譚 鑫 梁 寬 馬保起
1)中國(guó)科學(xué)院大學(xué),應(yīng)急管理科學(xué)與工程學(xué)院, 北京 100049
2)應(yīng)急管理部國(guó)家自然災(zāi)害防治研究院, 北京 100085
印度大陸向歐亞大陸俯沖,使巴顏喀拉塊體和川滇菱形塊體向東和東南方向移動(dòng),并圍繞著喜馬拉雅構(gòu)造結(jié)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)(Molnar 等,1989;England 等,1990;Royden 等,1997;Zhang 等,2004;England 等,2005;Copley,2008;Zhang,2013)。青藏高原東南緣是青藏高原構(gòu)造活動(dòng)和地震活動(dòng)最活躍的地區(qū)之一,新生代以來(lái)歐亞大陸碰撞不僅使青藏高原平均高度隆升至4 500 m 以上,還發(fā)育了具有較高滑動(dòng)速率和強(qiáng)震能力的活動(dòng)斷層,如阿爾金-海原斷裂帶、喀喇昆侖山-嘉利斷裂帶、鮮水河斷裂帶(Xu 等,1996;鄧起東等,2003;張培震等,2003)。近百年來(lái),該地區(qū)發(fā)生了40 余次M≥6.7 地震(張培震等,2003)。
川滇塊體(圖1)是由金沙江斷裂帶、紅河斷裂帶、鮮水河-小江斷裂帶和甘孜-玉樹(shù)斷裂帶圍成的菱形區(qū)域(李玶等,1975;闞榮舉,1977)。川滇塊體位于青藏高原向東南擠出的重要部位,其周緣和內(nèi)部被多條活動(dòng)斷裂帶分割,地震活動(dòng)性強(qiáng)烈,分段明顯。小江斷裂帶位于川滇菱形活動(dòng)塊體南部,北接則木河斷裂,向南延伸至云南省,被紅河斷裂帶截?cái)?,是川滇菱形塊體東南邊界的重要組成部分,也是南北地震帶重要組成部分(張培震等,2003;徐錫偉等,2003;張培震,2008)。
圖1 青藏高原東南緣構(gòu)造背景與地震分布Fig.1 Tectonic setting and distribution map of the southeast margin of the Tibetan Plateau
由于鮮水河-小江斷裂帶作為青藏高原東南緣活動(dòng)構(gòu)造的變形特征和形成機(jī)制研究熱點(diǎn),國(guó)內(nèi)外關(guān)于小江斷裂帶的研究成果較多。小江斷裂帶是強(qiáng)震活動(dòng)的高發(fā)斷層,北段和中段歷史地震頻發(fā),南段活動(dòng)性較弱,歷史地震較少,無(wú)7 級(jí)以上大地震發(fā)生,無(wú)晚第四紀(jì)活動(dòng)的地質(zhì)證據(jù)(云南省地震局,1988;國(guó)家地震局震害防御司,1995;宋方敏等,1998;中國(guó)地震局震害防御司,1999;李玶,1993;聞學(xué)澤,1993;何宏林等,1993;宋方敏等,1998)。近年來(lái),國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)小江斷裂南段第四紀(jì)構(gòu)造變形、起始時(shí)代和滑動(dòng)速率的研究證明了小江斷裂帶南段是全新世斷裂,且走滑速率為(7.02±0.20) mm/a,與GPS 反演結(jié)果一致(韓竹軍等,2017;毛澤斌,2017;Shen 等,2005)。已有學(xué)者對(duì)小江斷裂帶地震活動(dòng)特征、活動(dòng)性、地震危險(xiǎn)性等開(kāi)展了大量研究工作,但對(duì)于小江斷裂帶古地震序列及其對(duì)滇東南弧形構(gòu)造區(qū)的影響,小江斷裂帶南段與3 條北北東向斷裂(紅河斷裂、石屏-建水?dāng)嗔?、曲江斷裂)的關(guān)系,蓮峰-昭通斷裂、則木河斷裂和小江斷裂組成的“Y”字形構(gòu)造區(qū)吸收和調(diào)節(jié)模式缺乏深入研究。
本文從小江斷裂帶晚第四紀(jì)活動(dòng)性出發(fā),通過(guò)系統(tǒng)總結(jié)已有學(xué)者關(guān)于小江斷裂帶的研究成果,對(duì)小江斷裂帶空間展布、地震活動(dòng)特征和強(qiáng)震危險(xiǎn)性等方面進(jìn)行研究,為進(jìn)一步研究小江斷裂帶地震地質(zhì)活動(dòng)和青藏高原東南緣構(gòu)造動(dòng)力學(xué)及運(yùn)動(dòng)學(xué)模型提供依據(jù)。
小江斷裂帶內(nèi)部斷層交錯(cuò),走向近南北,北起于云南巧家以北,向南經(jīng)東川、嵩明、宜良、建水,一直向北東方向延伸至紅河斷裂,全長(zhǎng)約400 km,總體呈東向微凸的弧形展布(宋方敏等,1998;聞學(xué)澤,1993;聞學(xué)澤等,2011;韓竹軍等,2017),如圖1 所示。聞學(xué)澤(1993)根據(jù)小江斷裂帶強(qiáng)震及大震的空間分布,將小江斷裂帶分為7 個(gè)震源段。宋方敏等(1998)按照幾何學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)特征將小江斷裂帶自北向南分為3 段:北段自巧家以北至蒙姑,全長(zhǎng)約50 km,該段結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,地貌現(xiàn)象明顯;中段分成東西兩支,東支為功山-尋甸斷裂,西支為嵩明-滄溪斷裂,2 條斷裂間距約為15 km,東支從蒙姑西向南東延伸至徐家渡,全長(zhǎng)200 km,由一系列次級(jí)斷裂組成,西支由滄溪開(kāi)始到澄江終止,全長(zhǎng)約為180 km,走向近南北;南段從徐家渡向南延伸至山花,全長(zhǎng)約150 km(滕德貞,1978;沈軍等,1997;宋方敏等,1998;毛澤斌,2017;鄭立龍等,2019;胡萌萌等,2020;常玉巧等,2021)。小江斷裂帶與北北西向曲江斷裂和石屏-建水?dāng)嗔严嘟?,在其交界處發(fā)育了曲江盆地、建水盆地和新寨盆地(聞學(xué)澤等,2011;胡萌萌等,2020;陳君賢等,2021)。
總體而言,小江斷裂帶北段和南段較單一,中段結(jié)構(gòu)復(fù)雜,總體呈東向微凸的弧形展布。小江斷裂帶北段長(zhǎng)約50 km,中段長(zhǎng)約200 km,南段長(zhǎng)約150 km。中段主要由東、西支主要斷裂段和與其平行的斷裂段組成,呈紡錘狀,東、西支主斷裂段又由多條更次級(jí)斷裂段構(gòu)成。
小江斷裂帶是大型左旋走滑斷裂帶,在遙感影像上通過(guò)解譯地貌特征,提取出小江斷裂帶的幾何展布特征(李凱等,2020)。小江斷裂帶沿線發(fā)育多種左旋錯(cuò)斷的地貌,如河流階地錯(cuò)斷、水系錯(cuò)斷、山脊錯(cuò)斷和洪積扇錯(cuò)斷等,并在斷裂帶沿線發(fā)育拉分盆地、斷層陡坎和斷層槽谷等構(gòu)造地貌(滕德貞,1978;宋方敏等,1998;張世民等,2001;毛澤斌,2017;韓竹軍等,2017)。
小江斷裂帶南段沿線串珠狀分布著晚第四紀(jì)盆地,其中新寨盆地為典型的拉分盆地(韓竹軍等,2017),龍?zhí)洞鍍刹砗由郊购蜎_溝同步左旋位錯(cuò)(韓竹軍等,2017),放馬坪地區(qū)的構(gòu)造地貌同步發(fā)生左旋位錯(cuò)(毛澤斌,2017);小江斷裂帶中段滄溪盆地沖積扇左旋錯(cuò)動(dòng),甸沙盆地?cái)?shù)條沖溝明顯發(fā)生左旋位移(鄭立龍等,2019),宜良盆地西緣水系、斷層槽谷和斷層陡坎同步左旋位錯(cuò)(常玉巧等,2021);小江斷裂帶北段水系、沖溝和山脊發(fā)生左旋位錯(cuò)(宋方敏等,1998)。以上均證明小江斷裂帶晚更新世以來(lái)以左旋走滑運(yùn)動(dòng)為主。根據(jù)GPS 數(shù)據(jù)反演,小江斷裂帶以左旋走滑運(yùn)動(dòng)為主,局部具有擠壓性質(zhì)(Shen 等,2005;王閻昭等,2008;程佳等,2012)。
滑動(dòng)速率是判斷斷裂活動(dòng)強(qiáng)度的重要參數(shù),是斷裂在一定時(shí)期內(nèi)的平均活動(dòng)水平,是地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的重要參數(shù)之一(鄧起東等,2008)。21 世紀(jì)以來(lái),隨著測(cè)年技術(shù)的不斷發(fā)展和GPS 數(shù)據(jù)的測(cè)量,滑動(dòng)速率大小越來(lái)越精確。
國(guó)內(nèi)外學(xué)者采用不同方法對(duì)小江斷裂帶滑動(dòng)速率進(jìn)行了研究。何宏林等(2002)研究表明,小江斷裂帶北段全新世平均滑動(dòng)速率為(15±2) mm/a,中段西支滑動(dòng)速率為7.0~9.0 mm/a,中段東支滑動(dòng)速率為6.0~7.5 mm/a,南段滑動(dòng)速率為1.66 mm/a;陳睿等(1988)利用各種錯(cuò)斷地質(zhì)地貌現(xiàn)象及被錯(cuò)斷體年齡分析,估算出小江斷裂帶中段西支在全新世以來(lái)的滑動(dòng)速率為6.5~7.4 mm/a;朱成男等(1983)計(jì)算出小江斷裂帶中段東支滑動(dòng)速率為4.8~9.6 mm/a;宋方敏等(1998)利用地貌學(xué)方法計(jì)算出小江斷裂帶中段西支滑動(dòng)速率為7.5~8.6 mm/a,中段東支滑動(dòng)速率為4.5~5.1 mm/a,南段滑動(dòng)速率為2.5~4.8 mm/a;韓竹軍等(2017)通過(guò)地質(zhì)和年代學(xué)方法相結(jié)合獲得了小江斷裂帶南段全新世左旋滑動(dòng)速率為(7.02±0.2) mm/a;胡萌萌等(2023)通過(guò)階地錯(cuò)斷和階地年齡數(shù)據(jù)估算出小江斷裂帶巧家段晚第四紀(jì)平均走滑速率為10~13 mm/a(表1)。
表1 小江斷裂帶晚第四紀(jì)各段滑動(dòng)速率Table 1 List of the Late Quaternary slip rates of each segment of the Xiaojiang fault zone
近年來(lái),隨著GPS 數(shù)據(jù)的興起,不少學(xué)者利用GPS 資料和模型對(duì)小江斷裂帶滑動(dòng)速率進(jìn)行了研究。不同模型反演出的小江斷裂帶滑動(dòng)速率差異較大,為5.0~12 mm/a。Shen 等(2005)計(jì)算得到小江斷裂帶左旋滑動(dòng)速率為(7±2) mm/a,無(wú)正斷分量;王閻昭等(2008)利用最小二乘法反演得到的小江斷裂帶左旋速率為(10.1±2.0) mm/a,與魏文薪(2012)反演結(jié)果相同;聞學(xué)澤等(2011)反演得到小江斷裂帶北段、中段和南段滑動(dòng)速率分別為10、8~9、4 mm/a(李西,2015);程佳等(2012)通過(guò)彈性位錯(cuò)模型反演出小江斷裂帶總體左旋走滑速率為10 mm/a;王伶俐等(2016)計(jì)算得到的小江斷裂帶滑動(dòng)速率總體偏小,為5~7 mm/a(表1)。
綜上所述,根據(jù)不同方法獲得的小江斷裂帶各段滑動(dòng)速率可知,小江斷裂帶整體滑動(dòng)速率為8~12 mm/a,北段滑動(dòng)速率為10~15 mm/a,中段東支滑動(dòng)速率為5~7 mm/a,中段西支滑動(dòng)速率為7~9 mm/a,中段整體滑動(dòng)速率為12~16 mm/a。小江斷裂帶中北段滑動(dòng)速率與整體滑動(dòng)速率差別較小,但南段滑動(dòng)速率驟減,且南段滑動(dòng)速率存在較大爭(zhēng)議,認(rèn)為其為1.66~11.3 mm/a,但整體來(lái)看,南段滑動(dòng)速率為5~7 mm/a,這可能與小江斷裂帶空間展布和走滑剪切作用有關(guān)。
據(jù)歷史地震記載,小江斷裂帶沿線發(fā)生M≥6 地震17 次,其中M≥7 地震4 次,M8 地震1 次,M≥7地震均位于小江斷裂帶上,最大震級(jí)地震為1833 年崇明8 級(jí)地震(云南省地震局,1988;國(guó)家地震局震害防御司,1995;宋方敏等,1998;中國(guó)地震局震害防御司,1999)。M≥7 的4 次地震全部集中在小江斷裂帶北段和中段,分別為1500 年宜良7 級(jí)地震、1733 年?yáng)|川7?級(jí)地震、1789 年華寧7 級(jí)地震和1833 年崇明8 級(jí)地震,小江斷裂帶南段歷史上未發(fā)生過(guò)M≥7 地震,僅在1606 年發(fā)生過(guò)建水6?級(jí)地震,這說(shuō)明小江斷裂帶中北段斷裂活動(dòng)性明顯高于南段(表2)。
表2 小江斷裂帶沿線及周邊主要地震(M≥6)事件(1 500-1990 年)Table 2 Major earthquake events (M≥6) along and around the Xiaojiang fault zone (From AD1500 to AD1990)
據(jù)歷史地震記載,1500-1990 年小江斷裂帶沿線及周邊區(qū)域共發(fā)生46 次M≥5 地震,地震分布時(shí)間不規(guī)律,部分時(shí)段地震呈叢集性發(fā)生,部分時(shí)段地震呈孤立性發(fā)生。小江斷裂帶歷史地震在時(shí)間分布上存在不均勻性,根據(jù)小江斷裂帶地震活動(dòng)性,將小江斷裂帶劃分為3 個(gè)平靜期和3 個(gè)活躍期。3 個(gè)平靜期期間雖發(fā)生1500 年宜良地震、1506 年尋甸地震、1644 年武定地震和1833 年嵩明地震等,但可看作是零星發(fā)生的地震(宋方敏等,1998)。在1599-1644 年、1696-1750 年、1930-1990 年3 個(gè)活躍期里,分別發(fā)生M≥5 地震5 次、6 次和15 次,其中第3 個(gè)活躍期每次地震之間的時(shí)間間隔平均為4 年(圖2)。
圖2 小江斷裂帶沿線M≥5 地震M-T 關(guān)系圖(修改自宋方敏等(1998))Fig.2 M-T map of M≥5 earthquakes along the Xiaojiang fault zone (According to Song et al(1998))
小江斷裂帶歷史地震空間分布存在明顯的不均勻性,斷裂帶部分段落先后發(fā)生幾次地震,部分段落無(wú)歷史地震資料。根據(jù)歷史地震的震中位置可知,小江斷裂帶沿線地震主要集中在北段和中段,南段歷史地震記錄少,僅1606 年建水6?級(jí)地震。小江斷裂帶南段作為地震空區(qū),應(yīng)加強(qiáng)對(duì)大地震危險(xiǎn)性的研究與監(jiān)測(cè)(聞學(xué)澤等,2011)。
古地震研究的主要目的是識(shí)別或揭露地質(zhì)地貌記錄的大地震變形遺址,確定大地震發(fā)生的時(shí)間、復(fù)發(fā)特征和同震位移等參數(shù),認(rèn)識(shí)斷裂的長(zhǎng)期活動(dòng)性并估計(jì)未來(lái)大地震發(fā)生的危險(xiǎn)性(冉勇康等,2012)。已有學(xué)者對(duì)小江斷裂帶的分段和古地震進(jìn)行了研究(陳睿等,1988;Hu 等,1988;宋方敏等,1998;沈軍等,1998;李西,2015;Li 等,2015;毛澤斌,2017;Guo 等,2021)。本研究收集了小江斷裂帶23 個(gè)探槽數(shù)據(jù),并將古地震數(shù)據(jù)匯總。探槽位置如圖3(a)所示,圖3(b)顯示了自22 ka 以來(lái)小江斷裂帶各段的古地震信息。
圖3 小江斷裂帶各段古地震信息Fig.3 Paleoseismic information on various sections of the Xiaojiang fault zone
小江斷裂帶南段共開(kāi)挖了3 個(gè)探槽,分別為放馬坪探槽、東村探槽和落水洞探槽(毛澤斌,2017;Guo 等,2021)。通過(guò)分析小江斷裂帶南段共發(fā)生了4 次地表破裂的古地震事件,從老到新分別為EW4(12 755-15 360 BP)、EW3(6 900-10 845 BP)、EW2(670-1 455 BP)、EW1(145-635 BP),最新的EW1 很可能為1606 年建水地震,且古地震事件無(wú)周期性。在小江斷裂帶中段東支上收集到了10 個(gè)探槽(宋方敏等,1998),受當(dāng)時(shí)測(cè)年技術(shù)的限制,許多探槽雖揭露了多次古地震事件,但無(wú)精確的測(cè)年結(jié)果限定,因此根據(jù)已有資料,在小江斷裂帶中段東支限定了7 次古地震事件,從老到新分別為EME1(217-450 BP)、EME2(2 500±80-2 905±95 BP)、EME3(~5 200±105 BP)、EME4(7 200±155-7 240±85 BP)、EME5(~9 000±400 BP)、EME6(~13 000±150 BP)、EME7(19 580±1 100 BP),其中EME1 可能為1733 年?yáng)|川地震。在小江斷裂帶中段西支上收集到了10 個(gè)探槽,其中大墳地探槽、干海子探槽、草海子探槽為最新開(kāi)挖的探槽(宋方敏等,1998;俞維賢等,2004;李西,2015;Li 等,2015)。在小江斷裂帶中段西支限定了8 次古地震事件,分別為EMW1(117 BP)、EMW2(445±95-830 BP)、EMW3(1 347±213-2 239±213 BP)、EMW4(4 000-5 250 BP)、EMW5(~8 000±360 BP)、EMW6(~12 000 BP)、EMW7(~15 000 BP)、EMW8(20 350-20 770 BP),其中EMW1 為1833 年嵩明地震。小江斷裂帶北段由于無(wú)探槽資料,所以無(wú)法確定其古地震信息。
綜上所述,雖然已有學(xué)者對(duì)小江斷裂帶的古地震開(kāi)展了大量研究工作,但對(duì)小江斷裂帶北段和南段古地震的研究還不夠充分,不能準(zhǔn)確確定斷裂的活動(dòng)習(xí)性和未來(lái)大地震的復(fù)發(fā)時(shí)間。同時(shí),對(duì)于小江斷裂帶中段的古地震研究雖較多,但局限于當(dāng)時(shí)測(cè)年技術(shù),對(duì)古地震事件的時(shí)代限定不夠清楚。因此,加強(qiáng)對(duì)小江斷裂帶各段的古地震研究并確定小江斷裂帶古地震復(fù)發(fā)周期是后續(xù)研究的重點(diǎn)。
小江斷裂帶歷史上發(fā)生過(guò)多次大地震,形成了一系列地表破裂帶(聞學(xué)澤,1993;宋方敏等,1998;聞學(xué)澤等,2011;韓竹軍等,2017;常玉巧等,2021;Guo 等,2021)。已有研究成果表明,小江斷裂帶的地表破裂帶表現(xiàn)形式主要為地震溝槽、地震陡坎、地裂縫和鼓包、水系位錯(cuò)、斷塞塘、地質(zhì)滑坡和地震崩塌體、眉脊面等(聞學(xué)澤,1993;宋方敏等,1998)。然而,歷史地震的地表破裂由于時(shí)間原因和人工改造,大多地表破裂消失或被破壞。小江斷裂帶仍保存的地貌有斷層槽谷、斷錯(cuò)水系、斷塞塘、斷層陡坎、眉脊面、拉分盆地、斷頭溝、閘門(mén)脊(韓竹軍等,2017;毛澤斌,2017;Guo 等,2021;常玉巧等,2021),如圖4 所示(韓竹軍等,2017;毛澤斌,2017)。
圖4 小江斷裂帶地貌特征Fig.4 Geomorphic features of Xiaojiang fault zone
小江斷裂帶作為南北地震帶的一部分,地震活動(dòng)頻繁,其強(qiáng)震危險(xiǎn)性也受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。眾多學(xué)者基于活動(dòng)構(gòu)造、歷史地震、小震精定位、庫(kù)侖應(yīng)力、GPS 數(shù)據(jù)與震源機(jī)制解等資料,確定了小江斷裂帶的地震危險(xiǎn)性。
b值是表征震級(jí)-頻度關(guān)系的比例系數(shù),因此b值隨時(shí)間變化可用于預(yù)測(cè)大地震的發(fā)生(Wiemer 等,1997;易桂喜等,2004,2007,2008;孟昭彤等,2021)。易桂喜等(2008)利用31 年的地震資料,根據(jù)精細(xì)b值結(jié)果確定小江斷裂帶上存在嵩明凹凸體、巧家與東川之間的凹凸體和嵩明北西凹凸體,其中嵩明凹凸體未來(lái)發(fā)生8 級(jí)以上地震的可能性較小,而巧家與東川之間的凹凸體和嵩明北西凹凸體較嵩明凹凸體大,且東川北段存在近300 年強(qiáng)震空區(qū),發(fā)生強(qiáng)震的危險(xiǎn)性更高。錢(qián)曉東等(2008)根據(jù)歷史地震資料和中小地震觀測(cè)資料,計(jì)算出宜良-嵩明段b值較小,強(qiáng)震復(fù)發(fā)周期短,是未來(lái)發(fā)生7 級(jí)以上大震的潛在危險(xiǎn)區(qū)。毛燕等(2016)通過(guò)地震數(shù)據(jù)和b值計(jì)算出巧家北至東川南、華寧以南至小江斷裂帶南段具備發(fā)生強(qiáng)震的條件。
斷層滑動(dòng)速率、強(qiáng)震復(fù)發(fā)周期和斷層閉鎖深度是判斷斷層活動(dòng)性的重要參數(shù),是地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的重要參考指標(biāo)(張效亮,2009;崔篤信等,2009)。程佳等(2011)利用GPS 速度場(chǎng),根據(jù)彈性位錯(cuò)模型反演了年平均滑動(dòng)速率并歸一化,得出蒙姑-東川段、東川-尋甸段和宜良-澄江段地震危險(xiǎn)程度較高。趙靜等(2015)利用GPS 數(shù)據(jù)反演小江斷裂帶在汶川地震前后的斷層閉鎖程度和滑動(dòng)虧損空間分布動(dòng)態(tài)變化特征,確定了小江斷裂帶北段東川段和南段強(qiáng)震危險(xiǎn)性高。張賽鵬(2019)通過(guò)GPS 速度場(chǎng),基于塊體模型和位錯(cuò)模型對(duì)川滇地區(qū)斷裂帶閉鎖深度進(jìn)行反演,得出小江斷裂帶整體閉鎖程度南北差異較大的結(jié)論,北段閉鎖深度達(dá)12 km,向南閉鎖深度呈線性增大,在小江斷裂帶南段閉鎖深度達(dá)30 km,與李煜航等(2014)、宋劍等(2016)、孫云梅(2018)的反演結(jié)果一致。汶川地震后小江斷裂帶整體閉鎖程度增加,北段閉鎖深度達(dá)18 km,具有較高的地震危險(xiǎn)性(張賽鵬,2019)。
研究斷裂地震危險(xiǎn)性關(guān)鍵是了解斷裂活動(dòng)習(xí)性。開(kāi)展古地震研究可通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的記錄,觀測(cè)斷裂在幾個(gè)重復(fù)周期上的活動(dòng)習(xí)性,并估計(jì)未來(lái)發(fā)生大地震的危險(xiǎn)性(李西,2015)。小江斷裂帶在各段的古地震復(fù)發(fā)周期不同(表3)。整體來(lái)說(shuō),小江斷裂帶北段由于古地震研究較少,對(duì)古地震復(fù)發(fā)周期還缺乏認(rèn)識(shí),但通過(guò)b值和斷層閉鎖深度來(lái)看,小江斷裂帶北段具有較高的地震危險(xiǎn)性。小江斷裂帶中段的古地震復(fù)發(fā)周期多為2 000 年左右,南段的古地震復(fù)發(fā)周期較長(zhǎng),為2 000~4 000 年,但南段從有記載以來(lái)僅發(fā)生過(guò)1606 年建水6?級(jí)地震,所以小江斷裂帶南段具有發(fā)生強(qiáng)震的危險(xiǎn)性。
表3 小江斷裂帶各段的古地震復(fù)發(fā)周期Table 3 Paleoseismic recurrence periods in various sections of the Xiaojiang fault zone
由此可見(jiàn),由于已有研究數(shù)據(jù)、研究方法和研究理論的不同,預(yù)測(cè)小江斷裂帶地震危險(xiǎn)性有很大的不同。但從歷史地震資料和已有研究成果來(lái)說(shuō),小江斷裂帶未來(lái)最有可能發(fā)生M≥7 以上地震的地區(qū)為北段巧家-東川段和南段。
小江斷裂帶是大型左旋走滑斷裂帶,是川滇菱形塊體和華南塊體的邊界斷裂之一,也是南北地震帶重要組成部分。本文綜合分析了關(guān)于小江斷裂帶的已有研究成果,系統(tǒng)闡述了小江斷裂帶的空間展布、滑動(dòng)速率、活動(dòng)特征和地震危險(xiǎn)性等。
已有研究表明,川滇塊體以3~5 mm/a 的速度向東南運(yùn)動(dòng)(Burchfiel 等,2003;中國(guó)地震學(xué)會(huì)地震地質(zhì)專(zhuān)業(yè)委員會(huì),1994;徐錫偉等,2003)。鮮水河-小江斷裂帶由多條斷裂帶構(gòu)成,且每條斷裂還存在分支,斷裂帶的滑動(dòng)速率差別大(圖5)。整體來(lái)看,川滇菱形塊體各斷裂滑動(dòng)速率差別很大,其中甘孜-玉樹(shù)斷裂滑動(dòng)速率為4.0~7.0 mm/a,鮮水河斷裂帶滑動(dòng)速率為10 mm/a 左右,大涼山斷裂滑動(dòng)速率為2~4 mm/a,安寧河斷裂滑動(dòng)速率為2.6~6.6 mm/a,則木河斷裂滑動(dòng)速率為5.8~8.6 mm/a,蓮峰-昭通斷裂滑動(dòng)速率為(6.22 ± 0.1 )mm/a,麗江-小金河斷裂滑動(dòng)速率為3~4.5 mm/a,紅河斷裂滑動(dòng)速率為1.6~3.4 mm/a,小江斷裂帶各段滑動(dòng)速率不同,但南段滑動(dòng)速率明顯低于北段和中段滑動(dòng)速率(Allen 等,1991;He 等,1999;Shen 等,2005;Ren 等,2010;徐錫偉等,2003;何宏林等,2008;王閻昭等,2008;吳中海等,2014;黃學(xué)猛等,2015;朱爽等,2017;王虎等,2018;白明坤等,2022)。小江斷裂帶從北中段到南段滑動(dòng)速率減小的原因已有學(xué)者進(jìn)行了研究。何宏林等(1993)認(rèn)為由于滇東南楔形構(gòu)造區(qū)3 條北北西向右旋斷裂的阻擋,小江斷裂帶南段的活動(dòng)性減弱,滑動(dòng)速率降低。聞學(xué)澤等(2011)認(rèn)為小江斷裂帶從北段到南段左旋走滑速率減小是由于曲江斷裂和石屏-建水?dāng)嗔延倚呋恼{(diào)節(jié)。Wang 等(2014)通過(guò)對(duì)曲江斷裂進(jìn)行野外填圖和晚第四紀(jì)活動(dòng)速率分析,得出曲江斷裂是應(yīng)力釋放區(qū)域,小江斷裂帶南段左旋走滑分量分解到了曲江斷裂。Guo 等(2021)根據(jù)開(kāi)挖探槽揭露了小江斷裂帶南段的古地震事件,并提出小江斷裂帶強(qiáng)震復(fù)發(fā)周期受南段多條分支斷層、北西向石屏-建水?dāng)嗔押颓瓟嗔训挠绊?。胡萌萌等?023)認(rèn)為小江斷裂帶從北中段到南段走滑速率的減小是由于走滑剪切作用調(diào)節(jié)形式變?yōu)樯煺?、旋轉(zhuǎn)和逆沖等多種方式共存。但小震精定位、震源機(jī)制解和GPS 反演表明滇東南楔形構(gòu)造區(qū)以正-走滑性質(zhì)為主,為張-剪性力性環(huán)境,表現(xiàn)出一定的伸展分量,這與橫向縮短變形相矛盾(Shen 等,2005;呼楠等,2013;謝張迪,2019)。韓竹軍等(2017)通過(guò)對(duì)小江斷裂帶南段滑動(dòng)速率的研究,獲得小江斷裂帶南段的滑動(dòng)速率為7 mm/a 左右,并提出川滇塊體向南推移的過(guò)程中,小江斷裂帶滑移速率未被曲江斷裂和石屏-建水?dāng)嗔盐諟p小,而是正常衰減。小江斷裂帶南段處在川滇菱形塊體東南部,與曲江斷裂、石屏-建水?dāng)嗔押图t河斷裂帶一起構(gòu)成了滇東南楔形構(gòu)造區(qū)(何宏林等,1992)。小江斷裂帶南段空間展布較北段和中段復(fù)雜,南段發(fā)育多條分支(如李浩寨斷裂和建水?dāng)嗔眩夷隙未┻^(guò)紅河斷裂與奠邊府?dāng)嗔严噙B,使其滑動(dòng)速率變化較復(fù)雜。小江斷裂帶南段滑動(dòng)速率較北段和中段小,但高于北北西向的曲江斷裂、石屏-建水?dāng)嗔押图t河斷裂(韓新民等,1993)(圖5)。作為川滇塊體的東邊界重要組成部分,小江斷裂帶一直對(duì)川滇塊體東南移動(dòng)起著重要調(diào)節(jié)作用,左旋的小江斷裂帶與右旋的曲江斷裂、石屏-建水?dāng)嗔押图t河斷裂相互調(diào)節(jié),并向南跨越紅河斷裂向右旋的奠邊府?dāng)嗔褌鬟f。小江斷裂帶南段向南延伸模式也存在爭(zhēng)議。何宏林等(1993)認(rèn)為小江斷裂帶南段并未穿過(guò)紅河斷裂,而是終止于建水縣山花區(qū)域。有些學(xué)者認(rèn)為小江斷裂帶被紅河斷裂截?cái)啵⑾蚰戏稚⑿缘卮┻^(guò)紅河斷裂,其活動(dòng)性傳遞到奠邊府?dāng)嗔押鸵恍┍睎|向次級(jí)斷裂(Wang 等,1998;Schoenbohm 等,2006)。通過(guò)遙感影像解譯和小震精定位,毛澤斌(2017)和謝張迪(2019)認(rèn)為小江斷裂帶南段并未受到紅河斷裂的影響,而是穿過(guò)紅河斷裂繼續(xù)向南延伸,但奠邊府?dāng)嗔咽欠窦{入青藏高原東邊界還存在一定爭(zhēng)議。GPS 反演結(jié)果表明小江斷裂帶向南延伸的滑動(dòng)速率為7 mm/a 左右,與韓竹軍等(2017)通過(guò)地質(zhì)地貌獲得的小江斷裂帶南段滑動(dòng)速率相同,可推測(cè)小江斷裂帶南段跨過(guò)紅河斷裂向南延伸(Shen 等,2005;程佳等,2012)。而奠邊府?dāng)嗔鸦瑒?dòng)速率小于小江斷裂帶南段,說(shuō)明小江斷裂帶南段穿過(guò)紅河斷裂后并不是沿單一斷裂延伸,而是向南傳遞至各分支斷裂上(Lai 等,2012)。
紅河斷裂晚第四紀(jì)活動(dòng)不顯著,王洋等(2015)將曲江斷裂和石屏-建水?dāng)嗔岩黄鸺{入川滇塊體的西南邊界。吳中海等(2015)提出了川滇雙弧型旋扭活動(dòng)構(gòu)造體系,并將奠邊府?dāng)嗔鸭{入青藏高原東南緣順時(shí)針旋轉(zhuǎn)構(gòu)造動(dòng)力學(xué)模型的邊界斷裂(謝張迪,2019)。但紅河斷裂的晚第四紀(jì)活動(dòng)性還需通過(guò)古地震和滑動(dòng)速率進(jìn)行進(jìn)一步研究。巴顏喀拉塊體和川滇塊體向華南塊體擠壓,并在涼山次級(jí)塊體南邊界蓮峰-昭通斷裂帶發(fā)生擠壓作用,調(diào)節(jié)、吸收塊體南東向應(yīng)變(聞學(xué)澤等,2013;常祖峰等,2014;程佳等,2014)。大涼山斷裂帶在川滇塊體南邊界的“裁彎取直”可能取代安寧河斷裂和則木河斷裂在鮮水河-小江斷裂帶中的地位(何宏林等,2008)。小江斷裂帶與則木河斷裂和蓮峰-昭通斷裂帶形成了與鮮水河斷裂帶、安寧河斷裂和龍門(mén)山斷裂帶相同的“Y”字形構(gòu)造區(qū)。鮮水河斷裂帶、龍門(mén)山斷裂帶、安寧河斷裂組成的“Y”字形構(gòu)造區(qū)是巴顏喀拉塊體、川滇塊體和大涼山次級(jí)塊體的邊界斷裂,在“Y”字形構(gòu)造區(qū)發(fā)生過(guò)多次地震,如1955年康定7.5 級(jí)地震和1786 年瀘定7.8 級(jí)地震,最近一次地震事件為2022 年瀘定6.8 級(jí)地震,且在龍門(mén)山斷裂帶上發(fā)生過(guò)2008 年汶川MS8.0 地震。則木河斷裂、小江斷裂帶和蓮峰-昭通斷裂帶組成的“Y”字形構(gòu)造區(qū)是川滇塊體、大涼山次級(jí)塊體和華南塊體的邊界斷裂,在“Y”字形構(gòu)造區(qū)也曾發(fā)生過(guò)1930 年巧家6.0 級(jí)地震和1733 年?yáng)|川7.8 級(jí)地震,且在昭通-魯?shù)閿嗔焉习l(fā)生過(guò)2014 年魯?shù)镸S6.5 地震。通過(guò)構(gòu)造類(lèi)比分析蓮峰-昭通斷裂帶活動(dòng)性應(yīng)與龍門(mén)山斷裂帶一樣,為全新世活動(dòng),但與張偉恒等(2018)得出的晚更新世活動(dòng)有所差異。因此,對(duì)于蓮峰-昭通斷裂帶最新活動(dòng)時(shí)間和“Y”字形構(gòu)造區(qū)地震危險(xiǎn)性、“Y”字形構(gòu)造區(qū)地震是否相互之間具有聯(lián)系、“Y”字形構(gòu)造區(qū)滑動(dòng)速率吸收和調(diào)節(jié)模式等問(wèn)題,均需進(jìn)一步研究和討論。
此外,聞學(xué)澤等(2011)通過(guò)應(yīng)力釋放和歷史強(qiáng)震研究了小江斷裂帶和曲江斷裂、石屏-建水?dāng)嗔训卣鸬年P(guān)系,提出曲江斷裂、石屏-建水?dāng)嗔褟?qiáng)震序列滯后于小江斷裂帶。曲江斷裂、石屏-建水?dāng)嗔压诺卣鹧芯窟€處于初級(jí)階段,通過(guò)研究曲江斷裂古地震事件,結(jié)合石屏-建水?dāng)嗔压诺卣鹗录托〗瓟嗔褞Ч诺卣鹗录?duì)比結(jié)果,分析曲江斷裂、石屏-建水?dāng)嗔压诺卣鹗录欠衽c應(yīng)力釋放和歷史強(qiáng)震一樣滯后于小江斷裂帶。
目前,小江斷裂帶已有190 年未發(fā)生過(guò)M≥7 地震,因此,需高度重視未來(lái)發(fā)生大地震的可能性。致謝 本文在撰寫(xiě)過(guò)程中得到計(jì)昊旻博士的建議和毛澤斌碩士提供的野外照片,在此表示衷心感謝。