青海玉树巴塘断裂晚第四纪活动性研究

王腾文，游建飞，颜丙雷，贾召亮，张 威，马 超，刘 韶

(1.成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都 610059；2.四川省地震局工程地震研究院，四川成都 610041)

青海玉树巴塘断裂晚第四纪活动性研究

王腾文1，游建飞1，颜丙雷1，贾召亮1，张 威2，马 超2，刘 韶2

(1.成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都 610059；2.四川省地震局工程地震研究院，四川成都 610041)

青海玉树巴塘断裂为甘孜-玉树断裂玉树段一条NWW向分支断裂，以左旋走滑为主，兼微量逆冲。断裂沿线错断地貌明显，以错断洪积扇、冲沟、河流阶地为主。通过遥感图像解译、野外构造填图、断层沉积物的测年限定出巴塘断裂的水平走滑速率为2.21～3.43mm/a，垂直滑动速率为0.16～0.45mm/a。另外，综合分析巴塘断裂承担了甘孜-玉树断裂玉树段近2/5的走滑变形。

甘孜-玉树断裂；巴塘断裂；晚第四纪活动性；滑动速率；构造地貌

0 引言

甘孜-玉树断裂带由一系列NW向斜列状排列的断层组合而成，南东起于甘孜，经马尼干戈、邓柯(洛须)、玉树，至当江，全长约500km(见图1)。断裂整体呈NW向展布，断层倾向以NE为主，倾角70°～85°，并参与协调羌塘块体与巴彦克拉块体、川滇块体三者之间的相对运动。在遥感影像上，甘孜-玉树断裂线性特征明显，断裂沿线洪积扇、冲沟、河流阶地和山脊左旋错段明显，前人对其晚第四纪活动性特征做过较多研究[1-5]。根据断裂几何特征，甘孜-玉树断裂分为当江段、玉树段、邓柯段、马尼干戈段和甘孜段[3]。根据地貌体的位错和位错起始时间的限定，该断裂晚第四纪以来的左旋位错速率为(12±2)mm/a[1]，5.0～7.3/mm/a[2]，3.4～7.3mm/a[3]，5～8mm/a[4]，(14±3)mm/a[5]，这些速率主要属于除玉树段以外的其他断裂段。但是，在2010年玉树发生Ms7.1地震后，根据地表破裂特征、历史地震和古地震资料，认为玉树断裂地震同震位错为1.5～2.0m，复发周期为450～680a，滑动速率为2～5mm/a[6]，该速率明显小于甘孜-玉树断裂其他段。从断裂几何构造分析，玉树断裂相对于其它段更加复杂，并发育多条分支断裂(见图1)，前人对该活动断裂带的研究更多地集中在结古-结隆断裂带和当江断裂带上(这两段相当于前人所称的玉树断裂带)[7-8]，但极少涉及巴塘断裂，对于其中的次级断裂更是未曾提及。

本文以巴塘断裂为研究对象，通过遥感图像解译、野外构造填图、断层沉积物的测年限定断层滑动速率，研究该断裂的晚第四纪活动性特征，探讨该断裂在甘孜-玉树断裂带玉树段活动中所起的作用。

1 巴塘断裂错断地貌定量研究

巴塘断裂是玉树活动断裂带的南支主干断裂，属于具有明显正倾滑分量的左旋走滑断裂整，体呈95°N～105°E走向，全长约140km，与主干断裂呈“入”字型构造样式或马尾状形态，南东起于各琼达，向西延伸至巴陇达，倾角较陡，呈NNW向展布于巴塘盆地南缘[9]。断裂沿线错断地貌明显，发育有冲沟、洪积扇与河流阶地左旋位错地貌，并且遗留地震鼓、断层陡坎和断塞塘等地震遗迹。笔者从巴塘盆地东南缘沿着断裂走向进行了考察，下面对典型错断地貌观察点进行介绍。

图1 甘孜-玉树断裂带构造地貌图Fig.1 Tectonic geomorphologic map of Ganzi-Yushu Fault zone

1.1 各琼达观察点

各琼达位于巴塘盆地南缘，各曲河流出山口处。巴塘断裂南东起于各琼达，各曲河阶地受断裂活动作用，发育典型的错断地貌，如：断层陡坎、地震鼓包、断塞塘等。各曲河发育三级阶地，其中，河流西侧阶地保存较为良好，主要发育T1和T2阶地，皆为堆积阶地，具明显的二元结构；河流东侧主要发育T3阶地，为基座阶地(见图2和见图3)。河流阶地面上发育两条NWW向近乎平行的断层，分为南北两支。其中，北支断层连续性强，南支连续性弱，但是陡坎发育更为明显(见图2)。利用图柏斯激光测距仪TruPulse200，对该地貌点各典型错断地貌进行精确测量，获得了位错数据。其中，北支断层T1阶地面上发育地震鼓包、断塞塘和断层陡坎，陡坎垂直高度为2.5 m(见图2，见图3(b)，见图3(c))；T2阶地断层陡坎垂直高度为3.5m(见图3(a))；T3阶地陡坎垂直高度为5.4m(见图3(e))；南支断层T3阶地面上发育断层陡坎，垂直高度为1m(见图3(d))。北支分支断裂在地表上的表现为陡坎，陡坎下方砾石呈明显的高角度定向排列(见图3(f))，产状为110°∠80°。

图2 各琼达构造影像解译图Fig.2 Interpretative map of Geqiongda

图3 各琼达错断地貌照片Fig.3 Typical pictures of the faulted landscapes of Yushu Batang Fault at Geqiongda

1.2 营房观察点

营房观察点位于南河流出山口处，南河阶地面上发育明显的断层地貌。河流发育三级阶地，T1、T2、T3，皆为堆积阶地(见图4和图5)。T1阶地拔高约0.5m，阶地面较窄，约3～5m，T2阶地拔高约4.1m，阶地面宽约12～15m，T3阶地拔高约14.3m，阶地面宽缓，与盆地面共生，断层陡坎垂直高度约8.4m(见图5(c))。阶地面上发育NNW向断层，造成阶地面左旋位错及陡坎垂直位移。其中，T2/T1阶地陡坎被错断5.2 m，T3/T2阶地陡坎被错断17.5m(见图4，图5(a)，图5 (b))。除此之外，在营房观察点还发现冲沟左旋现象，位错约8m(见图5(d))。

图4 营房构造影像解译图Fig.4 Interpretative map of Yingfang

1.3 扎达观察点

扎达观察点位于扎曲河流出山口处，扎曲河阶地面上发育明显断层地貌。扎曲河发育不对称三级阶地，T1、T2、T3阶地面上发育NW向断层(见图6和图7)。T1阶地拔高约3.7m，阶地面宽约8～10m；T2阶地拔高约9.4m，阶地面较为宽缓，约20～25m，陡坎垂直高度约2.6m(见图7(a))；T3阶地拔高约21m，阶地面与盆地面共生，陡坎垂直高度约5.3m(见图7(b))。在各曲河东侧约250～350m处发育规模较大的洪积扇，扇面上有两条冲沟呈左旋位错，其中，扇体左侧冲沟左旋位错约83m(见图6和图7(c))；扇体中央冲沟左旋位错约67m(见图6和图7(d))。

1.4 再弄达观察点

图5 营房错断地貌照片Fig.5 Typical pictures of the faulted landscapes of Yushu Batang Fault at Yingfang

再弄达观察点位于玉树机场南侧洪积扇上，发育多条冲沟以及断层陡坎，扇面上发育一条NWW向断层，扇面上小冲沟呈左旋位错，扇面上发育线性的断层陡坎(见图8和图9)。利用图柏斯激光测距仪TruPulse200对错断地貌进行实地测量，获得位移数据。其中，再弄达河流阶地面上发育阶地陡坎，垂直高度为4.6m；东侧洪积扇上发育洪积扇断层陡坎及左旋冲沟，陡坎高度约5.2m，冲沟左旋位错约21m。另外，再弄达村庄内发现一条纹沟，左旋位移约3.5m。

2 巴塘断裂晚第四纪活动性讨论

断裂活动习性是指断裂活动的方式、速度、幅度、历史和活动周期等基本特征，它蕴含着断裂活动与地震发生过程之间的内在联系，并揭示地震在时间和空间上的活动规律。滑动速率是活动断裂定量研究的重要参数，它是在某一时间段内断裂错动的平均速度[10-13]，同时还反映着一条断裂带上应变能累积的速率，因而常直接被应用于断裂的地震危险性概率评价[14-17]。位错量和位错起始时间是限定滑动速率的两个重要参数。本文

图6 扎达构造影像解译图Fig.6 Interpretative map of Zhada

图7 扎达错断地貌照片Fig.7 Typical pictures of the faulted landscapes of Yushu Batang Fault at Zhada

图8 再弄达构造影像解译图Fig.8 Interpretative map of Zainongda

图9 再弄达错断地貌照片Fig.9 Typical pictures of the faulted landscapes of Yushu Batang Fault at Zainongda

研究区位错量主要以洪积扇和阶地坎作为位错标志，并且位于错离河道一侧，保存较好，其位错量通过遥感影像解译、实地皮尺测量和图柏斯激光测距仪TruPulse200测量共同限定，并且将位错量校正到断裂方向。

阶地坎经常作为走滑断裂滑动速率的地貌标志[18-19]。本文根据阶地面、阶地坎、洪积扇位错量以及相应位错年代限定平均滑动速率。阶地坎的形成与河流演化密切相关，形成于上阶地废弃与下阶地开始接受沉积之间，其中上阶地面的废弃年龄代表阶地坎年龄的最大值，下阶地初始沉积的年龄代表阶地坎年龄的最小值，这两个年龄最接近阶地坎位错的起始时间。以上阶地的最小年龄值和下阶地的最大年龄值共同限定阶地坎的位错起始时间。根据上文可知，T1阶地垂直位错量为2.5m，T2阶地垂直位错量为2.6～3.5m，T3阶地垂直错断量为4.4～5.2m；年代依次为距今5.56ka、7.9～8.8ka、22.55～27.65ka[20]，因此平均垂直滑动速率依次为0.45mm/a、0.30～0.44 mm/a、0.16～0.26mm/a；扎达观察点洪积扇冲沟位错68～83m；再弄达观察点洪积扇冲沟位错21m，年代依次为距今24.21ka、6.9～9.5ka[20]，因此平均走滑速率依次为2.76～3.43 mm/a及2.21～3.04mm/a。综合分析，巴塘断裂晚第四纪以来水平滑动速率为2.21～3.43mm/a，垂直滑动速率为0.16～0.45mm/a。根据横跨该断裂的GPS速度剖面表明，甘孜-玉树断裂带滑动速率为(6.6±1.5)mm/a[21]，综合上文中提到的其它学者对该断裂带滑动速率的研究表明甘孜-玉树断裂带晚第四纪以来整体滑动速率应该接近6.5～7mm/a。巴塘断裂作为玉树断裂一条重要的分支断裂，其水平滑动速率为2.21～3.43mm/a，而玉树段的滑动速率仅有滑动速率为2～5mm/a[6]，因此从运动学转换上来说，巴塘断裂承担了玉树段近2/5的走滑变形。

3 结论

玉树巴塘断裂是一条以左旋走滑为主，伴有微量垂直滑动的断裂，沿断裂线错断地貌明显，最新活动时代为全新世。根据阶地面、阶地坎、洪积扇位错量及相对应的测年数据，结合他人的研究结果，分析得出以下结论：(1)巴塘断裂在影像图上线性构造特征明显，断裂沿线发育有冲沟、洪积扇与河流阶地左旋位错地貌，并且遗留地震鼓、断层陡坎和断塞塘等地震遗迹。(2)巴塘断裂水平走滑速率为2.21～3.43mm/a，垂直滑动速率为0.16～0.45mm/a。(3)巴塘断裂承担了甘孜-玉树断裂玉树段近2/5的走滑变形。

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Study of Late Quaternary Activity of Yushu Batang Fault in Qinghai

Wang Tengwen1，You Jianfei1，Yan Binglei1，Jia Zhaoliang1，Zhang Wei2，Ma Chao2，Liu Shao2
(1.National Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China；2.Institute of Earthquake Engineering，Sichuan Earthquake Administration，Chengdu 610041，China)

The Yushu Batang Fault in Qinghai is a major branch fault of the Yushu segment within Ganzi-Yushu fault system.Based on morphotectonic mapping，interpretation of remote sensing images，fault profile analysis and fault sediment age，it is found that a series of fluvial terraces and alluvial fans are systematically offset by the Yushu Batang Fault and this fault is a Holocene left-lateral strike-slip fault along with some reverse component.The average leftlateral slip rate of this fault is about 2.21-3.43 mm/a and the vertical slip rate is about 0.16-0.45 mm/a since Late Pleistocene.The Yushu Batang Fault plays an important role in accommodating strike slip deformation in Yushu segment and partitioned about a third of the strike slip deformation within Yushu segment.This study provides insight into the reasons of why the slip rate of Yushu Fault is relatively low compared with other segments within Ganzi-Yushu fault system and these results are essential to the seismic hazard assessment in Yushu area.

Ganzi-Yushu Fault；Batang Fault；late quaternary activity；sliding rate；tectonic geomorphology

P546

：A

：1673-8047(2015)04-0009-09

2015-07-31

国土资源部地质调查工作项目(1212011121268)

王腾文(1991—)，男，硕士研究生，主要从事构造地质学方向的研究。