方良好 袁道陽(yáng) 邵延秀 王愛(ài)國(guó) 何文貴 劉方斌

?

滇西南地區(qū)黑河斷裂西段古地震形變帶特征1

方良好1，2）袁道陽(yáng)1，3）邵延秀1，3）王愛(ài)國(guó)1，3）何文貴1，3）劉方斌1）

1）中國(guó)地震局蘭州地震研究所，蘭州730000?2）安徽省地震局，合肥230031?3）蘭州地球物理國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站，蘭州730000

位于滇西南地區(qū)的黑河斷裂從西向東可分為滄源-木戛、木戛-南代和南代-勐往3條次級(jí)斷裂段，長(zhǎng)約168km，性質(zhì)以右旋走滑為主，兼具傾滑分量。通過(guò)較詳細(xì)的野外追蹤考察，發(fā)現(xiàn)該斷裂西段即滄源-木戛段存在從雪林大寨以西至木戛長(zhǎng)12km以上、北西向斷續(xù)展布的古地震形變帶，主要表現(xiàn)為基巖裂縫、田埂和山坡等右旋扭動(dòng)顯示的右旋斷錯(cuò)，斷錯(cuò)量0.5—2m，同時(shí)還形成了高0.5—1m的斷層陡坎。陡坎的垂直位錯(cuò)是斷層傾滑運(yùn)動(dòng)分量引起的，而地形效應(yīng)和重力作用也有一定影響。從這些地表形變帶的斷錯(cuò)地層、陡坎形態(tài)等分析，認(rèn)為是同1次地震活動(dòng)的結(jié)果，經(jīng)調(diào)查訪問(wèn)其不是1988年瀾滄7.6級(jí)地震的地表形變帶，而是時(shí)代相對(duì)較新的未知年代的古地震形變帶。經(jīng)探槽開(kāi)挖和樣品年代測(cè)試，確認(rèn)其時(shí)間介于（1400±30）a.B.P.—（1714±49）a.B.P.之間。根據(jù)走滑型地震的震級(jí)與同震位錯(cuò)的經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)關(guān)系，估算該次地震的矩震級(jí)≥7級(jí)，這與該斷裂中段即木戛-南代段發(fā)生的1988年瀾滄S7.6級(jí)地震相當(dāng)。

滇西南地區(qū) 黑河斷裂西段 古地震形變帶 斷層陡坎 地震震級(jí)

引言

滇西南地區(qū)是我國(guó)西部活動(dòng)斷裂眾多，強(qiáng)震頻發(fā)的地區(qū)之一。該區(qū)在早期存在北東東向左旋走滑活動(dòng)斷裂的背景下，新發(fā)育了一條北北西向右旋走滑的龍陵-瀾滄新生地震斷裂帶，近現(xiàn)代多次7級(jí)以上地震即沿該新生地震斷裂帶發(fā)生，其中多數(shù)地震發(fā)生在北東東向與北北西向兩組構(gòu)造的交匯部位（虢順民等，1999；向宏發(fā)等，2000；徐錫偉等，2003；程佳等，2012）。其中的黑河斷裂是滇西南地區(qū)一條重要的北西西向活動(dòng)斷裂帶，其位于滇西南南部與緬甸交界地帶，在衛(wèi)星影像上整體呈較平直的線性特征，是一條以右旋走滑為主兼具傾滑分量的晚第四紀(jì)活動(dòng)斷裂帶。該斷裂帶呈現(xiàn)出分段破裂特征，其中斷裂帶中段的木戛-南代段是1988年瀾滄7.6級(jí)地震的主破裂帶之一（毛玉平等，1991a；1991b；王輝等，1991；俞維賢等，1994；方良好等，2013）。2011—2013年筆者在考察黑河斷裂帶時(shí)發(fā)現(xiàn)，斷裂帶的西段即滄源-木戛段還保存了一段連續(xù)性較好、形貌較新的斷層陡坎及基巖裂縫等，其類似地震形變帶。經(jīng)調(diào)查這些形變現(xiàn)象并不是1988年瀾滄7.6級(jí)地震的產(chǎn)物，為此筆者推測(cè)它可能是前人尚未報(bào)道過(guò)的古地震形變帶。本文擬在對(duì)黑河斷裂西段新發(fā)現(xiàn)的古地震形變帶地貌特征和剖面特征分析的基礎(chǔ)上，探討黑河斷裂西段的構(gòu)造活動(dòng)性。

1 黑河斷裂帶概述

黑河斷裂位于紅河斷裂以西的滇西南地區(qū)，該區(qū)屬印度板塊與歐亞板塊碰撞的強(qiáng)變形帶，區(qū)域上發(fā)育有右旋走滑的北西向紅河斷裂帶、北北西向的龍陵-瀾滄新生地震斷裂帶和一系列北東向次級(jí)左旋走滑斷裂（虢順民等，1999；向宏發(fā)等，2000；徐錫偉等，2003；程佳等，2012）。其中，黑河斷裂為該區(qū)的一條重要的北西向右旋走滑活動(dòng)斷裂（圖1a—c）。

黑河斷裂西起滄源縣以南，沿雪林大寨、木戛、戰(zhàn)馬坡、賽罕、芒弄、南嶺、麻栗壩、糯扎渡、三道河一線，東南端止于瀾滄江斷裂，全長(zhǎng)約168km，走向280°—310°，傾向南西或北東，傾角60°—75°，在戰(zhàn)馬坡村哈卜嗎附近與北北西向的瀾滄斷裂（即龍陵-瀾滄新生地震斷裂帶的組成部分）相交（圖1b）。沿?cái)嗔殉雎队伤榱褞r、糜棱巖及斷層泥組成的數(shù)百米寬的斷層破碎帶（毛玉平等，1991a；1991b）。該斷裂全新世以來(lái)新活動(dòng)顯著，性質(zhì)以右旋走滑為主，兼具傾滑分量（方良好等，2013），其新活動(dòng)性具有一定的差異性和分段性。根據(jù)其幾何結(jié)構(gòu)、新活動(dòng)性及1988年瀾滄7.6級(jí)地震破裂帶特征，從西向東可劃分為滄源-木戛（F1-1）、木戛-南代（F1-2）和南代-勐往（F1-3）3條次級(jí)斷裂段（圖1b）。其中，中段的木戛-南代段是1988年瀾滄7.6級(jí)地震的主破裂帶之一，東段的南代-勐往段全新世晚期有過(guò)活動(dòng)，而西段的滄源-木戛段存在未知年代的古地震形變帶。

本文研究的滄源-木戛段西起滄源以南，經(jīng)雪林大寨，止于木戛盆地北側(cè)，長(zhǎng)約43km，走向280°—300°；在雪林大寨附近，斷裂呈長(zhǎng)約9km、寬約1km的梭狀。筆者在野外考察中發(fā)現(xiàn)，在該斷裂段存在從雪林大寨以西至木戛，長(zhǎng)約12km以上的斷續(xù)展布的古地震地表形變帶（圖1c）。本文對(duì)該古地震形變帶特征進(jìn)行了詳細(xì)的描述和論證。

2 黑河斷裂西段古地震形變帶地貌特征

黑河斷裂西段的古地震地表形變帶（境外緬甸段無(wú)法考察，從衛(wèi)星影像分析，推測(cè)同樣存在）主要表現(xiàn)形式為基巖裂縫、田埂和山坡地邊緣順陡坎發(fā)生右旋扭動(dòng)位錯(cuò)，水平斷錯(cuò)量0.5—2m，而斷層陡坎高約0.5—1m左右。造成田埂邊緣右旋扭錯(cuò)的過(guò)程有兩種情況：一種情況是斷裂活動(dòng)在先，形成了斷層陡坎，后期人工修建梯田時(shí)順陡坎而建，造成了田埂被斷錯(cuò)的假象；另一種情況是田埂已經(jīng)存在，后因地震活動(dòng)而造成其水平和垂直位錯(cuò)。筆者通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)訪問(wèn)和調(diào)查后確認(rèn)，本段陡坎應(yīng)屬于前者。例如，在雪林大寨村島浪央選附近，黑河斷裂經(jīng)過(guò)田埂和山坡地時(shí)，就已經(jīng)形成了2條北西向的斷層陡坎。其中：1條陡坎高0.6—1.2m（圖2A，位置見(jiàn)圖1c中的A點(diǎn)）；另1條陡坎高0.5—1m，其兩側(cè)的田埂因地勢(shì)平緩而連續(xù)完整，但是在陡坎附近因地勢(shì)凸起而造成田埂不連續(xù)和不協(xié)調(diào)，這反應(yīng)了斷層活動(dòng)應(yīng)在田埂形成之前，其斷錯(cuò)量為1—2m（圖2B，位置見(jiàn)圖1c中的B點(diǎn)）。

筆者在雪林大寨東采石場(chǎng)附近的斷層溝谷內(nèi)，也發(fā)現(xiàn)了1條走向320°左右，長(zhǎng)約100m的斷層陡坎，陡坎斷錯(cuò)了灰黑色殘坡積物，高0.5—1m，坡地北緣右旋扭動(dòng)1—2m（圖3，位置見(jiàn)圖1c中的C點(diǎn)）。其與前面敘述的情況類似，因陡坎形成在先，后期平地時(shí)因陡坎存在妨礙了水平方向的田埂修建，因而將其保留為兩塊地的縱向分界線。

筆者在雪林大寨東采石場(chǎng)以南，木戛至雪林公路大埡口以北的斷裂谷地東側(cè)還發(fā)現(xiàn)了1條基巖裂縫，裂縫走向近南北，寬0.5m左右，長(zhǎng)30m左右（圖4A，位置見(jiàn)圖1c中的D點(diǎn)）。在該基巖裂縫南東埡口的南側(cè)山坡上，發(fā)育1條北西向高0.8m左右的斷層陡坎，陡坎兩側(cè)田埂也表現(xiàn)出右旋扭動(dòng)，其反應(yīng)了斷層前期的右旋斷錯(cuò)，斷錯(cuò)量為0.5—1.2m（圖4B，位置見(jiàn)圖1c中的E點(diǎn)）。

筆者在勐糯村以西，黑河南西岸的山坡上發(fā)現(xiàn)了1條清晰的反向斷裂溝谷（坡中谷），溝谷由一系列山脊的鞍形地貌、槽地組成（圖5A，位置見(jiàn)圖1c中的H點(diǎn)）。在該段山坡的槽地內(nèi)，可見(jiàn)多級(jí)斷層陡坎，最低一級(jí)陡坎高0.5m左右（圖5B）。在該反向斷裂谷地的西北側(cè)，還可見(jiàn)1條北西向、高0.5—1m的斷層陡坎，陡坎切過(guò)灰褐色砂土層（因老鄉(xiāng)除草后，田埂邊緣露出了較清晰的地層層序），使其發(fā)生右旋斷錯(cuò)，斷錯(cuò)量為1—2m（圖5C，位置見(jiàn)圖1c中的G點(diǎn)）。

上述斷錯(cuò)地貌的現(xiàn)象均較新，其與黑河斷裂帶中段殘留的1988年瀾滄7.6級(jí)地震地表破裂帶有些相似（方良好等，2013），主要表現(xiàn)為右旋走滑性質(zhì)，而垂直位移除了斷裂的傾滑分量外，地形效應(yīng)和重力作用可能也有一定的影響。為了證實(shí)上述這些疑似地震形變帶是1988年瀾滄7.6級(jí)地震形變帶的西延，還是另一次地震形成的，筆者依據(jù)俞維賢等（1991a；1991b）和王輝等（1991）的考察資料，訪問(wèn)了云南省地震局俞維賢研究員及當(dāng)?shù)卮迕?，他們均表示上述斷層陡坎并不?988年瀾滄7.6級(jí)地震形成的（1988年地震時(shí)僅在該段形成了一些地裂縫），推測(cè)應(yīng)為時(shí)間早一些的未知年代的古地震地表形變帶。筆者根據(jù)其平均右旋斷錯(cuò)1.25m，采用走滑型地震的矩震級(jí)w與同震平均位錯(cuò)（m）的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系：w=7.04+lg（Wells等，1994），估算了這次未知年代古地震的矩震級(jí)可能≥7級(jí)，這與黑河斷裂帶中段發(fā)生的1988年瀾滄S7.6級(jí)地震相當(dāng)，它們形成的同震右旋位錯(cuò)量也大致相當(dāng)。

3 黑河斷裂帶古地震形變帶剖面特征

為了確定黑河斷裂西段上述古地震地表形變帶的形成年代，筆者沿?cái)嗔褞ч_(kāi)挖和清理了三個(gè)剖面，下面簡(jiǎn)述各剖面的特征。

3.1 雪林大寨斷層剖面一

在雪林大寨村島浪央選附近（北緯23°2′5.9″，東經(jīng)99°32′58.0″），斷裂的最新活動(dòng)使田埂邊緣發(fā)生同步右旋扭動(dòng)1—2m，并有2條長(zhǎng)約200m，北西走向、高0.6—1.2m的斷層陡坎。筆者在垂直其中1條斷層陡坎方向開(kāi)挖探槽揭露出了斷層剖面（圖6，位置見(jiàn)圖1c中的A點(diǎn)，整體如圖2A所示），其最新活動(dòng)斷錯(cuò)了近地表的晚更新統(tǒng)-全新統(tǒng)坡積物和淤積物。斷層產(chǎn)狀305°/SW∠65°，具右旋兼正斷分量，斷裂切穿了淡黃色至黃綠色粘土層（層④）及其上覆灰褐色砂土層（層③），垂直錯(cuò)距大于0.5m，后被厚約0.4m的褐色砂土層（層②）及表土層（層①）覆蓋，代表了1次古地震事件，其年代介于層②底部與層③頂部之間，二者的14C樹(shù)輪校正年齡分別為（242±44）a.B.P.和（1714±49）a.B.P.。在1988年瀾滄7.6級(jí)地震發(fā)生后，在剖面上可隱約見(jiàn)到裂縫發(fā)育，并延至地表。

3.2 雪林大寨斷層剖面二

筆者在垂直雪林大寨村島浪央選附近（北緯23°1′58.9″，東經(jīng)99°33′9.3″）對(duì)另1條斷層陡坎方向清理出了斷層剖面（圖7，位置見(jiàn)圖1c中的B點(diǎn)，整體如圖2B所示）。在這個(gè)剖面中，由于斷層作用使得二疊紀(jì)砂巖與第四紀(jì)砂土層、粉土層直接接觸，斷層產(chǎn)狀290°/SW∠61°，斷面上近水平擦痕非常清晰，斷層新活動(dòng)斷錯(cuò)了層③—⑤，而被上覆的層①、②所覆蓋（見(jiàn)圖7和圖8）。這表明最新一次構(gòu)造活動(dòng)事件的時(shí)間介于層②底部和層④頂部之間，二者的14C樹(shù)輪校正年齡分別為（1400±30）a.B.P.和（2530±25）a.B.P.。

3.3 巴代北斷層剖面

在巴代北垂直斷層陡坎（北緯23°0′48.9″，東經(jīng)99°35′23.5″）方向上，筆者清理出了1條斷層剖面（圖9，位置見(jiàn)圖1c中的F點(diǎn)）。在這個(gè)剖面中可見(jiàn)兩個(gè)充填楔④和⑤，其形成與地震活動(dòng)有關(guān)，可能是2次地震活動(dòng)的產(chǎn)物。其中：在充填楔⑤內(nèi)，充填層③為淡黃色砂土，其形成時(shí)代介于層③與層②之間；在充填楔④內(nèi)，下部充填層③為淡黃色砂土，上部層②為褐色粉土，其形成時(shí)代在層②頂部沉積年齡之前。為測(cè)定與充填楔④和⑤相關(guān)的2次地震事件活動(dòng)時(shí)代，筆者在層②的頂部和層③下部采集了14C樣品，其樹(shù)輪校正年齡分別為（980±30）a.B.P.和（2880±25）a.B.P.。由此可見(jiàn)，在（980±30）a.B.P.和（2880±25）a.B.P.之間曾至少發(fā)生過(guò)2次古地震事件。

3.4 古地震形變帶年代的確定

綜合上述探槽剖面年代及剖面特征，并采用逐次限定的思路和方法（毛鳳英等，1995），大致可以確定最新的古地震事件年代，即（2880±25）a.B.P.以來(lái)黑河斷裂西段發(fā)生的最新1次古地震事件的時(shí)間介于（1400±30）a.B.P.—（1714±49）a.B.P.之間。

4 結(jié)論和討論

通過(guò)對(duì)黑河斷裂西段較詳細(xì)的野外追蹤考察，筆者發(fā)現(xiàn)在該段存在從雪林大寨以西至木戛長(zhǎng)12km以上、北西走向斷續(xù)展布的古地震地表形變帶，主要表現(xiàn)形式為基巖裂縫和田埂、山坡等的右旋扭動(dòng)，斷層陡坎高0.5—1m，陡坎兩側(cè)田埂表現(xiàn)出右旋扭動(dòng)，反應(yīng)了斷層前期的右旋斷錯(cuò)，斷錯(cuò)量為0.5—2m。筆者認(rèn)為陡坎的垂直位錯(cuò)是斷層傾滑分量引起的，但是地形效應(yīng)和重力作用也有一定影響。該地表破裂帶的形態(tài)和規(guī)模與殘留的1988年瀾滄7.6級(jí)地震的地表破裂帶相似，主要為右旋走滑性質(zhì)。從陡坎斷錯(cuò)的地層、陡坎形態(tài)等來(lái)看，筆者認(rèn)為這些陡坎是同一期地震活動(dòng)的結(jié)果。根據(jù)走滑地震的矩震級(jí)與同震平均位錯(cuò)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，可以估算該次地震的矩震級(jí)≥7級(jí)，這與該斷裂中段發(fā)生的1988年瀾滄S7.6級(jí)地震相當(dāng)，它們形成的同震右旋位錯(cuò)量也大致相當(dāng)。經(jīng)過(guò)典型地段探槽開(kāi)挖和斷層剖面清理，筆者認(rèn)為黑河斷裂西段的最新1次古地震事件的時(shí)間介于（1400±30）a.B.P.—（1714±49）a.B.P.之間。

致謝：文中14C樣品由美國(guó)BETA放射性碳實(shí)驗(yàn)室及北京大學(xué)第四紀(jì)年代實(shí)驗(yàn)室測(cè)定，在此一并致謝。

程佳，徐錫偉，甘衛(wèi)軍等，2012．青藏高原東南緣地震活動(dòng)與地殼運(yùn)動(dòng)所反映的塊體特征及其動(dòng)力來(lái)源．地球物理學(xué)報(bào)，55（4）：1198—1212.

方良好，袁道陽(yáng)，邵延秀等，2013．滇西南地區(qū)黑河斷裂中西段晚第四紀(jì)構(gòu)造活動(dòng)特征．地震工程學(xué)報(bào)，35（2）：342—353.

虢順民，向宏發(fā)，周瑞琦等，1999．滇西南龍陵-瀾滄斷裂帶——大陸地殼上一條新生的破裂帶．科學(xué)通報(bào)，44（19）：2118—2121.

毛玉平，張俊昌，1991a．瀾滄-耿馬地震發(fā)震構(gòu)造初步研究．地震研究，14（1）：9—15．

毛玉平，李盛德，1991b．瀾滄、耿馬地震序列圖像與發(fā)震構(gòu)造討論．西北地震學(xué)報(bào)，13（1）：57—62．

毛鳳英，張培震，1995．古地震研究逐次限定方法與新疆北部主要斷裂帶的古地震研究．見(jiàn)：國(guó)家地震局地質(zhì)研究所編，活動(dòng)斷裂研究（4）．北京：地震出版社，153—164．

王輝，強(qiáng)祖基，袁著忠等，1991．1988年云南瀾滄-耿馬地震的烈度分布及地表破裂．地震學(xué)報(bào)，13（3）：344—353．

向宏發(fā)，虢順民，徐錫偉等，2000．川滇南部地區(qū)活動(dòng)地塊劃分與現(xiàn)今運(yùn)動(dòng)特征初析．地震地質(zhì)，22（3）： 253—264．

徐錫偉，聞學(xué)澤，鄭榮章等，2003．川滇地區(qū)活動(dòng)塊體最新構(gòu)造變動(dòng)樣式及其動(dòng)力來(lái)源．中國(guó)科學(xué)（D輯），33（增刊）：151—162．

俞維賢，柴天俊，侯學(xué)英等，1991a．瀾滄7.6級(jí)地震形變帶．地震地質(zhì)，13（4）：343—352.

俞維賢，侯學(xué)英，周瑞琦等，1991b．瀾滄-耿馬地震的地表破裂特征．地震研究，14（3）：203—214.

俞維賢，周瑞琦，侯學(xué)英等，1994．瀾滄-耿馬地震的成因機(jī)制．地震學(xué)報(bào)，16（2）：160—166.

Wells D.L. and Coppersmith K.J., 1994. New empirical relationships among magnitude, rupture length, rupture width, rupture area, and surface displacement. Bull. Seism. Soc. Am., 84: 974—1002.

The Features of Earthquake Surface Rupture Zone on the Western Segment of Heihe Fault in Southwestern Yunnan Province

Fang Lianghao1, 2), Yuan Daoyang1, 3), Shao Yanxiu1, 3), Wang Aiguo1, 3), He Wengui1, 3)and Liu Fangbin1)

1) Lanzhou Institute of Seismology, China Earthquake Administration, Lanzhou 730000, China?2) Anhui Earthquake Administration, Hefei 230031, China?3) Lanzhou National Geophysical Observatory, Lanzhou 730000, China

Through field investigation on the western segment of the Heihe Fault, i.e., Cangyuan - Mujia (F1-1), we found a 12km-long seismic surface rupture zone trending NW along the west of Xuelindazhai village to Mujia village. This surface rupture zone consists of a series of dextral dislocation of balks, hillside and bedrock fissure. The fault rupture zone offset the balks and the uplift is 0.5-1m. The dextral dislocation of balks is 0.5-2m. The vertical dislocation part is partially due to fault scarp dip-slip component combining with the terrain and gravity effect. The shape and size of this surface rupture is similar to that of the remaining deformation zone ofS7.6 event in Lancang,1988. Based on the empirical relationship,W=7.04＋lgbetween moment magnitude of strike-slip earthquakeW, and coseismic average dislocation(m), we estimate the magnitude of the earthquake is greater than 7. It is similar withS7.6 event in Lancang, 1988, in the middle of the Heihe fault, i.e., Mujia - Mengwang (F1-2). Their coseismic dextral displacements are about equal. In this paper, the palaeo-earthquake events on the western segment of Heihe fault are studied. Combining the trench profile, fault profiles and profiles characteristics, we have a preliminary understanding with characteristics of late Quaternary tectonic activity and palaeo-earthquake events of this segment. We conclude that two earthquakes had occurred since (2880±25）a.B.P. on the western segment of Heihe Fault, the latest of earthquake events is between（1400±30）a.B.P. and（1714±49）a.B.P..

Southwestern part of Yunnan province; The western segment of Heihe fault; Paleoearthquake; Fault scarp; Earthquake magnitude

公益性地震行業(yè)科研專項(xiàng)“中國(guó)地震活斷層探察——南北地震帶中南段”（201108001）資助

2014-08-25

方良好，男，生于1984年。2013年獲中國(guó)地震局蘭州地震研究所構(gòu)造地質(zhì)學(xué)碩士學(xué)位，現(xiàn)在安徽省地震局工作。主要研究方向?yàn)榛顒?dòng)構(gòu)造及其應(yīng)用研究。E-mail：logfang@163.com

袁道陽(yáng)，男，生于1965年。博士，研究員。主要從事活動(dòng)構(gòu)造研究。E-mail：daoyangy@163.com.