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滇藏铁路沿线重要活动断裂带晚第四纪活动性初步研究

2024-03-29张献兵于皓余潇郭长宝吴瑞安王炀钟宁

地震科学进展 2024年1期

张献兵 于皓 余潇 郭长宝 吴瑞安 王炀 钟宁

[摘要]    滇藏铁路位于青藏高原东南缘板块碰撞和构造活跃的地形急变带,沿线活动断裂发育,地震频发,地震烈度强,且地质灾害频繁,其规划施工建设和长期运营面临的地质安全风险问题严峻。滇藏铁路香格里拉—波密段沿线发育了哈巴—玉龙雪山东麓断裂带、中甸—龙蟠断裂带、德钦—中甸—大具断裂带、维西—乔后断裂带、金沙江断裂带、巴塘断裂带、澜沧江断裂带、怒江断裂带、边坝—洛隆断裂带、嘉黎—察隅断裂带等10余条活动断裂带。受断裂黏滑位错、蠕滑变形和引发强震风险的突出影响,迫切需要厘定区域活动断裂带的几何展布和活动性。基于前人资料、遥感解译和野外调查,本文总结分析了沿线10余条活动断裂带的几何展布、运动性质、滑动速率和古地震历史等,以期为滇藏铁路等国家重大工程规划建设与安全运营提供基础资料。

[关键词] 滇藏铁路; 活动断裂带; 断裂活动性; 晚第四纪; 青藏高原东南缘

[DOI] 10.19987/j.dzkxjz.2023-147

0  引言

滇藏铁路是我国中长期铁路网规划建设中的重要铁路干线,主要包括昆明—楚雄—大理段、大理—丽江段、丽江—香格里拉段、香格里拉—波密段和林芝—拉萨段,全长约1700 km,其中昆楚大段、大丽段、拉林段及丽香段已建成通车,香波段尚处于前期研究阶段[1]。香波段备选线路分为北线和南线,北线为香格里拉—升平镇(德钦老县城)—察隅县城北;南线为香格里拉—叶枝镇(德钦新县城)—贡山县—察隅县城(图1)。滇藏铁路为5条进藏铁路路线之一,铁路的建设对我国政治、经济、国防、民族团结等方面具有重大意义。滇藏铁路地处青藏高原东南缘地形急变带,新构造运动强烈,沿线活动断裂与地震、高地應力、地温(热)、有害气体、崩滑流、冰川、雪崩、岩溶、软土、冻土、膨胀岩(土)、冰碛层、风沙、砂土液化、放射性等工程地质问题突出,堪称“世界铁路艰险工程之最”[2]。其中,活动断裂带是影响高原山区铁路工程建设地质安全的重要因素[3],其工程破坏形式主要包括强震震动破坏、地表破裂工程错断、断裂破碎带透水漏气、诱发崩滑流地质灾害等。滇藏铁路香波段区域内发育了10余条活动断裂带(图1),严重制约了铁路的规划建设与运营。

基于前人资料、遥感解译和野外调查,本文总结了滇藏铁路沿线滇西北地区(哈巴—玉龙雪山东麓断裂带、德钦—中甸—大具断裂带、维西—乔后断裂带、中甸—龙蟠断裂带、金沙江断裂带)和藏东南地区(巴塘断裂带南段、澜沧江断裂带、怒江断裂带邦达断裂、边坝—洛隆断裂带、嘉黎—察隅断裂带)10余条活动断裂带的几何展布、运动性质、滑动速率和古地震历史等,以期为滇藏铁路等国家重大工程规划建设与安全运营提供基础资料。

1  滇西北地区主要活动断裂带

1.1  哈巴—玉龙雪山东麓断裂带(F1)

哈巴—玉龙雪山东麓断裂带北西起于马家村一带,向南东经哈巴村、恩努村,在大具大坝子一带转为正南,一直延伸至丽江盆地北缘的玉峰寺附近,全长约66 km[7]。该断裂带曾引发1996年丽江M7.0地震[8-9],是区域重要的发震构造。关于哈巴—玉龙雪山东麓断裂带运动性质还存在一些不同认识。吴中海等[7]认为哈巴—玉龙雪山东麓断裂带以正倾滑运动为主,几乎不存在走滑分量。李光涛等[10]在哈巴雪山山前断层陡坎沿线发现了3条右旋偏转的冲沟,冲沟水平位错量大于陡坎高度,最大水平位错量可达1 km,指示断裂以右旋走滑运动为主。遥感解译和野外调查发现,李光涛等[10]的“位错量达1 km的冲沟”发育在冰碛垄内,冰碛垄受原始地形影响,形成了“右旋”偏转的现象。冰碛垄上的槽谷为断裂经过处,槽谷两侧冰碛垄水平断错迹象并不明显,位错量远不足1 km(图2b),因此该断裂右旋走滑运动并不显著。尹功明等[11]在大具盆地发现了逆冲现象的断层剖面,认为哈巴—玉龙雪山东麓断裂带垂直运动性质为逆冲,但是野外调查时发现,该剖面可能属于德钦—中甸—大具断裂带。

关于哈巴—玉龙雪山东麓断裂带垂直滑动速率的认识也存在差异。前人在大具盆地大坝子断层崖开展了垂直滑动速率研究,但其结果相差数倍,分别为0.30~0.49 mm/a[7]和2.37~3.94 mm/a[11]。主要原因在于,已有研究对大具盆地巨厚层堆积体的成因及时代存在不同认识。吴中海等[7]认为堆积体为“冰水侵蚀阶地”,在断层崖上下盘埋深1.5~3 m处采集了3个钙质样品,应用U系测年方法,测得碎屑堆积阶地形成时代为(182.3 ± 17.7)~(107.9 ± 8.3) ka,大致对应深海氧同位素MIS 6-5阶段。Kong等[12]认为大具盆地的碎屑堆积是被改造的冰碛坝,地表出露巨砾的10Be/26Al暴露年龄揭示,断层崖上下盘地貌面形成时代为33.8~20.3 ka。Wang 等[13]认为,大具盆地发育6级河流阶地,并认为断层崖两盘分别为T6和T5阶地面。尹功明等[14]认为,大具盆地金沙江沿岸的堆积物并不是河流相,而是末次冰期哈巴雪山的冰水堆积物。大坝子断层崖走向与金沙江近乎垂直,断层上下盘发育相互对应的次级切割陡坎[7],并且断层两盘的暴露年龄也不支持两盘为不同期次地貌面的观点[12],因此断层崖上下盘阶地面为不同时期地貌面的可能性较小。胡晓等[15]系统采集了埋深1~2 m的34个土壤碳酸盐铀系样品,认为盆地中巨厚的碎屑沉积事件发生于(16.34 ± 1.22) ka以来,成因可能为滑坡或洪水堆积。

综上所述,吴中海等[7]测得的地貌面年龄明显偏老,这可能与测年手段和采样位置有关,因此其滑动速率偏小。尹功明等[11]滑动速率可能更为可靠,但是与该点以北6 km处冰水扇所计算结果相比仍较大[7, 10] 。无人机摄影测量结果显示,大坝子断层崖高约78.7 m(图2d)。综合大具盆地碎屑堆积物测年结果来看,碎屑堆积物成因可能较为复杂,大具盆地发育碎屑堆积时断层崖可能已有一定高差,而洪水或冰水未能将高差“抹平”。因此,该点滑动速率的计算不能简单用累积位移与地貌面形成时代的比值计算,应考虑冰水—冲洪积物堆积之前就已经存在的累积位移。哈巴雪山山前冰水扇陡坎所计算的结果更能代表该断裂晚更新世以来的滑动速率,约为0.4~1.4 mm/a[7, 11]。哈巴—玉龙雪山东麓断裂带曾发生1996年丽江M7.0大地震,该断裂带古地震复发历史尚不清晰,需要开展古地震探槽工作。

1.2  德钦—中甸—大具断裂带(F3)

德钦—中甸—大具断裂带起于德钦县西北,向南东经奔子栏、尼西、香格里拉、大具,延伸至金沙江畔的大东乡一带,全长约230 km。德钦—中甸—大具断裂带形成于加里东期之后经历多次构造运动,现今以右旋走滑运动为主,是川滇菱形块体西北边缘的一条重要的NW向走滑断裂,起着调节高原物质向南东运动的作用[16]。该断裂带由北西至南东大致可以分为4段,即德钦段、奔子栏—尼西段、马家村段和大具段(图3)。

德钦段位于断裂北西端,由娘义经贡卡湖、德钦县城、尼日贡卡延伸至奔子栏一带,整体呈向南西方向凸出的弧形,全长约57 km(图3),以右旋走滑为主,兼具一定的正断分量。沿线水系同步右旋偏转、断层垭口、线性河谷等地貌现象发育[16-19]。德钦段全新世以来有过活动,探槽揭露在(1140 ± 30)~(1010 ±30) a BP发生过一次古地震事件,在(570 ± 30)~(410 ±30) a BP也可能发生过一次地震事件[20]。

奔子栏—尼西段全长约62 km,该段以近30°的走向变化与德钦段分界(图3)。在奔子栏—幸福村一带沿金沙江展布,主要表现为断层垭口。在幸福村—尼西一带主要表现为线性河谷、呈线性发育的古滑坡群以及冲沟同步右旋偏转等断错地貌现象。在金沙江左岸推改村一带的冲沟内出露一断层剖面,剖面见明显的砾石定向现象,揭示该段具有一定的逆冲分量[18]。奔子栏—尼西段曾于2013年发生奔子栏M5.9地震,地震等烈度线呈北西—南东向展布,震源机制解显示地震以正断运动为主(图3)。这与推改村断层剖面所揭示的运动性质不一致,表明奔子栏M5.9地震可能与局部拉张应力的释放有关[21],也可能与川滇块体西南边界构造应力场的转变有关[22],暗示了该区构造活动的复杂性。

马家村段与奔子栏—尼西段呈右阶斜列,阶区宽度为6~7 km,由香格里拉盆地南部边缘的土司康岗向南东经马家村、哈巴村延伸至恩努村以南,全长70 km左右(图3)。断裂在土司康岗一带表现为断层槽谷,在槽谷延伸方向的取土坑内出露多个断裂剖面,断面优势倾向为南南西和北北东方向,倾角集中在70°~80°(图4d)。取土坑中一断层剖面揭示断裂垂直运动为正断,且并未错断顶部的黄土层(图4a—c)。王佳龙等[23]测得黄土层底部OSL年龄为(21.37 ± 2.3) ka,揭示该段最新一次活动发生在全新世之前。在哈巴雪山山前,断裂控制了哈巴盆地的东边界,表现为断层陡崖,推测与哈巴—玉龙雪山东麓断裂在深部相接,构成了负花状构造。马家村段现今地震活动性较德钦段与奔子栏—尼西段强,曾分别于1933年、1966年发生过M6?、M6.4强震,且有感地震、微震和中强震的频率也较高(图3),这可能意味着断裂活动性的增强。

大具段位于断裂南东端,整体从大具乡向南东经中落村、大东乡延伸至金沙江畔,全长约38 km(图3)。在大东乡以南,地形起伏度较大,滑坡、崩塌等地质灾害发育,断裂形迹不清晰。大东乡以北断裂表现为北西向线性冲沟、槽谷,以中落村一带显著。大具乡大坝子上发育地表破裂,主要有雁列状的张裂缝、挤压鼓包、凹陷坑、挤压垄脊和断层陡坎等,破裂较为连续,长约600 m,宽120 m左右[10, 24]。无人机摄影测量显示,该段地表破裂样式整体表现为马尾状构造,为大具段断裂尾端(图5a—b)。结合断层陡坎延伸方向取土坑内断层剖面所揭示断层产状(图5d—e),发现陡坎与断层倾向一致,据此认为断层垂直运动性质仍为正断,“逆冲”现象[10-11]可能是重力滑塌作用造成的假象(图5e)。关于大坝子地表破裂形成时代也存在不同认识。李光涛等[10]认为可能形成于1996年丽江M7.0地震或者1966年中甸M6.4地震。程理等[24]认为可能不是丽江M7.0地震产生的,其发生时代不会超过距今1000 a。基于锁眼卫星影像发现,1967年的历史影像上也存在地表破裂形迹(图6),据此推测该处地表破裂可能并非形成于1996年丽江M7.0地震,并且1966年M6.4地震形成地表破裂的可能性也较低。该处地表破裂应形成于距今1000 a以来1966年之前的一次古地震。

大坝子台地上发育多条侵蚀沟,其中一条侵蚀沟边缘右旋位错量约为7 m(图5b),该区全新世冰水—冲洪积台地的切割主要发生于距今约4~6 ka[7, 25]。因此,德钦—中甸—大具断裂带中全新世以来右旋走滑速率约为1.2~1.8 mm/a。大坝子台地断层陡坎高约(5.31 ± 0.5) m(图5c),累积位移开始的时间与台地表面碎屑堆积的时间一致,即(16.34 ± 1.22) ka[15],由此估算断裂垂直滑动速率约为0.3~0.4 mm/a。本文结果与程佳[26]、常祖峰等[16-17]、李光涛等[10]、吴富峣等[18]分别估算断裂现今(1.5 ± 0.9 mm/a)、中全新世(1.7~2.0 mm/a)、晚更新世(1.5~2.4 mm/a)、中更新世以来(1.3~1.7 mm/a)的滑动速率相当,小于Armijo等[27]和沈军等[28]所认为的滑动速率(4~6 mm/a)。作为川滇块体西北边界断裂带之一,德钦—中甸—大具断裂带的地震危险性不容忽视,但是该断裂带的古地震研究较为薄弱,其古地震复发周期需要进一步厘定。

1.3  维西—乔后断裂带(F4)

维西—乔后断裂带又称为维西—乔后—巍山断裂带,断裂北西端大致起于澜沧江畔,向南东经白济汛乡、维西县、乔后镇、漾濞县,延伸至巍山县一带,全长超过280 km。断裂带南与红河断裂带相连,北与金沙江断裂带相接,新生代以来具有与红河断裂和金沙江断裂相似的运动学特征、相同的地质演化历史和构造变形机制,从新生代早期的左旋走滑运动转变成上新世以来的右旋走滑运动[29-30]。

维西—乔后断裂带可以划分为玉狮场以北段(北段)、玉狮场—平坡段(中段)、巍山段(南段)3段[29](圖7a)。南段沿巍山盆地西缘展布,全长约40 km,最新活动时代在晚更新世末期,以正断为主兼右旋走滑,晚更新世以来垂直滑动速率约为0.18~0.32 mm/a[29]。中段沿线通甸、马登、乔后、炼铁等第四纪盆地呈串珠状发育,全长约165 km,为全新世活动断裂,运动性质以右旋走滑为主,兼具正断分量,晚第四纪以来走滑速率为1.25~2.4 mm/a[29-31]。玉狮场—平坡段历史中强震多发,尤其是2013年以来先后发生2013年M5.5、2017年M5.1以及2021年漾濞M6.4地震,显示断裂地震活动性增强,并且具有向东南或北迁移的可能性[32]。维西—乔后断裂带北段控制了维西盆地的边界,常祖峰等[29]认为断裂起于维西盆地北部的白济汛一带。遥感解译发现,在白济汛以北康普乡东发育了长约39 km的近南北向线性地貌(图7b—c),主要为断层槽谷和垭口地貌,初步认为该断裂带仍继续向北延伸。中甸幅1∶20万地质图上显示,三叠系上兰组(T2s)高角度逆冲于侏罗系花开左组(J2h)之上,推测维西—乔后断裂带北段运动性质以走滑为主兼具逆冲分量。关于该段活动性及其构造归属仍需进一步研究。

1.4  中甸—龙蟠断裂带(F2)

中甸—龙蟠断裂带北起香格里拉盆地南缘,向南东经小中甸盆地东缘延伸至龙蟠乡附近。该断裂带与德钦—中甸—大具断裂带在香格里拉盆地南缘交汇。张永双等[33]认为中甸—龙蟠断裂带为德钦—中甸断裂的中段和南东段,为全新世活动断裂。《中国及邻近地区地震构造图(1∶400万)》中也将中甸—龙蟠断裂带标注为全新世活动断裂[4]。但以往的研究并未给出明确的全新世活动证据,该断裂活动性及其构造意义值得进一步研究。

1.5  金沙江断裂带(F5)

金沙江断裂带是控制新生代康滇陆块西南缘的边界断裂,也是川滇菱形块体的西北边界断裂[34],断裂北起白玉附近,向南经巴塘、德荣、香格里拉,至剑川以南与红河断裂相交。断裂总体走向呈SN向,北段呈NNW向延伸,南段呈NNE向展布,在平面上呈一略向东凸出的弧形,弧顶在巴塘附近,是由6~7条主干断裂组成的一条长约700 km,EW宽约80 km的复杂构造带[35]。金沙江断裂带被NNE向巴塘断裂带和NWW向德钦—中甸—大具断裂带截切,据此可分为北、中、南3段,其南段无新活动迹象[17],北段局部段落存在晚更新世活动[36],中段晚第四纪活动显著[17, 35, 37-40]。金沙江断裂带中段结构复杂,从东至西主要由字嘎寺—德钦断裂、本协—大盖顶断裂(金沙江西界断裂)、曾大同断裂(雄松—苏洼龙断裂、金沙江西支断裂)、金沙江主断裂、岗托—义敦断裂(金沙江东界断裂)等组成。其中,曾大同断裂、金沙江主断裂与香波段北线呈近距离展布,为晚更新世—全新世活动断裂。

曾大同断裂,又被称为雄松—苏洼龙断裂,是金沙江断裂带的西支断裂。该断裂中段北起于巴塘县竹巴龙一带,向南沿金沙江河谷左右岸摆动,延伸至白茫雪山垭口一带,南东端局部分支断裂归并至NWW向的德钦—中甸—大具断裂,断裂整体走向SN—NNE,倾向不定,倾角60°左右[17]。该断裂晚第四纪活动性显著,在王大龙村附近发育一组长大于200 m,宽大于100 m,呈近南北向发育、左阶斜列的地裂缝,被认为是1923年10月20日巴塘6.5级地震的同震地表破裂[37]。在拿荣北10 km处、尼中村一带均发现了断裂晚第四纪活动的剖面证据,揭示了断裂晚更新世—全新世以来有过活动,主要运动性质表现为右旋走滑[17, 40]。

金沙江主断裂,又被称为红军山断裂、核桃坪—将巴顶断裂、朗多—扎萨通断裂等[37],断裂整体呈近SN向展布,北起于巴塘县城东部的红军山一带,向SSE方向经刀许村延伸至红东村附近,随后断裂转为近SN向展布,经亚日贡乡、中咱镇延伸到金沙江畔日雨镇一带,全长约184 km。断裂周边强震多发,1989年巴塘县城附近发生6.7级强震群,唐荣昌和韩渭宾[37]认为,地震与金沙江主断裂北部活动有关。金沙江主断裂中部断错地貌最为显著,遥感解译发现,在亚日贡—中咱一带近SN向断层槽谷、水系同步右旋偏转等地貌现象清晰,冲沟右旋偏转量最大可达800 m左右,显示断裂右旋走滑作用强烈。常玉巧等[38]将亚日贡—中咱段最新一次事件限定在(1940 ± 30)~(950 ± 30) a BP之间,为全新世活动断裂。常祖峰等[17]在断裂南部的日雨附近发现了全新世活动的地质地貌证据,认为中全新世以来断裂右旋走滑速率、垂直逆冲速率分别为3.5~4.3 mm/a和0.9~1.1 mm/a。

2  藏东南地区主要活动断裂带

2.1  巴塘断裂带南段(F6)

巴塘断裂带北东起于莫西一带,向南西沿巴曲河谷经松多、巴塘县城、竹巴龙,延伸至莽岭以南[35, 41-42]。巴塘断裂带以右旋走滑为主,斜切金沙江构造带主体,右旋错断金沙江斷裂一系列分支断裂,断距为15~20 km,其发育时代稍晚于金沙江构造带,系特提斯造山系后期陆内变形作用的产物[35]。巴塘断裂带晚第四纪活动强烈,右旋走滑速率约为5.5~8.5 mm/a[42-43],公元元年以来断裂活动加剧,地震活动进入丛集阶段[41],曾于1870年发生M7?地震,造成巨大人员伤亡[43-44]。

关于巴塘断裂带南段的几何展布尚存在不同认识。周荣军等[35]认为巴塘断裂带可以延伸至澜沧江畔,也有研究认为断裂在莽岭一带形迹逐渐消失[42-43]。1920年莽岭以南的盐井附近发生M6.0地震[45],极震区发育北北东向地裂缝,西藏察隅、当雄大震考察队[46]认为,此次地震的发震断裂可能为巴塘断裂带的南延部分。近年来的研究发现,莽岭以南发育北东向断续展布的线性地貌,碧土—盐井一带断错地貌现象显著,王格[47]、张达等[48]称之为闹中断裂(图8a)。遥感解译发现,在曲孜卡/盐井附近,澜沧江右旋偏转约15 km,且北北东向线性冲沟发育。待拉卡雪山垭口附近发育长约5 km的断层陡坎,陡坎沿线冲沟、山脊发生同步右旋偏转(图8b)。沿陡坎向南西追索可以发现,碧土乡东线性沟槽发育,沿线冲沟和山脊亦同步右旋偏转(图8c),线性地貌可以追索至碧土乡南(图8d),洪东村以南断裂形迹逐渐模糊。碧土乡附近出露多个基岩断层剖面,揭示闹中断裂具有右旋走滑兼正断的运动性质,断裂带内物质测年结果显示,断裂活动时代在18.90~0.61万年之间[47]。因此,巴塘断裂带过莽岭以后可能继续向南西延伸,以右旋走滑运动为主,可能为晚更新世—全新世活动断裂,在历史时期曾发生M6.0强震,地震危险性不容忽视。但是,目前尚未见明确的晚第四纪活动剖面证据的报道,仍需进一步研究。

2.2  澜沧江断裂带(F7)

澜沧江断裂带为一条深大断裂带,发育于班公湖—丁青—碧土—孟连结合带和金沙江—哀牢山—滕条河结合带之间[49],大致沿澜沧江展布,总体走向NNW,长度约1600 km。按照断裂活动性,以梅里雪山地区为界,可以大致将澜沧江断裂带分为南北两段,其南段整体为早—中更新世以来的活动断裂[33, 50],北段为全新世活动断裂[4]。石圣[51]进一步将北段的昌都—盐井段划分为昌都段和芒康段,认为昌都段为晚更新世活动断裂。但是,Ren等[52]报道了昌都察雅附近澜沧江断裂带巴青—类乌齐断裂全新世的活动证据,认为该断裂晚第四纪左旋滑动速率约为1.5 mm/a。芒康段整体为早—中更新世断裂,在曲孜卡附近存在局部全新世活动性[51],但曲孜卡探槽剖面也可能是北东向巴塘断裂带南段闹中断裂活动所致。澜沧江断裂带整体展布于深切河谷内,断裂形迹模糊,未来需要加强其活动性的研究。

2.3  怒江断裂带邦达断裂(F8)

怒江断裂带邦达断裂大致沿玉曲河西岸展布,为班公湖—怒江缝合带东边界[53]。钟宁等[54]通过遥感解译、断错地貌、探槽和14C测年,对怒江断裂带邦达断裂中段的发育特征与活动性进行了调查研究,认为其在(1457 ± 51) a BP以来发生过古地震事件,为全新世活动断裂。韩明明[55]依据最新事件的水平同震位错量(~2 m)和垂直位错量(~0.3 m)及其限定年代,估算邦达断裂中段的水平滑动速率>1 mm/a,垂直滑动速率为>0.15 mm/a。沿邦达断裂遥感影像线性地貌追索可以发现,邦达镇以南断裂形迹不再清晰,缺少晚第四纪活动的剖面证据,仍需进一步调查研究。

2.4  边坝—洛隆断裂带(F9)

边坝—洛隆断裂带主要包括十字卡断裂、腊久—八宿断裂、八宿断裂等。该断裂带北西起于边坝以西,向南东东经洛隆、腊久,在八宿一带转为正东,过八宿向南东延伸至十字卡以南[33, 56]。基于遥感解译和野外调查,韩明明等[56]在八宿县城和洛隆县城一带获得了多个断错晚更新世—全新世地层的剖面,结合AMS 14C测年,揭示边坝—洛隆断裂为一条全新世活动断裂,活动性质以左旋走滑为主,最新一次活动发生在(3310 ± 30) a BP之后,可能对应1642—1654年洛隆M≥7地震事件。边坝—洛隆断裂带为班公湖—怒江缝合带东南段西边界[56],向南延伸可能与滇藏铁路香波段北线相交,但十字卡以南段仍缺少断裂活动的剖面证据,亟待调查研究。

2.5  嘉黎—察隅断裂带中南段(F10)

嘉黎—察隅断裂带为喀喇昆仑—嘉黎断裂带的东段及其东延部分,断裂西北自那曲南延伸,向南东经桑地、麦地藏布、阿扎,沿易贡藏布河到通麦后,沿贡日嘎布曲向南东过察隅后出境,被认为是青藏高原主体大幅度向东挤出的南部边界[27]。钟宁等[57]对嘉黎—察隅断裂带中南段开展了遥感解译、野外调查及晚第四纪湖相软沉积物变形构造的研究,结合古地震探槽和地质测年等手段,新识别出2次古地震事件,时间限定在(16.13 ± 1.06)~(15.66 ± 0.92) ka和(8630 ± 600)~(9561 ± 37) a BP。综合宋键等[58]、Wang 等[59]和赵远方等[60]资料的分析,嘉黎—察隅断裂带中南段晚第四纪以来可能发生了5次古地震事件,分别为16130~15660  a、(11060 ± 940)  a、8630~9561 a BP、2780~2160 a BP和650 a BP,地震复发周期约为2000~5000 a。前人对嘉黎—察隅断裂带晚第四纪滑动速率还存在争议,综合最新的GPS数据表明[58, 61],嘉黎—察隅断裂带中段和东南段水平滑动速率为1.3~2.0 mm/a和2~4 mm/a,地壳缩短速率为2.5~2.9 mm/a和5.1~6.2 mm/a[57],为右旋挤压性质。作为重要的边界断裂带[27],嘉黎—察隅断裂带的地震危险性不容忽视。

3  结论及建议

滇藏铁路香波段沿线至少发育了德钦—中甸—大具断裂带、维西—乔后断裂带、巴塘断裂带等10余条晚更新世—全新世活动断裂带。研究发现,哈巴—玉龙雪山东麓断裂带以正断运动为主,晚第四纪以来垂直滑动速率约为0.4~1.4 mm/a,为1996年丽江M7.0地震的发震断裂。德钦—中甸—大具断裂带以右旋走滑为主,晚第四纪以来右旋走滑速率约为1.2~1.8 mm/a,垂直滑动速率约为0.3~0.4 mm/a,断裂南段强震多发,距今1000 a以来可能发生过地表破裂型地震事件。维西—乔后断裂带北段可能延伸至叶枝镇附近,以走滑运动为主,兼具一定的逆冲分量。巴塘断裂带南段闹中断裂可能为晚更新世—全新世活动断裂,以右旋走滑运动为主,断错地貌清晰,具有发生强震的构造背景。嘉黎—察隅断裂带为右旋挤压性质,晚第四纪以来可能发生了5次古地震事件,地震复发周期约为2000~5000 a,未来地震危险性不容忽视。哈巴—玉龙雪山东麓断裂带、德钦—中甸—大具断裂带、巴塘断裂带和嘉黎—察隅断裂带均发生过强震破裂事件,具备发生大地震的能力,铁路工程需加强抗断和抗震设计研究。但是,滇藏铁路沿线活动断裂的研究普遍存在几何展布不清晰、活动时代及古地震历史不明确等不足,未来需要加强研究,特别需要关注与铁路线交汇或近距离展布的活动断裂带。此外,滇藏铁路香波段穿越了三江深切峡谷区,地质灾害频发,需加强地震—滑坡—堰塞湖溃坝等灾害链风险研究。

致謝

衷心感谢审稿专家和编辑部提出的宝贵意见、建议。

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Preliminary study on the Late Quaternary activity of important active fault zones along the Yunnan-Tibet railway

Zhang Xianbing1, 2, 3, Yu Hao1, 2, 3, Yu Xiao1, 2, 5, Guo Changbao1, 2, 4, Wu Ruian1, 2, 4, Wang Yang1, 2, 4, Zhong Ning1, 2, 4, *

1. Institute of Geomechanics, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100081, China

2. Key Laboratory of Active Tectonics and Geological Safety, Ministry of Natural Resources, Beijing 100081, China

3. School of Earth Science and Resources, China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083, China

4. Research Center of Neotectonism and Crustal Stability, China Geological Survey, Beijing 100081, China

5. School of Earth Sciences, China University of Geosciences (Wuhan), Hubei Wuhan 430074, China

[Abstract]     The Yunnan-Tibet railway is located in the southeastern edge of the Tibetan Plateau, where tectonic plates collide and the terrain rapidly changes. Along the line, active faults develops, earthquakes occur frequently, and the intensity of earthquakes is strong, moreover, geological disasters are frequent. Hence its planning, construction, and long-term operation face severe geological safety risks. More than 10 active fault zones have been developed along the Shangri La-Bomi section of the Yunnan-Tibet railway, including the Haba-Yulong Snow Mountain east foot fault zone, Zhongdian-Longpan fault zone, Deqin-Zhongdian-Daju fault zone, Weixi-Qiaohou fault zone, Jinsha river fault zone, Batang fault zone, Lancang river fault zone, Nujiang fault zone, Bianba-Luolong fault zone, and Jiali-Chayu fault zone. These active fault zones are highly affected by fault slip dislocations, creep deformation, and the risk of triggering strong earthquakes. There is an urgent need to determine the geometric distribution and activity of regional active fault zones. Based on previous research, remote sensing interpretation, and field investigations, this article summarizes and analyzes the geometric distribution, kinematic properties, slip rate and paleoearthquake sequence of more than 10 active fault zones along the route, providing basic information for the planning, construction and safe operation of major national projects such as the Yunnan-Tibet railway.

[Keywords] Yunnan-Tibet railway; active fault zone; fault activity; Late Quaternary; southeast edge of the Tibetan Plateau

*通訊作者: 钟宁(1986-),男,副研究员,研究方向为活动构造与灾变沉积学。E-mail:zdn2018@126.com

作者简介: 张献兵(1996-),男,博士研究生,研究方向为活动构造与灾变沉积学。E-mail:zhangxb321@foxmail.com。