龙门山断裂带晚第四纪的大地震活动——来自古地震研究的资料

2018年5·12汶川地震后,龙门山断裂带的大地震活动特征一直是倍受关注的科学问题.而探槽古地震研究是最直接揭示活断层带晚第四纪大地震活动规律的重要途径.本文通过系统总结龙门山断裂带近十年来探槽古地震研究成果,全面分析了龙门山断裂带不同段落的晚第四纪大地震活动与复发特征.结果显示：龙门山断裂带的大地震活动具有明显的分段性,北川—映秀断裂和江油—灌县断裂中段（包括小鱼洞断裂）是全新世以来,最为活跃的段落,约距今6000年以来,发生过3次位移量近似相等的事件,分别发生在5920—5730 cal BP和3300—2300 cal BP,大地震活动具有3000年左右的准周期复发特征;北川—映秀断裂的北段具有独立破裂的能力,该段汶川地震前一次事件发生在大约665—1030 AD,可能是历史上记载的942 AD地震事件,另一次事件发生在8240—7785 BC;江油—灌县断裂的南段（大川—双石断裂）发震能力明显弱于断裂带中段和北段.现有古地震数据表明,沿北川—映秀断裂,除汶川地震以外,并未显示出不同段落间在全新世期间存在级联破裂的证据,这可能意味着2008年汶川M8地震是龙门山断裂带上罕见的巨大地震事件.另外,青川断裂上探槽揭露的古地震变形事件不像是断裂直接位错的结果,更可能是被动响应北川—映秀断裂右旋位错的现象.     

野马河—大雪山断裂肃北段晚第四纪活动特征研究

前人对野马河—大雪山断裂肃北段的晚第四纪活动特征研究相对薄弱,缺少有关断层最新活动的证据。本文在高分辨率遥感解译的基础上,对肃北断裂开展全段1∶5 000的地质地貌填图,通过探槽开挖、放射性碳(~(14)C)测年以及低空无人机摄影测量(small Unmanned Aerial Vehicles,简称sUAV)等工作,对该断裂晚第四纪活动性进行系统研究。发现肃北断裂为一条全新世的逆冲活动断裂,晚第四纪以来具有多期活动,西水沟探槽剖面揭示出2次古地震事件,古地震离逝时间为(4 192.5±97.5)a B.P.之后。     

安宁河断裂西支全新世活动证据

安宁河断裂是川滇菱形块体东边界主要构成断裂之一,在冕宁县城附近因南河断裂与其汇交,导致该区域断层几何结构复杂。通过地质考察和探槽开挖,新发现了一段全新世活动断裂,命名为安宁河断裂西支。通过典型断错地貌位移测量和年代学样品测试得到调查点左旋滑动速率为（1.6±0.2）mm/a。开挖的古地震探槽揭示了2次古地震事件,分别为（2 300±30）～(1 700±30) a BP之间的一次地震和公元1536年7?级地震。已有研究在安宁河断裂南段获得的2次大地震事件与本次探槽揭示的地震事件时间较好地对应,说明安宁河断裂南段的大震事件可能导致了安宁河断裂西支同时破裂。     

嫩江断裂带北段的第四纪活动特征初步研究

嫩江断裂带是松辽盆地的西边界断裂,但受第四系强覆盖等研究条件的限制,前人对该断裂第四纪构造活动的研究较少。本文针对该断裂带北段开展了野外地质调查,并综合大地电磁测深和纵波速度结构等结果,初步研究了嫩江断裂带北段的第四纪活动特征。调查发现,该断裂北段主要发育地貌陡坎、基岩滑坡、地层揉皱变形、近垂直擦痕、基岩崩塌与线性断塞塘等特征。探槽古地震研究揭示断裂带北段在（80.9±4.6）—（62.9±2.3）ka BP曾发生1次古地震事件,运动方式为正断,垂直位移量约1.5m,震级约为M_S 7.1—7.3,断裂在晚更新世曾发生过强烈活动。研究结果有助于认识了解该断裂和松辽盆地的第四纪构造变形过程,并为评价该断裂及邻区的地震活动潜势提供参考。     

巴彦浩特断裂北段晚第四纪活动特征及其区域地震构造意义

巴彦浩特断裂位于阿拉善地块与鄂尔多斯地块相互作用的边界构造带上,其晚第四纪活动特征和古地震数据对全面理解贺兰山周边区域地震构造和地震危险性具有重要意义,为此在研究相对薄弱的巴彦浩特断裂北段开展了断错地貌和古地震槽探研究。观测显示巴彦浩特断裂阿拉善左旗以北段以右旋走滑活动为主兼具逆倾滑,断层西盘相对抬升,在浅表形成半正花状构造组合。年代（56.28±4.04）~（82.2±5.78）ka的冲洪积地貌面上冲沟断错137 m,并在东侧形成断塞塘地貌,估计断层右旋走滑速率为1.67~2.43 mm/a。探槽揭示了3次具有显著地表逆倾滑破裂的强震事件,时间分别为（56.28±4.04）~（55.33±3.04）、（32.79±2.22）~（13.76±1.1）、（13.76±1.1）~（7.86±0.43）ka,逆倾滑量分别为0.44、0.35、0.29 m。与前人在巴彦浩特断裂南段的古地震研究进行对比,可知这3次古地震可能仅为部分事件记录。结合已有研究成果建立了贺兰山周边区域地震构造模型,贺兰山西侧右旋走滑的巴彦浩特断裂强震发震能力不容忽视,贺兰山两侧盆地不同性质断裂系共同构成了阿拉善地块与鄂尔多斯地块的活动边界构造带。     

北天山博罗可努-阿齐克库都克断裂精河段的古地震事件

博罗可努-阿齐克库都克断裂(简称博-阿断裂)是天山内部一条长约1 000km的右旋走滑活动断裂,研究其晚第四纪的活动特征有助于理解大陆内挤压环境下活动走滑断裂在区域构造应变分配和造山过程中的作用并评价其地震危险性。文中选取博-阿断裂精河段作为研究对象,利用遥感影像解译、野外调查、探槽开挖以及第四纪测年等方法进行了古地震研究。博-阿断裂精河段断错了多期洪积扇,在Fan2和Fan3洪积扇上开挖了2个探槽。通过识别探槽内的地层与断层的切盖关系、裂缝、崩积楔等标志,结合沉积层的光释光定年结果,共识别出4次古地震事件。地震的发震时间分别为:E1(19. 4±2. 5)～(19. 0±2. 5) ka BP; E2(18. 6±1. 4)～(17. 3±1. 4) ka BP; E3(12. 2±1. 2)～(6. 6±0. 8) ka BP; E4 6. 9～6. 2ka BP。地震的复发间隔分别为(1. 2±0. 5) ka、(8. 7±3. 0) ka和(2. 8±3) ka。探槽内记录的最新一次古地震的离逝时间为6. 2～6. 9ka,由断裂上单次事件的位移限定的最新一次地震的震级为MW7...     

龙门山前山断裂中段古地震研究

“5·12”汶川地震形成了3条地表同震破裂带,前人以此为线索在龙门山中央断裂中段、前山断裂中段以及小鱼洞断裂开展了系列古地震探槽研究,在古地震识别、年代控制、活动特征和大地震原地复发周期等方面取得了较好成果,但前山断裂中段中北部的探槽因古地震遗迹破坏较严重或未保存而效果不太理想,为补充前山断裂中段的古地震探槽研究基础数据,笔者在该断裂中部的汉旺镇群新村、北部的雎水镇月儿门村一带的Ⅱ级河流阶地上开挖了2条探槽,并进行了古地震研究工作。结果显示:(1)“5·12”汶川地震导致的地表垂向位移量在汉旺镇群新村白溪河南西岸为1.4～1.5 m,在雎水镇月儿门村雎水河东岸约0.53～0.6 m;(2)汉旺镇群新村探槽揭示了包括“5·12”汶川地震在内的至少2次大地震事件,且2次事件的垂向位移量相当,而雎水镇月儿门村探槽仅揭示了“5·12”汶川地震事件;(3)根据AMS¹⁴C年龄测定结果,汉旺镇群新村探槽记录的前一次古地震事件应发生在2003±38 cal BP之前,与前人在擂鼓、映秀、小鱼洞、白鹿等地探槽记录的前一次古地震为同一事件,结合前人在地貌、古地震探槽方面的研究及历史...     

北京平原南口-孙河断裂带昌平旧县探槽古地震事件研究

报道了南口－孙河断裂昌平旧县探槽揭露的丰富的构造变形现象和古地震事件的分期、间隔及同震垂直位移．研究结果表明，全新世时期该断裂曾发生３次古地震事件，它们分别发生在距今（１０６４３± ２５０）ａ—（９７０±１２３５）ａ，（７８９４±１５０）ａ—（７６４±６５０）ａ及（３９８７±１００）ａ－（３６７±３１０）８，同震垂直位移分别为１ｍ，２ ｍ，２ ｍ．依据华北地区历史地震震级与地震地表位错的统计公式，推测相应震级为７．７及７．９级．该探槽研究结果表明，依据微地貌线索，在平原区仍可通过探槽了解断裂全新世活动，并有可能在探槽中见到丰富的细微构造现象．该项研究得到的南口－孙河断裂在全新世存在古地震的认识将对北京地区未来的地震危险性评估有重要意义．     

大青山山前断裂土右旗西段莲花山探槽揭露的古地震事件及年龄

大青山山前断裂位于河套盆地北缘,晚第四纪以来活动强烈,前人对该段古地震特征做过较多研究,但是因测年技术手段限制,以及在同一断层剖面拥有较多能有效约束古地震事件的测年数据较少、且能揭露出较多古地震事件的剖面偏少。本文通过对大青山山前断裂土右旗西段莲花山东侧古地震探槽的开挖,利用光释光年代学数据对古地震事件进行有效约束,并结合前人在该段探槽的年代数据,运用断层逐次限定法综合分析,得出土右旗西段断裂距今约11 500年发生了5次古地震事件,平均复发间隔2 260年。该段断裂5次古地震事件由新到老分别为：1.28～1.42 ka、3.41～3.60 ka、4.08～5.01 ka、8.26～9.32 ka和10.70～11.30 ka。最新一次活动事件应该为公元849年地震。同时,探槽揭露该段断层呈正断层性质,倾角在∠58°～∠77°之间。根据经验公式,包头段、土右旗西段和土左旗西段的潜在发震能力分别在M_W6.8～7.1、M_W6.8～7.1和M_W7.1～7.2左右。本文经验公式得出的震级偏小,可能存在级联破裂,后期需进一步结合其...     

郯庐断裂带安徽紫阳山段发现全新世活动证据

安丘-莒县断裂(F_5)为郯庐断裂带中段东地堑内最新活动断裂。近年来,F_5江苏段研究成果丰硕,发现不同地段普遍存在全新世活动性,运动方式以右旋走滑兼挤压逆冲为主。以往研究未讨论过F_5在淮河以南安徽境内的延伸情况以及进一步的活动性问题。文中选取与F_5江苏段线性影像特征延伸一致的淮河南岸郯庐紫阳山段作为突破口,通过遥感影像解译、地质地貌调查和探槽开挖,初步得到以下认识:1)紫阳山段线性构造地貌特征清晰,断层发育于浮山至紫阳山一线的中生代红色砂岩隆起边缘缓坡,为安丘-莒县断裂(F_5)过淮河后的南延部分;2)朱刘探槽开挖揭示,该段错断了晚更新世晚期黏土层,晚更新世晚期—全新世早期黑色黏土层受断层活动影响沿断面灌入、填充,形成黑色断层条带及黑土充填楔,表明断层最新活动时代达全新世早期;3)朱刘探槽开挖揭示,该段第四纪以来存在至少3次古地震事件,第1次古地震事件推测年代为第四纪早、中期,第2次古地震事件年代为20.10~13.46ka BP,第3次古地震事件年代为(10.15±0.05)~(8.16±0.05)ka BP。上述研究成果弥补了对郯庐断裂带安徽段晚第四纪活动性认识的不足,为安徽省的地震监测和震害防御工作提供了基础数据。     

金塔南山断裂中东段古地震特征初步研究

金塔南山断裂位于河西走廊酒泉盆地北侧,是青藏块体与阿拉善块体的边界断裂之一。前人仅对该断裂西段开展过古地震研究。文中基于古地震探槽研究和光释光测年等传统地震地质工作方法,定量研究了金塔南山断裂中东段的古地震特征。通过对断裂进行系统的野外调查,发现沿断裂沿线地层以早更新世至晚更新世洪积物为主,全新世洪积物厚度仅几十cm。选取发育在全新世洪积物相对较厚的洪积扇上的断层陡坎进行工作,获得了一些初步的认识:金塔南山断裂中东段晚第四纪以来持续活动特征明显,全新世洪积扇上发育高0.5~1m的断层陡坎表现出了很新的活动性。多个探槽揭露出晚更新世晚期以来的4次古地震事件,分别发生在(15.16±1.29)ka之前、(9.9±0.5)ka之前、6ka左右、(3.5±0.4)ka之后。全新世中期以来,发生过2次事件,且2次古地震均造成断裂全段破裂。     

滇西南地区孟连断裂晚第四纪新活动特征初步研究

孟连断裂位于云南省西南部与缅甸交界地带,是川滇菱形块体南部一条规模较大的活动断裂带,总体呈NEE向延伸,长约90km,走向N70°E,倾向NW,倾角50°~60°,断裂晚第四纪活动较强烈,以左旋走滑为主,兼具有倾滑特征。通过卫星影像解译和野外调查发现,其断错地貌主要以线性断层崖为主,高度不等,其次为断层谷地、断层沟槽和断层垭口地貌,冲沟及阶地的水平位移多在几十米至几百米之间。在孟连县城西侧开挖的大型探槽中,揭露出多条断层,通过分析剖面和14C测年结果认为,孟连断裂晚第四纪发生过4次古地震事件,除最早一次年代较久远以外,其他3次均发生在全新世中晚期以来,最近一次古地震事件的年代为(1 860±30)~(1 090±30)a B.P.。     

丽江-小金河断裂中段晚第四纪古地震历史

丽江-小金河断裂为川滇菱形块体内部重要的次级边界断裂,沿断裂断错地貌清晰,晚第四纪活动强烈,但历史上无地表破裂型地震的记录,其大震复发行为仍不清楚,难以评价其地震危险性。文中选取断错地貌最为显著的丽江-小金河断裂中段,在高分辨率卫星影像解译的基础上,在母猪达、红星和干塘子开挖3个探槽,并利用放射性碳测年和古地震事件的Ox Cal建模对古地震事件年龄进行了限定。研究结果表明,母猪达探槽揭示了3次古地震事件,分别发生在7 940~6 540a BP、4 740~4 050a BP和1 830~420a BP;红星探槽揭示了2次古地震事件,分别发生在5 120~3 200a BP和2 100~1 220a BP;干塘子探槽揭示了至少3次古地震事件,分别发生在44 980~17 660a BP、7 210~3 810a BP和2 540~1 540a BP,因为地层存在缺失,该探槽中揭示的事件可能不完整。综合3个探槽结果,全新世以来丽江-小金河断裂中段有3次古地震,分别发生在7 940~7 210a BP、4 740~4 050a BP和1 830~1 540a BP,其大震复发大致符合准周期模式,平均复发间隔约3 000a,震级达M7.5。考虑到丽江-小金河断裂中段较强的晚第四纪活动和较长的大震离逝时间,其未来地震危险性值得关注。     

祁连山北缘佛洞庙-红崖子断裂古地震特征初步研究

佛洞庙-红崖子断裂位于祁连山北缘断裂带中部,是祁连山与河西走廊之间的一条重要边界断裂,断裂全长约110km,总体走向北西西,该断裂为一条全新世活动的逆-左旋走滑断裂,断裂活动形成了一系列陡坎、断层崖以及冲沟和阶地左旋等断错地貌.本文通过3个探槽剖面对发生在该断裂上的古地震事件进行了分析,可确定地震事件2次,事件Ⅰ为历史地震,发生在距今400年前,为1609年红崖堡71/4级地震;事件Ⅱ的年代为距今（6.3±0.6）ka B.P.和（7.4±0.4）ka B.P.之间.同时结合前人的一些研究资料,对古地震的复发模式和间隔进行了初步讨论.     

郯庐断裂带中段嶂山东侧断裂的活动特征

目前对于郯庐断裂带新沂—泗洪段的研究相对薄弱,通过对该段北侧构造地貌条件较好的嶂山段开展研究,充实了该段的晚第四纪活动证据与古地震事件序列。嶂山段总体位于宿迁市晓店镇至井头乡一带,长约7km。构造地貌研究显示嶂山段晚第四纪活动具有逆冲右旋的运动性质。古地震探槽研究揭示:1)郯庐断裂在该段具有分期活动特征,上新世期间为拉张正断,第四纪以来表现为逆冲;2)1次古地震发生在15.12~11.82ka BP;3)断裂最新活动年代可能为3500a BP左右。综合前人的研究成果,目前郯庐断裂带新沂—泗洪段已揭露的古地震事件年代序列可归纳为:9.6×10~4a以前,晚更新世早、中期,15.12~11.82ka BP,(11.76±0.05)~(10.53±0.05)ka BP,(10.15±0.05)~(8.16±0.05)ka BP,4960~3510a BP。     

祁连山北缘玉门—北大河断裂东段古地震特征

玉门—北大河断裂是酒西盆地南侧的一条重要的活动断裂, 断裂西起青草湾, 向东经老玉门市、 青头山、 大红泉, 止于北大河以东骨头泉一带, 长约80 km, 走向北西西, 倾向南, 倾角20°~60°。 玉门—北大河断裂为一条全新世活动的逆冲断裂, 断裂东段保留了地震破裂带遗迹, 通过野外断错地貌调查和探槽开挖, 揭示该破裂带形成于距今1.7±0.3 ka, 此前断裂在4.1±0.3~5.4±0.3 ka及8.4±1.0 ka还有过2次古地震事件, 利用经验公式和已有震例估算, 每次地震震级约为M7。     

则木河断裂带晚第四纪活动特征及古地震研究

本文着重讨论了则木河断裂带晚第四纪以来的活动特征、古地震事件及大地震重复间隔等问题。结果表明，晚更新世以来则木河断裂主要以左旋水平走滑活动为主，其平均滑动速率为７毫米／年。据对所揭露的１０多条探槽资料对比分析结果认为，最早的一次古地震事件可能是发生在晚更新世末期，从这一时期至今全断裂带共发生过八次７级以上的古地震事件。全新世中期以后，大地震的重复间隔时间为９００年—１２００年。     

大凉山断裂带中段普雄断裂晚第四纪古地震

大凉山断裂带是中国大陆大型强震断裂带鲜水河-小江断裂系的重要组成部分,其中段的普雄断裂是断裂带中最长的1条次级断裂。该次级断裂的古地震活动情况对评价该区域地震活动水平和建立地震灾害预防措施具有重要意义。近年开展的活动断层填图和古地震探槽研究表明普雄断裂是1条晚更新世以来活动强烈的略向W倾的高角度左旋走滑断层。沿断裂开挖的2个探槽分别揭露了2次和3次古地震事件,分别发生在8206 BC—1172 AD、1084—1549 AD和17434—7557BC、1577—959 BC、927—1360 AD。结合探槽古地震结果和历史地震记载,进行建模分析得到断裂的离逝时间约为0.7ka,与距今倒数第2次事件的时间间隔约为2.3ka。同时,根据震级与地表破裂长度的经验公式估算古地震事件震级在7级以上。     

昌马断裂带古地震活动特征的新认识

昌马断裂位于祁连山西段,是祁连山系列次级断裂与阿尔金断裂东段的重要构造转换断层之一,于1932年发生7.6级地震。位于昌马断裂中东段的臭水柳沟古地震探槽揭示了2次地震事件:一次为1932年昌马地震事件,另一次为(902±44)a B.P.以来发生的事件,这弥补了昌马断裂全新世晚期古地震事件缺失的现状。结合前人的研究结果可确定昌马断裂全新世至少发生7次古地震事件,推测地震复发间隔为1ka左右,部分事件未能揭示。通过探槽揭示的低角度断层、地层变形和部分断裂的地貌特征可知,受阿尔金断裂NEE向挤出的影响,昌马断裂部分段落表现出低角度的逆冲推覆活动,形成其特有的低角度走滑现象,以吸收阿尔金断裂东段的左旋位移。这也说明昌马断裂在承担阿尔金断裂与祁连山西段系列断层的构造转换中起着重要作用。     

茂县-汶川断裂汶川段全新世活动证据

茂县-汶川断裂是龙门山推覆构造带的重要组成部分,又称龙门山后山断裂,是龙门山构造带形成的重要断裂,对解释青藏高原动力学和南北地震带的变形特征具有重要意义。已有学者对茂县-汶川断裂活动性采取不同手段展开调查研究,使用ESR、TL等多种方法表明断裂在晚更新世有过活动,但断裂在晚第四纪特别是全新世有无活动缺乏可靠的直接证据。为此,在汶川县草坡一带,综合地震地貌、探槽和年代分析等手段,揭露了2次古地震事件,分别距今约（345±20）a、（2015±30）a,证明了茂县-汶川断裂汶川段在全新世以来有过活动。