试论安宁河断裂带新活动的分段性与地震活动唐荣昌黄祖智·文德华夏大德*(四川I省地震局)摘要本文根据近几年来对安宁河断裂带的野外调查资料，结合地震活动性、地壳形变、断层带中断层泥SEM特征分析，着重讨论了安宁河断裂带活动性的分段特征及其与地震活动的关系。资料表明，断裂带在晚更新世以来活动的强弱与地震活动在时间上和空间上分布的不均匀性有较好的一致性，即地震活动的强度、频度，严格受断裂带在晚更新世以来的活动强度、活动方式的制约。研究活动断层的活动分段性，对判定地震危险区及工程稳定性评价具有重要的科学意义和应用价值。关键词：地震活动性，地壳形变，地震地质，安宁河断裂带本文所要讨论的安宁河断裂带是指北起石棉田湾，南到会理以南走向近南北的断裂带。该断裂带全长350余公里，属川滇南北断裂带的主干断裂。无论从新构造形迹还是地震活动性来看，安宁河东支断裂在晚更新世以来均具有明显的分段性。一、安宁河断裂带的平面展布特征安宁河断裂带处于我国南北地震构造带的中南段，是青藏高原东南缘的一条重要活动性深大断裂带。该断裂带由多条断裂组成，但主要可分为东、西两支，东支北起石棉田湾，向南经大坪地、紫马垮、曹古、冕宁东河、西昌西宁，德昌东至会理以南形迹消匿。西支断裂始于冕宁治勒，向南经大桥，于冕宁附近隐伏于安宁河谷西岸，在德昌附近断裂重新出露，往南经米易桂榜至会理小关河附近消失。断裂总体走向近南北，断裂以倾东为主，局部倾西，倾角40一60。，断裂主要发育在前震旦纪花岗岩与震旦系至二迭系一套地层间，力学性质以压性为主。东、西两支断裂近子平行展布(图1)，冕宁大桥至德昌段，东、西两支断裂分剐展布予安宁河河谷东、西两岸I德昌以南，东、西两支断裂均偏离安宁河谷。资料表·参加野外调查组的还有伍先国、蔡长星，徐叶邦．蒲玉泰、罗治江等。本文1988年11月6日收到。地震研究 i2卷明，西支断裂自早更新世以后，活动十分微弱，未见到早更新世以后地层的构造形变现象，历史上亦未发生过中、强地震，现今仅有一些弱震活动。因此本文重点是讨论安宁河东支断裂的新活动分段性与地震活动。图l安宁河断裂带新活动分段平面展布图1．晚更新世Ⅸ来强活动断裂，2．晚更新世以来中强活动断裂；3．晚更新世以来’弱活动断裂；4．隐伏断裂j5．逆断层j6．走滑断层；7．断裂编号：①安宁河东支断裂；②安宁河西支断裂；③鲜水河断裂，。④则木河断裂，8．新隆起；9．第四纪盆地；10．新构造编号及内容lA、紫马垮第四纪断层，B、高山堡一石龙一带水系扭错现象，C，泸沽老鹰沟第四纪断层，D、锦川第四纪断层；E、曹古第四纪断层，F、高山堡第四纪断层；G、横福山一带水系扭错现象，11．第四纪河流冲积砂砾石层，12．第四纪洪积砂砾石层；13．第四纪亚粘土层，14．第四纪砂质粘土层；15．第四纪昔格达层(粉砂岩，粘土质页岩)。．．Fig．1A plan showing the segments of theAnningRiver fault zone．东支断裂在石棉田湾附近与北西向鲜水河断裂南段的磨西一公益海断裂呈斜接的复合关系j向南经大坪地，紫马垮，大桥呷拖巴呷，高山堡，礼州至西宁蛇尾巴东侧，再向南则隐伏予安宁河东岸，子德昌附近重新出露，．德昌以南经甸沙关‘摩挲营至会理以南消失；在西宁蛇尾巴与北北西向木河断裂反接，在会理附近斜切北东向的宁会断裂。断裂北段在麂子坪以北，主要断切在中泥盆纪地层中，麂予坪以南断切在早震旦纪石英闪长岩，花岗岩、流纹岩，火山碎屑岩以及三迭纪中酸性混杂岩与一套中生代地层固豳团曰团园团冒回田园图囝国函4期唐荣吕等：试论安宁河断裂带新活动的分段性与地震活动339中。断裂在大桥呷拖巴呷以北和西昌以南相对较单一；大桥呷拖巴呷至西昌一段相对较复杂，为2—3条断层组成羽列型断裂带。断裂带总体走向近南北，断面陡立，一般倾角多在60。--80。以上。麂予坪以北以倾西为主，其南以倾东为主，局部倾西。断层力学性质，大桥呷拖巴呷以北和西昌以南以压性为主，大桥呷拖巴呷至西昌段以左旋走滑为主。上述东西两支断裂自晋宁期成生以来，经历过多期构造活动。而西支断裂在中更新世以来活动甚弱，很少地震活动；东支断裂在晚更新世以来活动具有明显的分段性，其中冕宁一西昌段活动显著，与地震活动关系密切。二、安宁河断裂带新活动的分段特征一般认为，强震的发生往往与断裂活动密切相关，但在同一条断裂上并不是任何地段都能发生强震，就四川的强震发生条件而言，强震主要发生在晚更新世特别是全新世断裂的强活动段上，而且是断层易于遭受最大剪切应变具明显的左旋走滑运动分量、断层活动方式以粘滑运动为主的地段。而另一些地段由于断层处于挤压状态，伴有明显的逆冲运动，断层活动方式以蠕滑运动为主，则很少发生强震。资料表明，安宁河断裂带上的强震正是发生在具粘滑运动特征和以左旋走滑运动为主的晚更新世以来活动断裂的强活动段上。根据安宁河断裂带的运动特征以及断裂活动与地震活动在空间上的差异性，初步认为该断裂带从北向南存在着三个不同活动强度的活动段，即田湾～冕宁大桥中强活动段(简称北段)；冕宁大桥～西昌强烈活动段(简称中段)；西昌～会理及其以南弱活动段(简称南段)(图2)。现就该断裂新活动的分段特征简述如下：·(一)第四纪地质地貌特征第四纪地质地貌特征是断裂活动分段最重要的宏观判据，主要表现在以下几个方面：1．断裂河谷地貌：由于安宁河图2安宁河断裂带活动性分段示意图1．北段：中强活动段，2。中段l强烈活动段；3、南段：弱活动段，Fig．2Segmentation of seismicity a／ong fhe，ArmingRiv,er fault zoile，地震研究12卷断裂在第四纪以来的强烈活动，沿断裂带则形成了一些典型的断陷河谷地貌，断块的差异活动使其在纵向上形成了断块隆起和凹陷，显示了明显的分段活动特征。北段形成了，强烈的隆起区，如菩萨岗隆起；冕宁以南至西昌一段主要表现为断陷宽谷，偶有峡谷出现，断裂带东侧强烈抬升；南段河谷明显变窄，河床迂迥曲折，河曲发育，除昔街一迥箐沟段相对开阔多心滩外，其余均为峡谷段。，2．地震构造地貌：地震构造地貌是指强烈地震时沿断裂带发生突然错动形成的地貌形态，如山脊错动、水系扭错、地震槽谷、地震断崖、地震湖，地震塌陷等，这些地貌形态是判定古地震的重要标志。在野外调查中，沿断裂带于冕宁至西昌一段发现了一些引人注目的地震构造地貌现象，如在松林东侧的彝家海子村，见安宁河断裂切割了全新世早期的洪积扇，并阻流成一个长30米、宽7～8米，深1—2米的断塞塘(即彝家海子)，其长轴方向近南北，与断层走向颇为一致；从彝家海子向南沿断裂带子全新世早，期洪积扇上形成了一连串滑坡，崩塌、倒石堆，其后缘都以断裂带为界，在杨福山见安宁河断裂带切割了晚更新世末期的一套溪流相沉积及全新世洪积扇，形成明显的地震槽谷，在槽谷东侧发育一组近东西向的微型冲沟从东至西汇入槽谷形成断头沟(见图1)，洪积扇亦发生了明显的左旋扭曲；在冕宁石龙附近，安宁河断裂左旋错切了近东西向穿过I—I级阶地的分支水系，位错达100一150米(见图1)；于断层东侧阶地面上取的¨C样品测定，距今年龄为±900年，据此推算安宁河断裂自晚更新世以来，在此段的走滑平均滑动速率为4—6毫米／年。上述这些典型的地震构造地貌现象，显然是安宁河断裂在晚更新世以来的活动证据，同时又是古地震的历史记录，不过这些现象主要都集中在冕宁大桥一西昌一段，沿断裂向南北两段追索，皆未见上述现象，从而表明，冕宁大桥一西昌段是安宁河断裂带．在晚更新世以来的最强活动段。‘3．第四系构造形变现象：第四系构造形变强度、密度是构造活动强弱的一个重要标志。沿安宁河断裂带第四纪构造运动以来，特别是晚更新世以来，新构造形迹亦主要集中分布在冕宁大桥一西昌一段。从j匕至南比比皆是，如在曹古脚坝河边见昔格达层(0，。)与晚更新世砾石层呈正断层接触(见图1)。断层东侧为砾石层，砾石具明显的定向排列，西侧为昔格达层(Q，。)，断层带挤压现象明显，可见1—2cm宽的硬结层，冕宁东河附近秧柴沟见昔格达层(0，。)逆冲在全新世的洪积物之上；高山堡之南，子河沟南侧见昔格达层(Q。。)逆冲在Ⅱ级河谷阶地之冲积层之上(见图1)l老鹰沟予全新世洪积‘扇中(洪积扇年龄据14C年龄测定距今±380年)发育着一条逆断层(见图1)；礼州东侧洪积物形成陡坎和槽谷。．冕宁大桥以北至田湾一段，第四系构造形变相对冕宁大桥一西昌段表现较弱。该段+早更新世昔格达层(Q。。)沉积以来直到晚更新世中后期，断块差异运动相对增强，东，支断裂两侧以相同幅度抬升，西支断裂以西及东支断裂以东则有断陷作用，其向即为继’。承性隆起，即菩萨岗隆起及其东西两侧的盂获城盆地和冶勒盆地就是在这一时期形成的。盆地中堆积的一套晚更新世沉积物(据14C年龄测定．>．年)基本保持着近水平产状，倾角均在10。以内发生变化(图3)』。在石棉境内的紫马垮至南垭村一带，子晓更新世的冰积层中发育一条近南北，长约3公里、高数米至20米的线状陡坎，．与安+一·4期唐荣吕等：试论安宁河断裂带新活动的分段性与地震活动341豳t圜：圉，圈·团5‘圆e圈r困a回。团，。 ooo图．3安宁河断裂带北段构遣剖面图1．坡积、洪积、冰川沉积禾分；2．粉砂质粘土岩；3．粘土岩；4．砾岩，5．花岗岩；6．混杂石英闪长岩}7．压性断裂；8．推测断裂；9．抱粉样及编号；10．14C样及编号。Fig．3Structural profile of the northern segment of theArmingRiver fault zone．宁河断裂带的走向基本保持一致，陡坎西侧于紫马垮村南发育着一个较大的冲积扇，扇前缘被陡坎阻挡。根据冲积扇顶部14C样品年龄测定，距今为±430年，表明陡坎形成的时闯要早于冲积扇，估计在晚更新世的中：后期。经探槽揭露槽西端发育一条逆断层(见图1)。东盘为脘更新世冰积物及全新世粘土层，西盘为全新世黄色亚粘土，垂直断距1米左右。从紫马垮向北追索至田湾一段，目前尚未见及明显的新构造形迹，故有逐渐减弱的趋势。西昌～会理及其以南段：、该段早更新世昔格达层(0。。)沉积以来，新构造运动主要表现为局部性的断块差异运动，沿断裂带两侧昔格达层(Q，。)产状一般近予水平，只在局部隆起区沿断裂带附近见有宽缓的褶皱和正断层。如锦川附近见一正断层切穿了昔格达层和中、晚更新世的河床砾石层，断层走向北20。东，倾向北西，倾角70。(见图1)，垂直断距2．7米I甸沙关和米易丙谷尉近的昔格达层中亦见有宽缓的褶皱和正断层。综上所述，安宁河断裂带南、北两段以断块差异运动为主，如北面的菩萨岗隆起，南边的龙帚山隆起。早更新世沉积的昔格达层仅在断裂带附近发育着不同程度的径微褶皱和正断层，且规模小，垂直断距最大为2．7米。局部地段有晚更新世至全新世的构造活动(北段)，．穿透了晚更新世的河床砾石层或冰积层，而中段在昔格达层沉积之后早更新世末期，断裂活动则以逆冲为主，使昔格达层广泛发生强烈褶皱和冲断。而在晚更新世以来断裂活动则以左旋走滑运动为主，因此沿断裂带形成r系列断错地貌，地震活动也相对强烈。(二)断层泥中SEM特征分析近年来利用活断层带中断层泥石英表面扫描电予显微(SEM)构造特征的定性研究[t)，判定断层活动时期和断层活动方式己为国内外地震地质学者的广泛应用，我们342地震研究 l2卷在对安宁河活动性断裂带活动时期和活动方式的研究中也采用了这一方法。沿断裂带由北向南一共取了15个样，其中有结果的有9个样(表1)。从这些零星的样品分析结果中可以得到以下几点基本看法：襄1安宁河断裂带断层泥石英裹面SEM特征表采样编号断裂带采样地点石英碎屑表面SEM东支西支溶蚀构造类型1’大坪地2两河口34紫马垮冶豆、I c、IⅡ，I o主峰值在I、I nⅡ，I c、I口，主峰值在I c10。勒I，I c、I b主峰值在I、I b5大桥呷拖巴呷67曹I b、IⅡ、10主峰值在I口大桥I。I c，I b主峰值在I·断层活动期断层活动方式备注上新世末一早更新世全新世I o早一中更新世蠕滑蠕滑全新世蠕滑一粘滑兼有上新世末一早更新世中更新世中一晚更新世蠕滑过渡型(与粘滑型接近)上新世末一早更新世蚜滑古I b、I口、I o全新世粘滑为主主峰值在I o8高山堡I。、I j全新世粘滑为主圭峰值在I j9万年沟I一Ⅳ2’中新世一早更新世。蠕滑’注：1)徐叶邦按金折裕司分类方法分类tI一代表上新世末一早更新世；I口一代表中一晚更新世；I b一代表中更新世；l c～代表早一中更新世；I o一代表全新世。2)罗治江按金折裕司分类法分类tI一相当于中新世末一早更新世；。Ⅳ一相当于中新世一早更新世时期。 t·7安宁河断裂带断层泥中石英碎屑表面SEM溶蚀构造与全抑裕司(日)的分类相当，即：．锐，凸，①I。类：未溶，棱角尖锐，表面光滑。②I类：微溶，根据溶蚀程度由浅而深又可细分为三个亚类，即：I。类(棱角较尖不规Htl)；l b类(次棱角状，表面凹凸，溶孑L增加)；I o类(次棱角状，表面凹溶孔增加，并有，溶洞、溶沟且较I b类为大)。’。③I类：溶蚀，次棱角-一次圆状，无光滑面，孔洞深浅及凸凹程度达3～5微米，具鳞片状剥落和苔状集合体。‘一些研究者表明，溶蚀表面构造差异，体现了新老不同的断层活动时期：I。为全新世，I口为中一晚更新世，I6为中更新世，I。为早一中更新世，I为上新世未一早4期更新世。J莳荣吕嚣：试论安宁河断裂带新活动的舒段性与地震活动此外，根据安宁河断裂带中断层泥石英碎屑表面机械作用成因SEM特征可分为撞磨坑类(A)、擦痕类(B)、破裂特征类(C)和碎粒形态类(D)，根据这些机械作用成因可以讨论断裂带的活动方式。以上分析结果列于表1，从表I可以得两点看法：1．从断层泥中石英碎屑表面SEM溶蚀构造分类与构造特征表明：安宁河活动断裂带西支断裂主要活动期是在中新世一早更新世，断层活动方式是以蠕滑为主，、东支断裂大致有三个活动期，即上新世末一早更新世、中一晚更新世和全新世。南北两段主要活动期在上新世末一早更新世，中段在上述三个活动期中皆有活动，而以后两个活动期活动显著。断层活动方式南北两段是以蠕滑为主，中段以粘滑为主。而地震正是与晚更新世以来活动、粘滑为主的中段密切相关。2．表1结果表明，同一条活动性断裂带不同段落断裂活动时期和活动方式是不一致的，即断层活动在时间、空间上的不均匀性，这种非均匀性对同一条活动断裂带的地震危险性评价具有十分重要的意．义。(三)地壳形变特征四川省地震局地震测量队近十余年来的形变资料表明，北段在石棉安顺场1977年至1986年断层东盘以平均每年0．3毫米的速率相对下降(图4一A)，向南至冕宁，泸沽，带变化比较大，1981一-1986年冕宁和泸沽两处支线水准测得东盘每年分别以0．4毫米和2毫米的速率下降(图4一B、图4一C)；在西昌场地1974--1986年间断层东盘仅以每年0．1毫米的速率上升(图4～D)J而西昌以南基本趋于稳定，看不出趋势变化。如会理(图4～E)和牛圈坝(图4一F)等场地1972--198i年平均年变化均未超过0．1毫米。上述形变资料表明，安宁河断裂带现今的断裂运动与地图4安宁河断裂带形变测量垂直位移变化图(据四川地震局地震测量队)Fig．4Vertical displacement810ng theAnningRiver fault zone disclosed by deformation measure- merits(based on theGeodeticBrigade ofSeismologicalBnreau ofSichuanProvince．)地震研究12卷史时期表现出来的活动强度具有明显的一致性，即中段活动表现最强，北段活动次之，南段活动最弱。三、安宁河断裂带新活动分段与地震活动7(一)安宁河断裂带新活动分段与强、<二)安宁河断裂带新活动分段与b值‘4期店荣玛等：试论安宁河断裂憎新活功的分段{‘￡与地震活动2,'45、对于安宁河断裂带，地震台网对其的监测能力是比较好的。在该带发生的M五=2．0级地震均能测定出震源参数来，尤其是断裂带南段，一般M五=1．5级的地震亦能测定出震源参数。为了探讨该断裂带的新活动分段与地震活动的关系，我们根据古登堡一李希．特的公式logN=o一6朋，取1970年至1986年的地震资料，用最小二乘法分段计算了b值，其结果是；断裂带南段b值为0．74，断裂带中段b值为0．59，断裂带北段b值为1．17。上述结果表明，历史上多次发生中、强地震的断裂带中段b值最低J弱震活动最为频繁的断裂带北段b值最高；而断裂带活动最弱的南段b值介于上两者之间，反映出断裂带活动具有明显的分段性特征，强震的发生主要与低b值有关。(三)安宁河断裂带新活动分段与震源深度安宁河断裂带新活动的分段性还可以从震源深度的分布进行比较。从1970--1986年全断裂带共有73次地震用人工和计算机测定出震源深度。尤其是1986年西昌无线传输台网建成使用后，发生在德昌北至冕宁一段的地震均能用计算机测定出震源参数。这一年在西昌附近，即北纬27。45，范围，由传输台网测定出有震源深度的弱震44次，其震源深度的范围基本上在5--10公里，特别是深度在10公里左右的地震占总数的90％。将上述73次地震的震源深度绘于图6中。从图6中有限个震源深度的分布看，安宁河断裂带上的地震，其震源深度的分布亦有明显的分段性。即分为断裂带的南段(北纬26。00，至27。20，)．中段(北纬27。217至28。207)，北段(北纬29。以It)。南段的地震震源深度较浅，最深不超过15公里，中段的地震震源深度的分布比较复杂，深者可达30公里，浅者仅5公里；北段的地震震源深度均较深一些，即都在15—30公里之间(见图6)。图6安宁河断裂带上地震震源深度分布图Fig．6Focal depth distribution of earthquakes along theArmingRiver fault zone由于资料所限，上述分段位置与前述断裂活动分段位置略有差异。但从上述震源深度的差异性中仍给我们一个启示，说明断裂带不仅在地表存在着活动分段的差异性，在断裂带的深部，分段的差异性仍然是存在的。四、小结1．综前所述，安宁河断裂带在晚更新世以来，具有明显的分段活动特征，其中以中段活动性最强，北段活动性次之，南段活动性最弱。断裂带北段地震频度高，强度低，地震研究南段频度低，强度弱，最大震级为4级，。中段地震频度低，强度大，最大地震为1536年新华7．5级地震。不难看出断裂带南北两段是以中小地震形式表现出来，而中段在过去几十年一几百年则具有不定期的地震活动，即是以中、强地震的形式释放长期积累的形变能，并伴随地震活动出现地震断层。同时可以看出，中小地震主要发生在晚更新世以来断层活动以蠕滑活动方式显著的地段；相反强震主要发生在晚更新世以来断层活动以粘滑活动方式显著的地段，即地震活动的强弱与断裂活动的强弱和活动方式有较好的一致性。2．利用断层带上断层泥石英碎屑表面机械作用成因SEM特征分析，得出断裂带中段是以粘滑为主的；北段为蠕滑一粘滑兼具的活动方式；南段主要为蠕滑活动。这与根据断裂带上强、弱地震的活动判断的断裂带各段活动方式颇为一致。3．从断层泥石英碎屑表面SEM溶蚀构造分类特征分析表明，安宁河断裂带西支断·裂在早更新世末期以来，基本处于稳定状态。东支断裂在新构造运动时期以来大致经历了三个活动期，即上新世末一早更新世、中晚更新世、全新世。这与从新构造形迹卷入的最新地层所反映出来的构造活动期大体上是吻合的。[2)4．安宁河断裂带新活动在时、空上表现出来的不均匀性表明同一条断裂的运动特征可以是不同的，即同一条断裂的新活动性，断裂力学性质、几何特征、活动方式在不同地段可以不同，弄清断裂在不同地段的新活动性、断裂力学性质、几何特征、活动方式对判定地震危险区具有重要的科学意义。参考文献[1]徐叶邦、唐荣昌、张天刚，安宁河断裂带断层泥中石英表面SEM特征n9定量分析及其对断层活动状态的估价，中国地震，Vol，3，N03，1987。(2)TangRongchang，WenDehua，ZhangSher．glin，HuangZuzlfi，Movemelat andEarthquakeOeeurrences along theAnnlngRiverFaultZone since theLateQuaternaryPeriod,Journal ofSeismclogicalResearchV01．10，No．3，1987．‘。●4期唐荣昌等：试论安宁河断裂带新活动的分段性与地震活动 a4r。。。。‘。。’’’。‘。-。’●___-l。’‘-‘。。’’-__l-●●____---_‘-。___--_-__-__●I●●‘。_●_-__--’_●。_____—-‘___‘-●-__。-．-__—，___-一ATENTATIVESTUDYONTHESEGMENTATIONTHERECENTMOTIONSALONGTHEANNINGRIVERFAULTANDITSRELATl0NSHIPWlTHSEISM／CITYTangRongchangHuang guzhiWenDehuaXiaDade(SeismologicalB1．1reatz ofSichuanProvince)Abst ractBased on the data of field investigations carried out a／ong theAnningRiver fault in recent years，and in joint consideration of associa￡ed seismicity． crustal deformation and the analysis of theSEM features of the gougc collected from the fault zone，this paper emphatically discusses the segmentarion of motions along theAnningRiver fault and its relation with t seismicity．Existing data show that the strength of motions along the faultZone s,ince latePleistoceneEpoch presentsVery good agrcemcnt with fhe iilhoIllogeneous temporal and spatial distribution of seisfiaicity，i oe．the strength and frequencv of seismicity are strictly controlled by the strength and pattern of fauIt motions since latePleistocene．Therefore，ollr study of the segmentation of the motions of the active fault zone is scieiltifically very important and has applicatioilaI value not only in our evaluation of the seismically—risky areas but also in the appraisal of‘the constructional stability of key projects．Key words：seismicity，crustal deformationi seismogeology，AnningRiver faUlt zone

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