析、 探槽选址和精细化古地震研究， 对川滇地块东边界断裂上的包谷垴—小河断裂(大凉山南端新生幼年期断裂带)的最新破裂特征及其活动历史， 小江断裂(壮年期断裂带)强震复发规律， 川滇地块西南边界红河断裂(老年期断裂带？)中、 南段作为边界断裂作用已经消失不再活动或作为地震复发周期长而只是暂时的“平静”的对比研究， 来提升我们对川滇地块边界断裂孕震环境、 破裂特征及响应关系的认识， 从而为川滇地块边界断裂发震机理、 地震危险性分析及未来大震危险区划分提供参考。 具体认识和结论如下：

(1) 北西-南东走向的包谷垴—小河断裂。 ①它是大凉山断裂带向南扩展的新生断裂系， 是2014年鲁甸MS6.5地震的发震构造， 具有明显的左旋走滑特征。 ②鲁甸MS6.5地震造成龙头山镇以南谢家营盘—光明村—王家坡一段长约8 km北西走向断续展布地表破裂带， 多处伴有30～35 cm的左旋位错量及20～25 cm的倾滑分量， 最大水平位错量约62±5 cm。 ③鲁甸MS6.5地震造成北西向断裂及与其相交汇的北东向的昭通—鲁甸断裂带上大量地裂缝、 滑坡等次生地质灾害。 尽管震源机制、 余震序列分布、 烈度等震线分布特征以及地表破裂带分布等地质调查都支持北西向断裂为此次地震的发震构造， 但大量北东向构造裂缝及滑坡等地质灾害、 近场强震动位移特征以及震源破裂过程都显示， 此次地震可能为一次组合破裂事件。 ④我们在地表破裂带上的小垭口槽谷上开挖的探槽揭露出了包括此次地震在内的4次强地震记录， 它们分别是： 事件E1为～8950 BC， 事件E2为1000 BC～900 AD， 事件E3为910～1240 AD， 事件E4为2014 AD， 年代限定较好的最近3次事件的平均复发间隔是560～1500 a。 ⑤古地震研究表明， 包谷垴—小河断裂为全新世活动断裂， 属大凉山断裂南部幼年期活动断裂； 由于该断裂带活动强度较弱， 强震复发间隔相对较长， 探槽剖面揭露的古地震断面容易隐形， 从而增加了古地震识别难度， 也就增加了地震漏记的可能性。 ⑥小垭口探槽研究表明， 云南地区6.5级强震可造成地表破裂并可留下古地震遗迹。

(2) 小江断裂带是一条形成与发育历史久远的断裂带， 是构成我国著名的南北构造带的成分之一， 是著名的“川滇菱形块体”东边界。 有历史地震记录以来， 小江断裂带是云南地区地震活动性最强的地震带。 ①我们在小江断裂中段西支干海子槽谷上开挖了两个大型探槽揭露出了多次古地震事件， 结合序列的14C年代样品约束及年代校正， 分别限定了全新世期间3次古震事件分别是： 事件GHZ-E1 为3300 BC～400 AD， 事件GHZ-E2为 770～1120 AD， 事件GHZ-E3为1460AD～至今。 ②在小江断裂中段西支草海子断层槽谷上开挖的长约60 m的大型探槽， 共揭露出6次古地震事件， 20个碳屑及木头样品被测年， 分别限定了6次古地震事件的发生年代为： 事件E1 为40000～36300 BC， 事件E2为 35400～24800 BC， 事件E3为9500 BC～500 AD， 事件E4为390～720 AD， 事件E5为1120～1620 AD， 事件E6为 1750 AD～至今。 ③干海子探槽与草海子探槽同在小江中段西支上， 且两探槽相距仅约400 m， 结合历史地震记录及古地震研究的逐次限定方法， 可以确定该段全新世晚期记录较完整的4次古地震事件分别是： 500～720 AD， 770～1120 AD， 1120～1146 AD ， 1833 AD； 平均复发间隔约370～440 a， 这一结论远小于前人研究得出的2000 a左右的大震复发间隔。 ④小江断裂中段西支大坟地探槽中共揭露出3次古地震事件， 分别是： 事件E1为22930～22570 BC； 事件E2为22750～22340 BC； 事件E3为 1833年嵩明8级地震。

本文在小江断裂西支开挖的4个大型探槽及前人古地震研究均揭露出， 晚第四纪以来有过多次大震活动遗迹。 探槽揭露出的断面清晰、 地层切盖清楚； 崩积楔、 坎前堆积等古地震识别标志明显。 历史地震记录、 古地震研究均表明, 小江断裂带晚第四纪以来活动十分活跃， 是一条“壮年期”活动断裂。 结合前人及本文在冬瓜营至草海子段古地震研究及大量14C测年结果分析表明， 小江断裂带西支在晚更新世晚期至全新世早期很有可能是一种分段破裂现象； 而在全新世中、 晚期以来， 小江断裂西支具有丛集及整个西支断裂全段破裂特征。

(3) 红河断裂带： ①通过数字影像分析、 地质地貌调查， 我们在红河断裂带中段变形遗迹保存较好的大丫口段开挖了一个组合探槽， 通过探槽剖面及20个14C样品测年结果分析， 共揭露出了3次古地震事件， 从老到新， 分别命名为E1， E2和E3， 发生在～1190 BC， 341～126 BC， 1460～1784 AD。 结合历史地震记录， 我们认为， 事件E3应对应1652年M7地震。 其中年龄限定较好的两次事件E2， E3的复发间隔约1780～1990 a。 古地震研究表明， 红河断裂中段在全新世期间曾有过多次强地震活动， 并具有复发间隔较长的特点； 其次， 发生在红河断裂北段弥渡盆地边缘断裂上的1652年7级地震， 在红河断裂中段大丫口段产生了地表破裂， 向南可能延伸到香果林一带。 ②通过地形、 地貌分析发现， 红河断裂南段戛洒—腰街一带断层槽谷及水系同步位错十分明显， 并且在十几公里的地段都有显示， 说明红河断裂南段晚第四纪以来仍有较强烈的活动； 达哈村组合探槽揭露出了明显的断层面及古地震信息， 通过测年分析表明， 红河断裂南段在全新世期间有过多次强地震活动。 ③发启村组合探槽共揭露出了3次古地震事件， 事件FQC-E1为4800～2000 BC， 事件FQC-E2为1700～650 BC， 事件FQC-E3为1320～1660 BC； 结合历史地震记录分析， 事件FQC-E3可能发生在1539 AD； 3次地震事件平均复发间隔约1770～3170 a； 该段全新世中晚期以来平均滑动速率约2.0～4.3 mm/a； 假设这3次地震震级相当， 同震位移量也相当的话， 3次地震的震级区间为7.2～8.0级， 平均震级约为7.6级。

(4) 川滇地块云南地区不同发育阶段边界断裂破裂特征对比分析表明： ①作为新生“幼年期”断裂带的包谷垴—小河断裂在空间上表现为几何不连续， 由于断裂带上存在许多小的障碍体未被突破， 断裂以小地震及中强地震活动为主， 中强地震以分段破裂为主， 复发间隔为500～1500 a， 其震级上限为7级地震。 ②作为成熟“壮年期”断裂的小江断裂带在空间上表现为线性特征连续且较具规模， 断裂带上小的凹凸障碍体已经被突破， 断裂以强(大)震活动为主， 断裂强震复发间隔一般小于500 a， 其震级上限可达8级。 ③作为“老年期”活动断裂的红河断裂带主要表现为空间展布几何连续性好， 构造规模巨大， 断裂活动以大震活动为主， 大震复发周期约1770～3170 a， 其震级上限可达8级。

关键词青藏高原东南缘； 川滇地块； 包谷垴—小河断裂； 小江断裂； 红河断裂； 古地震； 断裂破裂特征

(作者电子信箱， 李西： lixgj@126.com)

中图分类号：P315.2；

文献标识码：A；

doi:10.3969/j.issn.0235-4975.2016.05.012

中国地震局地质研究所2015届博士论文摘要(Ⅰ)