甘肃酒西盆地发现地震地表破裂带

刘兴旺　袁道阳　雷中生　邵延秀

1)中国地震局兰州地震研究所，兰州　730000 2)兰州地球物理国家野外科学观测研究站，兰州　730000



甘肃酒西盆地发现地震地表破裂带

刘兴旺1，2)袁道阳1，2)雷中生1)邵延秀1，2)

1)中国地震局兰州地震研究所，兰州730000 2)兰州地球物理国家野外科学观测研究站，兰州730000

根据航、卫片解译和野外实地考察，在位于祁连山—河西走廊西段的酒西盆地白杨河背斜北发现1条较新的地震破裂带遗迹，破裂带长度约5km，呈弧形展布，保存较为完整，在最新的洪积扇面上陡坎高度约0.5～0.7m，在冲沟T1阶地上陡坎高度约1.5m，分析认为其为较新的1次地震活动所致。沿断层陡坎探槽开挖表明，此次破裂带形成于约1,500a,BP，此前断裂还有过活动。根据该地区历史地震资料考证和研究程度，认为该地震地表破裂带可能与365年玉门地震、1785年玉门惠回堡地震或1次漏记的历史强地震有关。

地震破裂带酒西盆地历史地震甘肃

0　引言

祁连山—河西走廊地区位于青藏高原北部边缘，是高原周边主要的汇聚构造带之一，也是现今构造运动和地震活动最为强烈的地区之一(Tapponnineretal.，1990；国家地震局地质研究所等，1993；Gaudermeretal.，1995；Xuetal.，2010)。以往对该地区活动断裂的研究多集中在走廊南侧的祁连山北缘断裂带上，对于断裂的活动性、滑动速率、古地震及历史地震都有较为详细的研究(国家地震局地质研究所等，1993；Gaudermeretal.，1995；Meyeretal.，1998；边庆凯等，2001；陈文彬，2003；Hetzeletal.，2004)，而对于走廊盆地内部及其北侧断裂的研究程度相对较低，只有零星的研究(闵伟等，2002；Hetzeletal.，2002；陈文彬，2003)。在走廊北部的合黎山地区，郑文俊等(2009)发现较新的地震地表破裂带，并进行了相关报道。我们于2010年在酒西盆地中部白杨河背斜北部发现1条新的断层陡坎，这是一条前人未曾报道过的地震地表破裂带，本文对新发现的地震破裂带进行了古地震探槽分析和相关历史地震资料的考证与讨论。

1　构造位置及研究程度

河西走廊为新生代形成的压陷性前陆盆地，南侧为祁连山，北侧为龙首山、合黎山等山脉，长约900km，宽数km至近百km。在走廊内部，3个横向的隆起将走廊分为一系列小的盆地，大黄山隆起分割了武威盆地和民乐盆地，榆木山隆起分隔了民乐盆地和酒东盆地，文殊山隆起分隔了酒东盆地和酒西盆地。酒西盆地位于河西走廊盆地带的最西端(图1)，南界为祁连山北缘断裂带，北至宽滩山—黑山一带，西起红柳峡山—五华山，东至嘉峪关—文殊山隆起。

白杨河背斜位于酒西盆地中部，走向近EW，为1个北缓南陡、轴面N倾的不对称断展褶皱(图1)。褶皱南翼中更新世地层明显变形S倾，倾角约20°。陈杰等(1998)根据背斜冲沟阶地变形推测该背斜-逆断裂带晚更新世以来的垂直运动速率为1.15～2.56mm/a。Hetzel等(2002)通过断层陡坎测量和宇宙成因核素测年得到断裂的垂直滑动速率为 0.35mm/a。对于背斜北部是否存在断裂，前人并未做过报道。通过航、卫片解译和实地考察，我们发现在白杨河背斜东段北部存在较新的断层陡坎，可能为历史地震残留的地震地表破裂带。

图1　酒西盆地地质构造简图Fig. 1　Simple geological map of Jiuxi Basin.

2　地震地表破裂带的展布特征及古地震研究

在室内航卫片解译的基础上，结合多次考察，发现在河西走廊西段酒西盆地白杨河背斜北部存在1段地震破裂带遗迹。考察结果显示，破裂带总长度约5km，呈弧形展布(图2)，线性影像清晰，断裂沿线断层陡坎连续，其主要表现为除现代冲沟外，冲沟低阶地(T1)和最新的洪积扇面均被断错(图2a)，形成0.5～1.5m高的新鲜断层陡坎，其中最新洪积扇上的陡坎高度约为0.5～0.6m(图2b，c)，T1阶地的陡坎高度约为1.5m(图2d，e)。由该地震破裂带沿线残存的遗迹可以判断，该次地震事件可能发生在距今不太久远的时代。另外，破裂带所处的位置干旱少雨，不存在人类活动的破坏，为破裂带的保存提供了客观的条件。

图2　白杨河背斜北地震地表破裂带的展布特征Fig. 2　Distribution characters of earthquake ruptures at the north of Beiyanghe anticline.a 地震破裂带的展布特征；b 地震在洪积扇上形成的地震陡坎及自由面; c 地震在洪积扇上形成的地震陡坎及自由面；d 地震在T1阶地形成的陡坎；e 地震在T1阶地形成的陡坎高度测量；红色箭头为地震破裂带的位置

为了判断地震破裂带形成的时代及其他期次地震活动，在破裂带中段开挖了2个探槽，探槽揭露了有关的地震活动及破裂带形成的大致时间。下面是对2个探槽的叙述。

2.1探槽TC-1

探槽TC-1位置如图2 所示，位于冲沟西侧T1阶地上，探槽开挖处陡坎高约1.5m左右(图2e)，探槽长约10m，宽3m，深2.5m，探槽揭露的地层以冲洪积相砂砾石层为主，主要揭露的地层特征如下(图4)：

U1 灰色砾石层，砾石磨圆、分选好，大粒径砾石较少；

U2 土灰色砂层，向南逐渐尖灭；

U3 灰色砾石层，砾石磨圆好、分选一般，含大粒径砾石较多；

U4 土灰色砂层，夹少量砾石，厚度不均匀；

U5 灰色砾石层，砾石磨圆、分选好，大粒径砾石较少；

U6 灰色细砂层，夹少量砾石；

U7 土灰色砾石层，砾石磨圆分选好，大粒径砾石较少；

U8 灰白色砂砾石层，层较薄，轻微胶结；

U9 青灰色砾石层，磨圆较好，分选好，粒径小，水平层理；

U10 青灰色砾石层，冲洪积成因，砾石磨圆好，分选差，粒径大小不一，无层理，夹砂层透镜体；

U11 灰色粉砂土层，夹少量砾石，厚约0.2m，光释光样品2012OSL-7距地表约0.6m，测试年龄为(5.7±0.8)ka；

U12 崩积楔，杂乱，无层理；

U13浅红色砂砾石层，夹大量砾石，有胶结；

U14淡红色粉砂，厚约0.3m，夹少量砾石，底部采集光释光样品2012OSL-8，距地表约0.5m，测试年龄为(1.5±0.2)ka；

U15 土灰色冲积粉砂土层，松散，含少量植物根系。

图3　探槽TC-1东壁Fig. 3　The log of the east wall of TC-1.

该探槽剖面出露断层主要有2条逆断层，倾向SE，F1倾角27°，F2倾角24°，F2向上有分支。从剖面上分析，该探槽主要揭露2次地震事件。 事件1为断层F1的活动，断错层U11及以下地层并形成崩积楔U12，被U14覆盖；根据层U11的年龄，判断此次事件发生在(5.7±0.8)ka以来。事件2为断层F2的活动，它虽未直接断错U14，但其活动明显影响了U14，使其沉积形态发生了褶皱变形。U15为现代河流冲积形成的松散粉砂土层。 根据U14的年代，事件2发生在(1.5±0.2)ka BP。 2次地震事件的同震位移均约0.7m。

2.2探槽TC-2

探槽TC-2位于高台地前缘洪积扇面上(图2a)，开挖处陡坎高度不足1m，探槽长约10m，宽3m，深2.5m，揭露的地层以冲洪积相砂砾石层为主(图3)，由上至下为：

U1 浅黄色砂砾石层，砾石层已经胶结，倾向N，有膝折褶皱，砾石磨圆较好，但分选很差，大的砾石粒径几十cm左右，小的3～4cm，夹细砂层；

U2断层带，上部以细砂为主，下部以砾石为主，在上部砂层采集光释光样品2012OSL-4，距地表约1.2m，测试年龄为(24±0.8)ka；

U3 土黄色砂砾石层，砂含量较高；

U4 灰黄色砾石层，砾石较小，粒径多在2～3cm，具水平层理，夹薄砂层；

U5 土灰色砂砾石层，砂层具水平层理；

U6 青灰色砾石层，大小混杂；

U7 土灰色砂砾石层，砾石磨圆、分选好，粒径多在2cm左右，水平层理，断层上盘细砂层较厚，在其中采集光释光样品2012OSL-5、2012 YMOSL -6，距地表分别为0.6m和0.7m，测试年龄为(10.5±1.1)ka和(9.2±1.5)ka；

U8 浅灰色砂砾石层，砂层厚度不大，与砾石混杂，无层理；

U9青灰色砂砾石层，夹较大砾石，无层理，磨圆度较好，分选差，近断层顶部粒径较小，在靠近F2顶部位置有褶皱；

U10地表浅紫红色细粉砂层；

U11地表灰色粉砂层。

图4　探槽TC-2东壁Fig. 4　The east wall of TC-2.

该探槽剖面揭示断层4条，均为逆断层，倾向SE，倾角约24°～30°。该剖面显示断层具有多期活动的特点，从剖面上分析，虽然断层下盘未见层U1，但可以判断其断距较大，应为断层多次活动的累积位移量。断层最早的活动来源于F1和F3的活动，由于无对应标志层的限制，很难判断其活动的年代，虽然断层带上部粉砂的测年结果为(24±0.8)ka，可能该年代附近断层有过活动，但断层附近光释光信号易受干扰，因此该年代可能存在较大的不确定性。断层F2的活动断错层U11以下的全部地层，并使得U9地层产生明显的褶皱，由于层U11保留较薄，没有适合的样品采集，只能根据U7的年代推断该次活动发生在(9.2±1.5)ka,BP以来。之后为断层F4的活动，它断错全部地层，断裂直通地表。由于断距近似和地层的缺失，剖面很难判断此次是否F2和F4共同活动，但从地形上看，F2形成的断层陡坎经后期侵蚀，已经不明显，而最新的陡坎位于F4前端，并保留较为新鲜的自由面，同时结合探槽TC-1的分析，判断F2和F4并未共同活动，最新的地震事件为F4的活动。

3　相关历史地震考证和讨论

对于白杨河背斜北部新发现的地震破裂带，在前人的研究中从未提到过，因此我们对该区附近的中强历史地震资料进行了详细的梳理考证。

3.1365年5月玉门5级地震考证

据《太平御览》卷880记载，“前凉张天锡三年四月，延兴地震陷，水出。”对于这次地震，1985年的《陕甘宁青四省(区)强地震目录》将震中定在敦煌一带，震级5级，震中烈度Ⅵ度。中国目录因延兴无考，仅将其放在附录中。

3.1.1震中位置的考证

365年地震震中的确定关键在延兴的位置。通过大量的史料翻阅、现场考察及与当地文史专家座谈，最后确定延兴可能在今玉门市骟马城一带，也即是365年地震的震中所在。

玉门市文史委员会主任张怀德告诉本文作者，因汉代县一会儿扩大，一会儿缩小，所以延寿(即延兴)县在花海子、赤金一带的可能性较大。今花海在汉代亦称延兴海。据史料记载，延兴海位于延寿县北七十里，当时为一较大湖泊。北魏武帝曾西渡弱水，进军玉门至延兴海、陆浑咀一代(布银湖)。延兴海就是一有力佐证。他还认为这次地震应在赤金堡一带。

谭其骧先生主编的《中国历史地图集》第3册，将西晋的延寿标在今玉门市西南即鸭儿峡一带，虽未给出具体地名，显然与史料记载有误。

综合上述，延兴即东汉时延寿县，晋时改为延兴县，当在今玉门市一带无疑，根据综合分析和现场考察，延兴县在玉门老市骟马城的可能性最大，也是震中所在。即39.9°N，97.8°E。震中精度3类，误差≤50km。

3.1.2震级和震中烈度

365年地震的震害记录只有2条，即地震陷，水出，均为地表破坏。无房屋破坏和人员伤亡记载。按历史地震烈度、震级简表(顾功叙，1983)，可定为5级，烈度Ⅵ度。

3.31904年9月30日酒泉地震

叶昌炽，江苏常州人，清光绪十五年第二甲进士。光绪二十八年(1902年)任甘肃学政。光绪三十年八月二十一日(1904年9月30日)晚上，他在酒泉试院讨论文章时，突然感到 “巨声撼窗牗”，“屋梁岌岌势欲倾，沙石簸扬不胫走”(叶昌炽《奇觚顾诗集》卷上)，这就是1904年9月30日酒泉地震。从叶昌炽的诗中可以看出，这次地震震感相当强烈，只是诗中对人的感受做了详尽的描述，并未提到房屋等破坏情况，所以过去各目录均作为有感地震而未收录。

3.3.11904年酒泉地震的震中位置

本次地震只在酒泉有较详细的资料，所以震中只能定在酒泉附近，即39.7°N，98.5°E，精度3类，误差≤50km。

3.3.2震中烈度和震级

(1)烈度评定。 最近在查阅史料时，在酒泉市志中见到以下记载： “光绪三十年(1904年)八月二十一日丑时，肃州地震，震势凶猛，损失甚重。是年，重修肃州城鼓楼。”鼓楼原系东晋永和三年(346年)酒泉太守谢艾修建福禄城的东城门楼。明洪武二十八年(1395年)扩展城垣，将原东城门留于城中央，穿通4条大街，改为鼓楼。在基座上部建木楼，置大鼓，驻戍卒打更。为此，作者走访了酒泉市志办公室。据市志办同志介绍，这条资料是他们的调查资料。据调查，1904年酒泉地震时，民房倒了很多，城墙上有一些土块震落。《市志》中所说的重修肃州城钟鼓楼，其实只能算补修，不是重修。酒泉市志办的调查资料，其发震时间甚至发震时刻都与叶昌炽的记载相一致，应是同一次地震。同时地震发生到调查还不到百年时间，而且年、月、日、时辰都有，应该说是可信的。从民房倒塌，城墙掉土块，钟鼓楼受损等调查资料，参考叶昌炽的诗，综合评定烈度应在Ⅵ—Ⅶ度。

4　结语

根据影像解译和实地考察，在酒西盆地白杨河背斜北部发现1条新的地震破裂带，破裂带长约5km，此前并无相关报道。破裂带呈弧形展布，断错除现代冲沟外的全部地貌单元，陡坎高度0.5～1.5m，保留较为新鲜的自由面。通过2个探槽的开挖，证明该破裂带为约1,500a,BP形成，此前在约6,000a,BP断裂还有过1次活动。

通过对该地区详细的历史地震史料考证，认为该破裂带可能与365年玉门地震、1785年玉门惠回堡地震有关，也可能与1次漏记的历史大地震相关，其结果尚待进一步考证。

致谢文中样品在中国科学院青海盐湖研究所测试，在此表示感谢!

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DISCOVERY OF SURFACE RUPTURE ZONE IN JIUXI BASIN，GANSU PROVINCE

LIU Xing-wang1，2)YUAN Dao-yang1，2)LEI Zhong-sheng1)SHAO Yan-xiu1，2)

1)LanzhouInstituteofSeismology，ChinaEarthquakeAdministration，Lanzhou730000，China2)LanzhouNationalObservatoryofGeophysics，Lanzhou730000，China

Qilian Shan-Hexi Corridor is located at the northeastern margin of Tibetan plateau. Series of late Quaternary active faults are developed in this region. A number of strong earthquakes even large earthquakes occurred in history and present-day. In the past，the study of active faults in the area was mostly concentrated in the northern margin fault zone of the Qilian Shan on the south side of the corridor，while the research on the interior and the north side of the corridor basin was relatively rare. We found a new fault scarp in the northern part of the Baiyanghe anticline in Jiuxi Basin in 2010. It is an earthquake surface rupture zone which has never been reported before. In this paper，we carried out palaeoearthquake trench analysis on the newly found earthquake surface rupture zone and textual research of relevant historical earthquakes data.

surface rupture，Jiuxi Basin，historic earthquake，Gansu

10.3969/j.issn.0253- 4967.2016.03.008

2015-07-21收稿，2016-04-26改回。

国家自然科学基金(41402186)与中国地震局地震行业科研专项(201408023)共同资助。

P315.2

A

0253-4967(2016)03-0605-12

刘兴旺，男，1980年生，2007年于中国地震局兰州地震研究所获构造地质学专业硕士学位，副研究员，研究方向为活动构造和构造地貌，电话： 0931-8276713，E-mail: lxw_27@163.com。

According to the interpretation of aerial photo and satellite image and field investigation，we found the surface rupture has the length of about 5km. The rupture shows as an arc-shaped line and is preserved intact comparably. The lower terrace and the latest flood alluvial fan are offset in addition to modern gullies. By differential GPS measurement，the height of the scarp is about 0.5～0.7m in the latest alluvial fan and about 1.5m in the T1terrace. From the residual ruins along the earthquake rupture zone，we believe the surface rupture might be produced by an earthquake event occurring not long ago. In addition，the rupture zone locates in the area where the climate is dry and rainless and there are no human activities induced damages. These all provide an objective condition for the preservation of the rupture zone. The trench along the fault reveals that the surface rupture was formed about 1500 years ago，and another earthquake event might have happened before it. Based on the textural research on the historical earthquake data and the research degree in the area at present，we believe that the surface rupture is related to the Yumen earthquake in 365，Yumen Huihuipu earthquake in 1785 or another unrecorded historical earthquake event.