富蘊(yùn)斷裂:低應(yīng)變速率條件下斷層滑動(dòng)習(xí)性

徐錫偉 孫鑫喆 譚錫斌 李 康 于貴華

Marie Etchebes2) Yann Klinger2)Paul Tapponnier3) J.Van Der Woerd4)

1)中國地震局地質(zhì)研究所，活動(dòng)構(gòu)造與火山重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029

2)Tectonics，Institut de Physique du Globe de Paris，Sorbone Paris Cité，CNRS

3)Earth Observatory of Singapore，Singapore

4)Institut de Physique du Globe，Strasbourg，F(xiàn)rance

0 引言

深入理解活動(dòng)斷層的地震破裂過程和長期滑動(dòng)習(xí)性需要厘定地震破裂的幾何結(jié)構(gòu)和同震位移分布，但迄今為止真正能夠提供準(zhǔn)確的地表破裂和同震位移分布圖的歷史走滑型地震不超過 20 個(gè)(Yeats et al.，1997;Barka et al.，2002;Xu et al.，2002，2009;Ozacar et al.，2004;孫鑫喆等，2012)，在相同活動(dòng)斷層上同時(shí)測(cè)量到最新一次地震同震位移和多次地震累積位移及其分布樣式的走滑型地震實(shí)例則更少(Zielke et al.，2010;Klinger et al.，2011)，在很大程度上妨礙了科學(xué)判定已有地震復(fù)發(fā)模型(叢狀群集或特征地震)的合理性及其可能的實(shí)際應(yīng)用(Schwartz et al.，1984;Xu et al.，1996;Zielke et al.，2010)。

富蘊(yùn)斷裂，又稱可可托海-二臺(tái)斷裂，地處由中國中部南北地震帶—蒙古—貝加爾湖(東帶)、帕米爾—天山—阿爾泰—貝加爾湖(西帶)、喜馬拉雅等圍限的、特大地震頻發(fā)的板內(nèi)大三角地震區(qū)北頂端的阿爾泰地區(qū)(馬宗晉等，2010)，北臨貝加爾裂谷系，南接天山再生造山帶和青藏高原，東為鄂爾多斯、華南、華北平原和阿穆爾等剛性塊體(圖1)。已有研究表明，阿爾泰地區(qū)位于天山及其以南近NS向擠壓環(huán)境向北部貝加爾裂谷系NW-SE向伸展區(qū)的轉(zhuǎn)換過渡地帶，地殼正經(jīng)歷著共軛剪切變形，發(fā)育著 NNW向(N30°W)右旋走滑斷層和 NWW向(N80°W)左旋走滑斷層(Molnar et al.，1975;Baljinnyam et al.，1993)，作為印度板塊持續(xù)向北運(yùn)移、與歐亞板塊碰撞的遠(yuǎn)程變形效應(yīng)(Tapponnier et al.，1979);GPS監(jiān)測(cè)資料顯示相對(duì)于歐亞板塊存在約4mm/a的N向或NNE向運(yùn)動(dòng)，蒙古西北部圖瓦共和國山區(qū)還有約3mm/a的近NS向地殼縮短，貝加爾裂谷系存在NW-SE向約4mm/a的地殼伸展，這一數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于天山地區(qū)和青藏高原現(xiàn)今地殼運(yùn)動(dòng)速率(Wang et al.，2001)，地殼剪切應(yīng)變速率介于0～1×10-16/s(Holt et al.，2000)。盡管阿爾泰地區(qū)的地殼應(yīng)變速率較低，但20世紀(jì)遭受了4次8級(jí)或更大震級(jí)的地震這一事實(shí)使阿爾泰地區(qū)成為全球板內(nèi)地震非?；钴S的地區(qū)之一(Baljinnyam et al.，1993)。

圖1 富蘊(yùn)地震地表破裂帶及走滑位移分布圖(據(jù)Klinger et al.，2011修改)Fig.1 The 1931 Fuyun earthquake surface rupture zone and distribution of cumulative slips(adapted from Klinger et al.，2011).

富蘊(yùn)斷裂是阿爾泰地區(qū)一條典型的NNW向右旋走滑斷層，曾發(fā)生過1931年8月11日富蘊(yùn)8.0級(jí)地震(新疆維吾爾自治區(qū)地震局，1985;Baljinnyam et al.，1993)。前人對(duì)1931年富蘊(yùn)地震地表破裂帶長度、地表破裂組合特征、尾端次生構(gòu)造樣式、同震位移分布和最大右旋走滑位移、地表破裂寬度、富蘊(yùn)斷裂第四紀(jì)活動(dòng)的構(gòu)造地貌特征、長期滑動(dòng)速率、古地震復(fù)發(fā)模型等做了初步研究(Deng et al.，1984;新疆維吾爾自治區(qū)地震局，1985;Lin et al.，1998;張之武等，2008;Klinger et al.，2011)，給出了富蘊(yùn)斷裂幾何學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本參數(shù)。但由于該地屬干旱地區(qū)，缺乏可靠的年代數(shù)據(jù)，加上測(cè)量位移的標(biāo)志(階地分界陡坎、沖溝和河道)不明顯，妨礙了對(duì)富蘊(yùn)斷裂長期滑動(dòng)習(xí)性的了解。本文針對(duì)干旱地區(qū)地貌面形成的特殊性，利用高分辨率陸地LiDAR空間掃描數(shù)據(jù)圖像解譯技術(shù)和宇宙成因核素(10Be)測(cè)年技術(shù)，重新分析、研究1931年富蘊(yùn)地震地表破裂帶的基本參數(shù)、累積位移分布特征、各級(jí)地貌面形成年齡、長期右旋走滑速率和古地震復(fù)發(fā)模型等，將有助于深入認(rèn)識(shí)低應(yīng)變速率環(huán)境條件下走滑斷層的滑動(dòng)習(xí)性和地震破裂過程等科學(xué)問題。

1 陸地LiDAR掃描數(shù)據(jù)與同震位移和累積位移

1.1 已有研究結(jié)果

新疆維吾爾自治區(qū)地震局馮先岳、柏美祥、戈澍謨等人早在1972年、1974年、1978年和1979年就對(duì)富蘊(yùn)地震的烈度分布、地震破裂樣式、發(fā)震構(gòu)造條件等進(jìn)行了野外考察與研究(楊章等，1980，1982);1980—1982年由丁國瑜先生牽頭負(fù)責(zé)的富蘊(yùn)地震現(xiàn)場(chǎng)科學(xué)考察應(yīng)為最全面、最主要的一次科學(xué)考察活動(dòng)，通過考察給出了走向NNW(340°)、長約176km的富蘊(yùn)地震地表破裂帶基本特征:北段為長約55km的右旋正走滑斷層，中段為長約111km的右旋走滑斷層，南段為長約10km的右旋逆走滑斷層;中段右旋走滑位移為6～10m，卡拉先格爾至阿克薩依之間同震位移最大值可達(dá)14m(新疆維吾爾自治區(qū)地震局，1985;Lin et al.，1998)。

近年來，有學(xué)者利用高分辨率Quickbird光學(xué)衛(wèi)星影像解譯獲得了富蘊(yùn)斷裂沿線553個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的右旋走滑位移數(shù)據(jù)(圖1)，其中1931年富蘊(yùn)地震同震位移數(shù)據(jù)290個(gè)，同震位移平均值為(6.3±1.2)m(Klinger et al.，2011)。值得說明的是，在有Quickbird影像范圍內(nèi)沿富蘊(yùn)斷裂走向分布的同震位移集中在6.3m左右，沒有明顯的峰值位移;另外279個(gè)位移值可歸并為1931年地震同震位移平均值倍數(shù)的5組優(yōu)勢(shì)位移值，分別約為12m、18m、24m、30m和37m，代表2次至6次地震的同震累積位移值，符合特征位移模型(Klinger et al.，2011)。

可見，由于位移標(biāo)志和測(cè)量技術(shù)差異，以及累積位移起始年代的不確定性等，造成了諸如1931年富蘊(yùn)地震同震位移、累積位移量等多種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的偏差，嚴(yán)重影響了對(duì)富蘊(yùn)斷裂長期滑動(dòng)習(xí)性的認(rèn)識(shí)，也影響了對(duì)該斷裂未來地震危險(xiǎn)性的評(píng)估結(jié)果。

1.2 陸地LiDAR掃描數(shù)據(jù)分析

在構(gòu)造地質(zhì)學(xué)范疇，包括河床、階地分界陡坎、沖洪積扇面、山脊、溝槽等斷錯(cuò)地貌標(biāo)志或現(xiàn)象記錄了活動(dòng)斷層上地震逐次發(fā)生留下的地表破裂證據(jù)(Sieh，1996)，高分辨率遙感技術(shù)的發(fā)展，特別是3D LiDAR測(cè)量技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，結(jié)合多方法年代學(xué)約束，可明顯提高識(shí)別活動(dòng)斷層斷錯(cuò)地貌的時(shí)空分辨率，進(jìn)一步改善對(duì)活動(dòng)斷層地震滑動(dòng)習(xí)性的認(rèn)識(shí)(Zielke et al.，2010)。為進(jìn)一步論證富蘊(yùn)斷裂上已有的富蘊(yùn)地震同震位移分布、多次地震累積位移分布樣式、地表破裂型地震復(fù)發(fā)模型等，在參考已有高分辨率Quickbird遙感影像解譯獲得的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(Klinger et al.，2011)和早年野外考察成果(新疆維吾爾自治區(qū)地震局，1985;Lin et al.，1998)的基礎(chǔ)上，我們?cè)俅窝馗惶N(yùn)地震地表破裂帶全線進(jìn)行野外考察，認(rèn)為卡拉先格爾至阿克薩依之間根據(jù)地表破裂帶附近新疆方枝柏叢、非線狀沖出錐或倒石堆等作為標(biāo)志測(cè)量到的10～14m最大同震位移值(新疆維吾爾自治區(qū)地震局，1985;Lin et al.，1998)，不僅存在著很大的不確定性，而且它們能否作為測(cè)量同震位移的標(biāo)志也值得商榷。例如，作為測(cè)量標(biāo)志覆蓋在東傾斷層陡坎或斷層面上的面狀新疆方枝柏叢(圖2;Lin et al.，1998)，存在如下3種可能性:第1種可能性是此方枝柏是1931年地震后生長形成的植被(圖2 a);第2種可能性是此方枝柏生長在1931年地震前的先存斷層陡坎上，1931年地震錯(cuò)動(dòng)擴(kuò)大了與東側(cè)新疆方枝柏之間的距離(圖2 a，b);考慮到該觀測(cè)點(diǎn)附近斷層陡坎兩側(cè)發(fā)育著許多新疆方枝柏叢簇，第3種可能性是現(xiàn)今覆蓋在斷層陡坎上的新疆方枝柏與東側(cè)的在地震前不屬于同一叢簇(圖2 b)。如果屬第1種或第3種可能性，則已有的測(cè)量值均不能作為1931年富蘊(yùn)地震的最大同震位移量;如果屬第2種可能性，則已有測(cè)量值可能包含了2次地震的累積位移量，也不能作為1931年富蘊(yùn)地震的最大同震位移值。另外，由于山坡上倒石堆邊界不確定性很大，利用它測(cè)量到的14m同震位移量應(yīng)該說也不可靠(新疆維吾爾自治區(qū)地震局，1985)。

為進(jìn)一步驗(yàn)證1931年富蘊(yùn)地震平均右旋走滑位移值、多次地震的累積右旋走滑位移及其之間存在的倍數(shù)關(guān)系等的可靠性和真實(shí)性，我們?cè)谝杂倚呋\(yùn)動(dòng)為主的中段走滑型斷錯(cuò)地貌非常好的3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)(圖1中觀測(cè)點(diǎn)①、觀測(cè)點(diǎn)②、觀測(cè)點(diǎn)③)，利用陸地LiDAR測(cè)量?jī)x(RIEGL)進(jìn)行3D掃描，獲得了上述3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)分辨率可達(dá)10cm的LiDAR地形高程數(shù)據(jù)(DEM)，據(jù)此恢復(fù)、重建不同地質(zhì)體、地貌線(面)形成以來的右旋走滑位移量。例如，觀測(cè)點(diǎn)(觀測(cè)點(diǎn)②)沿地表破裂帶恢復(fù)得到最新一次地震同震錯(cuò)動(dòng)，即1931年富蘊(yùn)地震同震位移為(6.6±0.7)m，含富蘊(yùn)地震同震位移在內(nèi)的2次地震錯(cuò)動(dòng)累積位移量為(11.7±0.9)m，依次可得3次、5次和6次累積位移量分別為(18.9±1.0)m、(30.6±1.5)m和(35.9±1.0)m(圖3)，這一組包含不同次數(shù)的同震累積位移量與利用同一地點(diǎn)分辨率約為0.7m的Quickbird衛(wèi)星影像恢復(fù)、重建得到的量值基本一致(Klinger et al.，2011)。

在阿克薩依南平坦的山前坡洪積平原上(觀測(cè)點(diǎn)③)，發(fā)育著大量網(wǎng)狀小沖溝(圖4 a)，富蘊(yùn)地震地表破裂帶右旋切割了這些網(wǎng)狀沖溝，恢復(fù)重建獲得13個(gè)最新一次同震右旋位移值(圖4 a)，其中7個(gè)位移值達(dá)到7m左右，4個(gè)位移值為6.5m，2個(gè)6m左右，平均值為(6.7±0.5)m;另外有2條沖溝夾持的洪積扇體右旋錯(cuò)動(dòng)量為 (18.0±1.2)m，以及2條較大沖溝的右旋位移達(dá)(25.5±1.0)m，應(yīng)該為多次地震同震錯(cuò)動(dòng)的累積量(圖4 a)。

同樣，在最南觀測(cè)點(diǎn)(觀測(cè)點(diǎn)①)發(fā)育著5級(jí)階地面(T0～T5)及其相對(duì)應(yīng)的沖積物，其中T4階地面或同時(shí)代坡洪積物分布最廣，地貌面被不同深淺的溝谷下切，形成侵蝕河床，根據(jù)地表破裂帶兩側(cè)不同級(jí)別沖溝、侵蝕河床或沖溝階地分界陡坎復(fù)原、重建得到1931年富蘊(yùn)地震同震右旋走滑位移為(6.0±0.5)m;2次地震累積位移為(12±1.0)m，3次地震累積位移約為(18.8±2.0)m，另外在最南端河流兩側(cè)T4/T3階地分界陡坎的右旋走滑位移平均為(36±3.0)m，推測(cè)應(yīng)該為5次或6次地震累積同震位移量(圖4 b)。

從陸地LiDAR掃描獲得的3D地形數(shù)據(jù)圖像精度比Quickbird衛(wèi)星遙感影像更高，利用這些數(shù)據(jù)獲得的3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)1931年富蘊(yùn)地震同震位移值和多次地震累積位移值應(yīng)該更為可靠，不僅證實(shí)Klinger等(2011)利用Quickbird衛(wèi)星遙感影像解譯出的基本數(shù)據(jù)及其特征地震滑動(dòng)行為的推論是正確的，結(jié)合野外考察還進(jìn)一步表明1931年富蘊(yùn)地震的最大同震右旋位移量為7m左右，而不是有些研究者早期測(cè)量到的10～14m，為科學(xué)、客觀地評(píng)價(jià)像阿爾泰地區(qū)那樣地殼低應(yīng)變速率條件下右旋走滑斷層的地震復(fù)發(fā)模型和發(fā)震危險(xiǎn)性提供了不可多得的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

圖2 卡拉先格爾至阿克薩依間富蘊(yùn)地震地表破裂與同震位移Fig.2 The earthquake surface rupture zone and coseismic slips between Karaxingar and Akesay.

2 斷錯(cuò)地貌面測(cè)年與滑動(dòng)速率

2.1 斷錯(cuò)地貌面年齡

富蘊(yùn)斷裂位于阿爾泰地區(qū)西邊界，因發(fā)生過1931年富蘊(yùn)8級(jí)地震而引人關(guān)注。除富蘊(yùn)地震地表破裂帶研究外，也有研究者鑒于長期地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的需要，通過測(cè)量不同級(jí)別橫跨富蘊(yùn)斷裂河流累積右旋位移量值，推測(cè)中更新世以來右旋走滑速率至少為1mm/a，最大可達(dá)22mm/a(新疆維吾爾自治區(qū)地震局，1985;Baljinnyam et al.，1993)或晚第四紀(jì)以來平均右旋走滑速率為1.5～5.0mm/a(張之武等，2008)，但缺少可靠且有效的年代學(xué)數(shù)據(jù)約束。

圖3 觀測(cè)點(diǎn)②斷錯(cuò)地貌的恢復(fù)與重建及相應(yīng)的右旋走滑位移值Fig.3 Restoration of offset landforms and associated dextral offsets at site②.

富蘊(yùn)斷裂地處內(nèi)陸干旱地區(qū)，沉積物中缺少可以用于放射性同位素14C方法測(cè)年的木炭樣品，但各級(jí)斷錯(cuò)地貌面上普遍存在富含石英的巨石碎塊和鵝卵石，可用原地宇宙成因核素(10Be)測(cè)年技術(shù)測(cè)定這些地貌面的暴露年齡，即獲得地貌面的形成年代(Braucher et al.，2009;Gosse et al.，2001)。我們?cè)?個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的各級(jí)地貌面上均采集了許多富含石英的巨石碎塊和鵝卵石樣品，據(jù)已經(jīng)測(cè)試獲得的年齡數(shù)據(jù)來看(圖4)，觀測(cè)點(diǎn)①附近T1級(jí)階地獲得2個(gè)有效年齡數(shù)據(jù)，分別為(17 811±1 606)a和(22 964±2 072)a(圖4 b)，估計(jì)T1下切抬升或形成年齡為距今(20±4)ka(平均值);T2階地僅河流南側(cè)發(fā)育，已測(cè)試的6個(gè)年齡數(shù)據(jù)中2個(gè)偏老(83 779±7 807)a和(78 765±7 108)a，推測(cè)樣品在堆積前已經(jīng)暴露地表或曾經(jīng)暴露過地表接受宇宙射線照射，但其余4個(gè)年齡數(shù)據(jù)介于距今27 800a至47 900a之間，估計(jì)T2下切抬升或形成年齡為距今(40±9)ka(平均值);T3階地也局限在河流南側(cè)，4個(gè)有效數(shù)據(jù)中2個(gè)較為年輕的年齡平均值為距今(51±8)ka;T4階地在河流南北兩側(cè)均有發(fā)育，其中北側(cè)扣除2個(gè)明顯偏老的數(shù)據(jù)外，平均值為距今(100±4)ka，南側(cè)扣除1個(gè)年齡數(shù)據(jù)偏老之外的其余4個(gè)平均年齡為距今(87±17)ka;而僅分布在斷層?xùn)|盤、高程最高的T5階地面的平均年齡為距今(296±30)ka。同樣，在觀測(cè)點(diǎn)③沖洪積平原上，地勢(shì)稍高的沖洪積面上4個(gè)較年輕的年齡數(shù)據(jù)平均值為距今(56±3)ka，而較低平的沖洪積面上的4個(gè)年齡數(shù)據(jù)顯示出其堆積后的暴露年齡為距今(34±2)ka(圖4 a)。

2.2 滑動(dòng)速率計(jì)算

圖4 觀測(cè)點(diǎn)①和觀測(cè)點(diǎn)③陸地LiDAR掃描地形高程圖像、地震地表破裂帶與右旋走滑位移解譯圖Fig.4 Map of LiDAR acquired DEMS showing earthquake surface rupture zone and dextral offsets.

滑動(dòng)速率為累積位移量與其起始時(shí)間之比，但某一累積位移的起始時(shí)間有時(shí)很難確定，如果走滑位移標(biāo)志為相繼形成的2級(jí)階地之間的分界陡坎，依據(jù)階地堆積和抬升下切的基本形成原理，低一級(jí)階地下切、抬升的年齡較高一級(jí)階地的年齡更接近階地分界陡坎累積走滑位移的起始時(shí)間(Van et al.，2002;Xu et al.，2005);也有人認(rèn)為高階地下切、抬升的年齡更接近相繼形成的2級(jí)階地分界陡坎形成年齡或累積位移的起始時(shí)間，但需假定為側(cè)蝕作用不強(qiáng)的季節(jié)性河流或沖溝(張培震等，2008)，這一假定實(shí)際上默認(rèn)了階地分界陡坎開始累積位移時(shí)低階地已經(jīng)露出水面，可見低階地形成年齡實(shí)際上代表了階地分界陡坎正式形成并穩(wěn)定下來的年齡，也即代表累積位移的起始年代。當(dāng)然，如果高、低2級(jí)階地形成的年齡相差不大，用任何一個(gè)年齡數(shù)據(jù)獲得的滑動(dòng)速率與真實(shí)速率偏差均較小，可用高、低2級(jí)階地形成年齡同時(shí)限定長期滑動(dòng)速率，至少高階地的年齡可以給出累積位移起始時(shí)間的上限值(Kirby et al.，2007)。

富蘊(yùn)斷裂提供了一種現(xiàn)今極端干旱條件下如何確定高、低階地分界陡坎累積走滑位移起始時(shí)間的實(shí)例。例如，在觀測(cè)點(diǎn)①最南端的一條由東向西流入準(zhǔn)噶爾盆地的河流目前為季節(jié)性河流，河床內(nèi)充填了近數(shù)10a來堆積的現(xiàn)代砂礫石，覆蓋并破壞了1931年切割現(xiàn)代河床的地震地表破裂帶，僅在階地面暴露年齡為距今(20±4)ka的T1階地前緣殘存了一個(gè)高約2m左右、陡坎自由面傾向西的逆斷層陡坎，陡坎西側(cè)也堆積了震后砂礫石，明顯降低了斷層陡坎高度;更需要指出的是，盡管在河流兩側(cè)T3和T4高階地上，特別是T4階地面上網(wǎng)狀沖溝被地震地表破裂帶右旋錯(cuò)動(dòng)，不僅可以測(cè)量到1931年地震的同震位移，還可以測(cè)量到多次地震的累積位移量，但地表破裂帶切割現(xiàn)今河床處由于季節(jié)性河流的側(cè)蝕沖刷以及靠近陡坎及其陡坎以西地段震后砂礫石堆積作用徹底毀壞了現(xiàn)今河岸的同震錯(cuò)動(dòng)地貌，使1931年同震走滑位移不清，說明無論是季節(jié)性河流還是動(dòng)力條件較強(qiáng)的滿岸河流均會(huì)對(duì)最新同震位移起到?jīng)_刷破壞作用。另外，該河流北側(cè)斷層?xùn)|盤(上盤)發(fā)育著T1階地和T4階地，西盤(下盤)僅發(fā)育T4階地，而南側(cè)則發(fā)育著T1、T2、T3和T4等階地，其中北側(cè)T4/T0或T1分界陡坎被富蘊(yùn)斷裂切割的累積位移量約為35.7m，與南側(cè)T4/T3階地分界陡坎累積位移量約36m十分接近，說明在宏觀上河岸能夠累積走滑位移量，而且T3階地的抬升、下切或形成年齡應(yīng)該更接近T4/T3階地分界陡坎累積位移量的起始年代。因此，這一實(shí)例顯示相繼形成的2級(jí)階地之間分界陡坎累積位移的起始年代為低階地形成年齡。當(dāng)然，高階地的形成年齡值應(yīng)代表這一累積位移量可能的上限值，建議可作為參考來限制計(jì)算滑動(dòng)速率可能的最小值。

由上述討論可見，觀測(cè)點(diǎn)①T4/T0或T4/T3階地分界陡坎的右旋走滑累積位移量的起始時(shí)間盡管介于T3至T4階地形成年齡之間，但更接近于T3階地形成年齡，即36m左右的右旋走滑位移量的起始時(shí)間接近 (51±8)ka，北側(cè)T4階地形成年齡(距今(100±4)ka)或南側(cè)形成年齡(距今(87±17)ka)可作為可能的上限約束值，據(jù)此可得該觀測(cè)點(diǎn)附近晚更新世以來的右旋走滑速率＞0.36mm/a，接近 (0.66±0.05)mm/a。此外，在觀測(cè)點(diǎn)③山前沖洪積平原上存在暴露年齡分別距今(56±3)ka和距今(34±2)ka等2組地貌單元，遙感解譯識(shí)別出2組較大的右旋走滑位移分別為(35±1.0)m和(30.6±1.2)m，由此可計(jì)算得到這一地貌面形成以來的富蘊(yùn)斷裂右旋滑動(dòng)速率平均為(0.76±0.24)mm/a。

考慮到觀測(cè)點(diǎn)①接近以右旋走滑為主、但明顯帶有逆斷層擠壓分量的南段，逆斷層擠壓分量應(yīng)轉(zhuǎn)換、吸收部分右旋走滑分量，使長期右旋走滑速率值偏小;而觀測(cè)點(diǎn)③位于富蘊(yùn)斷裂中段，以右旋走滑為主，比較客觀地代表富蘊(yùn)斷裂的右旋走滑運(yùn)動(dòng)的平均值。由此，富蘊(yùn)斷裂晚更新世以來的右旋滑動(dòng)速率應(yīng)為(0.76±0.24)mm/a。這一速率較前人給出的滑動(dòng)速率要小1個(gè)數(shù)量級(jí)(Shi et al.，1984;新疆維吾爾自治區(qū)地震局，1985;張之武等，2008)，但與阿爾泰地區(qū)東北部其他NNW向走滑斷層的右旋滑動(dòng)速率基本在相同量值范圍內(nèi)，例如阿爾泰東麓科布多斷裂右旋走滑速率為0.5～1.2mm/a(Vassallo，2006)，哈爾烏蘇湖斷裂(Har-Us-Nuur)右旋走滑速率約為2.4mm/a(Nissen et al.，2009)，也與阿爾泰地區(qū)GPS監(jiān)測(cè)得到的NNE-SSW向約5mm/a地殼縮短率相匹配(Calais et al.，2003)，從長期滑動(dòng)速率上體現(xiàn)出低應(yīng)變速率條件下低滑動(dòng)速率的長期運(yùn)動(dòng)習(xí)性這一印度板塊與歐亞板塊碰撞的遠(yuǎn)程變形效應(yīng)。

3 地震復(fù)發(fā)模型討論

高分辨率Quickbird衛(wèi)星影像解譯和局部地段陸地LiDAR地形數(shù)據(jù)等分析表明，1931年富蘊(yùn)地震同震特征位移為 (6.3±1.2)m(圖1 b，c)，與2001年昆侖山口西8.1級(jí)地震、2010年玉樹7.1級(jí)地震等同震位移沿發(fā)震斷層走向出現(xiàn)多峰值不同(Xu et al.，2002，2006;孫鑫喆等，2012)，富蘊(yùn)地震同震位移沿富蘊(yùn)斷裂走向向南北兩端緩慢衰減，右旋位移量基本保持在6.3m左右，最大同震走滑位移量約為6.7m，位于地震地表破裂帶中段。同樣，存在6.3m倍數(shù)關(guān)系的多組累積位移也有相似的緩慢衰減的平穩(wěn)分布樣式，支持至少在過去5次地震期間每一次地震震級(jí)大小或右旋走滑位移基本一致的特征地震復(fù)發(fā)模式?？紤]到富蘊(yùn)斷裂晚更新世以來的右旋滑動(dòng)速率接近(0.76±0.24)mm/a，則估計(jì)類似于富蘊(yùn)地震震級(jí)大小的地表破裂型地震復(fù)發(fā)間隔為(9 700±3 300)a，這一復(fù)發(fā)間隔遠(yuǎn)大于已有古地震研究資料的北天山獨(dú)山子-安期海-瑪納斯逆斷層-褶皺帶，也大于青藏高原地區(qū)的大型走滑斷裂帶，但接近于華北平原地區(qū)的活動(dòng)斷層大地震復(fù)發(fā)間隔(Deng et al.，1996;Xu et al.，1996)，低滑動(dòng)速率和長周期特征地震復(fù)發(fā)模型可能為板塊間相互作用產(chǎn)生的遠(yuǎn)程應(yīng)變效應(yīng)(地殼應(yīng)變)的體現(xiàn)。

4 結(jié)論

NNW向富蘊(yùn)斷裂是阿爾泰地區(qū)重要的發(fā)震斷層之一，曾發(fā)生過1931年富蘊(yùn)8級(jí)地震。高分辨率衛(wèi)星遙感解譯、陸地LiDAR空間掃描數(shù)據(jù)分析，結(jié)合多級(jí)地貌面，特別是階地面和山前沖洪積平原面的宇宙成因核素(10Be)測(cè)年等可知，1931年富蘊(yùn)地震以右旋剪切破裂為主，地震地表破裂帶平均同震右旋走滑位移為(6.3±1.2)m，最大值為(6.7±0.5)m，且同震位移沿富蘊(yùn)斷裂走向向南北兩端平穩(wěn)、緩慢衰減，5～6次累積右旋走滑位移也有相似的平穩(wěn)分布樣式，反映出類似于富蘊(yùn)地震震級(jí)大小的地震復(fù)發(fā)服從特征地震復(fù)發(fā)模式，復(fù)發(fā)間隔約為(9 700±3 300)a，晚更新世以來的右旋滑動(dòng)速率僅為(0.76±0.24)mm/a，明顯小于前人給出的量值。富蘊(yùn)斷裂這一滑動(dòng)速率低、地表破裂型地震復(fù)發(fā)間隔長、服從特征地震復(fù)發(fā)模式的長期滑動(dòng)習(xí)性很可能是印度板塊與歐亞板塊相互作用在阿爾泰地區(qū)地殼處于低應(yīng)變速率條件下的遠(yuǎn)程變形效應(yīng)。

另外，富蘊(yùn)斷裂帶附近相繼形成的階地陡坎累積位移的起始年代應(yīng)該接近低階地下切、抬升的年齡，高階地下切、抬升的形成年齡可作為起始年代上限的約束值。

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