2018年04月21日 星期六

地质力学所活动构造团队重新厘定公元624年西昌大地震的发震断层,为科学研判区域强震危险性提供了新的地质依据

作者:吴中海 发布时间:2021-05-25

中国是世界上陆内活断层数量最多且遭受地震地质灾害影响最严重的国家之一,尤其是处于印度板块与欧亚板块陆陆碰撞带东南部的西南地区,是我国活断层密度高且强震特别频繁的区域,历史上曾饱受与活断层作用相关的地震地质灾害之苦。全长超过1600 km的鲜水河-小江断裂系(XXFS)是我国西南地区规模最大且活动速率最高的大型左旋走滑断裂带,全新世最大走滑速率可达10 mm/a以上。该断裂带的地质结构非常复杂(图1),从北西向东南包括了玉树-甘孜断裂带、鲜水河断裂带、安宁河断裂带、则木河断裂带、大凉山断裂带和小江断裂带等多条次一级断裂带。同时,该断裂系也是世界罕见的多强震构造带,历史明确记载的M≥6.0强震超过60次,M≥7.0强震近20次,最大地震为1833年云南嵩明8.0级地震。由于断裂系穿越地区的早期历史记载不详,导致对部分历史地震的发震断层认识不清或存在争议,影响了对该断层未来强震危险性的科学研判。

四川大凉州西昌市位于鲜水河-小江断裂系中-南段安宁河断裂(ANHF)和则木河断裂(ZNHF)间的衔接部位(图1),是两条断裂带左阶斜列的拉分断陷区,发育了邛海断陷湖盆。历史记载西昌市所在区域曾多次发生M≥7.0大地震,最近一次是1850年的西昌M7?大地震,曾造成当时的西昌市大量房屋倒塌,并伴生山崩滑坡以及邛海湖水上涨冲毁村庄等灾害,共导致约2.4万人死亡。进一步梳理该区早期的历史地震记录发现,公元624、814年两次西昌M>6地震的震害记载相对简单。其中公元624年西昌地震的震害记载为:“山摧壅江,江水噎流”。公元814年地震被描述为“地震,昼夜八十震方止,压死者百余人,地陷者三十里。会东、盐边、宁南、普格、昭觉、喜德、等县皆在境内(旧唐书本纪、五行志、新唐书五行志)”。这导致很难确定这两次地震的具体发震断层。前人曾将它们的发震断层分别归至则木河断裂和安宁河断裂,或认为两次地震的发震断层皆为则木河断裂,但都缺乏直接地质证据。

地质力学所活动构造团队基于两次地震的震害特征描述,判定公元814年地震关于“地陷三十里”的震害描述指示地震应发生在西昌一带的断陷盆谷区,相对符合西昌盆地至其以北安宁河河谷的构造地貌特征,结合前人给出的安宁河断裂南段的大地震平均复发间隔(600~800年),与该断裂段上的最新地震发生时间(1536年),推断814年地震应发生在安宁河断裂南段。而公元624年地震的堵江特征指示其更有可能发生在西昌以南,沿则木河-小江断裂带发育的金沙江干流及其支流黑水河的深切河谷区(图1)。

图1 青藏高原主要活动断裂(右上)与安宁河断裂-小江断裂带展布图

通过对巧家盆地进行第四系和活动断裂填图,地质力学所活动构造团队发现金沙江干流上的巧家谷地是大凉山断裂、则木河断裂和小江断裂3条全新世活断层带的交汇区,并因小江断裂带在此处发生左阶弯曲而形成断陷宽谷,该区第四纪期间曾发生过多期地震诱发性滑坡堵江事件,在河谷中形成了多套古堰塞湖沉积,而且地层中保存有古地震滑坡、第四纪地层错动、古砂脉等多种类型的古地震遗迹。调查过程中,研究团队在巧家盆地西北侧的金沙江沿岸新发现一套最新的地震诱发滑坡遗迹。通过调查证实武圣宫梁子及其两侧山体边坡发生整体垮塌,整个岸坡垮塌又包含多个独立的滑坡,整个滑坡堆积体的总长超过2 km,物源分析指示滑坡堆积来源于金沙江西岸,但堆积体的前端延伸到了金沙江的东岸,表现为许多零散分布的巨砾石,并伴随有薄层湖相砂层沉积(图2),表明该滑坡体曾导致金沙江发生短暂断流。采用OSL和AMS-14C测年手段对滑坡的年龄进行间接限定,结果显示:该滑坡形成于公元878年之前,滑坡发育时间与公元624年地震接近,推断属于该地震诱发的一次大范围基岩岸坡垮塌导致的滑坡事件。根据滑坡分布与震中的空间关系推断,公元624年地震的宏观震中距离该滑坡应在25 km左右范围。进一步追索调查发现,在距该滑坡以北约1 km处,小江断裂穿过黑水河河漫滩陡坎处具有约13 m的左旋位错,很可能是公元624地震的同震位移(图3)。据此计算出公元624年地震的震级约为Mw7.7或Ms7.9。综合新的调查研究结果判断,小江断裂带北段与则木河断裂带衔接的巧家断裂段应是公元624年西昌地震的发震断层,震中位于金沙江干流的巧家河谷附近。考虑到该区自公元624年以来的近1400年期间一直缺乏强震记录,这一离逝时间已经接近或超过了则木河-小江断裂带北段已知的古地震复发间隔,因此需要进一步关注该区的强震危险性。以上研究成果可为进一步评价巧家断裂以及小江断裂带的地震危险性提供重要科学参考。

图2 新发现金沙江河谷巧家段的地震滑坡证据与特征

图3小江断裂带穿过黑水河处造成河漫滩陡坎发生左旋位错现象

相关成果近期发表在国际知名学术期刊《Frontiers in Earth Science》上,该期刊为JCR分区中地球科学领域二区期刊,2020年度影响因子为2.69。第一作者为胡萌萌博士,通讯作者为吴中海研究员,合作者为德国亚琛工业大学Klaus Reicherter教授、Sajid Ali博士等。

论文信息:Hu M, Wu Z, Reicherter K, Ali S, Huang X and Zuo J (2021) A Historical Earthquake-Induced Landslide Damming Event at the Qiaojia Reach of the Jinsha River, SE Tibetan Plateau: Implication for the Seismic Hazard of the Xiaojiang Fault. Front. Earth Sci. 9:649543. doi: 10.3389/feart.2021.649543.

该成果得到了中国地质调查局地质调查项目(12120114002101, DD20160268)和国家自然科学基金(U2002211)的共同资助。

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