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雅鲁藏布大峡谷地区构造和地震活动特征
雅鲁藏布大峡谷地区构造和地震活动特征
邵翠茹*1) 尤惠川*1) 曹忠权2) 王椿镛 唐方头3) 张德成4) 楼海 胥广银1) 常利军 杨歧焱5) 美朵2) 谢平2) 俞岗6)
1)中国地震局地球物理研究所,北京100081
2)西藏自治区地震局,拉萨850000
3)地壳运动监测工程研究中心,北京100036
4)中国地震局地震预测研究所,北京100036
5)中国地震局地壳应力研究所,北京100085
6)中国地震局地质研究所,北京100029
 [收稿日期]: 2008-11-28
摘要

雅鲁藏布大峡谷地区位于喜马拉雅东构造结前锋地带,新构造运动和地震活动都十分强烈,两者关系密切。区内发育有北北东-北东向和北西西-北西向两组断裂构造,调查研究表明,它们的规模、性质、活动时代、活动强度等特征具有明显的差异:北西西-北西向断裂规模较大,多为逆冲、逆走滑断层,形成较早;北北东-北东向断裂单条规模相对不大,常集中分布,构成北北东向的剪切拉张断裂构造带,形成较晚,第四纪晚期活动明显。强震主要发生在喜马拉雅山差异运动强烈地带或地段,如块体周边的深大断裂带及其附近。7级以上地震主要与断裂构造带中规模较大、全新世强烈活动段、断裂几何构造复杂部位或多组方向断裂交汇密切相关。其中,7.5级以上地震发生在断裂构造带中走滑分量较大的北西向和北东向断裂带上。


引言

雅鲁藏布大峡谷位于青藏高原南部、喜马拉雅山脉东端,是世界第一大峡谷,她的神秘面纱至今还没有被人们完全揭开,特殊的地质构造条件造就了独特的地理环境和地貌景观,吸引着许多地学工作者不断去探索。区内各种断裂构造十分发育,主要有北北东-北东向和北西西-北西向两组断裂,控制着这里的地质构造演化、山川地貌发育和地震活动(西藏自治区地质矿产局,1993)。人们对她赖以形成的新构造特征进行了一些探索,试图了解她的特征差异和演变历史,以便更好地进行资源开发和环境保护。然而,这里山高水深、环境险恶、交通极为不便,长期以来对雅鲁藏布大峡谷地区断裂与地震活动的调查和研究非常薄弱,取得的资料很少,研究不够深入,甚至没有弄清楚这里的第四纪构造活动真面目。本文根据作者等人在雅鲁藏布江中下游地区地震活动性研究和重大工程场地地震安全性评价工作中进行的野外调查所获得的第一手资料,对雅鲁藏布大峡谷地区断裂构造及其活动性进行较为系统的分析与研究。

1 地质构造背景
1.1 区域构造演化

雅鲁藏布大峡谷位于青藏高原南部、喜马拉雅东构造结的前锋。青藏高原是特提斯造山带中巨大的碰撞加积体,其地壳不仅包含了来自冈瓦纳大陆北缘的地壳块体,也包含了华夏古陆南缘的地壳碎片,显示出复杂的块体运动再造和改造。几条规模巨大的蛇绿岩混杂岩带代表了不同时期、不同性质的板块边界活动带遗迹,反映了从古特提斯到新特提斯的演变,大体可分为以下几个构造发展阶段(西藏自治区地质矿产局,1993)。

陆壳基底生成发展阶段:中条运动使青藏地区形成了结晶基底,此后于中元古代早期出现了区域性的沉降、拉张与断陷运动,形成“泛地槽”。晚元古代晚期的晋宁运动使昆仑山以北地区及高原东部发生褶皱隆起,形成克拉通。

萌特提斯阶段:自震旦纪开始至古生代期间,由于“古太平洋”的持续扩张,使扬子-华南陆块相对于冈瓦纳大陆向西漂移,与早期形成的克拉通组成华夏复合古陆。扬子-华南陆块在漂移过程中,后方逐渐形成和发生离散边缘活动,印度板块北部也出现了局部的张裂活动,使扬子-华南陆块和冈瓦纳大陆处于对峙的构造格局,导致了古特提斯的萌生。

古特提斯阶段:青藏高原作为古特提斯构造域东段的主体部分,在晚古生代经历了广泛的裂谷活动,形成金沙江、沱沱河-诺拉岗日、查布-查桑、雅鲁藏布江和旁多5条裂谷带。裂谷作用从泥盆纪中、晚期开始,早二叠世达到高峰。除雅鲁藏布江裂谷的演化持续到中生代外,其它裂谷带的演化都在晚二叠世末终结。

新特提斯阶段:晚二叠世以来伴随古特提斯的转换聚敛乃至消亡而发育起来的新特提斯,其发育、演变及闭合主要集中在雅鲁藏布江和班公错-怒江缝合带。班公错-怒江缝合带白晚三叠世开始裂离,侏罗纪时明显形成洋壳,晚侏罗世-早白垩世早期洋壳闭合。雅鲁藏布江缝合带早二叠世晚期出现裂张,三叠纪末发展成为相当规模的大洋,侏罗纪-早白垩世扩展中心向北跃迁并形成新的小洋盆,晚白垩世-始新世相继闭合。

陆壳改造-高原隆升阶段:随着新特提斯洋的闭合,藏北和喜马拉雅山地块相继向北碰撞、拼合,产生强大的水平挤压作用,特别是45-40MaB.P.印度次大陆与亚洲大陆碰撞,使雅鲁藏布江一带的新特提斯残留洋最终封闭(汪一鹏,2001)。之后,地块仍继续向北推挤,自35MaB.P.起青藏地区的地壳挤压和向北推移逐渐被挤压增厚和隆升取代(马宗晋等,1998),青藏高原开始隆起,高原内部的块体被挤出,沿一些重要的边界断裂带向相对约束较弱的东缘滑移,从而突破了原有的构造格局,形成新的块断构造系统。

1.2 区域地质构造特征

青藏高原是由不同时期的不同构造块体拼合形成的,自南而北可以划分出5个地块和5条缝合带(图1)。最南边是喜马拉雅地块,向北依次为雅鲁藏布江喜马拉雅期缝合带、拉萨地块、班公错-怒江燕山期缝合带、羌塘地块、金沙江印支期缝合带、巴颜喀拉地块、昆仑山华力西期缝合带、柴达木地块和祁连山加里东期缝合带。缝合带时代向南不断变新,即亚洲大陆逐渐向南增生。研究区位于青藏高原南部、喜马拉雅东构造结附近,主要包括拉萨地块和喜马拉雅地块,并跨越雅鲁藏布江缝合带(汪一鹏,2001)。


1.局原外地块;2.同腺边缘挤压构造带;3.板块缝合带及共编号;
4.葡豫内部地块及其编号;5.逆冲断层;6.大走滑断层
①雅鲁藏布江缝合带;②班公错-怒江缝合带;③金沙江缝合带;④东昆仑缝合带;⑤西昆仑.祁连山缝合带
Ⅰ.喜马拉雅地块;Ⅱ.拉萨地块;Ⅲ羌塘地块;Ⅳ.巴颜咯拉地块;Ⅴ.柴达木地块
图 1青藏高原地质构造单元划分(据汪一鹏,1998 Fig. 1Division of geological units in Qinghai-Tibet plateau (after Wang Yipeng,1998)

喜马拉雅地块:北以雅鲁藏布江缝合带为界,南以主边界断裂(西瓦利克A型俯冲带)与印度板块相接,是印度板块北部的陆源部分。基底为前震旦副变质岩系,属印度大陆北缘基底变质杂岩;之上发育一套震旦-寒武纪浅水碳酸盐岩.类复理石组合,为陆缘增生-台地型盖层沉积。古生代地层为一套连续而稳定的前陆台地沉积组合。三叠系至始新统为大陆边缘建造,始新世末结束海相沉积历史。始新世-中新世期间,雅鲁藏布江缝合带闭合,发育S型花岗岩-混合岩组合;中新世末-更新世期间,印度板块沿喜马拉雅南麓西瓦利克带发生向北的陆内俯冲,使喜马拉雅山弧快速翘起,山弧南侧发育巨厚的磨拉石组合,山弧北侧形成后弛断陷盆地复陆屑沉积组合。喜马拉雅地块主要形成时期为晚白垩世-古近纪,以中新世的构造变动最为强烈,其构造变形以A型山弧翘折为特点,表现为发育大规模的滑脱推覆构造及滑脱伸展构造。雅鲁藏布江缝合带:展布于扎达-拉孜-邛多江断裂带和达吉翁-彭错林-朗县断裂带之间,并被这两条断裂带后期的走滑活动所错断、移位和变形,主要包括绿片岩相至低角闪岩相变质岩和基性-超基性岩片,零星出露于米林、鲁朗、汗密等地。绿片岩相岩石与低角闪岩相岩石构造接触,主要有多硅白云母糜棱岩、多硅白云母微斜长石黑云母糜棱岩、石榴石多硅白云母片岩,形成于高压低温环境。低角闪岩相变质岩为透闪石绿泥石滑石片岩、蛇纹石滑石角闪岩、绿泥石滑石石榴石斜长角闪岩。雅鲁藏布江洋盆在石炭纪-早二叠世开始形成,早、中三叠世开始俯冲,至始新世-中新世,雅鲁藏布江洋盆闭合。

拉萨地块:位于雅鲁藏布江缝合带和班公错-怒江缝合带之间,它和北部的羌塘地块在晚侏罗世于安多附近、白垩纪于狮泉河,在喀喇昆仑北部地区沿喀喇昆仑公路发生碰撞。拉萨地块与碰撞有关的地壳缩短一直持续到晚白垩世,导致地块南北向至少缩短了180km。在拉萨附近该地块宽约300km,向西变窄,在狮泉河附近宽度小于100km。向东,拉萨地块围绕喜马拉雅东构造结做了90º的扭曲,变成了南北向的带(尹安,2001)。

拉萨地块基底主要为前震旦纪高绿片岩-角闪岩相副变质岩系,其次为震旦-寒武纪绿片岩相副变质岩系。沉积地层为奥陶纪-石炭纪-三叠纪台地碳酸盐岩-浅海碎屑堆积,大多被限制在拉萨地块的北部(上三叠统多被限制在拉萨地块的东南部,由富含玄武岩的火山碎屑组成)。侏罗系主要出露在拉萨地块的北部,多由夹有火山流体和凝灰岩的浊流层组成,常被褶皱变形,局部发育很好的板状劈理。拉萨地块内广泛存在白垩纪灰岩和海相沉积。白垩纪末,海洋沉积大多局限于班公错-怒江缝合带南部。沿拉萨地块南缘,白垩纪-第三纪为主的冈底斯岩基侵入古生界和中生界。

挟持于班公错-怒江缝合带与雅鲁藏布江缝合带之间的拉萨地块,具有独特的构造演化史,既是侏罗纪至早白垩世期问相对于班公错-怒江洋壳俯冲的仰冲板片,也是晚白垩世至古近纪期间相对于雅鲁藏布江洋壳俯冲的仰冲板片,出现南北两个不同时期的活动边缘。前者主要为侏罗纪至白垩纪期问的活动边缘,后者为晚白垩世至新近纪期间的活动边缘,造成地层分布格架的差异,是岩相类型最多、变化最快的地区,也是热源最为集中的地区。

1.3 地貌与新构造运动特征

研究区地处青藏高原强烈隆起区的东南部,是构造运动、地震活动、地热活动和新生代岩浆作用强烈的地区。45MaB.P.左右,沿雅鲁藏布江一线发生印度板块与欧亚板块碰撞,开始了青藏高原的形成与演化。研究表明,青藏高原演化可以划分为α、β、γ和δ四个构造期(马宗晋等,1998)。α期(45-35MaB.P.期间)以南北向挤压、缩短和向北推移为主;β期(35-5.3MaB.P.期间)为青藏高原缓慢隆升阶段,所达高度不超过1500m;γ期(5.3-3.0MaB.P.期间)是青藏高原快速隆升时期;δ期(3.0MaB.P.以后)以东西向伸展变形为主,表现为通过近东西向断裂的走滑位移、沿南北向断裂的拉张断陷、沿北东和北西向共扼剪切带的位移转换以及沿北东向断裂的挤压或拉张剪切等方式实现地壳物质的向东挤出。δ期在喜马拉雅地区可能开始较早,但3.0MaB.P.以后才遍及整个青藏高原,第四纪(2.48MaB.P.)以后逐渐达到高峰,成为占主导地位的变形运动形式。

1.3.1 构造地貌概况

研究区地处喜马拉雅山脉、念青唐古拉山脉和横断山脉的会聚转接部位,构造地貌相当复杂,表现出辽阔的高原面、高耸的山脉、棋布的湖盆、深切的谷地和众多的内外流水系等各种排列组合。区域平均海拔多在4500m以上,峰顶多在5000m以上,最高峰南迦巴瓦峰达7782m。总体而言,北部表现为山原盆地区,南部主要为高山区,南端包括山前平原。北部以面状冻融剥蚀、风蚀、盐沼地貌为主要特征,由一系列起伏低缓的丘陵、山地和星罗棋布的湖泊及宽缓的谷地构成,海拔4500-5000m,构成最低一级夷平面,或称盆地面(潘桂棠等,1990)。它可能是早、中更新世时期在Ⅱ级夷平面(或称山原面)的基础上经流水及其它外营力的作用而形成。南部高山深谷区,山地主体为念青唐古拉山东部和喜马拉雅山东部,紧邻横断山西部,水系主要为雅鲁藏布江及其支流。山体与水系走向受断裂制约,以近东西向为主,局部为北东、北西或近南北向。喜马拉雅山平均海拔高达6000m,山势陡峻,群峰林立,河流切割强烈。念青唐古拉山,平均海拔5800-6000m,发育三级夷平面(图2)。其中,Ⅰ级夷平面或称山顶面形成于古近纪-中新世期问,海拔5700-6000m左右;Ⅱ级夷平面形成于上新世,海拔5300-5400m左右;Ⅲ级夷平面海拔4500-5000m,表现为起伏低缓的山地、宽缓的谷盆及现代湖泊,形成于早、中更新世。


1.Ⅰ级夷平面(山顶面);2.Ⅱ级夷平面(山原面);3.Ⅲ级夷平面(盆地面)
图 2青藏高原地形地貌剖面 Fig. 2Profiles for landform and geomorphology of Qinghai-Tibet plateau
1.3.2 新构造运动分区特征

研究区除南端为阿萨姆-西瓦里克拗陷带外,均属青藏高原断块隆起区,根据新构造运动的发育历史、结构类型、隆升幅度、上新世-第四纪沉积特征、地貌形态、应力场环境,以及主要断裂的走向与活动性、岩浆与地热活动、地震活动等差异,划分为3个二级和多个三级区新构造分区(图3)。


F1.班公错-怒江断裂;F2.仲沙断裂;F3.嘉黎断裂;F4.迫龙-旁辛断裂;F5.阿帕龙断裂:F6.米林断裂;
F7.雅鲁藏布江断裂;F8.拉孜-扎日-拿格断裂;F9.墨脱断裂;F10.喜马拉雅南麓主边界断裂
1喜马拉雅强烈掀斜隆起区:Ⅰ11南迦巴瓦断隆;Ⅰ12低喜马拉雅断隆.Ⅰ2岗底斯-念青唐古拉山面状隆起区:Ⅰ21念青唐古拉山断隆;Ⅰ22拉萨断隆;Ⅰ23察隅断隆.Ⅰ3羌塘-昌都面状隆起区.Ⅱ阿萨姆-西瓦克里拗陷带
图 3雅鲁藏布大峡谷地区地震构造图 Fig. 3Seismo-tectonics in the Yaluzangbu grand canyon region

喜马拉雅强烈掀斜隆起区(Ⅰ1):位于研究区西南部,包括雅鲁藏布江断裂与喜马拉雅南麓主边界断裂之间的喜马拉雅山区。区内地势陡峻、群峰林立,峰项海拔多在7000-8000m,向北递降为6000m。地势南高北低,上新世-早更新世地层向北缓倾,水系、阶地不对称发育,反映了喜马拉雅山新构造时期发生掀升翘起运动。区内断裂以近东西向为主,近南北向或北北东向断裂次之。近东西向断裂具逆冲性质,第四纪早期或以前强烈活动。近南北向断裂为正走滑性质,控制第四纪断陷盆地的形成与发展和地震的发生。区内大体以定日-岗巴断裂带和喜马拉雅主中央断裂带为界,该隆起区进一步划分出2个三级区:南迦巴瓦断隆和低喜马拉雅断隆。

南迦巴瓦断隆(Ⅰ11):东南界为墨脱断裂带和喜马拉雅主中央断裂带,西北界是米林断裂带和定日-岗巴断裂带。该断隆总体地势北高南低,峰顶海拔一般在4000-5000m,最高峰(南迦巴瓦峰)海拔达7782m。区内发育海拔4500m左右的Ⅲ级夷平面,断裂构造主要为北东向,晚第四纪以来具有强烈的左旋逆冲活动,其中,墨脱断带与1950年8.6级大地震的孕育和发生有关。

低喜马拉雅断隆(Ⅰ12):位于研究区南部边缘,地处喜马拉雅山南坡地区,北邻南迦巴瓦断隆,南以喜马拉雅南麓主边界断裂为界,东北界是阿帕龙断裂带。区内地势北高南低,高峰顶位于北部,海拔一般4000m左右。

岗底斯-念青唐古拉山面状隆起区(Ⅰ2):北以班公错-怒江断裂带北支断裂为界,南为雅鲁藏布江断裂带,位于藏中高原,是研究区的主体之一。地势南高北低,向北倾斜,南部峰顶海拔多在5400m以上,研究区以西的念青唐古拉山海拔达7111m,切割深度一般在500-1000m以上。区内发育Ⅰ、Ⅱ级夷平面,高度分别为5700-5900m和5300-5500m。强烈的岩浆活动是本区构造的显著特点。区内发育近东西向、北西向、北东向等多组断裂,其中(研究区外)近东西向断裂规模最大,多表现为逆冲性质,古近纪、新近纪和第四纪早、中期有过强烈活动,第四纪晚期活动不明显。其它断裂第四纪晚期仍有强烈活动,多为正走滑性质,控制了条块状山体和地堑、半地堑、湖盆的形成与发展及地震的活动。区内以嘉黎断裂带和喜马拉雅东构造结为界可分为东北部的念青唐古拉山断隆、西部的拉萨断隆和东南部的察隅断隆3个三级新构造分区。

念青唐古拉山断隆(Ⅰ21):位于研究区东北部,为该断隆的中东部,北以班公错-怒江断裂带为界,南界为嘉黎断裂带。区内地势北高南低,高峰顶位于西北部,海拔为6000m左右。本区发育Ⅱ级夷平面,西部海拔约5500m,向南东逐渐下降至5200-5100m。区内断裂走向为近东西-北西西向。北西西向的块体边界断裂晚第四纪以来具有强烈的逆走滑活动,是强震发生的构造部位。

拉萨断隆(Ⅰ22):位于研究区西部,为该断隆的东段,北以嘉黎断裂带为界,南界为雅鲁藏布江断裂带,东界是米林断裂带。区内发育Ⅰ、Ⅲ级夷平面,海拔高度分别为5600m和5100m,Ⅲ级夷平面上发育众多小湖泊。本区地势北高南低,向南倾斜。块体内部差异活动较弱,区内主要发育近东西向断裂,具逆冲、逆走滑性质,第四纪以来无明显活动,地震活动水平相对较低。

察隅断隆(Ⅰ23):位于研究区东南部,为该断隆的西北段,北以嘉黎断裂带东南段为界,南为阿帕龙断裂带,西为墨脱断裂带。区内分布有海拔5000m的Ⅱ级夷平面和海拔4000-4500m的Ⅲ级夷平面,总体地势北高南低,向南倾斜。区内以北西向断裂为主,多具走滑逆冲性质,块体内部差异活动较弱。

1.3.3 新构造运动基本特征

青藏高原一级地块最为直观的重要表现是强烈的垂直隆升和水平滑动。上述新构造分区特征表明,研究区构造活动具有继承性和新生性,时间上具有阶段性,空间上具有差异性,基本特征可概述如下:

大面积整体性、间隙性急剧抬升:研究区随青藏高原于始新世中晚期以来发生强烈抬升,形成层状地貌,发育3级夷平面,其中的Ⅱ、Ⅲ级夷平面保存较好,分布广泛。最高一级为山顶面,海拔高度5700-5800m,为古近纪-中新世形成。Ⅱ级夷平面表现为宽缓波状起伏的山原面,海拔5300-5400m,上新世期间形成。Ⅲ级夷平面是宽阔平坦的湖盆、谷地及低缓丘陵,称盆地面,海拔4500-5000m,早、中更新世时期形成。此外,雅鲁藏布江等河谷一般发育有3-5级阶地,最高阶地拔河150-200m,形成于早更新世,最低阶地高出河床10-25m,形成于全新世。上述表明,本区发生过多次间隙性整体强烈抬升运动。

断裂与断块活动的继承性、新生性和差异性:继承性表现为新构造时期,断裂和断块的活动受到先前构造的制约,不同程度地继承了先存构造的格局。青藏高原在喜马拉雅运动早期分异升降基础上,上新世-早更新世初继承性强烈隆升,沿先前断裂再次发生逆冲或逆冲走滑运动。区内断裂与断块活动还显示出新生性,表现在新构造时期或某一阶段断裂和断块出现反向运动或产生新的断裂和断块,如雅鲁藏布江大拐弯部位发育斜切雅鲁藏布江断裂带的一系列北东-北北东向新生断裂,并沿雅鲁藏布江断裂带一些段落形成一条新生的断裂带,控制了地形、地貌,并造成水系、山谷左旋位移。嘉黎断裂带的通麦-下察隅段,第四纪以前是右旋逆冲活动,第四纪期间则表现为右旋正断活动。

青藏高原在大幅度抬升过程中,伴随的差异性升降运动十分明显。从地形和地势的分布状况可以看出,岗底斯山、念青唐古拉山、喜马拉雅山和藏南谷地之间的海拔高程存在明显的差异,表明隆升幅度明显不同。断块内部更是明显,受活动断层控制,形成断块山、断陷盆地、断裂谷地等。

2 主要断裂构造及其活动性

雅鲁藏布大峡谷地区新构造运动非常强烈,各种断裂构造十分发育。研究区内断裂主要为北北东-北东向和北西西-北西向,它们的规模、构造属性、活动时代、活动强度等具有明显的差异(图3):近东西向和北西西-北西向断裂规模较大,有些具深大断裂性质,多为逆冲、逆走滑断层,最新活动时代前者多在第四纪早、中期,后者为第四纪晚期;北北东-北东向断裂单条规模一般不大,常集中分布,构成北北东向的剪切拉张断裂构造带,形成于第四纪初期,第四纪晚期活动十分明显,多次发生7级以上大地震。

2.1 北北东-北东向断裂

北北东-北东向断裂是雅鲁藏布大峡谷地区最为重要的断裂构造,白西向东主要有米林断裂带(F6)、拉孜-扎日-拿格断裂带(F8)和墨脱断裂带(F9),各断裂带及其组成断裂(或断裂段),因其构造位置、形成时代、演化历史等有所差异,而具有不同的地质与地貌特征和构造活动性。

2.1.1 米林断裂带(F6)

位于研究区西部,展布于米林、鲁浪、通麦一带,南止于里龙断裂带,北受嘉黎断裂带限制,总体呈北东走向,倾向南东,倾角60º-70º,全长155km。该断裂带是一条切割雅鲁藏布江断裂带的新生走滑构造带,由多条次级断层斜列组成,部分段落沿袭了雅鲁藏布江断裂带发展,显示出具有较深背景的韧性断裂带的特点。沿断裂带,山脊、水系等各种地貌的断错现象十分普遍,表现出断裂的最新活动性和左旋运动特征。

在谷米北的贡嘎村附近,断裂左旋错动雅鲁藏布江Ⅱ级阶地上的冲沟,位移量为20m,阶地砾石层上部的细砂层中采集的样品,其热释光年龄为距今(7.82±0.60)ka;在布久乡西、喇嘛岭寺东北,第四纪湖相层中发育一系列小型逆断层,断距5-20cm,断层走向60º,倾向北西,倾角85º左右,可见可能是沿断层发育的古地震砂管(图4):在牧马岗附近,断裂切穿第四纪细砂层,形成多条地裂缝,裂缝内充填的砂经热释光测定,其年龄为距今(9.53±0.75)ka(图5);在邦宗河东岸,断层卷入了阶地堆积物,堆积物的热释光年龄为距今(17.9±1.5)ka。这些结果说明,米林断裂带在晚更新世-全新世有过强烈的活动。


①残坡积物;②土灰色涮柑沉以层;
③灰褐色湖相沉积层; ④充填细砂的砂管
图 4布久乡米林断裂剖面 Fig. 4Geological section of Milin fault at Bujiu

①表土层; ②灰绿色细砂层;
③充填砂砾的断层裂缝;▲采样点
图 5孜马岗米林断裂剖面 Fig. 5Geological section of Milin fault at Zimagang

在加拉白垒峰东北坡,断裂白通麦北经排龙向南西延伸,控制了迫龙藏布和拉月曲的走向,断裂带附近岩石破碎,滑坡、崩塌十分发育,形成了著名的排龙天险。卫星影像显示该断裂具有明显的线性特征,一系列山脊发生左旋错动,错动量达几十米。在通麦大桥南迫龙藏布与易贡藏布会合处可见一系列走向北东、倾向南东、倾角较陡的断层面。

综上所述,米林断裂带第四纪活动较强,错断了全新世冲沟,为全新世活动断裂。1845年米林6¾级地震与该断裂带密切相关。

2.1.2 墨脱断裂带(F9)
图 6五郎寺附近墨脱断裂位错地貌卫星影像图 Fig. 6Landsite imagine of offsets along Motuo fault near Wulangsi

位于研究区中南部,是南迦巴瓦楔形地块的东南边界断裂带,大致沿达木至都登的雅鲁藏布江峡谷段展布,向北止于波密一带,向南西延伸,与阿波尔山断裂斜接或重接,全长180km。该断裂带由多条次级断层组成,总体呈北东走向,倾向南东,倾角60º-70º沿断裂发育的糜棱岩带宽达5-6km,糜棱岩带内的显微结构显示断裂的右旋走滑特征(钟大赉等,1998)。该断裂沿雅鲁藏布江一段第四纪晚期活动强烈,形成明显的线性沟槽、垭口和断坎等断错地貌:在五郎寺-德心之间,跨断裂的4条冲沟均发生左旋扭错,最小错距约200m,最大错距达700-800m(图6),从冲沟的规模大致判定其形成时代为全新世(西藏自治区科学技术委员会等,1988);在比纽附近,3条跨断裂的山脊一致发生水平错动,位移为100-300m;在墨脱-博母之间,山脊水平扭错可达3000m;在墨脱县东北五郎寺附近,沿断裂发育线性槽谷,宽达100余米,槽谷两侧冲沟不对称,这些穿越断层、长4-16km的全新世小冲沟均被断层扭错100-300m,形成了断头沟以及水流的袭夺现象。

在马尼翁北三号桥南500m处,断层发育于花岗片麻岩中,走向50º,倾向南东,倾角70º,形成宽达200多米的断层破碎带(图7)。近断层处挤压片理、片麻理极为发育,其产状基本与断层产状一致。破碎带中常见灰色带状断层泥,年龄为距今(22.16±1.88)ka,属晚更新世晚期。

在北部,墨脱断裂的卫星影像显示非常清晰,切割山脊、冲沟及其它地貌体,图8清楚可见断裂位错了嘎隆拉山脊,位移量达400m左右。


①片麻岩;②破碎带;▲采样点
图 7三号桥南墨脱断裂剖面 Fig. 7Geological section of Motuo fault at south of No.3 bridge

 
图 8嘎隆寺墨脱断裂卫星影像图 Fig. 8Landsite imagine of offsets along Motu of ault at Galongsi

综上所述,墨脱断裂带第四纪活动较强,错断了全新世冲沟,为全新世活动断裂。沿墨脱断裂带历史上发生过多次5级地震,1950年在察隅-墨脱发生的8.6级地震与该断裂带密切相关,沿断裂多处形成长达100m的线性坡中槽,这种地貌现象现在仍可辨认,如阿降村、得翁等地。在墨脱县城西南,海拔1800m的缓坡上的坡积层,可见长约50m的地裂缝,裂缝的南西侧下掉,垂直断距达2m(西藏自治区科学技术委员会等,1988)。显然,这些地震地表破裂或变形现象与断裂活动有着密切的联系。

2.2 北西西-北西向和近东西向断裂

北西西-北西向和近东西向断裂规模较大,分布于雅鲁藏布江大拐弯以外的区域,与北北东-北东向断裂交汇并相互切割,是本区最早形成的一组断裂,由一系列较大规模的断层平行、斜列组成,大峡谷附近地区有嘉黎断裂带(F3)、迫龙-旁辛断裂带(F4)、阿帕龙断裂带(F5)和雅鲁藏布江断裂带(F7)。

2.2.1 嘉黎断裂带(F3)

斜穿研究区,是“喀喇昆仑-嘉黎剪切带”最东端的一条断裂带。卫星影像清晰可见,嘉黎以东断裂沿易贡藏布和迫龙藏布展布,走向北西西-北西,呈向北东微凸的弧形,长约500km,是青藏高原主体向东挤出的南部构造边界,具有强烈的右旋走滑活动。嘉黎断裂带西段(研究区外)控制了中生代地层的发育和分布,中段和东段控制了燕山晚期-喜马拉雅早期侵入岩的分布。

嘉黎断裂带由多条不同级序的斜列断层组成。北西段总体走向约300º,由3条右阶斜列断层构成。在捉弄孔玛-作弄容玛之间, 断层的右旋走滑形成了多期的断头沟和孤丘,其总的水平位移量约5km。在捉弄孔玛盆地西北的山顶夷平面边缘,可见磨圆很好的砾石层,下部还可见上新世杂色泥岩。这套砾石层应该是第四纪早期形成的,可与东昆仑山地区的羌塘组对比(西藏自治区地质矿产局,1993;任金卫等,1999)。可见,5km的右旋位错是早第四纪以来形成的,由此确定断层第四纪早期以来的平均滑动速率约4mm/a。总体上,嘉黎断裂的新活动显示不很清晰,仅在局部地段尤其是与张性盆地相邻的地段才表现出较强的活动性,如桑地盆地东北缘约40km地段,发现了地貌形态非常新的地表破裂。在罗尔玛弄沟口,断层右旋错动形成了河流阶地的多期错动现象,阶地的单一错动量在90-150m之间,河床的错动量约30m,总的位错量为550m左右,河流高阶地沉积物的热释光年龄为距今(34.74-2.71)ka,由此推算断层的平均滑动速率为15mm/a左右(任金卫等,2000;沈军等,2001)。

嘉黎断裂带中段沿易贡藏布展布,由新、老2条平行断层组成,结构比较单一,地貌上为一系列的垭口,分布在易贡藏布河谷半坡的位置上。沿断层发育破碎带,其中有糜棱岩,宽度可达1-2km,延伸近百公里;断层两侧,夷平面和河曲的位错并不明显,没有发现非常新鲜、规模较大的变形现象。总体上,该段晚第四纪断层活动不如西段强烈,其平均滑动速率不会超过3mm/a(沈军等,2003)。

图 9通麦大桥易贡藏布左岸嘉黎断裂削而 Fig. 9Geological section of Jiali fault ncar Tongmai bridge

嘉黎断裂带东南段称为通麦-下察隅断裂,由南、北两支断层组成,走向北西西-北西,倾向北东,倾角70º-80º,长约300km。第四纪期间,该段断裂具右旋走滑正断特征。地貌上,沿断裂断层崖、断层三角面极为发育,卫星影像还显示出山脊、冲沟被断层扭错。该段断层晚第四纪活动比较强烈。在通麦大桥东侧、易贡藏布左岸,断层发育于下元古界片麻岩中,走向300º左右,倾向南西,倾角80º左右,破碎带宽40m左右(图9)。破碎带两侧的片麻岩中发育与断层产状相近的构造劈理;南侧河流Ⅱ阶地的砂砾石层明显受到断层扰动而出现反倾变动,阶地堆积物的热释光年龄为距今(11.064-0.94)ka,表明断裂至少在全新世初期仍有活动。

在嘎龙寺附近,断裂通过处岩石因遭受强烈构造变动而形成较宽的断层破碎带,并在破碎带内发育山谷冰川,冰碛垄厚近百米(图10)。断裂的主断面靠近南西侧,见大理岩、变质砂岩与片麻岩呈断层接触,断层走向300º左右,倾向北,地貌上形成笔直的断层陡崖和坡中槽。断裂最新活动造成早期的冰川终碛垄发生水平错动,错距约2.5m。此处的终碛垄距现今的冰舌前缘约350m,而附近地区冰川的后退速率为60cm/a,据此推测,该处断裂近600年来的平均水平滑动速率为4.3mm/a

图 10a嘎龙寺嘉黎断裂地貌(镜向西北) Fig. 10aGeomorphology of Jial ifault near Galongsi (view to NW)
图 10b嘎龙寺嘉黎断裂局部地貌(镜向西北) Fig. 10bClosdy geomorphological view of Jicli fault near Galongsi (view to NW)

综上所述,嘉黎断裂带第四纪活动较强,错断了晚更新世晚期以来的河流、冲沟等各种地质、地貌体,包括它们的堆积,断裂西北段的右旋走滑活动强烈,速率可达15-20mm/a,东南段走滑活动减弱。全新世期间,断裂活动性呈现出整体减弱的趋势,研究区内的嘉黎断裂的平均走滑速率为3-5mm/a。沿断裂现今仍有中强地震发生。

2.2.2 阿帕龙断裂带(F5)
图 11阿帕龙断裂位错地貌卫星影像(上南下北、左东右西) Fig. 11Landsite imagine of offsets along Apalong fault

位于研究区东南部,东南始于(区外)察隅瓦弄南,经阿帕龙,向北西延伸,止于墨脱断裂带,全长240km左右。该断裂带由2条平行断裂斜列组成,总体呈北西西走向,北支断裂倾向南西,南支断裂倾向北东,具逆冲兼右旋走滑性质。该断裂带展布于我国实际控制线之外,缺少断层实地资料。但是,断裂的卫星影像非常清晰,呈直线状延伸,明显切割了各种现代地形、地貌,控制了仰桑曲、恩姆拉河和因通河等河流、沟谷的发育(图11),表现出晚第四纪乃至全新世强烈活动的特征,1950年在断裂带上发生过8.6级地震。

2.2.3 迫龙-旁辛断裂带(F4)

位于雅鲁藏布江大峡谷前锋,两端被米林断裂带和墨脱断裂带所截切,总体走向北西,倾向南西,倾角60º-80º,全长60km。该断裂带为古生代和中生代地质体的分界,也是新构造运动的一条边界断裂,为深断裂带,大致由2-3条主要断层及若干条次级断层组成,具逆冲兼右旋走滑运动特征。

断裂的卫星影像呈直线延伸,明显控制了雅鲁藏布江大拐弯的前缘展布,对拿格断裂和墨脱断裂有一定的限制和改造作用。并且,沿线5-6级及中小地震密集分布,因此,推测该断裂带最新活动时代为晚更新世或以后。

2.2.4 雅鲁藏布江断裂带(F7)

位于研究区西南部,基本上沿雅鲁藏布江展布,总体走向近东西(区内为北东东),略呈向南凸出的弧形,全长1000多公里(区内长约200km),是青藏高原南部一条规模巨大的大地构造边界,是印度板块向亚欧大陆俯冲-碰撞的构造演化结果。沿断裂带发育白垩纪蛇绿岩套、混杂岩带和新生代基性、超基性侵入岩,控制了北侧新生代初期中酸性、碱性侵入岩分布及熔岩喷发。区内的雅鲁藏布江断裂带为其东段,主要由米林-丹娘断裂、派镇断裂、单绒断裂等3条断裂组成。

米林-丹娘断裂自米林向东北延至丹娘附近,大致沿雅鲁藏布江展布,走向北东东,倾向南,倾角50º-70º。断层破碎带宽几十米至上百米,常见挤压片理、糜棱岩及断层角砾岩。在丹娘乡可见4条平行断层组成的破碎带,由碎裂岩、碎块岩和断层角砾岩组成,具有多期活动特性,早期为逆冲断层活动、中期变为左旋逆冲运动、最新则转变为右旋正断活动。在米娘乡东,河谷东侧的阶地底部可见断裂位错黄褐色土层和含土砾石层,落差20cm左右,断层走向20º,倾向东,倾角约50º(图12)。上述结果表明,该断裂为中更新世晚期至晚更新世早期的多期性活动断层。

派镇断裂大致沿雅鲁藏布江展布,走向北北东,倾向东或西,近直立,长约30km。沿断裂变质岩面理向东陡倾,糜棱岩发育,糜棱岩化片麻岩带宽近百米。格嘎公路转弯处,断层切割了雅鲁藏布江河流阶地,形成宽上百米的断层变形带。强烈的断层活动形成十几米宽的断层滑动带,发育于剖面东南靠近基岩的部位,断层走向50º,倾向南东,倾角55º左右(图13)。该处阶地的形成时代为13ka,因此,断裂的最新活动时代为全新世。


①冲洪积砾石层;②黄褐色土层;③黄褐色含土砾石层
图 12米娘乡东米林-丹娘断裂剖面 Fig. 12Geological section of Milin-Danniang fault at Miniang

①含棱角状砾石的断层破碎带;②断层角砾岩带;③断层透镜体带;④断层糜棱岩带;⑤残坡积物;⑥片麻岩
图 13格嘎公路转弯处派镇断裂剖面 Fig. 13Geological section of Pai fault at the corner of Ge-Ga highway

单绒断裂南起鲁霞,向北东经单绒延至那木拉附近,走向50º,倾向北西,倾角75º左右,长约50km。断裂控制了早、晚元古代地层的分界。地貌上,断层控制着雅鲁藏布江东侧一系列支流的源头,使3-4条跨断层的支流源头一致性发生左旋扭动数十米。在米雄拉山口北侧,盘山路东可见断裂形成的断层陡崖,高近百米,走向40º,倾向北西,倾角75º,具有逆冲推覆的构造特征。在盘山路西侧,可见断层右旋位错冲沟和冰川堆积物的现象,表明断裂晚更新世以来仍在活动。

沿雅鲁藏布江断裂带历史上发生过多次5-6级地震,东段发生过1915年桑日附近和1947年马及墩附近2次7级地震。

3 地震活动及其构造环境
3.1 地震活动特征

研究区位于青藏高原南部,属于藏中地震带和喜马拉雅地震带,地震活动强烈,历史上记载有Ms4.7级破坏地震100余次,最大地震为1950年察隅-墨脱8.6级地震,地震活动与北西向和北东向断裂构造关系密切,表现出空间分布的不均匀性(图3)。

3.2 地震构造环境

研究区的总体地震活动水平与其新构造运动的强度和分区关系密切。强烈地震主要发生在喜马拉雅山强烈掀斜隆起区和岗底斯山隆起区差异运动强烈地带或地段;而差异运动较弱的部位,几乎很少发生6.0级以上地震(图3)。

强烈地震主要发生在块体周边的深断裂带及其附近,其中,拉萨地块与羌塘地块、喜马拉雅地块之间的边界带内曾发生过多次7级以上强烈地震。

7级及以上地震主要与北西向和北东向断裂构造带有关,尤其是与断裂构造带中规模较大、全新世强烈活动段密切相关。其中,8级地震主要发生在断裂构造带中走滑分量较大的北西西向断裂带上,如1950年察隅-墨脱8.6级地震发生在阿帕龙断裂带上(可能与北北东向的墨脱断裂带也有关系);而以倾滑为主、单条规模不大的断裂,最大震级为7级左右。强烈地震还经常发生在断裂几何构造复杂部位或多组方向断裂交汇区。

4 结论

(1)雅鲁藏布大峡谷地区位于青藏高原南部、喜马拉雅东构造结的前锋,经历了长期和复杂的构造演化,地貌上构成喜马拉雅山脉与横断山脉的交接,构造上为喜马拉雅构造带、岗底斯褶皱带和雅鲁藏布江缝合带的弧形转折,构造运动、地震活动和新生代岩浆作用十分强烈,表现出强烈的垂直隆升和水平滑动,具有继承性、新生性和空间差异性特征。

(2)雅鲁藏布大峡谷地区各种断裂构造十分发育,主要有北北东-北东向和北西西-北西向两组断裂,它们的规模、构造属性、活动时代、活动强度等具有明显的差异:近东西向和北西西-北西向断裂规模较大,多为逆冲、逆走滑断层,形成较早;北北东-北东向断裂单条规模一般不大,常集中分布,构成北北东向的剪切拉张断裂构造带,形成于第四纪初期,晚期活动十分明显,多次发生7级以上大地震。

(3)地震活动与新构造运动关系密切。强震主要发生在喜马拉雅山强烈掀斜隆起区差异运动强烈地带或地段,如块体周边的深大断裂带及其附近。7级以上地震主要与北西向和北东向断裂构造带有关,尤其是与断裂构造带中规模较大、全新世强烈活动段、断裂几何构造复杂部位或多组方向断裂交汇密切相关。其中,7.5级以上地震发生在断裂构造带中走滑分量较大的北西向和北东向断裂带上。


1西藏自治区地震局地震工程研究所等,2006。扎墨公路嘎隆拉隧道工程场地地震安全性评价报告.
2西藏自治区地震局地震工程研究所等,2001。西藏米林机场场地地震安全性评价报告.
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Tectonic Characteristics and Seismic Activities of Yaluzangbu Grand Canyon,Tibet,China
Shao Cuiru*1), You Huichuan*1), Cao Zhongquan2), Wang Chunyong1, Tang Fangtou3), Zhang Decheng4), Lou Hai1, Xu Guangyin1), Chang Lijun1, Yang Qiyan5), Meiduo2), Xie Ping2) and Yu Gang6)
1) Institute of Geophysics,China Earthquake Administration,Beijing 100081,China
2) Tibet Earthquake Administration,Lasha 850000,China
3) Center for Crust Movement and Engineering Research,Beijing 100036,China
4) Institute of Earthquake Prediction,China Earthquake Administration,Beijing 100036,China
5) Institute of Crust Dynamics,China Earthquake Administration,Beijing 100085,China
6) Institate of Geology,China Earthquake Administration,Beijing 100029,China
Abstract

Yaluzangbu grand canyon is located in the front belt of Himalaya tectonic joint,where the intensity of both notectonics and seismic activities are very strong.There are two predominant groups of faults in the area in NNE-NE strike and NWW-NW strike respectively.Investigation shows that there exist distinctive differences in scale,mode,active time and active intensity between these two groups of faults.NWW-NW strike fault is relatively in large acale with trust to striking slip mode and ole forming age.Whereas,NNE-NE strike fault is in relatively small scale,with extensional characters and relatively new forming age.Strong earthquakes occurred mainly along the deep and large fault and its adjacent area where the differential movement is strong.The occurrence of earthquakes with magnitude of 7 are related with geometrically complicated positions or the joint of several faults with modium scale.Generally,the earthquake with magnitude over 7.5 mainly occurred along NW and NE strike faults with large proportion of strike-slip movement.



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雅鲁藏布大峡谷地区构造和地震活动特征
邵翠茹*1) 尤惠川*1) 曹忠权2) 王椿镛 唐方头3) 张德成4) 楼海 胥广银1) 常利军 杨歧焱5) 美朵2) 谢平2) 俞岗6)
《震灾防御技术》, DOI:10.11899/zzfy20080410