红河断裂带南段全新世地震活动证据

李　西　冉勇康　陈立春　王　虎于　江　张彦琪　谢英情

1)云南省地震局，昆明　650224 2)中国地震局地质研究所，北京　100029



红河断裂带南段全新世地震活动证据

李西1)冉勇康2)*陈立春2)王虎2)于江1)张彦琪1)谢英情1)

1)云南省地震局，昆明650224 2)中国地震局地质研究所，北京100029

有历史记录以来，红河断裂带北段曾发生包括1652年弥渡7级地震和1925年大理7级地震在内的6.0级以上地震9次。然而，红河断裂中、南段自公元886年有历史地震记录以来，没有1次6.0级以上地震记录。红河断裂带作为边界断裂是在废弃，未来不会有大地震发生，还是为长周期大地震的孕震构造？这个问题一直困绕着地质学界。通过室内高分辨率遥感影像的判读，并结合详细的野外地质、地貌调查，在红河断裂南段戛洒—腰街一带发现了一系列槽谷地貌，在十几km的地段都有显示；同时，组合探槽揭露的古地震信息及14C样品测年分析表明，红河断裂南段存在全新世期间地震活动的地质证据。

红河断裂带大地震孕震构造组合探槽古地震全新世活动断裂

0　引言

红河断裂带斜贯云南省西部、南部和东南部，位于南北构造带南端，是川滇块体的西南边界。其西北始于洱源湾坡塘，向SE经洱源、大理、弥渡、元江、红河，到达河口后进入越南和北部湾，全长约1,000km，在中国的云南境内长约600km。前人根据断裂的几何结构及地震活动性差异，把红河断裂带(国内部分)从NW至SE分成了北(洱源-弥渡断裂)、中(苴力-大斗门断裂)、南(春元-河口断裂)3段(图1a)。北段以结构复杂，分支较多，现今活动性强为特点；中段结构较为单一，以单支断裂为主；南段以山前断裂、中谷断裂双支断裂为主(虢顺民等，2001)。从1498年至今，红河断裂带北段共有5.0级以上破坏性地震记载27次，其中 6.0～6.9级7次、7.0级以上2次；自公元886年至今，红河断裂南段没有1次>6.0级地震发生(冉勇康等，1988; 虢顺民等，2001; 张建国等，2009)。

图1　红河断裂带及其毗邻地区构造简图Fig. 1　Tectonic map of the Red River Fault and its adjacent area.a 红河断裂及其毗邻地区构造简图，蓝色小矩形框表示图b范围，插图中的浅黑色矩形框表示图a范围; b 戛洒—腰街段地质地貌简图；F1 哀牢山山前断裂，F2 中谷断裂，F3 分支断裂

时至今日，对红河断裂中、南段未来地震活动性的认识仍无定论。一种观点认为，作为一级大地构造以及云南地区东西分界的红河断裂带的边界作用弱化，未来不会有大地震发生(虢顺民等，2001; 张建国等，2009)；另一种观点则认为红河断裂中、南段由于复发周期长，可能正处在大震孕震期，未来仍有大震危险*闻学泽，付虹，杜方，等，2011，滇中及其附近地区的中-长期大地震危险背景探讨(学术报告)。(Allenetal.，1984; Sieh，1984)。

通过室内高分辨率遥感影像的仔细判读，并结合详细的野外地质、地貌调查，发现戛洒—腰街一带有多处槽谷地貌，这些槽谷地貌与水系右旋位错相对应，在十几km的地段都有显示(图1b)，说明红河断裂南段晚第四纪以来仍有较强烈的走滑运动。同时，在达哈村、发启村开挖了2个组合探槽，揭露出了红河断裂南段戛洒—腰街一带存在全新世期间活动的地质证据。

1　红河断裂南段断裂结构及晚第四纪活动特征

红河断裂南段从大斗门(图1a)开始呈近SE向沿红河谷延伸，由近于平行的哀牢山山前断裂和中谷断裂组成，在云南境内长约480km。哀牢山山前断裂主要表现为早期挤压逆冲和后期正断隆升的运动特征，右旋剪切位错的构造形迹相对较弱；而 “中谷断裂”则具陡立的断层倾角、明显的剪切破劈理带及中新统砂砾岩层的柔动、牵引等明显的右旋剪切变形等特征(向宏发等，2007)。红河断裂带在元江—元阳1段形成明显的弯曲(Bend)变形(图1a)，断裂在该段呈近EW走向，主要倾向SW，倾角45°～70°(王宇，1994; 虢顺民等，2001)。在弯曲段以南，红河断裂具有明显的右旋走滑特征，未见明显的倾滑证据；然而弯曲段以北，红河断裂具有大量倾滑和走滑运动的地质地貌证据(Schoenbohmetal.，2006)。

跨断层形变测量和GPS大地形变观测研究表明，越南红河断裂水平与垂直运动速率分别为<2mm/a和0.2～0.3mm/a，而境内红河断裂则分别为1～4mm/a和0～3mm/a(Trieu，2003; 张培震等，2003; 张建国等，2009; Wangetal.，2011)。第四纪以来，整个红河断裂带长期平均地质滑动速率为2～5mm/a(Allenetal.，1984; Weldonetal.，1994; Replumazetal.，2001; Schoenbohmetal.，2006)；虢顺民等(2001)通过地质调查及断层活动时代的综合分析认为，第四纪以来红河断裂带最大右旋位错为7.4km，最大位错速率为 3.7mm/a，全新以来的平均位错速率为 2.5mm/a。前人关于红河断裂中、南段的研究尤其是断裂活动性研究主要针对沿老断裂(地质图上的断裂)的宏观水系拐弯(位错？)，没有直接断错第四系的证据(朱成男等，1982; Allenetal.，1984; 江娃利，1997; 陈静，2013)。 虽然Sieh等(1984)在红河断裂带南段的戛洒敌夺(图1b 中的前人开挖探槽)开挖过探槽，并提出该段可能有过多次全新世期间的大地震记录，但未获得定量的古地震研究结果。

2　红河断裂南段戛洒—腰街段最新活动证据

2.1地貌活动证据

结合室内高分辨率遥感影像判读及野外详细考察，发现沿戛洒—腰街一带槽谷地貌(如图1b，2)十分清楚，槽谷走向与冲沟流向近垂直分布，且与冲沟位错方向一致；如图2a所示，冲沟右旋位错方向与槽谷走向一致。图2c所示为无人机拍摄的发启村槽谷及冲沟地貌图，槽谷走向与冲沟流向近垂直，沿槽谷NW走向，冲沟右旋位错约14.2m(李西，2015)。这些槽谷分布在哀牢山山前断裂(F1)及中谷断裂(F2)之间，槽谷呈 “U”形(图2b，d，f)，且有的槽谷表现为大槽谷套小槽谷(槽中槽)现象(图2f)，从戛洒北面的曼罗至腰街北面的旱田十几km地段都有显示(图2)。由此，认为这些槽谷应该由构造运动形成，而不大可能是人为或其他外力作用的结果。

图2　槽谷地貌Fig. 2　Fault trough on the segment of Daha，Hantian and Faqi village.a 达哈段遥感影像，b 达哈段槽谷照片，c 发启村段无人机拍摄槽谷及冲沟位错照片，d 发启村槽谷照片，e旱田段遥感影像，f 旱田段槽中槽地貌; 遥感影像来自Google Earth 2014；红线表示断层，红色箭头指示断层所在位置，红色单边箭头指示断层运动方向，黄色虚线代表冲沟，黄色箭头表示水流方向

图3　达哈村、发启村探槽剖面Fig. 3　Trench wall at Daha and Faqi village.a 达哈村探槽1西北墙东段，红色虚线表示推测断层; b 达哈村探槽2东南墙中段; c 达哈村探槽2东南墙中段解译图，红色虚线表示推测断层；d 发启村探槽1东南墙中段，红色箭头指示断层位置；e 发启村探槽1东南墙中段解译图；f 发启村探槽2 西北墙东段；g 发启村探槽2西北墙东段解译图；c、e、g中的红色小矩形块表示炭屑样品采集位置，C160(5 930±30)等表示样品代号及测试年龄(单位：a)，U4等表示地层代号

2.2地质活动证据

2.2.1达哈村探槽及古地震

通过野外详细的地质、地貌调查及对比，在戛洒镇达哈村槽谷处开挖了1个组合探槽(图1b)，槽谷走向340°，探槽走向65°。在开挖探槽1的过程中，尽管采取了阶梯探槽的开挖方式，但由于探槽墙面过陡，底部地层太过松软，多处出处现墙体坍塌，探槽1没有揭露出明显的断层面信息。尽管如此，仍可以从探槽1 西北墙东段(图3a)看到2个明显的构造标识： ①图中黑色黏土层不是沿槽谷向W顺塘沉积尖灭，而是向E顺坡方向尖灭，而且形似刀切；②黑色层顶部有1眼球状黄色、黑色混杂的形似崩积楔的团块状物质；地层异常尖灭处及其顶部形似古地震标识的崩积楔沉积物位置都与槽谷陡坎位置有着很好的对应。因此，推断图3a中黑色砂质黏土层形成后有1次构造事件。

基于对探槽1揭露信息的推断，在探槽1的北面，与探槽1相隔约10m的地方，开挖了探槽2。探槽2走向与探槽1一致，长约22m，深3～5m不等。探槽2共揭露出7套地层，如图3b所示为达哈村探槽2东南墙中段，图3c为图3b的解译图，剖面中地层U2(棕黄色黏土夹砾石层)突然中断，地层U3(灰白色含砾石黏土层)发生明显的褶皱现象，地层U4(深褐或灰黑色含砾质黏土)在此处有明显的沉积加厚且其地层顶部较为平直。沿槽谷SE方向，水系右旋位错非常明显(图2a)，结合地质、地貌证据，推测在地层U3形成之后地层U4形成之前应有1次构造事件。结合U3地层中及U4地层中采集到的炭屑样品(C8、C70、C7)的测年结果(图3c)，采用Oxcal3.10软件对测年结果校正分析，在95.4%可信度下得到此次古地震事件可能发生在1250—1730AD。

2.2.2发启村探槽及古地震

为进一步明确红河断裂南段戛洒—腰街1段的地震活动性，在发启村槽谷上开挖了1个组合探槽(图1b)。图3d所示为发启村探槽1东南墙中段剖面，图3e为其解释图；图3f所示为发启村探槽2西北墙东段剖面，图3g为其解释图。图3d中地层U4(砖红色砂质黏土层，含大量3～8cm角砾石，个别砾石砾径>20cm)被明显错断，形成1个构造楔，地层U5(灰褐色砂质淋滤层)物质下漏填充在构造楔中(图3d，e)。地层U4在该段与地层U1(锈斑状风化残积层)在构造楔右边形成1个近直立的不整合接触面(图3d，e)，并在地层U5顶部形成1个灰黑色锅底状砂质层U6；U6顶部平直，与U7(灰褐色黄斑状砂质层，含炭屑)呈整合接触，推测该事件断错了U5地层后，静水堆积了U6 地层。U7地层没有在断错U4地层后形成的构造楔顶部连续沉积，而是表现为沉积尖灭，同时，我们发现在U8地层中有大量棕色团块状物质(图3e所示)，因此，推测沿构造楔两边断裂至少断错到了U7地层。用无人机在该段拍摄的槽谷地貌及冲沟右旋位错约14.2m(图2c)，以及探槽剖面的构造楔等地质证据表明，此处的槽谷地貌应为古地震活动所致。从发启村组合探槽揭露的断层信息，初步分析该组合探槽共揭露出3次古地震事件，其中最近2次古地震事件从老到新可能分别发生在地层U5形成之后U6地层形成之前，以及U7地层形成之后U8地层形成之前(图3d，e)。结合地层U5—U8炭屑14C测年结果，并采用Oxcal3.10软件对测年结果校正分析，在95.4%可信度下得到发启村探槽中最近2次古地震事件可能发生在1700—650BC以及240—580AD。对于最新1次事件是否断错了U8地层，有待深入研究。

3　讨论

20世纪80年代初美国学者sieh等在戛洒敌夺(图1b)的冲沟壁上开挖过2个探槽，他们认为戛洒敌夺探槽揭露出了5次古地震事件，其中有多次全新世期间的7级以上地震(Allenetal.，1984)，但缺乏定量测年数据作支撑。在中国活动断层图集中(IGCP第206项中国工作组，1989)，记有戛洒南蚌沟古地震剖面及描述，戛洒南蚌沟(与图1b中的敌夺探槽相邻)古地震遗迹发现于距今25～10ka的河湖相沉积物中，在剖面上见有保存完整、现象典型的5个断层崖崩积楔，并可分出5次地震事件，在该探槽素描图中断层断错最年轻地层的14C测年结果为8,200a。前人研究表明，红河断裂带戛洒—腰街段晚第四以纪以来尤其是全新世期间可能存在古地震活动。

本文通过详细的地质地貌调查发现，戛洒—腰街一带长约十几km断续展布的 “U”形槽谷地貌及水系同步位错表明，晚第四纪以来红河断裂南段戛洒—腰街段有过明确的大地震活动的地貌证据。

达哈村及发启村组合探槽均揭露出了明确的断层剖面及古地震事件(图3)。如图3d，e所示断层断错U4—U7地层，形成明显的构造楔；图3f，g所示断层以及断层带中透镜体、团块物质及剪切变形带十分清晰。在发启村组合探槽所揭露的地层U4—U8中分别采集了多个炭屑样品，送到美国Beta实验室进行了年龄测试，测年结果见图3e及图3g所示。发启村探槽1及探槽2中被断层明显断错的标志性地层U4中所采集到的炭屑样品测年结果分别是C160(5 930±30)aBP(图3e)、C2(6 610±30)aBP(图3g)，以及前文提及的组合探槽所揭露的古地震事件表明，红河断裂南段戛洒—腰街段在全新世中、晚期以来有过明确的地震活动。

4　初步认识

详细的地形、地貌调查发现，红河断裂南段戛洒—腰街一带断层槽谷及水系同步位错十分明显，并且在十几km的地段都有显示，说明红河断裂南段晚第四纪以来仍有较强烈的活动；达哈村及发启村组合探槽剖面揭露出了明确的断层剖面及古地震信息，被切错地层多个14C测年结果表明，红河断裂南段戛洒—腰街段为全新世活动断裂。

致谢在野外地质地貌调查、探槽剖面分析工作中得到了徐锡伟、张晓东、闻学泽、尹功明、田勤俭、周本刚等研究员宝贵的指导及建议，审稿专家提出了宝贵意见，在此表示由衷的感谢!

陈静. 2013. 水系位错对红河断裂带右旋走滑运动的响应[D]. 杭州： 浙江大学. 1—70.

CHEN Jing. 2013. Response of channel offsets to dextral-slip movement of the Red River fault zone [D]. Hangzhou, Zhejiang University. 1—70(in Chinese).

虢顺民，计凤桔，向宏发，等. 2001. 红河活动断裂带 [M]. 北京: 海洋出版社.

GUO Shun-min，JI Feng-ju，XIANG Hong-fa，etal. 2001. The Honghe Active Fault Zone [M]. Ocean Publishing House，Beijing.

IGCP第206项中国工作组. 1989. 中国活动断裂图集 [CM]. 北京： 地震出版社，西安： 西安地图出版社. 53— 66.

IGCP Project 206 China Working Group. 1989. Active Faults Atlas of China [CM]. Seismological Press，Beijing and Xi′an Cartographic Publishing House，Xi′an. 53— 66(in Chinese).

江娃利. 1997. 红河活动断裂中南段航片变位地形判读及野外检验 [M]∥中国地震局地壳应力研究所编. 地壳构造与地壳应力文集. 52—58.

JIANG Wa-li. 1997. Interpretation of aerophotoes and field investigation on tectonic landforms of middle-south segments of the Honghe active fault zone [M]∥ Bulletin of the Institute of Crustal Dynamics，52—58(in Chinese).

李西. 2015. 川滇地块云南地区不同发育阶段边界断裂破裂特征研究 [D]. 北京： 中国地震局地质研究所.

LI Xi. 2015. Study on boundary fault rupture characteristics of the Sichuan-Yunnan block at different development stages in Yunnan Province [D]. Institute of Geology，Earthquake Administration of China，Beijing(in Chinese).

冉勇康，尤惠川，王景钵，等. 1988. 苍山东麓第四纪地震断层与古地震 [J]. 地震地质，10(2): 74.

RAN Yong-kang，YOU Hui-chuan，WANG Jing-bo，etal. 1988. The earthquake fault of the late Quaternary on eastern piedmont of Canshan Mountain and the ages of paleoearthquakes occurring in Dali City，Yunnan Province [J]. Seismology and Geology，10(2): 74(in Chinese).

王宇. 1994. 红河断裂南段活动性分析 [J]. 地质灾害与环境保护，5(2): 28—35.

WANG Yu. 1994. The activity analysis of the southern segment on Honghe Fault [J]. Geological Hazards and Environment Preservation，5(2): 28—35(in Chinese).

向宏发，虢顺民，张晚霞，等. 2007. 红河断裂带南段中新世以来大型右旋位错量的定量研究 [J]. 地震地质，29: 52— 68.

XIANG Hong-fa，GUO Shun-min，ZHANG Wan-xia，etal. 2007. Quantitative study on the large scale dextral strike-slip offset in the southern segment of the Red River Fault since Miocene [J]. Seismology and Geology，29: 52— 68.

朱成男，段加乐，孔祥红. 1982. 红河断裂带的断错水系发育与地震活动问题 [J]. 地震研究，5(3): 315—323.

ZHU Cheng-nan，DUAN Jia-le，KONG Xiang-hong. 1982. The development of the offset drainage system and the seismic activities on the Red River fault zone [J]. Journal of Seismological Research，5(3): 315—323(in Chinese).

张建国，谢英情，金明培，等. 2009. 中越红河断裂活动性研究 [M]. 昆明: 云南科技出版社.

ZHANG Jian-guo，XIE Ying-qing，JIN Ming-pei，etal. 2009. Red River Fault Activity in China and Vietnam [M]. Science and Technology Publishing House，Kunming (in Chinese).

张培震，王敏，甘卫军，等. 2003. GPS 观测的活动断裂滑动速率及其对现今大陆动力作用的制约 [J]. 地学前缘，10: 81—92.

ZHANG Pei-zhen，WANG Min，GAN Wei-jun，etal. 2003. Slip rates along major active faults from GPS measurements and constraints on contemporary continental tectonics [J]. Earth Science Frontiers，10: 81—92(in Chinese).

Allen C R，Gillepsie A R，Han Y，etal. 1984. Red River and associated faults，Yunnan Province，China: Quaternary geology，slip rate and seismic hazard [J]. Geological Society of America Bulletin，95: 686—700.

Replumaz A，Lacassin R，Tapponnier P，etal. 2001. Large river offsets and Plio-Quaternary dextral slip rate on the Red River Fault(Yunnan，China)[J]. Journal of Geophysical Research，16: 819—836.

Sieh K. 1984. Earthquake geology in Yunan Province [J]. China Exchange News，12: 2— 6.

Schoenbohm L M，Burchfiel B C，Chen L Z，etal. 2006. Miocene to present activity along the Red River Fault，China，in the context of continental extrusion，upper-crustal rotation，and lower-crustal flow [J]. Geological Society of America Bulletin，118: 672— 688.

Trieu C D. 2003. Deep structure，recent dynamics and seismic activity in Red River fault zone in Vietnam [J]. Journal of Geodesy and Geodynamics，23: 10.

Wang H，Liu M，Cao J L，etal. 2011. Slip rates and seismic moment deficits on major active faults in mainland China [J]. Journal of Geophysical Research: Solid Earth(1978—2012)，116. doi: 10.1029/2010JB007821.

Weldon R，Sieh K，Zhu C，etal. 1994. Slip rate and recurrence interval of earthquake on the Hong He(Red River)Fault，Yunnan，PRC [R]∥ International Workshop on Seismotectonics and Seismic Hazard in SE Asia，244—248.

THE HOLOCENE SEISMIC EVIDENCE ON SOUTHERN SEGMENT OF THE RED RIVER FAULT ZONE

LI Xi1)RAN Yong-kang2)CHEN Li-chun2)WANG Hu2)YU Jiang1)ZHANG Yan-qi1)XIE Ying-qing1)

1)EarthquakeAdministrationofYunnanProvince，Kunming650224，China2)KeyLaboratoryofActiveTectonicsandVolcano，InstituteofGeology，ChinaEarthquakeAdministration，Beijing100029，China

Nine earthquakes withM≥6 have stricken the northern segment of the Red River fault zone since the historical records，including the 1652 MiduM7 earthquake and the 1925 DaliM7 earthquake. However，there have been no earthquake records ofM≥6 on the middle and southern segments of the Red River Fault，since 886 AD. Is the Red River fault zone，as a boundary fault，a fault zone where there will be not big earthquake in the future or a seismogenic structure for large earthquake with long recurrence intervals？This problem puzzles the geologists for a long time. Through indoor careful interpretation of high resolution remote sensing images，and in combination with detailed field geological and geomorphic survey，we found a series of fault troughs along the section of Gasha-Yaojie on the southern segment of the Red River fault zone，the length of the Gasha-Yaojie section is over ten kilometers. At the same time，paleoseismic information and radiocarbon dating result analysis on the multiple trenches show that there exists geological evidence of seismic activity during the Holocene in the southern segment of the Red River fault zone.

the Red River fault zone，seismogenic structure of large earthquake，multiple trenches，paleoearthquake，the Holocene active fault

10.3969/j.issn.0253- 4967.2016.03.007

2015-08-24收稿，2016-05-06改回。

中国地震局星火计划攻关项目(XH13021)和中国地震局地质研究所基本科研业务专项(IGCEA1418)共同资助。

冉勇康，男，研究员，E-mail: ykran@263.net。

P315.2

A

0253-4967(2016)03-0596-09

李西，男，1975年生，2015年于中国地震局地质研究所获理学博士学位，高级工程师，主要从事构造地质学、活动构造、古地震、GIS应用及开发、震害预测和评估等研究，电话： 0871-65747069，E-mail: lixgj@126.com。