貴州中-深部斷裂構(gòu)造的地震危險性研究*

邱 鵬，羅丹芩，王 琳，溫 莉

(貴州省工程防震研究院，貴州 貴陽 550001)

1 研究思路

(1)地表構(gòu)造分析

調(diào)查貴州省內(nèi)斷層的出露情況，確定貴州省斷層的空間展布及構(gòu)造情況。

(2)地震活動特征

本文利用原有地震臺記錄到的天然地震精確定位，確定貴州省地震震源位置及震源深度[1]。

(3)中-深部構(gòu)造的研究

根據(jù)重力、航磁數(shù)據(jù)判斷中-深部斷裂分布情況，結(jié)合人工地震剖面和中石油西南物探分公司對剖面的解釋，得出貴州中-深部構(gòu)造和地震關(guān)系。

(4)中-深部地層構(gòu)造與地震的孕震環(huán)境分析總結(jié)[2]

研究貴州省內(nèi)中-深部斷裂與破壞性地震的關(guān)系，分析中強地震的孕震構(gòu)造條件。

(5)地震危險性分析

在地表構(gòu)造分析、地震活動特征、中-深部構(gòu)造研究等研究成果的基礎(chǔ)上，分析具有發(fā)生破壞性地震能力的地震活動斷層，綜合評價地震危險性。

2 地表構(gòu)造分析

貴州位于我國西南部，東連湖南，西接云南，北鄰四川，南與廣西毗連，平均海拔1000米，處于第二階梯高原山地向第一階梯丘陵平原過度的一個斜坡地帶，地勢西高并向南北西傾斜，省內(nèi)主要山脈有烏蒙山、大婁山、苗嶺、武陵山等。貴州省處于長江水系和珠江水系的分水嶺，分水嶺貫通全省。受青藏高原在新近紀(jì)和第四紀(jì)之間的構(gòu)造運動(簡稱新構(gòu)造運動)間歇式抬升作用的影響，貴州省也呈現(xiàn)間歇式抬升，從而導(dǎo)致貴州省內(nèi)新構(gòu)造大幅度大面積抬升，將原形成的古準(zhǔn)平原不斷抬升成高原[7]。

貴州的新構(gòu)造運動導(dǎo)致貴州的地貌自西向東呈現(xiàn)從高到低三級階梯：第一階梯位于西部冊亨—遵義—道真一線，海拔1600～2600米；第二階梯沿河—黃平—荔波一線，海拔1000～1500米；第三階梯銅仁—錦屏一線，海拔500～800米(圖1)。

圖1 貴州省地勢剖面圖Fig.1 Hypsometric profile of Guizhou

貴州的階梯地貌基本與北北東向斷裂保持一致，同時由老到新各級階地的高差逐漸減小。通過沉積物空間分布由西向東逐漸從湖沼相到河流相的變化，以及水系由西向東或北東、南東方向的總趨勢，從而顯示貴州自晚更新世以來，西部地區(qū)存在間歇性抬升，并且抬升速率逐漸減慢，而東部地區(qū)抬升速率相對增加。這種差異性抬升促使貴州內(nèi)部出現(xiàn)局部差異性斷塊活動，從而導(dǎo)致構(gòu)造隆起和拗陷的形成(圖2)。

3 地震活動特征

(1)破壞性地震(M≥4.7)從以下資料中選取國家地震局災(zāi)害防御司編《中國歷史強震目錄》(公元前23世紀(jì)至公元1911年Ms≥4.7，地震出版社，1995)；

圖2 貴州省地形地貌圖Fig.2 Topographical and geomorphic map of Guizhou

中國地震局震害防御司編《中國近代地震目錄》(公元1912年至1990年Ms≥4.7，中國科學(xué)技術(shù)出版社，1999)；

《中國地震歷史資料匯編》(謝毓壽、蔡美彪等，1983)1～5卷；

中國地震臺網(wǎng)中心《中國地震臺網(wǎng)目錄》(截至2019年10月)；

地震出版社《中國震例(2003-2006)》(車時、蔣海昆、付虹等)；

地震出版社《中國震例(2011-2012)》(蔣海昆、楊馬陵、付虹)；

根據(jù)上述地震資料，編制了貴州省破壞性地震目錄(M≥4.7)(表1)。

表1 貴州省破壞性地震目錄(截至2019年12月，M≥4.7)Tab.1 List of destructive earthquakes in Guizhou(up to October 2019，M≥4.7)

續(xù)表1

(2)貴州省破壞性地震震中分布和空間分布特征

根據(jù)貴州省破壞性地震目錄以展示貴州省地震活動的空間分布特征。選取含有深度數(shù)據(jù)的地震數(shù)據(jù)繪制破壞性地震震中分布圖(圖3)，沒有深度的地震數(shù)據(jù)對本文的研究指導(dǎo)作用不大故不予考慮。空間分布圖(圖4)中選取數(shù)據(jù)時考慮到1971年6月27日貴州望謨縣的地震震源深度與其他地震震源深度差距較大，且震源深度較深，無法通過重、磁、電、震等物探方法進(jìn)行研究，故該地震數(shù)據(jù)不予考慮。

圖3 貴州省破壞性地震震中分布圖Fig.3 Epicentre distribution of destructiveearthquake in Guizhou

圖4 貴州省破壞性地震空間分布圖Fig.4 Spatial distribution of destructive earthquakes in Guizhou

4 中-深部構(gòu)造的研究

貴州位于揚子陸塊、江南造山帶、右江造山帶的復(fù)合部位。多位學(xué)者曾對貴州的中-深部斷裂進(jìn)行過推斷，但由于技術(shù)和資料不足、認(rèn)識差異等原因，研究存在部分爭議。本文在借鑒前人已有的研究成果上，通過重、磁、電、震等多種物探資料，并結(jié)合貴州省破壞性地震震源深度，對貴州破壞性地震震源深度區(qū)域的中-深部斷裂進(jìn)行系統(tǒng)的總結(jié)和歸納。

根據(jù)前人的研究成果將貴州的深度斷裂構(gòu)造劃分為四級深斷裂。

(1)一級深斷裂是指延深大，切穿巖石圈達(dá)到軟流圈的深斷裂，延深大于500 km，多是活動帶和穩(wěn)定區(qū)的分界線，稱為巖石圈斷裂。

(2)二級深斷裂是指切穿地殼到莫霍面頂界的深斷裂，延深大于30 km，是大型隆起、大型拗陷和地塊的分界線，稱為地殼斷裂。

(3)三級深斷裂是指沉積蓋層和褶皺基底達(dá)到結(jié)晶基底、止于中地殼低速層的深斷裂，延深10～15 km，是地塊、地體的三級構(gòu)造分界線，稱為結(jié)晶基底斷裂。

(4)四級深斷裂是指沉積蓋層至磁性基底的斷裂，稱褶皺基底斷裂[4]。

貴州破壞地震震源深度范圍在7～16 km，故本文選取三級深斷裂和四級深斷裂進(jìn)行研究。

根據(jù)地表出露地質(zhì)現(xiàn)象是深部斷裂地質(zhì)作用的直觀反映。本文根據(jù)前人的研究成果結(jié)合貴州1∶50萬地質(zhì)圖、貴州1∶20萬重力圖、貴州1∶25萬航磁圖相互驗證厘定了貴州三級深斷裂12條。

根據(jù)圖5可以明顯看到，破壞性地震分布在F8、F1斷裂帶及附近地區(qū)。其中，除了2019年10月2日的沿河4.9級地震沒有分布于F8斷裂帶及附近地區(qū)，其他破壞性地震均分布于F8斷裂帶及附近地區(qū)。

圖5 貴州重力、航磁異常推測三級斷裂與破壞性地震分布關(guān)系圖Fig.5 Relationship between tertiary faults and destructiveearthquake distribution based on gravity and aeromagnetic anomalies

為研究中-深部F8斷裂，本文收集人工地震數(shù)據(jù)(中石油西南物探分公司提供)，有一條穿越埡都—紫云斷裂帶走向近北東—南西向的地震剖面(圖6圖7)。

圖6 埡都-紫云斷裂地震剖面圖Fig.6 Seismic profile of Yadu-Ziyun Fault

通過對埡都—紫云斷裂地震剖面研究，得到以下主要認(rèn)識：

(1)埡都—紫云斷裂在六枝附近是深切基底主體傾向SW的扭斷層，切割深度大于10 km，并且具正花狀構(gòu)造。

圖7 埡都-紫云斷裂地質(zhì)解釋剖面圖Fig.7 Geological interpretation profile of Yadu-Ziyun Fault

(2)根據(jù)剖面埡都—紫云斷裂的斷裂深部延展方向與F8斷裂深度及附近的地震震中深度，埡都—紫云斷裂在深度為10～20 km處的斷裂深部延展與F8斷裂極為相似，初步判斷F8斷裂為埡都—紫云斷裂。

5 貴州地震危險性分析

根據(jù)地表構(gòu)造分析、地震活動特征、中-深部構(gòu)造研究等研究成果的基礎(chǔ)上，初步判斷貴州地震主要發(fā)生在埡都—紫云斷裂帶及附近區(qū)域，根據(jù)地震震源深度分析，貴州省的發(fā)震斷裂為Ⅲ級深度斷裂地震，即結(jié)晶基底斷裂。根據(jù)地震震源深度和位置初步判斷，1970年3月25日貴州晴隆地震、1983年4月5日貴州盤縣地震、1989年11月10日貴州威寧地震、2005年9月5日貴州威寧地震、2009年1月17日貴州威寧地震、2009年3月22日貴州威寧地震、2015年3月30日貴州劍河地震均受埡都—紫云斷裂控制或影響。

6 結(jié)論與認(rèn)識

本文論述了以多種地球物理探測方法以及地質(zhì)構(gòu)造分析、地貌分析相結(jié)合的深淺構(gòu)造研究方法，確定斷裂的分布特征及活動特征，總結(jié)孕震構(gòu)造條件的研究方法具有一定的可行性。并且隨著物探技術(shù)的不斷發(fā)展，向深部斷裂的探測將得以實現(xiàn)，進(jìn)而得到更加詳實的中-深部構(gòu)造情況，對研究孕震區(qū)的深部環(huán)境，以及研究地震的發(fā)震原因都有較大的指導(dǎo)和借鑒意義。