龍日壩斷裂帶晚第四紀(jì)活動(dòng)及其與周邊斷裂的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系

任俊杰

（中國(guó)地震局地質(zhì)研究所，北京100029）

龍日壩斷裂帶晚第四紀(jì)活動(dòng)及其與周邊斷裂的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系

任俊杰

（中國(guó)地震局地質(zhì)研究所，北京100029）

歐亞板塊與印度板塊的碰撞，導(dǎo)致了青藏高原的大幅度隆升，并造就和改變了整個(gè)歐亞大陸的構(gòu)造格局，對(duì)亞洲地區(qū)的氣候與環(huán)境產(chǎn)生了重大影響。同時(shí)，還造成了青藏高原向東運(yùn)動(dòng)。青藏高原東緣形成了整個(gè)高原最為陡變的地形梯度，是目前研究青藏高原向東運(yùn)動(dòng)及青藏高原東緣隆升機(jī)制的重要場(chǎng)所。2008年汶川MS8．0地震造成了龍門(mén)山斷裂帶的破裂，這更激發(fā)了對(duì)青藏高原東緣隆升機(jī)制研究的興趣。關(guān)于青藏高原東緣的變形機(jī)制主要有兩個(gè)端元模式：一種是大陸逃逸模式，認(rèn)為青藏高原東緣的變形主要集中在重要的活動(dòng)邊界斷裂上；另一種是管道流模式，認(rèn)為變形在青藏高原東緣地區(qū)廣泛分布，活動(dòng)斷裂所承擔(dān)的變形量很小。已建立的用來(lái)解釋龍門(mén)山隆升和汶川地震的發(fā)震機(jī)制的模式均認(rèn)為青藏高原東緣的變形主要集中在龍門(mén)山斷裂帶上，但這些模式未對(duì)川西高原在青藏高原向東運(yùn)動(dòng)中變形吸收的作用進(jìn)行討論。

龍日壩斷裂帶位于龍門(mén)山以西約200 km，與龍門(mén)山斷裂帶大致平行。初步研究認(rèn)為該斷裂帶中段晚第四紀(jì)具有較強(qiáng)的活動(dòng)。從構(gòu)造上來(lái)看，該斷裂帶是一個(gè)重要的次級(jí)邊界構(gòu)造帶，它把巴顏喀拉塊體分為阿壩和龍門(mén)山2個(gè)次級(jí)塊體。斷裂帶以西地貌上為相對(duì)平坦的高原面，斷裂以走滑運(yùn)動(dòng)為主；以東為地形起伏的龍門(mén)山隆起，斷裂以逆沖作用為主。那么，龍日壩斷裂帶詳細(xì)的幾何展布特征怎樣？其晚第四紀(jì)活動(dòng)強(qiáng)度如何？最新一次大震的離逝時(shí)間是多少？斷裂上的大震破裂模式是什么？2008年汶川地震造成了相距約15 km的2條近平行的映秀—北川斷裂和灌縣—江油斷裂的級(jí)聯(lián)破裂，而龍日壩斷裂帶中段上的2條近平行的斷裂僅相距約20～30 km，是否也會(huì)發(fā)生級(jí)聯(lián)破裂事件呢？但在龍日壩斷裂帶上缺少歷史大震的記錄。另外，作為青藏高原向東運(yùn)動(dòng)中遇到的第一個(gè)阻隔的龍日壩斷裂帶在青藏高原東緣變形分配中承擔(dān)什么樣的作用？龍日壩斷裂帶的北段似乎與昆侖斷裂帶相連，那么其與昆侖斷裂帶具有什么樣的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系？這些問(wèn)題的解決不僅能為龍日壩斷裂帶上的地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)提供定量資料，而且有助于對(duì)青藏高原向東運(yùn)動(dòng)及青藏高原東緣隆升機(jī)制的理解。

本論文在分析整理前人資料的基礎(chǔ)上，通過(guò)高分辨率衛(wèi)星影像解譯，進(jìn)行了詳細(xì)的野外地質(zhì)調(diào)查，確定龍日壩斷裂帶的幾何展布特征；并對(duì)斷錯(cuò)微地貌進(jìn)行了詳細(xì)測(cè)量和測(cè)年（14C和光釋光），計(jì)算其晚第四紀(jì)滑動(dòng)速率；同時(shí)，開(kāi)挖古地震探槽，恢復(fù)斷裂晚第四紀(jì)以來(lái)的破裂歷史，分析斷裂的破裂行為。此外，還對(duì)昆侖斷裂最東段的塔藏?cái)嗔训耐淼谒募o(jì)活動(dòng)特征進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查。最后，通過(guò)地質(zhì)學(xué)滑動(dòng)速率和GPS速度資料綜合分析龍日壩斷裂帶在青藏高原東緣變形分配中的作用。通過(guò)上述研究，主要得到如下認(rèn)識(shí)：

（1）龍日壩斷裂帶中段由2條近平行的斷裂（毛爾蓋斷裂和龍日曲斷裂）組成，且斷錯(cuò)地貌清晰。其中毛爾蓋斷裂主要沿著毛爾蓋河和羊拱溝的北側(cè)基巖山坡展布，發(fā)育斷錯(cuò)山脊和斷錯(cuò)水系，其晚第四紀(jì)活動(dòng)表現(xiàn)為右旋走滑；龍日曲斷裂主要沿龍日曲河和雀兒登河北側(cè)山坡通過(guò)，發(fā)育斷錯(cuò)山脊和斷錯(cuò)山前洪積扇，形成顯著的斷層陡坎，表明該斷裂以右旋走滑為主，兼有向南東方向的逆沖作用。斷錯(cuò)地貌表明龍日曲斷裂自18 ka以來(lái)右旋走滑速率為（2．5±0．4）mm／a，而自約11 ka以來(lái)的右旋走滑速率為（1．4＋0．4／-0．3）mm／a，其上的垂直滑動(dòng)速率均非常小（0．1～0．2 mm／a）。毛爾蓋斷裂自約21 ka以來(lái)的右旋走滑速率為（2．3＋0．4／-0．3）mm／a，但自約9．5 ka以來(lái)右旋走滑速率為（0．7±0．1）mm／a。這些結(jié)果表明整個(gè)龍日壩斷裂主要表現(xiàn)右旋走滑，兼有非常小的向南東逆沖的分量。而整個(gè)龍日壩斷裂帶中段的晚更新世晚期以來(lái)總的平均右旋走滑速率為4．8 mm／a，但晚更新世晚期至全新世滑動(dòng)速率約為7．5 mm／a，而全新世以來(lái)的滑動(dòng)速率約為2．1 mm／a，滑動(dòng)速率的降低可能與青藏高原向東運(yùn)動(dòng)的減慢有關(guān)。

（2）龍日壩斷裂帶南段斷續(xù)展布，在觀音橋一帶出露最好，其全新世水平滑動(dòng)速率為0．3～0．5 mm／a，垂直滑動(dòng)速率為0．2～0．3mm／a。龍日壩斷裂帶北段走向轉(zhuǎn)為近南北向，變形分散在至少兩個(gè)分支上。西支活動(dòng)性較弱，斷錯(cuò)晚第四紀(jì)地貌不清晰，而東支出露較好，具有向西逆沖分量，全新世以來(lái)的右旋平均走滑速率約為0．8 mm／a，平均垂直滑動(dòng)速率約為0．3 mm／a。

（3）在昆侖斷裂的東端，存在著多條晚第四紀(jì)活動(dòng)的斷裂。塔藏?cái)嗔盐鞫我宰呋\(yùn)動(dòng)為主，全新世以來(lái)左旋走滑速率為（2．9±0．7）mm／a。而東段表現(xiàn)為向南西方向的逆沖，全新世平均滑動(dòng)速率向東逐漸降低，從約1～1．5 mm／a到約0．3 mm／a，到最東端的塔藏鎮(zhèn)僅表現(xiàn)為全新世河流階地中地層的褶皺變形。塔藏?cái)嗔褢?yīng)為昆侖斷裂的最東段，與昆侖斷裂的主干斷裂（瑪曲段）之間以一個(gè)拉分盆地相隔。而岷江斷裂以向東的逆沖作用為主，全新世以來(lái)的垂直滑動(dòng)速率為0．37～0．53 mm／a。

（4）在龍日壩斷裂帶中段上開(kāi)展的古地震探槽研究表明，毛爾蓋斷裂晚第四紀(jì)以來(lái)共有3次古地震事件，分別發(fā)生在距今（5 170±80）、（7 100±70）和（8 510±420）calyr BP，基于斷裂長(zhǎng)度和估算得到的同震水平位錯(cuò)量可計(jì)算出其震級(jí)為MW7．2～7．4。而龍日曲斷裂上晚第四紀(jì)以來(lái)共有4次古地震事件，分別發(fā)生在距今（5 080±90）、（11 100±380）、（13 000±260）和（17 830±530）calyr BP，而基于斷裂長(zhǎng)度可估算得到震級(jí)約為MW7．4。從2條斷裂上破裂圖像來(lái)看，最新一次事件可能造成了2支斷裂的共同破裂，其震級(jí)約為MW7．6。而在最新事件之前，毛爾蓋斷裂和龍日曲斷裂表現(xiàn)為交替的活動(dòng)。如果把龍日壩斷裂帶中段作為一個(gè)整體來(lái)看，除了最新一次事件外，整個(gè)斷裂帶似乎符合約2 000 a復(fù)發(fā)間隔的準(zhǔn)周期復(fù)發(fā)特征。超過(guò)5 000 a的離逝時(shí)間和較高的滑動(dòng)速率，預(yù)示著龍日壩斷裂帶中段未來(lái)具有較高的大震危險(xiǎn)性。

（5）青藏高原從中部以正東的方向向東運(yùn)動(dòng)，而在青藏高原東緣受到走向約NE60°龍日壩斷裂帶和龍門(mén)山斷裂帶的阻擋。來(lái)自青藏高原內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)一部分轉(zhuǎn)化為沿龍日壩斷裂帶上的右旋走滑，另一部分繼續(xù)向東南運(yùn)動(dòng)與剛性的四川盆地碰撞，相對(duì)較軟的龍門(mén)山次級(jí)塊體承擔(dān)了來(lái)自青藏高原內(nèi)部和四川盆地塊體的擠壓，導(dǎo)致了山體抬升和龍門(mén)山斷裂帶上的逆沖兼右旋走滑作用。與龍門(mén)山斷裂帶一樣，龍日壩斷裂帶的2個(gè)分支斷裂交匯于深約20 km的滑脫面上。GPS速率和地質(zhì)學(xué)速率均表明龍門(mén)山斷裂帶在吸收青藏高原東緣變形中承擔(dān)重要的作用，但龍日壩斷裂帶在這個(gè)應(yīng)變分配過(guò)程中也承擔(dān)著同等重要的作用。龍門(mén)山次級(jí)塊體在來(lái)自青藏高原內(nèi)部的向東的推擠和來(lái)自四川盆地北西向的擠壓，龍日壩斷裂上較陡的斷層傾角使得其主要承擔(dān)走滑運(yùn)動(dòng)，而龍門(mén)山斷裂帶較緩的斷層傾角使得其主要承擔(dān)逆沖作用。

（6）橫穿岷山隆起近東西向的GPS剖面和昆侖斷裂東端的活動(dòng)斷裂的地質(zhì)學(xué)滑動(dòng)速率結(jié)果表明，昆侖斷裂主斷裂瑪曲段上的左旋走滑位移除了一小部分轉(zhuǎn)化為塔藏?cái)嗔褨|段的逆沖作用外，大部分轉(zhuǎn)化為沿龍日壩斷裂帶北段、岷江斷裂、虎牙斷裂等南北向構(gòu)造上近東西向的地殼縮短，進(jìn)而導(dǎo)致了岷山的隆升。若爾蓋盆地可能是一個(gè)與岷山西部隆升有關(guān)的小型前陸盆地。

青藏高原東緣；龍日壩斷裂帶；龍門(mén)山斷裂帶；昆侖斷裂；塔藏?cái)嗔眩换瑒?dòng)速率；古地震；斷錯(cuò)階地陡坎；運(yùn)動(dòng)學(xué)模式；剛性塊體模式；連續(xù)變形模式；地殼流；汶川地震；貝葉斯分析；Ox Cal模型

（作者電子信箱，任俊杰：renjunjie＠gmail．com）

P315．2；

A；

10．3969／j．issn．0235-4975．2014．09．014