活动推覆构造区潜在震源的边界和震级上限——以1902 年阿图什8¼级地震构造区为例1

杨晓平 冉洪流

（中国地震局地质研究所，北京100029）

活动推覆构造区潜在震源的边界和震级上限
——以1902 年阿图什8¼级地震构造区为例1

杨晓平 冉洪流

（中国地震局地质研究所，北京100029）

1902年阿图什8¼ 级地震发生在西南天山山前推覆构造体中，逆冲推覆构造由推覆体的根部断裂、推覆体、滑脱断层和前缘逆断裂-褶皱等组成，大地震的发震断裂往往是推覆构造的根部断裂，而地震地表破裂和同震褶皱隆起则位于山前逆断层-褶皱带内。高震级的潜在震源区（MU＞7.5）对应于低速的天山地块和高速的塔里木地块之间的根带断裂，其长度对应于推覆体根带断裂的长度，宽度对应于根带隐伏逆冲断裂在地表的投影宽度。推覆体前缘的每个活动逆断裂-背斜对应于一个潜在震源（MU≤7.5），其长度与活动逆断裂-背斜的长度相等，宽度应覆盖活动褶皱的两翼。潜在震源的矩震级上限由W-C统计关系式确定，其中发震断裂的面积为活动褶皱的长度与隐伏断坡宽度的乘积。

西南天山 推覆构造 活动褶皱 潜在震源 震级上限

前言

l968年康奈尔首次在文章中提出了“potential source”的概念，国内将其翻译成“潜在震源区”，但没有明确给出潜在震源区的定义。从对潜在震源区的描述和应用可以知道，潜在震源区是未来地震震源可能的空间位置分布区域，可以呈点、线、面等形状。在中国当前的地震区划和工程场地地震安全性评价实践中，一般将潜在震源区定义为“未来可能发生破坏性地震的地区”（卢寿德，2006）。潜在震源区的确定主要包括两个方面：一是范围大小；二是展布方向和震级上限（MU）。总的来说，上述两个方面的内容都是根据地震活动空间分布和强度，以及地震构造来确定（张裕明，1993）。潜在震源区的范围、方向和面积直接影响着其周围的烈度、加速度值和地震年发生率的分配， 因此它对地震区划十分重要。在实际工作中，根据不同地区的特点可采用以下多种方法，如破坏性地震发生的构造部位、小震活动条带、余震分布范围、盆地构造解析、活断层的走向、古地震的破裂范围、断层分段等，来确定潜在震源区的方向和范围（张裕明等，1994）。在以往讨论潜在震源区划分的文献中，通常把潜在震源区的宽度取断裂两侧7—15km （张裕明等，1992）。潜在震源区和发震构造没有差别，仅仅是不同地震危险性分析方法中的不同表述（张裕明等，2006）。实际上，深部震源位置和地表活断裂的性质、倾向有很大的关系。在潜在震源划分过程中，通常假定潜在震源的位置与地表活动断裂的展布一致。在活动推覆构造发育的地区，大地震的震中与地表破裂带在空间上有较大的间距，而一些中强地震并不产生地表破裂，只表现为活动褶皱的隆升（杨晓平等，1998）。周本刚等（1997）和沈军等（2008a；2008b）在讨论划分潜在震源区的地震地质规则时也注意到这个问题。在对活动推覆构造区进行潜在震源划分时，所遇到的特殊问题是地表活动构造与发震构造之间存在空间上的不一致，地表断裂的同震位错变形与震级大小之间没有很好的线性关系，宏观震中与微观震中的空间位置也有较大的差别。

本文以1902年阿图什8¼ 级地震区为例，从地表活动构造、深部构造以及深浅构造的关系，讨论活动推覆构造区潜在震源区的边界位置，并以潜在震源区内发震构造（活动褶皱）的规模为基础，确定潜在震源的震级上限。最后，给出活动推覆构造区潜在震源划分和震级上限确定的原则和方法。

1 阿图什地震构造区的构造环境

阿图什地震发生在帕米尔东北，塔拉斯-费尔干断裂以东，为南天山与塔里木盆地接合带的西段。该带在地表表现为天山向塔里木盆地逆冲而形成的多排褶皱构造。根据褶皱构造的特征，可分为西部的阿图什推覆体和东部的柯坪推覆体（图1）。帕米尔及附近地区的地震震中分布表明，中深源地震主要分布在兴都库什至南帕米尔一带，其它广大地区主要为浅源地震（Burtman等，1993）。研究区位于浅源地震区，曾发生过1902年阿图什8¼级地震、1996年阿图什6.9级地震、1997年伽师6级强震群、2003年巴楚-伽师6.8级地震等一系列强震，是现今构造活动强烈的地区。许多学者对南天山与塔里木盆地接合带的新构造及断裂活动特征进行过大量的研究，主要认为南天山山前发育大量的近东西向逆冲断裂和薄皮式褶皱构造，反映了塔里木和南天山之间以相对挤压为主的构造活动（Yin等，1998；Allen等，1999；曲国胜等，2001；陈杰等，2001；杨晓平等，2006；2008）。也有学者认为，在南天山挤压构造带的前缘存在大规模的走滑活动（田勤俭等，2006）。

2 地表活动构造特征

阿图什地震区内存在多条逆断裂-褶皱带，以下简述它们的活动特征。

迈丹断裂：是天山和塔里木盆地的分界断裂，位于区域西北迈丹山一带，西起托云西，向东经哈拉其到乌什北，总体走向北东东，倾向北西，倾角 40°—80°，总长度近 1000km。依据山前推覆体的差异，西段称为阿图什推覆构造体，东段称为柯坪推覆构造体。

断裂控制两侧构造演化和现代地貌发育，西北侧为西南天山的中高山区，东南侧为多排背斜山岭和盆地，沿断裂线性影像清晰。卢华复等（1998）认为是一条具有左旋走滑特征的走滑逆断裂。沿断裂可见到古生代地层逆冲到新生代地层之上，在迈丹一带可见到清楚的断层面和破碎带，但山脊、水系无明显的左旋位错。发生在该断裂附近的几个地震震源机制解也表明，该断裂现今活动以逆断裂为主（高国英等，2005；龙海英等，2008）。

在恰克马克河谷中可见断裂面，上盘石炭系灰绿色绢云母片岩、砂岩向南逆冲于白垩系红色砂砾岩之上，断面产状340°∠68°，断裂破碎带宽度30m，断面上断层泥厚度1—3cm，其热释光（TL）测年结果为（15.35±1.18）×104a B.P.，断层带被全新世坡积碎石层覆盖。在断裂通过的支沟洪积扇和现代河床堆积物也未见错动现象，表明断裂在中更新世晚期曾有强烈活动（沈军等，2001）。

图1 喀什地区褶皱带卫星影像图和地质剖面Fig.1 Satellite image and geological profile of Kashi area

托特拱拜孜断裂：西起乌恰以北的托特拱拜孜，向北东东向延伸到三岔口西北，平面上呈舒缓波状，在阿图什北吐古买提南断裂分成两段。全长约250km，断裂总体走向80°，倾向北，局部南倾，倾角25°—80°，为左旋走滑逆断裂。

在阿尔帕雷克村南探槽中，断面产状196°∠38°，二叠系逆冲到热释光年龄距今为（8600±600）年的全新世地层之上，说明断裂在全新世早期有强烈活动（栾超群等，1998）。

1902年发生的阿图什8¼级地震，在托盖山（托特拱拜孜断裂的上盘）造成塌方量达20—30万m3的大规模山崩及顺层滑塌，导致1km长的“山剥皮”（赵瑞斌等，2001），大规模的塌方堵塞沟谷，形成了4—5级跌水，最大一级高差达5m。该断裂东延进入柯坪推覆构造带，在奥兹格尔山前形成高约1.5m的断层陡坎。沿断裂曾发生过多次6级以上的地震，最近的1次地震是1996年3月19日的阿图什6.9级地震。

阿图什逆断裂-褶皱带：阿图什背斜北翼断裂位于阿图什背斜带北翼，西起恰克马克河以东，向东伴随着阿图什背斜向东倾伏而被晚第四纪坡洪积层覆盖，总体走向近东西，倾向南，倾角20°—40°，逆断性质，地表断裂长约20km。恰克马克河附近及以西的逆断裂-褶皱带，逆冲断裂发育在褶皱的南翼，沿断裂形成断层三角面，地表断层长约20km。

断裂在航片上表现为十分清晰的线性影像，野外实地考察结果表明，线性影像是阿图什断裂错断博古孜河东岸级阶地在地表形成连续性较好的断层陡坎，延伸长度达5km左右。陡坎高度一般为0.5—5m，坡向北。探槽开挖结果表明，上新统红棕色泥质砂岩和砂质泥岩逆冲至上更新统砂砾石层之上，断层产状 140°∠40°。下盘上更新统地层受断层影响已发生明显构造变形，靠近断层面附近砾石长轴沿断层面定向排列；探槽揭露出至少有1次古地震事件，晚更新世以来垂直速率为0.3—0.36mm/a（赵瑞斌等，2001）。

阿图什背斜是一个晚第四纪以来强烈活动的褶皱构造，隆起高度达 100m，隆起速率达1.69mm/a左右（杨晓平等，2009）。沿断裂曾发生过1896年6½级地震和1902年多个6级左右的地震，也说明该逆断裂-褶皱带的现今活动。

喀什逆断裂-褶皱：喀什断裂位于喀什背斜北翼，为隐伏断裂，影像和地表反映不明显。据新疆石油局地震勘探资料，喀什断裂是沿古近系底部泥岩滑动的滑脱断层上的断坡，断层面倾向南，倾角20°—30°。

喀什背斜是发育在喀什隐伏逆断裂上盘的不对称背斜，北翼陡，南翼缓。地表背斜核部出露的地层为上新世泥岩，两翼和围斜出露的地层为早更新世砾岩。恰克马克河的西岸发育7级阶地，其中T7阶地坡向南，隆起高度达120m，坡角达到33‰，远大于一般河流3‰的坡降。说明喀什背斜的活动使得河流阶地发生掀斜。

明尧勒逆断裂-褶皱：褶皱带长40km，地表未见控制该背斜的活动逆冲断裂。组成背斜的最老地层为古近系，最新地层为下更新统西域砾岩。横跨背斜的河流阶地均褶皱变形，T7阶地的缩短量约为46m，缩短速率为0.5—0.6mm/a，背斜核部的隆起量达115—135m，平均隆起速率1.2—1.7mm/a（陈杰等，2005）。

木吐勒活动背斜-褶皱带：背斜长约30km，断坡下端深度约6km，走向近东西。该背斜带也是一条活动背斜带，组成背斜的主要地层为上新统泥岩和下更新统西域砾岩，部分地段可见断层出露，错断全新世的河流阶地。

3 深浅构造关系

根据南天山地表地质构造、深部探测结果（刘启元等，2000；张先康等，2002），以及近年来的石油地震勘探结果，得到南天山山前的综合地质剖面（田勤俭等，2006）（图2）。在迈丹断裂以北，由于天山的抬升，使得结晶基底面（G面）埋深较浅。探测结果表明，天山（托云附近）的结晶基底面比塔里木盆地内部高6—7km。同时，天山内部奠霍面下凹，地壳厚度增大，在地壳内部形成多层低速体。迈丹断裂控制了结晶基底面的埋深，在深部大致对应中下地壳低速体的东南边界，所以该断裂具有区域深大断裂的构造背景。迈丹断裂以南，结晶基底顶面以下为具有高P波速度的塔里木地壳，结晶基底以上为塔里木盆地的沉积盖层。

阴影区为天山地壳及其构造岩；空白区为塔里木及其构造岩；数字为P波速度；M为推测的中生界底界；G为结晶基底顶界；C1为结晶基底底界（上、中地壳分界）；C2为中、下地壳分界图2 南天山山前综合构造剖面（田勤俭等，2006；修改）Fig.2 Tectonic model of southern Tianshan Mountain front belt (after Tian Qinjian et al., 2006)

迈丹断裂与托特拱拜孜断裂之间为山前逆冲推覆体。推覆体上部主要为天山型岩系。推覆构造切割了结晶基底面，形成结晶基底面深度分布的过渡区。肖安成等（2000）根据褶皱地层及平衡地质剖面，推测推覆体深度为11—18km，与深部探测剖面中自天山向东南延伸的上地壳低速层深度相当，该低速层可能反映了托特拱拜孜推覆构造的滑脱面。在滑脱面之下，深部探测结果显示为地壳深部其它界面的斜坡带，总体向天山倾斜，这与塔里木块体向天山之下俯冲一致，可能反映了滑脱面之下为塔里木地壳。

推覆体前缘为卷入中新生代地层的褶皱，而且多为紧闭褶皱，并发育近直立地层。托特拱拜孜断裂以南，浅层为新生代地层组成的褶皱和逆冲断裂系，根据石油物探资料，滑脱深度约 3—6km。在该滑脱面之下，地壳内存在多个速度异常区，可能反映了不同方向的断裂构造。

综合上述构造剖面可以看出，南天山山前存在两套构造系统：迈丹断裂及其前缘推覆体，主要活动时期为距今26Ma以前。阿图什背斜在不同的段落表现的逆冲方向不一致，在小阿图什附近（西段）为由北向南逆冲，阿图什以东段（东段）为由南向北逆冲。喀什背斜为由南向北逆冲，说明阿图什背斜所在的位置为天山地块向南逆冲，与帕米尔地块向北逆冲的交汇部位，浅部构造上表现为对冲。阿图什背斜和喀什背斜开始形成时期为距今1.6—1.5Ma B.P.以后，晚于迈丹断裂为主体的逆冲构造系统。总之，山前中新生代盆地中的活动逆断裂-褶皱带的构造变形，记录了其推覆体根带深部的构造变形。

4 阿图什地震震中位置和疑似地表破裂

1902年8月22日阿图什8¼级地震是西南天山地区的最大历史地震，中国历史地震强震目录（国家地震局震害防御司，1995）中给出了阿图什地震的震中位置：北纬39.9°，东经76.2°，震中位置精度为2类（小于等于25km）。极震区包括阿湖（阿图什北约10km）、阿图什、哈尔俊（哈拉俊）、孙他克（松塔克）（阿图什南约3km）等地，除阿湖和哈尔俊外，其它地点均位于塔里木盆地内人口相对密集的地区。阿湖和哈尔俊一线大体与托特拱拜孜断裂展布的位置一致，其西北方向至今仍为无人的高山区，史料上不可能有地震破坏的记载。因此，史料记载的极震区（宏观震中区）可能偏向塔里木盆地西北缘的人类居住区，推测实际的震中位置可能位于阿图什北的天山山前无人区，也是中高山与低山的地貌分界区。该地区位于阿图什地震震中（国家地震局震害防御司，1995）北25—35km的地方，与中国历史地震强震目录中给出的震中位置并不矛盾。

托特拱拜孜断裂是极震区内的重要活动断裂，以逆冲活动为主，且有一定的左旋走滑分量。该断裂是南天山古生界和中、新生界的分界断裂，探槽揭露该断裂全新世以来发生了 2次地震事件，并沿该断裂地震灾害带状分布，前人将其定为1902年阿图什8¼级地震的发震断裂，且把震中位置放在托特拱拜孜断裂上盘（柏美祥等，1988）。除沿托特拱拜孜断裂有最新活动迹象外，在阿图什背斜北缘也发现疑似的地震破裂和古地震现象（赵瑞斌等，2000；2001)。因此，该地震的地表破裂带分布范围可能较宽，不局限于个别逆冲断裂。根据综合地质剖面研究，推覆构造体的根带具有深部构造背景，为低速的天山地块与高速的塔里木地块的结合部位，很可能是1902年阿图什大地震的震源破裂位置（图2）。因此，可以认为根带断裂是1902年阿图什8¼级地震发震断裂（发震构造），托特拱拜孜断裂、阿图什逆断裂-背斜带分别是发震断裂出露地表和同震背斜隆起的位置。由于塔里木西北缘发育逆冲推覆构造体系，决定了地震时深部断裂的地震破裂造成表层多条逆冲断裂的活动，形成较宽的地表破裂分布区和同震褶皱隆起区。

5 阿图什推覆构造体中潜在震源的范围和震级上限确定

潜在震源是指未来可能发生破坏性地震的地区，划分的原则为地震构造类比和地震活动重复。潜在震源的方向和范围，即潜在震源的边界，在不同的地震构造环境下确定方法也不一致，一般情况下主要考虑活动断裂的走向、余震的分布范围等。5.1 潜在震源范围的确定

由于阿图什地震构造区特殊的构造样式，潜在震源的位置不能完全按照走滑断层、正断层地区潜源划分方法划定潜在震源。本文根据阿图什地震区逆冲推覆构造体系地表和深部构造的特点，制定了潜在震源划分的方法：①潜在震源的方向与活动断坡（包含隐伏的活动断坡）的走向一致，长度为一个完整的断坡或逆断裂-褶皱；②潜在震源的宽度应覆盖活动断坡在地表的投影区域，向活动逆断裂（隐伏活动断坡）的下盘方向扩展到前翼向斜轴部，向隐伏活动断坡的根带方向扩展到背驮向斜的轴部；③对间距小的叠瓦状逆冲断层系，可以把多个叠瓦状逆冲断裂-褶皱划到一个潜在震源中（图2）。

5.2 震级上限（MU）的确定

5.2.1 震级上限（MU）的确定方法

潜在震源的震级上限（MU）是指在该潜在震源内可能发生的最大地震震级，预期未来发生超过该震级地震的概率趋近于零。震级上限是通过对该潜在震源区本身的地震活动情况和构造特征分析确定。一般情况下，可通过以下途径获得潜在震源的震级上限值：①对已经发生过破坏性地震的潜在震源区，根据历史地震和仪器记录地震确定的震级进行评价。如在地震记录丰富的地区，历史地震记录包含几个完整的地震活跃期，且记载到7级以上的地震，则可以认为记载到的最大地震震级可以代表潜在震源的震级上限。结合地震构造对比，对已经发生地震的震级（＜7.5）进行评估，判断已有的最大地震震级能否代表震级上限，若不能，则可以根据潜在震源区内的地震活动适当加大。②对没有记载到破坏性地震的潜在震源区，震级上限一般通过对该潜在震源区地震构造特点与同一地震带、地震构造区已知潜在震源对比后确定。对比的指标有新构造活动的强度和方式、断层活动的时代、规模、强度、方式、分段等，以及构造应力场、深部构造和地球物理场等。③潜在震源区内活动断层段的长度、一次地震事件的位错量、位移速率等与地震震级经验关系的统计结果，可作为该潜在震源区震级上限的参考值。

对于阿图什地震区除发育活动断裂外，还分布有阿图什活动背斜、喀什活动背斜、木吐勒背斜和明尧勒背斜等。在这些活动背斜区，部分地段出露活动断裂，大部分地段表现为隐伏的活动断坡，对它们发震能力的评判是一个难点。以下用Wells等（1994）的统计公式，计算活动背斜可能发生地震的矩震级。取隐伏活动断坡的倾角为 45°，滑脱断层的深度由相关地震勘探资料中得到。然后利用地震矩震级和面波震级之间的统计关系，确定潜在震源区的最大面波震级，即震级上限（MU）。

Wells等（1994）的统计公式为：式中，MW为矩震级；RA为逆冲断层的面积（隐伏断坡的长度乘以宽度）。

冉洪流统计了高震级地震矩震级（MW）和面波震级（MS）之间的关系1冉洪流，2009.“潜在震源区震级上限不确定性及其对地震区划结果影响研究”结题报告.，得到的关系式为：

5.2.2 阿图什地震区潜在震源的震级上限

依据上述潜在震源划分的原则，可以把阿图什地震区划分为7个独立的发震构造，即7个潜在震源（图3）。1号潜在震源内发生过1902年阿图什8¼级地震，其它6个潜在震源区地震记录少且位置不够准确，震级上限采用上述统计关系的计算结果，再结合历史地震获得（表1）。

表1 阿图什地震构造区潜在震源震级上限一览表Table 1 Upper limit magnitudes of Atushi potential seismic sources

从以上计算可以知道，1、3和4号潜在震源由公式计算得到的矩震级换算得到的面波震级与相应褶皱带已经发生的历史地震震级大小相近，2、5、6和7号潜在震源的面波震级大于已经发生地震的震级约0.5个震级档。本区位于帕米尔弧形构造和西南天山的结合部位，地震活动强烈，历史地震和仪器记录地震均有可对比的震例。从表1中可以看出，除1号潜在震源外，其它潜在震源内已经发生的地震震级均小于计算得到的面波震级，2号潜在震源相应的震级上限MU取MS值的整数位加0.5，其它潜在震源则向上取整，即7.0。计算得到1号潜在震源的震级为8.46级，取该潜在震源的震级上限为8.5级。

3（7.0）：括号前为潜在震源编号，括号内为震级上限值；图中只给出迈丹断裂的西南段，木吐勒背斜和明尧勒背斜也不完整图3 阿图什地震区潜在震源划分方案Fig.3 Scheme of potential seismic source zones at Atushi earthquake region

5.3 潜在震源分述

在阿图什地震构造区划分出的潜在震源具有较明确的发震构造，以下简述各潜在震源的发震构造特征。

5.3.1 迈丹潜在震源区（1（8.5））

该潜在震源区的发震构造是阿图什推覆构造体的根带断裂，即迈丹断裂的根部，断裂带全长250km左右。迈丹断裂在地表虽然未见晚更新世以来的活动证据，但中更新世晚期仍然具有一定的活动，它构成了西南天山与山前中新生代褶皱带的地貌界限，为新构造活动差异带，亦为天山低速块体和塔里木高速块体的分界断裂。推测阿图什特大地震发生在该断裂15—30km深的范围内。

5.3.2 托特拱拜孜潜在震源区（2（7.5））

发震构造为托特拱拜孜活动断裂的浅部断坡，断坡深约 8—10km，延伸长度约 80km，平面上呈舒缓波状，逆冲性质，错断上更新统和全新统。全新世以来发现2次古地震事件，垂直位错分别为90cm和80cm，分别发生在距今8600年之前和之后。

5.3.3 阿图什背斜西段潜在震源区（3（7.0））

发震构造为阿图什背斜西段背斜南翼山前断裂和上盘的活动褶皱，称为乌合沙鲁断裂，或乌恰断裂，或卡巴加特断裂，断坡深约 5km，长 50km，为一条全新世活动逆断裂。沿断裂发现2期古地震事件，且仪器记录以来分别于1978年和1987年发生过2次6级地震，震时在地表产生张性地裂缝。

5.3.4 阿图什背斜东段潜在震源区（4（7.0））

发震构造为阿图什活动背斜东段和北翼活动逆冲断裂，背斜长约 50km，北翼活动逆冲断裂长约20km，断坡深约5km，走向北东东，为晚更新世以来的活动褶皱-逆断裂带。博古孜河穿越阿图什活动背斜时形成6级基座阶地，且这些阶地均被褶皱变形，晚第四纪以来背斜的隆起速率不均匀，变化范围为0.4—1.69mm/a（杨晓平等，2009）。在博古孜河T1和T2阶地上，断层陡坎高1—5m，可见断面倾角60°。沿褶皱带发生过6.2级地震。

5.3.5 木吐勒背斜潜在震源区（5（7.0））

发震构造为木图勒活动逆断裂-褶皱带，背斜长约30km，断坡深部约6km，走向近东西。该背斜带也是一条活动背斜带，组成背斜的主要地层为上新统泥岩和下更新统西域砾岩，部分地段可见断层出露，错断全新世的河流阶地。

5.3.6 明尧勒背斜潜在震源区（6（7.0））

发震构造为明尧勒活动褶皱带，褶皱带长40km，地表未见控制该背斜的活动逆冲断裂。组成该背斜的最老地层为古近系，最新地层为下更新统西域砾岩。横跨背斜的河流阶地被褶皱变形，T7阶地的缩短量约为 46m，缩短速率 0.5—0.6mm/a，背斜核部的隆起量达135—115m，平均隆起速率1.2—1.7mm/a。背斜带内发生过多次4.0—4.9级地震，最大地震为6.2级。

5.3.7 喀什背斜潜在震源区（7（7.0））

发震构造为喀什活动背斜带，长 60km，断坡深 5km，未出露地表，为一个北翼陡南翼缓的不对称背斜构造，沿褶皱带无4.7级以上地震发生。该褶皱带是一个活动褶皱带，恰克马克河在喀什背斜段形成7级阶地，最高级阶地隆起高度达150m左右。T7阶地上部沉积物的堆积年代为距今12.4万年，晚更新世背斜以来的隆起速率达1.2mm/a。

6 初步结论和讨论

活动逆冲推覆构造区往往在山前地带发育多排活动逆断裂-褶皱带，逆断裂通常为隐伏断裂或部分出露地表，其伴随的褶皱也具有强烈的活动性。阿图什推覆构造区高震级地震应发生在天山地块和塔里木地块的分界断裂带上，即逆冲推覆体的根带，其长度为阿图什推覆构造所对应的根带断裂长度，宽度应覆盖低速的天山地块和高速的塔里木地块之间的过渡带。逆冲推覆构造前缘发育多排活动逆断裂-褶皱，它们也是该地区的发震构造，震级上限值根据活动褶皱带中活动断坡的规模来确定震级上限的大小。潜在震源的长度与活动褶皱带长度相等，南、北侧的边界应覆盖地下隐伏的背斜翼部。

根带断裂、推覆体、滑脱断层，以及多条活动逆断裂-褶皱带、捩断层等都是逆冲推覆构造的组成部分，它们共同组成一个有机的整体，逆断裂、褶皱等的构造变形动力来自于地块之间的相互挤压。理论上讲，活动逆冲推覆构造区潜在震源的划分不应该把这些相互关联的构造分割开，它们应该共同组成一个潜在震源。这样做的结果，很可能是新疆天山南北、昆仑山山前、甘肃的河西走廊带等广泛发育活动推覆构造的地区，很多城镇和工业基地等均位于高震级的潜在震源内或附近。沈军等（2008b）模拟计算了乌鲁木齐附近发生强烈地震时强地面运动的分布，模拟计算中使用的发震构造模型与本文中阿图什地震构造区的构造模型大体相似。计算结果表明，在活动逆冲构造体系的根带发生7.5级强烈地震时，其前缘活动逆断裂-褶皱分布区和震源体在地表的投影区的加速度值有比较大的差异，高加速度值分布区位于活动逆冲构造体系前缘的活动逆断裂-褶皱带。

按照本文中提出的潜在震源划分方法，无疑是将活动逆冲构造体系中的各个部分隔开来讨论问题，这样做的直接后果是：①缩小了活动逆冲构造分布区高震级潜在震源的面积，拉大了特定高震级潜在震源与附近主要城镇的距离，表面上降低了该地区的地震动参数，但是，模拟计算结果（沈军等，2008a）显示，逆冲构造体系的前缘活动逆断裂-褶皱带仍然是地震动参数的高值分布区，这应该是由逆冲构造区特有的构造样式决定的；②增加了震级上限为7.0级左右的潜在震源的个数和面积。

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The Boundary and Upper Limit Magnitude of Potential Seismic Source Zone in Active Nappe Structure Region——An Example from M8¼ Atushi Seismic Structure Region

Yang Xiaoping and Ran Hongliu

(Institute of Geology, China Earthquake Administration, Beijing 100029, China)

The M8¼ Atushi great earthquake of 22th August 1902, take place in the nappe structure region at the front of southwest Tianshan. The thrust systems on the piedmont of southwest Tianshan are composed of foot thrust fault, nappe, detachment fault and front thrust fault-fold. Great earthquake is likely to occur at the foot thrust fault near Tianshan Mountains, while earthquake surface rupture and coseismic fold uplift usually appear in the frontier active reverse fault and fold zone. Potential seismic source zone (MU＞7.5）of large earthquake corresponds to the foot thrust fault which is also the transition-zone of low P-velocity in Tianshan block and high P-velocity in Tarim block, in which its length correspond to the long of the foot thrust fault and its width correspond to the projection width of foot thrust fault. Each active reverse fault-fold at the frontier of nappe structure correspond to a potential seismic source zone (MU≤7.5) whose length is equal to length of the active reverse fault-fold, whose width is equal to the width of active fold. Upper limit magnitude of moment magnitude for potential seismic source zone is calculated with the W-C statistical relationship. The seismogenic fault area is the product of the length of active reverse fault-fold and width of blind fault.

Southwest Tianshan; Nappe structure; Active reverse fault-fold; Potential seismic source zone；Upper limit magnitude

杨晓平，冉洪流，2010. 活动推覆构造区潜在震源的边界和震级上限——以1902年阿图什8¼级地震构造区为例. 震灾防御技术，5（2）：145—156.

地震行业科研专项“天山北麓活动构造及地震危险性评价技术（200808013）”和国家科技支撑计划“强震区活动褶皱-逆断裂带深浅构造关系研究和潜在震源区位置、边界划分原则与方法（2006BAC13B010102）”共同资助

2009-11-16

杨晓平，男，生于1963年。研究员，博士。主要从事活动构造、地震地质及其工程应用方面的研究。E-mail: yangxiaoping-1@163.com