香山－天景山断裂带西段晚第四纪的特征滑动行为

李新男　李传友(中国地震局地质研究所，活动构造与火山重点实验室　100029)

香山－天景山断裂带西段晚第四纪的特征滑动行为

李新男李传友*
(中国地震局地质研究所，活动构造与火山重点实验室100029)

摘要香山－天景山断裂带是青藏高原东北缘弧形构造带的重要组成部分，其东段曾发生1709 年7级地震。虽然该断裂带西段缺乏历史地震记录，但在其各次级段上却保留了最新一次地震产生的较新鲜的地表破裂，以及沿其发生的大量冲沟同步左旋位错。为了确定西段晚第四纪以来的活动特征，通过野外实测与卫星解译获得了240个冲沟或山脊的左旋水平位移量，以及62个垂直位移量。将所测位移量值投影到断裂展布方向上，得到了水平和垂直位移量沿断裂的分布特征。对水平位移量做进一步的概率密度模拟和频率统计分析，结果显示水平位移量具有明显的分组性与倍数关系。6组水平位移量可能分别代表了6次古地震事件，而西段上开挖的探槽也揭露了相似的事件期次。其中，最新一次地震的同震水平位移量为3m，而其他几次较老地震产生的累积位移量分别为6m，9m，12m，16m和20m，每次地震的同震位移量近似。因此，推断香山－天景山断裂带西段晚第四纪以来的地震活动遵循特征滑动模型。

关键词香山－天景山断裂带西段位移量分布特征古地震特征滑动

〔基金项目〕中国地震局地质研究所基本科研业务专项(IGCEA1114)和国家自然科学基金(41172322)共同资助。

0　引言

香山－天景山断裂带是青藏高原东北缘弧形构造中一条重要的断裂带，晚第四纪以来活动显著，历史上曾发生1709年中卫南7级地震。前人对该断裂带东段的位移量、滑动速率和古地震，包括1709年地震地表破裂带的长度和同震位移量等，做过许多研究工作(张维岐等，1988;汪一鹏等，1990;闵伟等，2001;李传友，2005)。相比东段而言，香山－天景山断裂带西段缺乏历史地震记载，现代地震仪器也几乎没有记录到＞3级的地震，所受关注与研究程度相对较低。在景泰小红山、罐罐岭等断裂段上较新地表破裂被发现(柴炽章等，2003)之后，香山－天景山断裂带西段才开始逐渐受到研究者们的关注。而目前也只是对断裂的展布、几何结构和最新活动特征做了相关工作(柴炽章等，2003;杜鹏等，2007)，对断裂的长期地震活动历史则缺少深入研究。随着地震活跃期的来临，香山－天景山断裂带，特别是缺乏历史地震记录的西段的活动性尤其受到关注。对该断裂带西段晚第四纪活动特征的研究，对于认识整条断裂带的活动历史、强震复发规律以及断裂带内部断层之间的响应关系，以及探讨块体边界断裂

的构造变形与转换对青藏高原向周边扩展的响应机制，都具有非常重要的意义。同时，对该段晚第四纪以来滑动行为的认识，有助于理解香山－天景山断裂带的破裂习性，正确评价该地区未来的地震危险性。为此，利用实地测量与卫星解译相结合的研究方法，通过分析断裂的位移量分布特征来认识香山－天景山断裂带西段的长期破裂活动习性，从而探讨该段晚第四纪以来的滑动特征和所属地震模型。

1　香山－天景山断裂带活动构造概况

香山－天景山断裂带位于青藏地块、鄂尔多斯地块和阿拉善地块的交界部位(邓起东等，2002，2003;张培震等，2003) (图1a)。该断裂带形成于早古生代加里东运动中晚期(宁夏回族自治区地矿局，1990)，新生代及古近纪以前，以较强烈的叠瓦状向北逆冲活动为主要特征;进入第四纪，大致从早更新世末或中更新世初开始，转变为逆－左旋或正－左旋走滑活动方式(国家地震局地质研究所等，1990;田勤俭等，2001)。

图1 香山－天景山断裂带及其西段展布图Fig.1 Regional structure map of the Xiangshan－Tianjingshan Fault zone.

香山－天景山断裂带的孤山子和西梁头之间存在一个约10km的断裂阶区(图1b)，构成断裂分段的持久性几何障碍体，将其分为几何结构和运动性质差别较大的东、西2段。西段各个次级段呈左阶斜列断续分布，走向近EW，以走滑运动为主，兼具正断或逆断性质;东段各次级段分布较连续，整体走向为NW－SE向，运动性质以逆冲为主，兼具左旋走滑。而1709年7级地震的地表破裂发生在断裂带东段，未能穿过该阶区继续向西传播(张维岐等，1988)。

香山－天景山断裂带西段与西侧的长岭山北麓断裂同样存在特征鲜明的分段边界，断裂走向交角达30°，并伴生挤压脊构造，构成挤压型分段边界。1927年古浪8.0级地震形成的地表破裂在该分段边界处终止(柳煜等，2006)，说明该分段边界属于持久性几何障碍体。综上所述，香山－天景山断裂带西段的展布西起景泰骆驼水以西，东至甘塘孤山子北麓，总体走向近EW，全长约60km，主要分布在古近系、新近系或是第四系构成的小山包前缘，且缺乏历史地震记录(图1c)。该段断裂与两侧断裂之间以持久性边界分开，作为独立单元具有长期稳定性。

香山－天景山断裂带西段主要由5条次级断层段呈左阶斜列组成(图1c)，自西向东依次为景泰小红山段(F1)、罐罐岭段(F2)、沙井段(F3)、中卫小红山段(F4)和青山—孤山子段(F5) (柴炽章，2003;杜鹏等，2007)。由于断裂的左旋走滑运动，在阶区部位形成一些小型拉分盆地，如白墩子拉分盆地、营盘水拉分盆地等，阶区间距都＜3km。断裂左旋走滑作用将横跨断裂的一系列冲沟、山脊、冲洪积扇以及较老的地质体左旋扭错，并形成特征明显的线性陡坎地貌(图2a，b)。特别是最新一次地震产生的最新地表破裂，在地貌上形成陡立的断层陡坎和明显的冲沟、山脊位错与跌水(图2c，d)。

研究结果显示，香山－天景山断裂带东段晚第四纪左旋走滑速率为1.62～5.18mm/a(汪一鹏等，1990;柴炽章等，1997;李传友，2005;尹功明等，2013)，全新世以来发生过3次强烈地震，平均复发间隔为4000a左右(汪一鹏等，1990;闵伟等，2001;陈国星等，2006)。关于西段断裂活动性的研究开展较晚，除了发现最新一次地震事件的地表破裂带外，还在中卫小红山段开展了初步的古地震研究，揭露了5次古地震事件，平均复发间隔为6000a左右(闵伟等，2001;陈国星等，2006)。

2　香山－天景山断裂带西段晚第四纪位移量分布特征

2.1最新一次地震事件与同震位移量

香山－天景山断裂带西段在卫星影像上具有清晰的线性特征(图3a)。景泰骆驼水以西的断裂末端在卫星影像上表现为2种不同颜色地貌面的分界线，以及线状的隆起地貌体(图3 b)。野外沿断裂实地考察，发现断层陡坎坡度较陡，主要为砾石散落堆积，缺少植被覆盖，说明陡坎形成时间较新。罐罐岭段在卫星影像上笔直分布，两侧山地和冲积扇对比强烈，断层陡坎易于识别，且一系列冲沟同步发生左旋位错(图3c)。中卫小红山段线性特征同样明显，断裂分开了前第四纪山地和第四纪冲积扇，并使大量冲沟发生左旋错动(图3d)。罐罐岭段和中卫小红山段上的较新鲜地表破裂，明显揭示了它们都具有非常新的活动时代。孤山子北麓，在卫星影像上表现为一系列线性地貌体和河流发生左旋位错，向东延伸至腾格里沙漠附近逐渐变得模糊，破裂在阶区附近结束(图3e)。

野外实地考察与测量发现，香山－天景山断裂带西段各个次级段都保留了线性特征明显的断层陡坎以及新鲜的自由面，高0.5～1.5m。自由面主要分布在山前冲洪积台地、最新一期洪积扇和河流Ⅰ级阶地上断裂所通过的位置，高度一般较低，坡度较陡，几乎不发育植被，明显为最新一次地震活动所形成。此外，西段上发育的大量冲沟可以划分为不同级别，其中最年轻一级冲沟的位移量大多在3m左右，代表了最新一次地震的同震水平位移量。此前关于最新一次地震地表破裂带的研究，同样认为该次地震的平均同震水平位移量应在3m左右①中国地震局地球物理研究所等，2003，黄河黑山峡河段地震地质补充论证工作报告。(陈国星

等，2006;杜鹏等，2007)。根据这一水平位移量(3m)，结合走滑型地震震级、地表破裂长度和位移量之间的经验关系(Hanks et al.，1979;邓起东等，1992; Wells et al.，1994;冉勇康等，1998)，得到该次地震震级为MW7.4，与柴炽章等(2003)推测的西段地震震级相近。

为了确定最新一次地震的活动时代，在罐罐岭(GGL)段东端横跨最新地表破裂带开挖了探槽，揭露了最新一次地震事件。由光释光年龄样品获得该次事件发生的下限年龄为(1 300± 200) a。杜鹏等(2007)在中卫小红山段高漫滩上开挖探槽揭露最新一次地震事件，并采集热释光年龄样品对其进行了年龄限定，获得该次地震活动的时间为(700±100)～(1200± 100) a BP。景泰小红山段骆驼水附近横跨断裂的明代长城(修建于公元1598年)未发生错动，柴炽章等(2003)从历史考古学的角度分析，估计最新一次地震发生的时间可能为距今1000a左右。通过综合分析，推测香山－天景山断裂带西段最新一次地震发生的时间应为1000～1300 a BP，与东段的1709年历史地震为2次截然不同的地震事件。

图2 断裂线性地貌特征以及地貌标志物位错现象Fig.2 The linear feature of fault scarp and the dislocation of geomorphic markers.

图3 香山－天景山断裂带西段最新一次地震地表破裂分布范围Fig.3 The latest surface rupture along the western segment of the Xiangshan-Tianjingshan Fault zone(from Google Earth).

2.2水平位移量分布特征

在香山－天景山断裂带西段野外实地测量了240条冲沟或山脊的左旋水平位移量，主要分布在景泰小红山、罐罐岭和中卫小红山3个次级段上，沙井段和青山—孤山子段则由于人为破坏和沙漠覆盖而难以测得数据。

香山－天景山断裂带西段水平位移量分布在各次级段表现为近似的特征。景泰小红山段横跨断裂位置发育了许多不同级别的冲沟，沿断裂发生左旋位移的量主要为1～20m(图4b，d，f)，位移量较大的冲沟除切割较老岩层外，冲沟内一般还发育一级阶地。在罐罐岭段，断裂主要显示为1条南倾的连续断层陡坎，横跨断裂的冲沟在断层陡坎位置发生左旋位错，位移量分布与景泰小红山段相似，其中最新一次地震的同震水平位移量在该段保存最完好(图2d，4a)。中卫小红山段上一系列横跨断裂的冲沟同样发生同步左旋位错，与前2段也具有相似的位移量(图4c，e)，该段的特点是对应较大冲沟位移的位置，沟壁上能够观察到清晰的断层面出露。野外测量得到最新一次地震的同震水平位移量在3m左右，其他几次较老地震产生的累积位移量分别为6m，9m，12m，16m和20m左右。

野外测得的位移量数据显示出明显的倍数关系，为了获得准确的断裂位移量分布特征，对

测量数据进行了统计与模拟分析，主要包括以下3个步骤: 1)根据240个水平位移量数据的经纬度坐标，将其投影到断裂所展布的EW方向(沿37°25'N)上，得到断裂水平位移量分布图; 2)对水平位移量数据进行概率密度模拟分析，图5a中数据点的条带状分布特征指示了古地震事件的次数; 3)对240个水平位移量数据进行1m为单位的频率统计分析，获得每次地震的特征位移量(图5b)。其中，最新一次地震的水平位移量在西段3个次级段上具有明显的连续分布特征，位移量峰值不明显，频率统计分析得到的特征位移量为3m。对较老地震产生的累积位移量数据做概率密度模拟和1m为单位的频率统计分析，结果显示至少存在具有分布连续、特征位移量显著等特征的3次古地震事件。而且，可能代表了5次以上地震事件的累积位移量仍然具有较清晰的连续分布和特征位移量(图5)。同时，频率统计分析得到累积位移量分布的特征波长为3m或4m，与最新一次地震的特征同震水平位移量相当。这表明，位移量6m，9m，12m，16m和20m可能分别代表了第2、3、4、5和6次强烈地震的累积位移量，且每次都具有非常相似的滑动量，意味着西段连续6次地震破裂事件服从特征滑动模型。

图4 香山－天景山断裂带西段冲沟水平位移图Fig.4　 Field photos showing displacement of the gullies offset by the western section of the Xiangshan-Tianjingshan Fault zone.

目前，国内外研究者除了野外直接测量(Sieh et al.，1984;晁洪太等，1994)外，还利用高分辨率卫星影像对走滑断裂带上的一系列位错冲沟进行了解译、测量和分析(Zielke et al.，2010; Klinger et al.，2011; Li et al.，2012)，探讨了断裂的长期活动特征和滑动行为模式。由于遥感影像分辨率高，可以从宏观上观察冲沟位错地貌形态，不同级别冲沟在局部地区的位移量倍数关系更能反映断裂的长期滑动行为特征，所以在室内对典型地点的冲沟位错遥感影像进行了解译。图6为景泰小红山段典型位错地貌卫星影像，对其解译、恢复过程分为以下3个步骤: 1)确定遥感影像的比例尺，计算出每个像元所代表的实际距离(图6a) ; 2)对遥感影像中的断层和冲沟进行解译，绘出断层迹线和冲沟轮廓，并对冲沟编号(图6b) ; 3)沿断层进行反向恢复，使两侧标志物对齐，获得冲沟左旋位移量(图6c－h)。恢复结果显示，最新一次地震的同震水平位移量为(2.4±1.0) m，其他几次地震的累积位移量分别为(6.4±0.8) m、(9.2± 1.4) m、(11.8±0.6) m、(16.8±1.5) m和(20.1±2.0) m。这与实测结果相一致，在误差范围内都表现为累积位移量是最新一次地震同震位移量的倍数关系，表明香山－天景山断裂带西段具有明显的特征滑动行为。

2.3垂直位移量分布特征

图5 香山－天景山断裂带西段水平位移分布特征Fig.5 Distribution of horizontal displacement along the Xiangshan-Tianjingshan Fault zone.

香山－天景山断裂带西段的垂直位移在地貌上主要表现为同一级冲洪积台地由于断层的倾滑分量而形成特征明显的线性陡坎。断层陡坎的垂直位移量为0.5～4.5m，主要集中在1m和2m左右，少数垂直位移量达到3～4m(图7)。1m和2m这2组垂直位移量表面上可能具有倍数关系，但在整个西段上位移量分布并不连续。由于在该段断层主要以左旋走滑运动性质为主，兼具正断或逆断分量，同时断层陡坎还受到侵蚀等因素影响，使得同一次地震产生的垂直位移量在整个断层带上会发生显著变化，断层的垂直位移量分布特征不像水平位移量那样，具

有明显的分组与倍数关系。因此，垂直位移量分布特征只能作为参考，不能单独作为判定古地震事件期次的依据。

图6 卫星影像显示的位错冲沟反向恢复图(来源于Google Earth)Fig.6　 Successive reconstruction of offset gullies as revealed by satellite images(from Google Earth).

图7 香山－天景山断裂带西段垂直位移量分布图Fig.7 Vertical displacement distribution along the Xiangshan-Tianjingshan Fault zone.

3　探槽揭露的古地震事件期次

断裂水平位移量的分布特征表明香山－天景山断裂带西段晚第四纪晚期可能发生6次破裂事件，在西段开挖的探槽进一步验证了6次古地震事件的存在。

该探槽位于中卫小红山段(ZWXHS)中部的小山包前缘与冲洪积台地交界部位，垂直断层陡坎开挖而成。探槽长、宽、高分别为12m，3m，3m。断层陡坎线性特征明显，走向270°，两侧地貌面的垂直高差约为3m，局部还残留了比较新鲜的自由面，该自由面同样可能为最新一次地震所形成。断层陡坎南侧为上升盘，除顶部被一层很薄的风成黄土所覆盖外，下部主要由古近系、新近系土黄色—砖红色的泥岩和砂岩组成;陡坎北侧的下降盘则几乎全部由第四系的风成或坡积黄土所构成，土质松软。

通过对探槽内沉积层的颜色、成分、粒度和产出形态等多种判别标志进行分析，中卫小红山探槽揭露出的地层可以划分为7个单元，每个单元可进一步划分为几个亚单元(图8)。

图8 中卫小红山段探槽西壁剖面照片及素描图Fig.8　 Photograph and sketch map of the west wall of the trench across the fault at Zhongwei Xiaohongshan.

根据断层对地层的切错关系和断层坎前堆积标志(崩积楔)分析，我们认为该探槽揭露出了晚第四纪晚期以来6次古地震事件。单元U1－3被F2错断，并在其上形成了崩积楔Ⅰ——单元U2－1，代表了第1次古地震事件，此后堆积了单元U2－2。第2次事件的证据是F3错断了单元U2－3，且形成了充填楔Ⅱ——单元U3－1，随后在其上沉积了单元U3－2和U3－3。第3次事件F2错断单元U3－3，并形成了崩积楔Ⅲ——单元U4，之后沉积了其上覆地层单元U5。第4次事件发生在事件层Ⅳ——单元U5的沉积过程中，F2和F3同时活动错断了单元U3－3，并隐形于单元U5的黄土中，而且之后单元U5继续接受沉积。第5次事件为F2错断单元U5，并在其上形成崩积楔Ⅴ——单元U6－1，之后被单元U6－2所覆盖。第6次事件F2错断单元U6－2，且在其上堆积了崩积楔Ⅵ——单元U7－1，最后被最新的次生黄土单元U7－2所覆盖。

根据探槽事件层的错断量或崩积楔在断层附近的厚度(Hanks et al.，1984; Klinger et al.，2003)，可以初步估算这6次事件在探槽点的垂直位移量，结果由老到新分别为: 0.72m，0m，0.56m，1.12m，0.48m和0.32m。探槽揭露出的垂直累积位移量3.2m，与陡坎两侧地貌面的高差(3.17±0.30) m几乎完全一致(图9)，说明西段在晚第四纪晚期以来发生的6次古地震基本代表了完整的古地震活动历史。

图9 探槽点实测陡坎剖面Fig.9　 The measured scarp profile at the trench site.

4　讨论与结论

香山－天景山断裂带西段最新一次地震发生在(1 200±100) a BP，产生的地表破裂带长约60km，以兼有正断或逆冲分量的左旋走滑运动性质为主，平均水平位移量为3m。沿香山－天景山断裂带西段最新一次地表破裂的位错地貌分布和位错测量显示了沿此段断裂的重复地震活动。香山－天景山断裂带西段水平位移量分布特征显示出明显的分组性与倍数关系，6组水平位移量代表了6次古地震事件，与探槽揭示的西段晚第四纪晚期以来古地震事件期次一致。垂直位移形成的断层陡坎高达3.2m，而单次事件的垂直位移量0.5～0.8m，同样说明断裂具有长期破裂的活动习性。那么，香山－天景山断裂带西段的晚第四纪的破裂习性是否符合特征地震模型呢?

特征地震模型认为，对于任何给定断裂上的大地震趋向于在一条或几条特定段上以相似大小的特征事件重复发生(Schwartz et al.，1984)。确定断层是否属于特征地震模型，首先需要确定断层是否属于独立破裂单元，也就是地震是否在特定的段重复发生。从地貌上看香山－天景山断裂带西段分布于上新统和下更新统构成的小山包前缘，与东段和西侧古浪断裂带所在的主要由古生界构成的高大山体相比海拔相对较低，地貌差异显著。从结构上看，香山－天景山断裂带西段与东段和西侧古浪断裂带之间均存在持久性几何障碍体，构成鲜明的分段边界。1709年中卫7地震和1920年古浪8.0地震均未跨过障碍体破裂扩展到西段，是西段作为独

立破裂单元最直接的证据。

其次，香山－天景山断裂带西段水平位移量分布特征显示，晚第四纪晚期以来的6次古地震事件中单次地震的同震水平位移量大致相等，约为3m;同时，西段各个次级段每次地震的水平位移量也近似相等。这可能是由于整个西段具有相似的几何结构、岩石力学性质和构造应力环境，其断层面上具有统一的应力加载速率和应力累积上限，一旦达到固定的应力累积上限，整个西段就会作为独立的破裂单元发生破裂，且每次地震震级近似相等。

上述研究结果表明，香山－天景山断裂带西段晚第四纪以来一直作为稳定的独立破裂单元而存在，其地震活动符合特征滑动模型。

致谢感谢硕士研究生章龙胜在野外测量和探槽开挖工作中给予的帮助。同时，感谢审稿专家为本文提出的宝贵修改意见。

参考文献

柴炽章，焦德成，廖玉华，等.2003.宁、蒙、甘交界罐罐岭发现地震地表破裂带［J］.地震地质，25(1) : 167—171.

CHAI Chi-zhang，JIAO De-cheng，LIAO Yu-hua，et al.2003.Discovery of surface rupture zone produced by Guanguanling earthquake at the juncture of Ningxia，Inner Mongolia and Gansu Province［J］.Seismology and Geology，25(1) : 167—171(in Chinese).

柴炽章，张维歧，焦德成.1997.天景山断裂带晚第四纪水平活动强度的分时、分段研究［J］.中国地震，13 (1) : 35—42.

CHAI Chi-zhang，ZHANG Wei-qi，JIAO De-cheng.1997.Discussion of the Late Quaternary activity level in different time intervals and segments along the Tianjingshan Fault zone［J］.Earthquake Research in China，13(1) : 35—42(in Chinese).

晁洪太，李家灵，崔昭文，等.1994.郯庐断裂带中段全新世活断层的特征滑动行为与特征地震［J］.内陆地震，8(4) : 297—304.

CHAO Hong-tai，LI Jia-ling，CUI Zhao-wen，et al.1994.Characteristic slip behavior of the Holocene faults in the central section of the Tanlu Fault zone and the characteristic earthquakes［J］.Inland Earthquake，8(4) : 297—304(in Chinese).

陈国星，田勤俭，周本刚，等.2006.黄河黑山峡大柳树坝址若干地震地质问题的研究［J］.震灾防御技术，1 (3) : 186—198.

CHEN Guo-xing，TIAN Qin-jian，ZHOU Ben-gang，et al.2006.Some seismogeological questions regarding Daliushu Dam site in Heishanxia Valley of Yellow River［J］.Technology for Earthquake Disaster Prevention，1(3) : 186—198(in Chinese).

邓起东，于贵华，叶文华.1992.地震地表破裂参数与震级关系的研究［A］.见:国家地震局地质研究所编.活动断裂研究(2).北京:地震出版社.247—264(in Chinese).

DENG Qi-dong，YU Gui-hua，YE Wen-hua.1992.Relationship between earthquake magnitude and parameters of surface ruptures associated with historical earthquakes［A］.In: Institute of Geology，SSB(ed).Research of Active Fault (2).Seismological Press，Beijing.247—264(in Chinese).

邓起东，张培震，冉勇康，等.2002.中国活动构造基本特征［J］.中国科学(D辑)，32(12) : 1020—1030.

DENG Qi-dong，ZHANG Pei-zhen，RAN Yong-kang，et al.2002.Basic characteristics of active tectonics of China ［J］.Science in China(Ser D)，46(4) : 356—372(in Chinese).

邓起东，张培震，冉勇康，等.2003.中国活动构造与地震活动［J］.地学前缘，10(特刊) : 66—73.

DENG Qi-dong，ZHANG Pei-zhen，RAN Yong-kang，et al.2003.Active tectonics and earthquake activities in China ［J］.Earth Science Frontiers，10(Suppl) : 66—73(in Chinese).

杜鹏，柴炽章，沈卫华，等.2007.罐罐岭断裂带最新活动特征［J］.地震地质，29(3) : 597—606.

DU Peng，CHAI Chi-zhang，SHEN Wei-hua，et al.2007.Characteristics of the Holocene activity of the Guanguanling Fault zone［J］.Seismology and Geology，29(3) : 597—606(in Chinese).

国家地震局地质研究所，宁夏回族自治区地震局.1990.海原活动断裂带［M］.北京:地震出版社.147—149.

Institute of Geology，State Seismological Bureau，Seismological Bureau of Ningxia Hui Automous Region.1990.The Active Haiyuan Fault Zone［M］.Seismological Press，Beijing.147—149(in Chinese).

李传友.2005.青藏高原东北部几条主要断裂带的定量研究［D］:［学位论文］.北京:中国地震局地质研究所.117—192.

LI Chuan-you.2005.Quantitative study no major active fault zones in northeastern Qinghai-Tibet Plateau［D］.Dissertation.Institute of Geology，China Earthquake Administration，Beijing.117—192(in Chinese).

柳煜，王爱国，李明永，等.2006.长岭山北麓断裂晚第四纪活动性及构造稳定性研究［J］.中国地震，22(4) : 394—404.

LIU Yu，WANG Ai-guo，LI Ming-yong，et al.2006.Research on active features and tectonic stability in the late Quaternary of the northern piedmont fault of Changlingshan［J］.Earthquake Research in China，22(4) : 394—404(in Chinese).

闵伟，张培震，邓起东.2001.中卫－同心断裂带全新世古地震研究［J］.地震地质，23(3) : 357—366.

MIN Wei，ZHANG Pei-zhen，DENG Qi-dong.2001.The study of Holocene paleoearthquakes on Zhongwei-Tongxin Fault zone［J］.Seismology and Geology，23(3) : 357—366(in Chinese).

宁夏回族自治区地矿局.1990.宁夏回族自治区区域地质志［M］.北京:地质出版社.

Bureau of Geology and Mineral Resources of Ningxia Hui Autonomous Region.1990.Regional Geology of Ningxia Hui Autonomous Region［M］.Geological Publishing House，Beijing(in Chinese).

冉勇康，邓起东.1998.海原断裂的古地震及特征地震破裂的分级性讨论［J］.第四纪研究，18(3) : 271—278.

RAN Yong-kang，DENG Qi-dong.1998.Paleoearthquakes along Haiyuan Fault and discussion of grading on rupture of large earthquakes［J］.Quaternary Sciences，18(3) : 271—278(in Chinese).

田勤俭，申旭辉，韦开波，等.2001.中卫－同心断裂带构造演化阶段初步研究［A］.见:卢演俦，高维明，陈国星，等主编.新构造与环境.北京:地震出版社.399—406.

TIAN Qin-jian，SHEN Xu-hui，WEI Kai-bo，et al.2001.Preliminary study on tectonic stages of the Zhongwei-Tongxin Fault zone［A］.In: LU Yan-chou，GAO Wei-ming，CHEN Guo-xing，et al.(eds).Neotectonics and Environmental Change.Seismological Press，Beijing.399—406(in Chinese).

汪一鹏，宋方敏，李志义，等.1990.宁夏香山－天景山断裂带晚第四纪强震重复间隔的研究［J］.中国地震，6 (2) : 15—24.

WANG Yi-peng，SONG Fang-min，LI Zhi-yi，et al.1990.Study on recurrence intervals of great earthquakes in the Late Quaternary of Xiangshan-Tianjingshan Fault zone in Ningxia［J］.Earthquake Research in China，6(2) : 15—24(in Chinese).

尹功明，江亚风，俞岗，等.2013.晚第四纪以来香山－天景山断裂左旋走滑量研究［J］.地震地质，35(3) : 472—479.doi: 10.3969/j.issn.0253－4967.2013.03.002.

YIN Gong-ming，JIANG Ya-feng，YU Gang，et al.2013.The study of the left-lateral displacement on the Xiangshan-Tianjingshan Fault in Late Quaternary［J］.Seismology and Geology，35(3) : 472—479(in Chinese).

张培震，邓起东，张国民，等.2003.中国大陆的强震活动与活动地块［J］.中国科学(D辑)，33(1) : 12—20.

ZHANG Pei-zhen，DENG Qi-dong，ZHANG Guo-min，et al.2003.Active tectonic blocks and strong earthquakes in continental China［J］.Science in China(Ser D)，33(1) : 12—20(in Chinese).

张维岐，焦德成，柴炽章，等.1988.宁夏香山－天景山弧形断裂带新活动特征及1709年中卫南7级地震形变带［J］.地震地质，10(3) : 12—20.

ZHANG Wei-qi，JIAO De-cheng，CHAI Chi-zhang，et al.1988.Neotectonic features of the Xiangshan-Tianjingshan arc fracture zone and the seismic deformation zone of 1709 south of Zhongwei M 7earthquake［J］.Seismology and Geology，10(3) : 12—20(in Chinese).

Hanks T C，Kanamori H.1979.A moment magnitude scale［J］.Journal of Geophysical Research，84(B5) : 2348—2350.

Hanks T C，Bucknam R C，Lajoie K R，et al.1984.Modification of wave-cut and faulting-controlled landforms［J］.Journal of Geophysical Research，89(B7) : 5771—5790.

Klinger Y，Sieh K，Altunel E，et al.2003.Paleoseismic evidence of characteristic slip on the western segment of the North Anatolian Fault，Turkey［J］.Bulletin of the Seismological Society of America，93(6) : 2317—2332.

Klinger Y，Etchebes M，Tapponnier P，et al.2011.Characteristic slip for five earthquakes along the Fuyun Fault in China［J］.Nature Geoscience，4(6) : 389—392.doi: 10.1038/NGEO1158.

LI Hai-bing，Van der Woerd J，SUN Zhi-ming，et al.2012.Co-seismic and cumulative offsets of the recent earthquakes along the Karakax left-lateral strike-slip fault in western Tibet［J］.Gondwana Research，21(1) : 64—87.doi: 10.1016/j.gr.2011.07.025.

Schwartz D P，Coppersmith J.1984.Fault behaviour and characteristic earthquakes: Examples from Wasatch and San Andreas Faults［J］.Journal of Geophysical Research，89(B7) : 5681—5698.

Sieh K E，Jahns R H.1984.Holocene activity of the San Andreas Fault at Wallace Creek，California［J］.Geological Society of America Bulletin，95(8) : 883—896.

Wells D L，Coppersmith K J.1994.New empirical relationships among magnitude，rupture length，rupture width，rupture area，and surface displacement［J］.Bulletin of the Seismological Society of America，84(4) : 974—1002.

Zielke O，Arrowsmith J R，Grant Ludwig L，et al.2010.Slip in the 1857 and earlier large earthquakes along the Carrizo Plain，San Andreas Fault［J］.Science，327(5969) : 1119—1122.doi: 10.1126/science.1182781.

CHARACTERISTIC SLIP BEHAVIOR ANALYSIS OF THE WESTERN SEGMENT OF XIANGSHAN-TIANJINGSHAN FAULT ZONE SINCE LATE QUATERNARY

LI Xin-nan LI Chuan-you
(Key Laboratory of Active Tectonics and Volcano，Institute of Geology，China Earthquake Administration，Beijing 100029，China)

Abstract

The Xiangshan-Tianjingshan Fault zone is an integral part of the northeastern Tibet plateau fault system，and the 1709 earthquake of M 7happened on the eastern segment of this fault.But there remains a fresh surface rupture produced by the latest earthquake and a lot of gullies left-laterally dislocated synchronously along the western segment of the Xiangshan-Tianjingshan Fault zone，which has no historical records.To determine the western segment's seismicity since the Late Quaternary，we measured 240 horizontal offsets of the gullies or ridges and 62 vertical offsets，combining with the field geologic investigation and satellite remote sensing decipherment.Characteristics of distribution of the horizontal and vertical offsets are obtained by projecting the measured displacements along the stretch of the fault.Through probability density simulation and frequency statistical analysis for the horizontal offsets，the results show that there are obvious grouping character and multiple relationships.The six groups of horizontal offsets may represent 6 paleoearthquakes，with a similar event sequence in the trench excavated on the western segment.The coseismic offset of the latest earthquake is 3m，and the cumulative offsets produced by other older earthquakes is 6m，9m，12m，16m and 20m，respectively，and each earthquake has a similar coseismic offset.Therefore，we suppose that the activity on the western segment of the Xiangshan-Tianjingshan Fault zone obeys a characteristic slip model since Late Quaternary.

Key wordsthe western segment of the Xiangshan-Tianjingshan Fault zone，characteristic of offsets distribution，paleoearthquake，characteristic slip

作者简介〔〕李新男，男，1987年生，2011年于合肥工业大学资源勘查专业获学士学位，现为中国地震局地质研究所在读硕士研究生，研究方向为活动构造，E－mail: lixinnan68@163.com。

doi:10.3969/j.issn.0253－4967.2015.02.011

通讯作者:*李传友，研究员，E－mail: chuanyou@ies.ac.cn。

收稿日期〔〕2014－01－24收稿，2014－04－07改回。

中图分类号:P315.2

文献标识码:A

文章编号:0253－4967(2015) 02－0482－14