• 首页关于本刊投稿须知期刊订阅编委会期刊合作查询检索English
青藏高原东缘龙日坝断裂带南段晚第四纪活动及其构造意义
青藏高原东缘龙日坝断裂带南段晚第四纪活动及其构造意义
何建军1) 任俊杰1) 丁锐1) 徐锡伟2) 赵俊香1) 胡幸平1)
1)中国地震局地壳应力研究所(地壳动力学重点实验室),北京 100085;
2)中国地震局地质研究所,北京 100029
 [收稿日期]: 2016-04-11
摘要

因缺少详细的地质调查,关于龙日坝断裂带南段是否具有强烈的晚第四纪活动及其在青藏高原东缘应变分配中承担的作用目前尚不清楚。卫星影像解译和野外调查结果表明龙日坝断裂带南段仅东南支存在晚第四纪活动,全长约50km,总体以右旋走滑为主,兼有逆断分量,全新世以来右旋平均走滑速率约为0.6mm/a,平均垂直滑动速率约为0.4mm/a。龙日坝断裂带南段活动强度较中段明显偏弱,但具备发生MW7级左右地震的能力,在距今约800年以来曾发生过地表破裂型事件。结合重定位地震结果来看,龙日坝断裂带西侧和龙门山断裂带地震活跃,之间的丹巴地区可能主要表现为褶皱变形而地震活动微弱。青藏高原东缘之下的滑脱面自川西高原到四川盆地从约15km逐渐变深至20km左右,而又变浅,约为10km,这种滑脱面的深度变化可能是龙门山隆升和孕震的驱动机制。这项研究有助于川西地区的地震危险性评价和深入理解青藏高原东缘的应变分配和隆升机制。


引言

青藏高原周缘晚新生代构造变形机制一直是国际地学界广泛关注的热点,其中青藏高原东缘作为高原周缘地形起伏最大的梯度带,自2008年汶川8.0级地震发生之后,其变形机制成为刚性块模型和连续变形两种模式争论的焦点。随后提出的中下地壳流模式认为印度板块向北推挤导致了韧性下地壳增厚,中下地壳流挤压上地壳,造就了高原东缘巨大的地形差,上地壳发育大量低速滑动的断裂,表现为连续变形(Clark等,2000;Shapiro等,2004);而刚性块体模型更注重块体边界逆冲断裂所起的作用,认为中上地壳的缩短变形造成了山体的隆升(Tapponnier等,1982;Tapponnier等,2001)。已建立的一系列青藏高原东缘隆升变形模式仅强调龙门山断裂的重要性(Burchfiel等,2008;Xu等,2009;张培震等,2009),而忽视了川西高原内构造活动在应变分配中的作用。

龙日坝断裂带位于龙门山断裂带西北约200km处,即松潘与马尔康以西的高原面上,它是一条曾经被忽略的活动断裂带(图1)。多期GPS复测结果表明,在龙门山北西侧存在一条与龙门山断裂带近平行的NE向右旋剪切变形带,变形速率达4—6mm/a(Shen等,2005)。徐锡伟等(2008)基于卫星影像解译和初步野外考察确认该右旋剪切变形带在空间上对应于NE向龙日坝断裂带,并认为龙日坝断裂作为块体内部重要的次级边界,中段晚第四纪晚期以来平均右旋滑动速率大于5mm/a,兼有东南向的逆冲分量。之后基于详细野外调查和古地震探槽研究确定龙日坝断裂中段晚第四纪以来的古地震序列,认为其具有发生MW7.2—7.6 地震的可能(Ren等,2013a;2013c);被断错的河流地貌表明,龙日坝断裂北段近南北向,与岷江断裂平行,右旋走滑兼有向西的逆断分量,全新世平均右旋走滑速率约为0.8mm/a(Ren等,2013b)。构造转换和应变分配分析表明,龙日坝断裂中段与龙门山断裂中段共同承担来自高原内部的正东方向和来自四川盆地的北西向的斜向挤压,龙门山断裂因倾角较缓而主要吸收地壳缩短,从而表现为逆冲作用,而龙日坝断裂较陡的倾角则主要表现为走滑运动,二者在青藏高原应变分配中都承担着重要的作用(Ren等,2013a)。龙日坝断裂北段作为东昆仑断裂东端的构造转换的一部分,同岷江断裂、虎牙断裂等共同承担东昆仑断裂最东段(塔藏断裂)的左旋走滑转换的地壳缩短,进而导致了岷山的隆升(Ren等,2013b)。然而,一直以来缺少对龙日坝断裂南段的研究,关于断裂的几何展布大多引用徐锡伟等(2008)的卫星影像解译结果,因地处高山峡谷地区,缺少野外地质证据。龙日坝断裂南段的几何展布是怎样的?是否直接与中段和西侧的鲜水河断裂相连?2008年汶川MS8.0级和2013年芦山MS7.0级地震的发生促使人们关注龙日坝断裂带南段晚第四纪活动,它是否像龙日坝断裂中段那样也表现为强烈的右旋走滑运动,并有发生大震的可能?


地震资料包括仪器记录地震(中国地震台网中心网站)和历史地震
(国家地震局震害防御司,1995;中国地震局震害防御司,1999)。
黑色箭头为基于GPS资料的块体运动方向(欧亚板块为参考系)(Gan等,2007)。
活动断层资料修改自徐锡伟等(2008):ATF:阿尔金断裂;DF:达日断裂;HF:海原断裂;
JLF:嘉丽断裂;KF:昆仑断裂;LMSF:龙门山断裂;LRQF:龙日曲断裂;MEGF:毛尔盖断裂;
MJF:岷江断裂;RF:红河断裂;WQLF:西秦岭断裂;XF:鲜水河断裂。
右下角嵌入图显示青藏高原主要构造与块体:Ⅰ:柴达木块体;Ⅱ:巴颜喀拉块体;Ⅲ:川滇块体
图 1 研究区及邻近地区活动构造与地震活动 Fig. 1Active tectonics and seismicity in the study region and its adjacent areas

本研究在高分辨率卫星影像解译的基础上,结合野外调查确定断裂的几何展布;通过对断错微地貌的测量和测年确定断裂的晚第四纪活动特征和滑动速率;最后,结合川西地区小震精定位结果和区域构造地质概况,共同分析龙日坝断裂带南段在青藏高原东缘的构造意义。龙日坝断裂南段的晚第四纪活动研究不仅能为川西地区的地震危险性评价提供定量参数,而且有助于分析青藏高原东缘的应变分配和变形隆升机制。

1 区域概况

新生代以来,印度板块对欧亚板块向北的持续推挤导致了青藏高原地壳缩短增厚、地形隆起,同时也导致了青藏高原向东的逃逸运动,并与华南克拉通相碰撞,形成了青藏高原东缘的挤压变形和造山作用,造就了青藏高原的东边界(图1)(Zhang等,2009)。青藏高原东缘岩石圈汇聚作用主要发生在松潘-甘孜地块与东侧的扬子地台之间,沿汇聚带是北东向展布的龙门山逆冲构造带(Yin,2010),而最近的大地构造研究则认为扬子西边界的北段在龙日坝断裂带附近(Guo等,2015)。

青藏高原东缘是一个重要的活动构造边界,包含了多个北西向或近南北向的左旋走滑断裂带,如昆仑断裂带、鲜水河断裂带等,以及北东向的龙门山逆冲断裂带和近南北向的逆冲断裂带,如岷江断裂和虎牙断裂等(图1)。断错地貌和GPS测量表明这些断裂具有每年几个到10mm的运动速率(Van der Woerd等,2002;Zhou等,2007;Yeats,2012),这应与青藏高原向东运动及其与四川盆地碰撞有关。目前龙门山仍以0.3—0.4mm/a的速率持续隆升(刘树根,1993)。

同时,青藏高原东缘位于我国著名的南北地震带的中段,区内断裂强震频发,在最近400年中,共发生了12次6.5级以上的地震(图1),其中2008年汶川MS8.0级和2013年芦山MS7.0级地震分别导致了龙门山断裂中北段和南段的破裂,造成了严重的破坏和重大的人员伤亡。闻学泽等(2011)认为巴颜喀拉块体主要边界断裂目前仍处于应变加速释放期,未来发生大震的可能性仍然较高。

青藏高原东缘层状地貌发育。在夷平面之下,分布有山麓剥蚀面和宽谷地貌。山麓剥蚀面是山麓地带在山坡后退作用下形成的平缓的基岩侵蚀面,形成于构造活动稳定期(Bull,2008;Burbank等,2011)。随着山麓剥蚀面的形成,山区河道形成宽谷地貌。对青藏高原区域的地貌研究表明,夷平面之下的较为广泛的山麓剥蚀面有可能代表了一个较短暂的构造稳定期。潘保田等(2004)认为该山麓剥蚀面形成于3.6—1.8Ma的上新世末至更新世初。而在山区沟床内,该山麓剥蚀面对应的构造稳定期表现为宽谷地貌(张世民等,2010)。

龙日坝断裂带西侧为地形切割不大、海拔在4000m以上的川西高原,而东侧为中深切割、海拔在1000—3000m的龙门山和地形微切割、海拔在1000m以下的四川盆地(图2)。龙日坝断裂带通过的地方大致位于我国两大水系——黄河和长江的分水岭,其中高原面为黄河上游,而高原边缘为长江水系的重要支流,岷江、涪江、白龙江和大渡河等向高原内逐渐溯源侵蚀。


背景为SRTM DEM数据的山阴图,重定位地震资料来自于文献,其利用HypoDD程序和赵珠等(1997
的一维速度模型和双差定位法,重定位地震资料为2007年6月1日至2011年5月31日
之间1.0级以上的地震,但范围仅覆盖龙门山南段,未包括龙门山断裂中北段。位置见图1
图 2 龙日坝断裂带南段构造与地震重定位结果 Fig. 2Tectonic background and relocated shocks in the southern segment of the Longriba fault zone
2 断裂几何展布与断错地貌

龙日坝断裂带南段是前人根据卫星影像推测而成,展布于龙日坝草原南西侧至炉霍北东的鲜水河断裂带之间的峡谷和山脊上,影像上表现为单一且断续延伸的北东向断裂。断裂通过处河流表现为深切峡谷型地貌,河流阶地发育不好,沿河道第四系沉积保留有限(图2、图3)。

高分辨率卫星影像解译表明,龙日坝断裂带南段空间连续性差,断裂带总体包括东南和西北两个分支。西北支表现为线性沟槽和水系,向北东至日果北一带,向南西穿过大渡河沿观音桥西北的多条次级线性冲沟,但穿过山脊处未见显著的断错山脊地貌。继续向南西至俄日河一带未见阶地和山脊断错(图3),表明该支断裂并未向南继续延伸,但在二嘎里东见断层剖面。断层发育在三叠系侏倭组砂岩中,破碎带宽约5—6m,主要由破碎的砂岩块体组成,在断层带东南侧见页岩薄层基岩变形严重,靠近断层面上发育1—2cm的黄褐色断层泥带,可见清晰的近水平方向的擦痕,表明右旋走滑运动为主(图4(a))。在二嘎里东南路边的开挖露头处,见坡积和坡洪积砾石层被断错,断层带表现为显著的砾石定向排列,但该套砾石层胶结好,部分砾石风化严重,应属于晚更新世以前的沉积物。断层带内砾石胶结好(图4(b)),经综合判断龙日坝断裂南段西北支晚更新世活动较弱。


红线为断层线,背景为SRTM DEM数据的山阴图,范围见图1
图 3 龙日坝断裂南段的几何展布 Fig. 3Geometric distribution of the southern segment of the Longriba fault zone

(a)二嘎里东断层剖面:(1)三叠系侏倭组砂岩;(2)断层破碎带;(3)三叠系侏倭组砂岩加页岩;(b)二嘎里东南断层剖面:(1)灰白色泥石流相砂砾石层;(2)灰色坡洪积相砾石层;
(3)灰黄色坡洪积相砂砾石层,顶部可见粗砂层。剖面位置见图3
图 4 龙日坝断裂带南段北西支断层剖面 Fig. 4Fault exposures of northwestern branch of the southern segment of the Longriba fault zone

东南支自观音桥向NE和SW两侧延伸,总长约50km(图3)。野外调查表明,断裂向东主要表现为NE向线状冲沟,但继续向东至足木足河西侧的山脊均未见断错迹象。足木足河西岸的基岩完整性好,且T2阶地沿河流连续展布,未见断错迹象,因此判断龙日坝断裂带南段向北东延伸未达足木足河。断裂向SW沿俄日河展布,表现为断错山脊,但断裂穿过俄日河T2和T3阶地,未见断错迹象,表明东南支晚第四纪活动段落并未继续向西延伸至玉科断裂和鲜水河断裂(图2)。

3 断裂晚第四纪活动特征

在断裂东南支的观音桥镇一带,龙日坝断裂断错地貌最为显著。在大渡河左岸的列门至拉都,可见断裂形成断错山脊。在观音桥镇附近,大渡河发育6级阶地,因为支沟侵蚀作用强,阶地仅局部保留,仍可见一系列阶地被断错,形成显著的陡坎地貌(图5)。


左图背景影像为中巴卫星影像(分辨率2.35m),
右图为地貌解译图,背景为1:5万地形图等高线(等高距20m)。位置见图3
图 5 观音桥镇一带断错地貌特征 Fig. 5Offset landforms around Guanyinqiao town

在观音桥东南侧G1和G2冲沟明显右旋拐弯,与东北侧阶地上的断层陡坎对应(图5)。沿G1冲沟断裂位置向上约20m处可见一高约15m的基岩跌水。在观音桥东G3冲沟,见冲沟被右旋断错,在断裂通过处的T1阶地面上形成陡坎(图6)。因该处地貌和树木遮蔽信号严重,无法开展详细的微地貌测量。G3冲沟仅发育T1阶地,因此我们仅对沟床边界和阶地前后缘进行了RTK测量。测量结果表明,沟床左岸右旋位错2.1m,右岸右旋位错2.5m,而且右岸T1阶地与基岩山坡的后缘右旋位移也约为2.5m(图6(a)),考虑到断裂北西盘的沟床左岸正对冲沟来水方向,长期处于侵蚀状态而容易发生坍塌(图6(b)),因此判断沟床左岸记录的右旋位错量可能偏小,而右岸沟床与阶地后缘的右旋位错量相当,综合认为该断裂右旋位移约为2.5m。冲沟左岸T1阶地用野外皮尺测量陡坎高约为1.4m(图6(a)),而皮尺测量因无法确定断裂两盘阶地面的趋势线,其测量结果往往较实际值偏小。在冲沟右岸T1阶地面上的陡坎地形剖面显示垂直位错量为1.7m(图6(a))。在断层延伸方向与冲沟右岸T1阶地前缘处见断层剖面(图6(c))。阶地砾石磨圆度为次圆状,断层两侧砂砾石层水平层理显著,而断层带内见明显的砾石层定向排列,在下部可见一细砾层被拖曳变形。


(a)冲沟主要边界右旋断错和断层陡坎的测量结果,位置见图5;
(b)冲沟显著被断裂右旋断错,T1阶地上形成断层陡坎;
(c)冲沟右岸坡面上见断层剖面,位置见图6(a)
图 6 观音桥南G3冲沟断错地貌 Fig. 6Displaced alluvial landform of gully G3 at south of Guanyinqiao town

在T1阶地砾石层中距顶面约0.5m处上部细砾层中的粉细砂夹层中取光释光样品GYJ-OSL-2,经测试其年龄为3.78±0.41ka BP(图6(c))。根据在大渡河河流阶地已有的研究结果(王书兵,2005;陈桂华等,2010),大渡河T1阶地上部漫滩相粉砂层的年龄约为3—5ka,阶地砾石层堆积的光释光年龄为9ka。因此,龙日坝断裂南段东南支的最新活动时代为全新世,与我们的测年结果大致相当,推断该处大渡河支流T1阶地的形成年龄约为4ka。综上可估算该断裂的全新世右旋滑动速率约为0.6mm/a,垂直滑动速率约为0.4mm/a。

另外,在观音桥南西,断裂从斯玛都沟南东山坡上通过形成线性沟槽(图5及图7)。在德也村,斯玛都沟的支沟在出山口处形成洪积扇。断裂在该处由两个分支组成,分支之间下降,表现为小地堑特征,而断层处陡坎高约0.8—1.2m(图8(a)),判断该处可能表现为与走滑断裂相关的负花状构造。在德也村南一人工开挖处揭露出洪积扇沉积特征(图8(b)),可分为四层:①褐色坡积砂土层,含大量植物根系;②黄褐色含砾粗砂层;③灰褐色含砾细砂层;④褐色冲洪积砂砾石层。在层③中采集光释光样品2011-GYQ-OSL-1,经测试其年龄为0.76±0.07ka,而在层③中采集的含碳沉积物样品2011-GYQ-C-1,经测试其校正年龄为1669—1945AD(图8(b));而在观音桥北大渡河高漫滩采集的粉细砂光释光样品EGL-OSL-6年龄为1.79±0.21ka,综合判断层③中的含碳沉积物可能来源于后期含碳物质,不能代表洪积扇形成的年龄,而层③中光释光样品的年龄可能更接近洪积扇形成的年龄,即距今约800年以来,龙日坝断裂带南段曾经发生过地表破裂型事件。


左图为来自Googleearth的高分辨率卫星影像,右图为地貌解译图,位置见图5
图 7 德也村一带断错地貌特征 Fig. 7Displaced landforms around Deye village

(a)洪积扇T0上形成高0.8—1.2m的陡坎;(b)洪积扇沉积特征,采样位置见图7
图 8 德也村南洪积扇断错地貌 Fig. 8Offset alluvial fan at south of Deye village

而在斯多德村北侧、大渡河拐弯处发育T3阶地(图5)。断裂从南西侧一个垭口穿过大渡河和T3阶地,地貌上表现为断层陡坎,经激光测距仪测量该陡坎高约16m(图9)。公路开挖剖面揭示,T3阶地基座为三叠系砂岩,向上可见为黄绿色粉细砂层,可能为堰塞湖沉积,再向上为河流相砂砾石层,其中下部砾石砾径明显大于上部,上部逐渐过渡为砾石层夹细砂层(图9(b))。在T3陡坎向北东延伸方向见一露头,见细砂层逆断到砾石层之上,砂层倾角约60º,砂层内发育挤压片理带,断面附近的砾石定向排列,表现为挤压逆断特征(图9(c))。在T3阶地上部细砂层中取光释光样品SDD-OSL-4,经测试其年龄为35.66±4.68ka BP(图9(b)),这与在观音桥北侧的T3阶地上部细砂层的光释光样品EGL-OSL-2的年龄(37.17±3.78ka BP)一致,这也与区域上大渡河T3阶地形成年龄相当(王书兵,2005;陈桂华等,2010),因该处采样地点更接近阶地顶部,所以判断大渡河T3阶地年龄约为35ka,估算该处断裂的垂直滑动速率为0.44mm/a。


(a)断裂断错T3阶地,形成显著的断层陡坎,位置见图5;(b)大渡河T3阶地沉积序列和断错特征;
(c)T3砂砾石层断错,并见砾石定向排列和砂层陡立,位置见图9(b)
图 9 斯多德村北断错阶地特征 Fig. 9Fault terrace features at of Noth Siduode village

综上所述,龙日坝断裂带南段仅东南支存在晚第四纪活动,断裂以右旋走滑为主,全新世水平滑动速率约为0.6mm/a。从野外调查来看,总体上该段还兼有逆断分量,但在观音桥南侧G3冲沟和德也村一带表现右旋走滑为主,兼有正断分量,这可能与断裂局部的走向或应力变化有关。另外,在德也村,断裂造成了距今约800年的洪积扇断错。根据黄玮琼等(1994)的统计结果,川西地区6级以上的地震目录自1879年以来才是完整的,所以难以确定龙日坝南段最新地表破裂事件与历史地震的对应关系。如果按照震级与破裂长度之间的经验关系估算(Wells等,1994),龙日坝断裂带南段具备发生MW7级左右地震的能力。

4 构造意义

断错地貌和现今GPS复测结果均表明,龙日坝断裂带和龙门山断裂带中段把来自青藏高原的正东运动分解为龙日坝断裂带上约5mm/a的右旋剪切运动和龙门山断裂带上约3mm/a的地壳缩短运动,龙日坝断裂带中段在青藏高原东缘应变分配中起着重要的作用(Ren等,2013a)。而龙日坝断裂带北段以右旋走滑为主,全新世平均滑动速率为0.8mm/a,而龙日坝断裂带南段同样以右旋走滑为主,全新世平均滑动速率约为0.6mm/a,显示了龙日坝断裂带自中段向两端滑动速率呈倍数减小(Ren等,2013b)。在北段,来自高原内部的向东运动被东昆仑断裂带及其次级断裂(如阿万苍断裂等)所吸收,运动速率向东逐渐变小,至最东段塔藏断裂时,断裂左旋走滑速率已从10mm/a以上下降到2—3mm/a,之后又分解到岷江断裂、虎牙断裂和龙日坝断裂上(Ren等,2013b);而在南段,来自高原的东向运动大部分被鲜水河断裂带上约10mm/a的左旋走滑运动所吸收,仅有一小部分转化为龙日坝断裂南段的右旋走滑运动,即龙日坝断裂南段在吸收青藏高原东向运动中的作用有限。

重定位地震结果显示,从北东向南西沿龙日坝断裂带南段,震源深度从10km逐渐变深至14km(图10(a)),这种差异可能与南西侧大型的鲜水河断裂的晚第四纪活动强烈有关,使得龙日坝断裂带南段向南西震源深度更接近鲜水河断裂带。而横跨龙日坝断裂南段和龙门山断裂的震源分布剖面显示,该地区的地震分布具有显著分区性。以龙日坝断裂为界,北西侧地震活动密集,而东南侧几乎没有地震活动,而到龙门山之下,由于龙门山断裂带的活动造成该区域同样地震活动强烈(图10(b))。在龙日坝断裂带和龙门山断裂带之间形成了一个无震区,这可能由两种机制形成:①该地区为类似克拉通的坚硬块体,而实际上该地区地层与龙日坝断裂西侧一样,大部分为中生代地层,构造上属丹巴背斜,区内褶皱发育(图10(b)),显然不属于坚硬块体;②该地区相对较软,累积的应变能主要被地层的褶皱所吸收而不发生地震。地震层析成像结果显示该地区较川西高原内部为低速区(Yao等,2008;雷建设等,2009),且构造上褶皱发育;大渡河阶地纵剖面显示龙日坝断裂带和龙门山断裂带之间呈现向上凸起的特征,丹巴一带为凸起顶部(张世民等,2010),这表明丹巴地区第四纪以来仍存在一定的活动,主要表现为褶皱变形。显然,第二种机制可能更接近该地区的实际情况。


(a)沿断裂走向剖面;(b)横跨龙门山断裂带和龙日坝断裂带的剖面,SE端重定位范围未覆盖,
四川盆地下滑脱面主要结合深地震反射解译结果(Liu等,2015),芦山地震震源深度来自于
精定位结果(房立华等,2013),地质剖面基于1:50万区域地质图绘制。剖面位置见图2
图 10 龙日坝断裂带南段的地震重定位深度剖面 Fig. 10Depth section of relocated earthquakes around the southern segment of the Longriba fault zone

另外一个有趣的发现是青藏高原东缘下部的滑脱面可能不是水平的(图10(b))。长期以来,地质和地球物理学家均认为川西高原之下15—20km深度上存在一个滑脱面(滕吉文等,2008;王绪本等,2009),龙日坝断裂带和龙门山断裂带在深部均汇聚于滑脱面上,上地壳的变形通过这个滑脱面向各个断裂带分配(Xu等,2009;杜方等,2009)。也有研究认为这个滑脱面并不是一个面,应该是一个具有一定厚度的滑脱层(王椿镛等,2003),但大都认为这个滑脱面或者滑脱层顶界大致是平的。总的来说,这个界面大致相当于中上地壳内的一个脆韧转换界面,界面之上是主要的发震层,因此地震的下界面大致相当于这个滑脱面顶界。横穿龙日坝断裂带和龙门山断裂带的震源深度剖面显示,在川西高原内部滑脱面深约15km,而向龙门山方向逐渐变深至约20km,而在四川盆地之下,这个滑脱面又变浅至约10km(图10(b))。由浅变深的滑脱面有利于应变和物质的向前传播,而滑脱面的由深变浅则有利于应变的累积。当应变累积达到临界状态时,就会触发地震,这可能是2013年芦山MS7.0级地震发生的构造机制。另一方面,从地形上来看,龙门山以西地形向北西微微倾斜,其位置正好与深部滑脱面的逐渐变深相对应,地形最高处也与滑脱面最深处相对应(图10(b))。如果青藏高原东缘下部的滑动面结构变化是真实存在的,那么青藏高原东缘的隆升机制不支持中下地壳流模式,而可能更符合中上地壳缩短模式。而这种滑脱面深度的变化是否在青藏高原东缘具有广泛性需要更多资料的支持,这能否作为龙门山造山作用的驱动机制需要数值模拟等方面的工作来验证。

5 结论

龙日坝断裂带南段包括西北支和东南支,晚第四纪活动的为东南支全长约50km,断裂活动总体以右旋走滑为主,兼有逆断分量,全新世以来右旋平均走滑速率约为0.6mm/a,平均垂直滑动速率约为0.4mm/a。总体而言,龙日坝断裂带南段活动强度较中段明显偏弱,但具备发生MW7级地震的能力,在距今约800年以来龙日坝断裂带南段曾发生过地表破裂型事件。

结合地震重定位结果来看,龙日坝断裂带西侧和龙门山断裂带地震活跃,之间的丹巴地区可能主要表现为褶皱变形而地震活动微弱。青藏高原东缘之下的滑动面从西北向南从约15km逐渐变深为20km,又在四川盆地之下变浅为约10km,这种滑脱面的深度变化可能是龙门山隆升和孕震的驱动机制。

致谢:刘韶、康文君参加了部分野外调查工作,中国地震局地壳动力学重点实验室光释光实验室和美国Beta实验室分别完成了光释光和14C样品的测试,成文过程中与张世民研究员、陈佳维博士进行了深入的讨论,匿名审稿人提出了宝贵的修改建议,在此一并表示感谢。


①1中国地震局地壳应力研究所中央级公益性科研院所基本科研业务专项结题报告:中国地震应力环境观测网络站点布设原则研究(内部报告,2012年12月)
参考文献
1.陈桂华,徐锡伟,袁仁茂,闻学泽,郑荣章,2010.川滇块体东北缘晚第四纪区域气候-地貌分析及其构造地貌年代学意义第四纪研究,30(4):837—854.
2.杜方,闻学泽,张培震,王庆良,2009.2008年汶川8.0级地震前横跨龙门山断裂带的震间形变地球物理学报,52(11):2729—2738.
3.房立华,吴建平,王未来,吕作勇,王长在,杨婷,蔡妍,2013.四川芦山MS7.0级地震及其余震序列重定位科学通报,58(20):1901—1909.
4.国家地震局震害防御司,1995.中国历史强震目录(公元前23世纪—公元1911年)北京:地震出版社
5.黄玮琼,李文香,曹学锋,1994.中国大陆地震资料完整性研究之二:分区地震资料基本完整的起始年份分布图像地震学报,16(4):423—432.
6.雷建设,赵大鹏,苏金蓉,张光伟,李凤,2009.龙门山断裂带地壳精细结构与汶川地震发震机理地球物理学报,52(2):339—345.
7.刘树根,1993.龙门山冲断带与川西前陆盆地的形成演化成都:成都科技大学出版社
8.潘保田,高红山,李炳元,李吉均,2004.青藏高原层状地貌与高原隆升第四纪研究,24(1):50—57.
9.滕吉文,白登海,杨辉,闫雅芬,张洪双,张永谦,阮小敏,2008.2008汶川MS8.0地震发生的深层过程和动力学响应地球物理学报,51(5):1385—1402.
10.王椿镛,韩渭宾,吴建平,楼海,白志明,2003.松潘-甘孜造山带地壳速度结构地震学报,25(3):229—241.
11.王书兵,2005.川西中部晚更新世地层与环境北京:中国地质科学院
12.王绪本,朱迎堂,赵锡奎,余年,李坤,高树全,胡清龙,2009.青藏高原东缘龙门山逆冲构造深部电性结构特征地球物理学报,52(2):564—571.
13.闻学泽,杜方,张培震,龙锋,2011.巴颜喀拉块体北和东边界大地震序列的关联性与2008年汶川地震地球物理学报,54(3):706—716.
14.徐锡伟,闻学泽,陈桂华,于贵华,2008.巴颜喀拉地块东部龙日坝断裂带的发现及其大地构造意义中国科学(D辑),38(5):529—542.
15.张培震,闻学泽,徐锡伟,2009.2008年汶川8.0级特大地震孕育和发生的多单元组合模式科学通报,54(7):944—953.
16.张世民,丁锐,毛昌伟,吕志强,2010.青藏高原东缘龙门山山系构造隆起的地貌表现第四纪研究,30(4):791—802.
17.赵珠,范军,郑斯华,1997.龙门山断裂带地壳速度结构和震源位置的精确修定地震学报,19(6):615—622.
18.中国地震局震害防御司,1999.中国近代地震目录(公元1912年-1990年 MS≥4.7)北京:中国科学技术出版社
19.Bull W. B.,2008.Tectonic geomorphology of mountains: a new approach to paleoseismology.Wiley-Blackwell
20.Burbank D. W., Anderson R. S.,2011.Tectonic geomorphology.Wiley-Blackwell
21.Burchfiel B., Royden L. H., Hilst R. D. v. d., Hager B.H., Chen Z., King R.W., Li C., Lyu J., Yao H., Kirby E.,2008.A geological and geophysical context for the Wenchuan earthquake of 12 May 2008, Sichuan, People’s Republic of China.GSA today, 18 (7): 4—11.
22.Clark M. K., Royden L. H.,2000.Topographic ooze: Building the eastern margin of Tibet by lower crustal flow.Geology, 28 (8): 703—706.
23.Gan W., Zhang P., Shen Z. K., Niu Z., Wang M., Wan Y., Zhou D., Cheng J.,2007.Present-day crustal motion within the Tibetan Plateau inferred from GPS measurements.J. Geophys. Res., 112 (B08416): doi:10.1029/ 2005JB004120.
24.Guo X., Gao R., Xu X., Keller G. R., Yin A., Xiong X.,2015.Longriba fault zone in eastern Tibet: An important tectonic boundary marking the westernmost edge of the Yangtze block.Tectonics, 34 (5): 970—985.
25.Liu S., Zhang S., Ding R., Ren J., Liu H., Jiang D., Xie F.,2015.Upper crustal folding of the 2013 Lushan earthquake area in southern Longmen Shan, China, insights from Late Quaternary fluvial terraces.Tectonophysics, 639 (0): 99—108.
26.Ren J., Xu X., Yeats R. S., Zhang S., 2013a.Latest Quaternary paleoseismology and slip rates of the Longriba fault zone, eastern Tibet: implications for fault behavior and strain partitioning.Tectonics, 32 (2): 216—238.
27.Ren J., Xu X., Yeats R. S., Zhang S., 2013b.Millennial slip rates of the Tazang fault, the eastern termination of Kunlun fault: Implications for strain partitioning in eastern Tibet.Tectonophysics, 608: 1180—1200.
28.Ren J., Xu X., Yeats R. S., Zhang S., Ding R., Gong Z.,2013c.Holocene paleoearthquakes of the Maoergai fault, eastern Tibet.Tectonophysics, 590: 121—135.
29.Shapiro N. M., Ritzwoller M. H., Molnar P., Levin V.,2004.Thinning and flow of Tibetan crust constrained by seismic anisotropy.Science, 305 (5681): 233—236.
30.Shen Z. K., Lu J., Wang M., Burgmann R.,2005.Contemporary crustal deformation around the southeast borderland of the Tibetan Plateau.J. Geophys. Res., 110 (B11409): doi:10.1029/2004JB003421.
31.Tapponnier P., Peltzer G., Le Dain A. Y., Armijo R., Cobbold P.,1982.Propagating extrusion tectonics in Asia: New insights from simple experiments with plasticine.Geology, 10 (12): 611—616.
32.Tapponnier P., Xu Z., Roger F., Meyer B., Arnaud N., Wittlinger G., Yang J.,2001.Oblique Stepwise Rise and Growth of the Tibet Plateau.Science, 294 (5547): 1671—1677.
33.Van der Woerd J., Tapponnier P., Ryerson F. J., Meriaux A. S., Meyer B., Gaudemer Y., Finkel R. C., Caffee M. W., Guoguang Z., Zhiqin X.,2002.Uniform postglacial slip-rate along the central 600 km of the Kunlun Fault (Tibet), from 26Al, 10Be, and 14C dating of riser offsets, and climatic origin of the regional morphology.Geophys. J. Int., 148 (3): 356—388.
34.Wells D. L., Coppersmith K. J.,1994.New empirical relationships among magnitude, rupture length, rupture width, rupture area, and surface displacement.Bull. Seismol. Soc. Am., 84 (4): 974—1002.
35.Xu X., Wen X., Yu G., Chen G., Klinger Y., Hubbard J., Shaw J.,2009.Coseismic reverse-and oblique-slip surface faulting generated by the 2008 MW 7.9 Wenchuan earthquake, China.Geology, 37 (6): 515—518.
36.Yao H., Beghein C., Van Der Hilst R. D.,2008.Surface wave array tomography in SE Tibet from ambient seismic noise and two-station analysis - II. Crustal and upper-mantle structure.Geophysical Journal International, 173 (1): 205—219.
37.Yeats R. S.,2012.Active Faults of the World. Cambridge University Press;Cambridge
38.Yin A.,2010.Cenozoic tectonic evolution of Asia: A preliminary synthesis.Tectonophysics, 488 (1-4): 293—325.
39.Zhang Y., Dong S., Yang N.,2009.Active Faulting Pattern, Present-day Tectonic Stress Field and Block Kinematics in the East Tibetan Plateau.Acta Geologica Sinica‐English Edition, 83 (4): 694—712.
40.Zhou R., Yong L., Densmore A. L., Ellis M. A., Yulin H., Yongzhao L., Xiaogang L.,2007.Active tectonics of the Longmen Shan region on the eastern margin of the Tibetan plateau.Acta Geologica Sinica‐English Edition, 81 (4): 593—604.


Late Quaternary Activity of the Southern Segment of Longriba Fault Zone in Eastern Tibet and Its Tectonic Implications
He Jianjun1), Ren Junjie1), Ding Rui1), Xu Xiwei2), Zhao Junxiang1)and Hu Xingping1)
1) Key Laboratory of Crustal Dynamics, Institute of Crustal Dynamics, China Earthquake Administration, Beijing 100085, China;
2) Institute of Geology, China Earthquake Administration, Beijing 100029, China
Abstract

It remains unclear about Late Quaternary activity of the southern segment of Longriba fault zone and its role of strain partitioning in eastern Tibet. Interpretation of satellite imagery and field observations show that only the southeastern branch of the southern segment of Longriba fault zone with length of about 50 km is active in late Quaternary. This branch is dextral strike slip of about 0.6 mm/a with reverse component of about 0.4 mm/a. Although the southern segment of Longriba fault zone is apparently less active than its middle segment but it has a potential of large earthquake with moment magnitude about 7.0. Since about 800 years before present, a surface-ruptured event has occurred on the southern segment of Longriba fault zone. From relocated earthquakes, the western part of the Longriba fault zone and the Longmenshan are very active. Between them, the Danban area is dominant by folding with low seismicity. The depth of the decollement is from~15 km beneath the inner Plateau, to about 20 km beneath the Longmenshan, and decreases to~10 km beneath the Sichuan basin. The depth variation of the decollement beneath eastern Tibet possibly contributed to the uplift of the Longmenshan and seismogenic zone. Our results are helpful of seismic hazard evaluation of western Sichuan as well as for understanding the pattern of strain partitioning and the mechanism of tectonic uplift in eastern Tibet.



主办单位:中国地震台网中心
版权所有:《震灾防御技术》编辑部
地址:北京西城区三里河南横街5号,   邮编:100045
邮箱:zzfy2006@126.com   电话:59959251;59959139;59959495
访问人数:1025072
青藏高原东缘龙日坝断裂带南段晚第四纪活动及其构造意义
何建军1) 任俊杰1) 丁锐1) 徐锡伟2) 赵俊香1) 胡幸平1)
《震灾防御技术》, DOI:10.11899/zzfy20160402