鮮水河斷裂帶地震破裂段落的邊界特征研究

安艷芬

(中國地震局地質研究所,北京 100029)

鮮水河斷裂帶地震破裂段落的邊界特征研究

安艷芬

(中國地震局地質研究所,北京 100029)

作為“位于亞洲大陸東南部強烈變形場中的左旋剪切破裂帶,撕裂了高聳的青藏高原的東南部邊緣,在中國大陸內部新構造格局中占據著突出位置”的青藏高原東緣一條重要的左旋走滑斷裂帶,鮮水河斷裂帶有著豐富的歷史地震記錄、較清晰的地貌特征和地表破裂形跡,是開展活動斷裂定量研究、檢驗地震破裂分段模型——獨立破裂模型和級聯破裂模型的理想場所,一直以來都吸引著很多國內外學者的關注。對鮮水河斷裂的深入研究是進一步認識青藏高原東緣運動學和動力學機制的重要途徑,也是理解塊體邊界大型走滑斷裂帶強震復發規律的窗口。

前人在鮮水河斷裂帶已取得大量研究成果,地質方面主要針對斷裂的幾何學、運動學特征展開,多位學者對鮮水河斷裂帶進行了分段研究,但少有對段落邊界進行特別關注。而段落邊界的研究程度對于是否能夠更好地認識斷裂活動特征及其與強震發生之間的關系具有重要意義。因此,論文選擇鮮水河斷裂帶段落邊界作為主要研究對象,以期能夠在這一方面有更進一步的認識。

由于論文研究區是研究程度相對較高的活動斷裂帶,這一前提一方面為研究提供了良好的基礎條件,另一方面也對論文提出了更高的要求。論文主要從破裂分段邊界特征分析的角度,著重于構建段落邊界的演化模型,討論邊界特征與地震分段破裂行為的關系,進一步認識鮮水河斷裂帶斷裂活動特征和強震復發規律。在此過程中取得了以下進展:

(1)從斷裂活動、地貌發育以及地層沉積等多方面對鮮水河斷裂帶段落邊界進行了比較詳細的分析,對段落邊界的演化過程與斷裂活動的關系進行了探討。

(2)從段落邊界演化階段的分析來反映斷裂帶段落單元分段破裂行為特征。

(3)對鮮水河斷裂帶地震危險性進行了簡要的評估。

本文的工作主要是綜合運用地質學、地貌學以及地層學等方法來研究段落邊界的活動習性,還原段落邊界的演化過程,結合歷史地震破裂及古地震破裂等資料,分析鮮水河斷裂帶地震破裂分段行為,并且進一步討論段落邊界的穩定性,為區域地震危險性分析提供依據;同時,通過本項研究可以為進一步理解大型走滑斷裂帶的地震破裂過程、空間遷移規律,為建立川滇活動塊體的運動學模型提供科學依據。在分析和整理前人大量研究成果的基礎上,基于對斷裂帶地質、地貌特征的調查分析,從構造地貌的角度結合地質學、測量學及年代學等方法,綜合運用遙感、GIS、地質、測量等多種手段,認識鮮水河斷裂帶段落邊界斷裂活動特征、地貌特征以及地層沉積特征等,還原段落邊界演化歷史,獲得其演化模型,并進一步討論邊界演化與斷裂分段破裂行為之間的關系,主要獲得以下幾點認識:

1 關于鮮水河斷裂帶的破裂分段

綜合鮮水河斷裂帶幾何展布、歷史地震破裂、地震活動、深部結構、斷層滑動速率、古地震、強震復發特征以及最晚一次地震的離逝時間等資料,對鮮水河斷裂帶進行破裂分段,總共分為爐霍段、道孚段、乾寧段、雅拉河段、色拉哈段、折多塘段、雪門坎段和磨西段8段。

2 關于鮮水河斷裂帶破裂分段邊界特征及其與地震分段破裂行為的關系

(1)斷裂活動證據說明鮮水河斷裂帶的爐霍段有向南東擴展的趨勢,道孚段存在向南東遷移的趨勢;在蝦拉沱盆地中兩條邊界斷裂活動的重疊區域具有由北西向南東遷移的特點;盆地階地發育及地層沉積方面體現盆地的中心具有由北西向南東遷移的特點。盆地兩側邊界主斷裂活動強度的遷移控制了盆地的發育過程和最新沉積中心的遷移,使其在高長寬比下仍在發育中,而尚未到達消亡期。爐霍段和道孚段上7.5級左右的地震可以被蝦拉沱盆地控制,但爐霍段上更大震級的地震可能加速爐霍段向南東擴展,使兩條斷裂貫通,產生級聯破裂。

(2)鮮水河斷裂帶的道孚段和乾寧段的最新活動性具有由北西向南東遷移的趨勢;在道孚盆地中兩條邊界斷裂活動具有向盆地內部遷移的特點,且邊界斷裂的活動受到以子龍斷裂為代表的系列橫向正斷層的影響。盆地階地發育及地層沉積方面的特征體現了盆地的沉積中心由盆地東側向盆地中心遷移的特點。盆地兩側的邊界主斷裂活動性的遷移控制了盆地的發育過程和沉積中心的遷移。道孚段上和乾寧段上7.5級左右的地震可以被道孚盆地控制,但兩段未來貫通可能性極大,可能發生7.5～8級的地震,使兩條段落單元產生級聯破裂。

(3)乾寧盆地的演化受鮮水河斷裂帶乾寧段和中古斷裂的控制,且目前處于發育的初期。目前的沉積中心位于盆地的南東側。本拉分區與相鄰斷裂的間距超過10 km,可以認為是永久性段落邊界,足以控制相鄰段落破裂的擴展。

(4)折多山隆起的擠壓階區范圍的鮮水河斷裂帶段落單元相距寬度為9～13 km不等,本區為鮮水河斷裂帶永久性段落邊界。雅拉河段與雪門坎段之間存在著斷層走向約10～15°的彎曲,這一彎曲在以往的歷史地震破裂、兩側運動學性質(走滑和帶有逆沖分量走滑)、滑動速率和貢嘎山局部擠壓隆升等方面反映為一個永久性段落邊界,兩側沒有發生級聯破裂的可能性。

(5)雅家埂拉分區的段落邊界為非持久性段落邊界,不具有阻止強震擴展的能力。

(6)鮮水河斷裂帶北西段的蝦拉沱盆地和道孚盆地具有段落邊界的功能,但不具有持久性和穩定性,有產生級聯破裂的可能。三段同時完全破裂的最大震級為8.0級左右。惠遠寺盆地以及折多山隆起可以作為永久性段落邊界,阻止破裂擴展,鮮水河斷裂帶中段的折多塘段、色拉哈段和雅拉河段主要表現為單獨破裂模式。鮮水河斷裂帶南東段的雅家埂拉分區有地震破裂貫通的歷史,因此該段落邊界也為非持久性段落邊界,雪門坎段和磨西段可以產生級聯破裂。

3 關于鮮水河斷裂帶潛在震源區劃分與震級上限分析

根據潛在震源區劃分的原則和依據,鮮水河斷裂帶可以劃分為8個潛在震源區單元,分別為爐霍段、道孚段、乾寧段、雅拉河段、色拉哈段、折多塘段、學門坎段和磨西段,最大震級上限分別為MS7.7、MS7.7、MS7.5、MS7.7、MS7.3、MS7.3、MS7.5和MS7.6。考慮到級聯破裂的可能性,將斷裂帶劃分為5個主要的潛在震源區:北西段、色拉哈段、折多塘段、雅拉河段和南東段,最高震級上限分別為MS7.9、MS7.7、MS7.3、MS7.3、MS7.8。

鮮水河斷裂帶;塊體邊界走滑斷裂帶;破裂分段邊界特征;段落邊界演化;潛在震源區劃分及最大震級上限分析

P315.2;

A;

10.3969/j.issn.0235-4975.2011.06.009

(作者電子信箱,安艷芬:anyf_04@163.com)