阿尔金断裂带阿克塞段半果巴探槽揭露的古地震事件

李　康　徐锡伟*　罗　浩　Paul TapponnierYann Klinger　高明星1，

1)中国地震局地质研究所，活动构造与火山重点实验室，北京　100029 2)Earth Observatory of Singapore，Singapore3)Tectonics，Institut de Physique du Globe de Paris，Sorbone Paris Citè，CNRS



阿尔金断裂带阿克塞段半果巴探槽揭露的古地震事件

李康1)徐锡伟1)*罗浩1)Paul Tapponnier2)Yann Klinger3)高明星1，2)

1)中国地震局地质研究所，活动构造与火山重点实验室，北京100029 2)EarthObservatoryofSingapore，Singapore3)Tectonics，InstitutdePhysiqueduGlobedeParis，SorboneParisCitè，CNRS

阿尔金断裂带是青藏高原北边界的1条近EW向延伸长约1,600km的大型左旋走滑断裂带，也是晚第四纪活动性最强的断裂带之一，被分为11个破裂段。利用高精度卫星影像结合野外地质地貌调查，通过Trimble VX扫描测量了阿尔金断裂带阿克塞段半果巴观察点的断错微地貌，显示冲沟左岸T1阶地保存了最新1次地震的位错约6～7m。选择冲沟右岸跨断塞塘开挖探槽，采集了14C样品进行年代测定，对该探槽的古地震事件进行了分析。探槽揭示了12套地层单元，记录了4次古地震事件，结合之前的研究，利用逐次限定方法可以把阿克塞段的最新2次古地震事件的发生时间分别限定在1 180aBP左右和507～230aBP。

阿尔金断裂带阿克塞段古地震冲沟位错

0　引言

图1　阿尔金断裂及其破裂分段(丁国瑜，1995)(a)与阿克塞老县城附近断裂展布影像图(b)(数据来自Google Earth)Fig. 1　The Altyn Tagh Fault and its rupture segmentation(a)，the satellite image of old Aksay town(b) (source: Google Earth). 箭头指示断裂迹线

印度板块与欧亚板块碰撞后的持续向N推挤和楔入作用造就了青藏高原的隆升和强烈变形(Tapponnieretal.，2001；邓起东等，2002)，在高原地区形成了几支大型走滑断裂；其北边界为阿尔金断裂带，它近EW向延伸约1,600km(图1a)，是欧亚板块内部深切岩石圈、规模最大、左旋走滑最显著的板内活动断裂(丁国瑜，1995；Xuetal.，1996；Wittlingeretal.，1998)。丁国瑜(1995)对阿尔金断裂带进行了破裂分段，共分为11个破裂段，其中阿克塞段自安南坝至肃北，长约180km。该断裂带的滑移速率自西向东有逐渐减小的趋势(Tapponnieretal.，2001；徐锡伟等，2003)；使用低阶地年龄获得的阿克塞段滑动速率达 17mm/a(Tapponnieretal.，2001；徐锡伟等，2003；Me′riauxetal.，2005)，利用高阶地年龄及GPS获得的该段的走滑速率也达到 10mm/a左右(Zhangetal.，2004，2007；Wallaceetal.，2005)。国家地震局阿尔金活动断裂带课题组(1992)对该段的古地震资料有初步的描述，最新1次古地震事件发生在13.5ka,BP左右。王峰等(2002)认为最新1次古地震断错了年龄约为5ka的T1阶地。徐锡伟等(2007)在老阿克塞县城西及半果巴开挖的探槽揭示了多次古地震事件，由于测年样品不足，部分事件的年代没有被很好地约束。

因此，本研究利用Trimble VX扫描仪测量了断错阶地的微地貌，在半果巴局部断塞塘沉积区域再次开挖了探槽剖面，进行了大量的14C样品年代测定，结合之前的研究，对阿尔金断裂带阿克塞段较新古地震事件的年代进行了限定。

1　位错地貌及探槽剖面

在半戈洼村西南1.5km处的公路边，发育一系列被左旋走滑位错的冲沟；使用Trimble VX空间扫描仪对该处的冲沟位错进行了扫描测量，揭露出冲沟左岸T1阶地被左旋位错了约6～7m(图2)。在2007年老半果巴探槽西侧约60m的冲沟边上清理了探槽剖面，剖面走向垂直于断层走向，横跨10m多长的断塞塘；探槽总长23m，深3～4m。该探槽处于走滑断裂带上的局部连续堆积环境，有利于保存地震地表破裂的地质沉积纪录。

图2　半果巴边上的冲沟位错图Fig. 2　Dislocation gully along the Banguoba country.a 高精度的卫星影像(来自Google earth)；b 探槽位置及冲沟位错野外照片；c Trimble VX扫描获得冲沟位错的DEM模型

表1　14C样品的年龄

Table1　Radiocarbon analyses of charcoal samples

样品编号实验室编号13C/12C比率/‰放射性碳年龄/a2σ校正年龄/aBGR-41392614-22.74500±305300～5045(95.4%)BGR-25392613-22.21300±301295～1180(95.4%)BGR-53926064520±305305～5210(32.3%)5195～5050(63.1%)BGR-4392605-23.64520±305305～5210(32.3%)5195～5050(63.1%)BGR-123926041750±301730～1565(95.4%)BGR-11392603-23.76330±307320～7170(95.4%)BGR-21392602-24.6810±30785～680(95.4%)BGR-36392599-23.96200±307240～7215(2.8%)7210～7195(1.2%)7180～7000(91.4%)BGR-163925964210±304850～4795(33.3%)4765～4685(47.7%)4680～4625(14.5%)BGR-30392592-21.84440±305280～5160(31.9%)5135～5105(4.6%)5080～4955(52.6%)4940～4880(6.4%)BGR-32392591-20.64700±305580～5530(16.5%)5485～5435(21.7%)5420～5320(57.3%)BGR-43392589-18.59510±4011075～10940(36.8%)10875～10655(58.8%)BGR-2392587-22.64760±305590～5460(88.6%) 5375～5330(6.8%) BGR-1392586-24.94720±305585～5505(34.7%) 5490～5445(20.6%)5410～5325(40.1%)

注所有样品都由Beta实验室进行AMS测年；校正年龄通过OxCal 4.2.4(Bronk Ramsey，2009)软件完成。

半果巴探槽揭露了一系列断层，主要的断层为F1—F6。 另外，在地层②—④中存在的小断错或者小裂缝没有明显延伸到地层①中，为地震过程中形成的次级效应(图3)。断层F2两侧为不同时代的地层沉积，北侧地层①—⑤为5ka BP之前的地层，南侧为较新沉积的地层。探槽剖面揭示了12个地层单元，共采集31个碳样，样品位置见图3，送到美国Beta实验室测试，仅有14个14C测年结果(表1)，地层自老到新分为(图3)：

①砂砾石层，以浅灰黄色为主，偶夹有红色，粒径1～10cm不等，分选一般，磨圆差。

②土黄色粉砂夹红色粉细砂层，少量砾石充填，BGR-43样品测年结果为10,875～10,655a,BP。

③浅红色砂砾石层，分选中等，磨圆差，含有大量的植物根系。

④灰黄色粉砂层，见1长达30cm的砾石，夹有灰色粗砂层，见明显的弯曲变形及位错，顶部含有大量的碳层，6个14C样品BGR-1、BGR-2、BGR-16、BGR-30、BGR-32、BGR-41的测年结果范围为5,590～4 685a,BP，BGR-36样品的测年结果为7,180～7,000a,BP，年代偏老，推测为沉积时埋藏较老的碳样。

⑤深灰黄色粉砂层。

⑥崩积楔，混杂堆积，砂层含有砾石。

⑦砂砾石层，分选中等，磨圆差。

⑧浅灰色砾石层，分选磨圆均较差。夹有50cm长的粉砂团块，BGR-4、BGR-5样品采于团块内部，其测年结果为5,195～5,050a,BP，推测此团块应为层④崩积，其年龄不能代表该层的沉积年龄。另外在该层南侧BGR-25碳样测年结果为1,295～1,180a,BP，此结果应该能代表该层的沉积年龄。

⑨浅黄色粉砂层，具水平层理，夹有粗砂层，厚约50cm，明显被断错变形，3个碳样BGR-21、BGR-12、BGR-11测年结果分别为785～680a,BP、1,730～1,565a,BP和7,320～7,170a,BP；其中BGR-11样品年龄>5,000a，明显是不可用的。BGR-12样品年龄大于较老地层⑧的沉积年龄，同样视为无效样品，因此BGR-21的样品年龄更能代表该层的沉积年龄。

图4　探槽地层形成模式图Fig. 4　Restoration of the east wall of the trench.

⑩浅灰色砾石层，分选差，磨圆差。

2　古地震事件分析

通过野外观察、探槽地质剖面编录、碳样采集和测试以及次级断层上的断点标志可知，该探槽剖面记录了4次较新的地表破裂型断层作用或古地震事件(从老至新分别为D，C，B，A)，它们的具体发生年代由切割地层顶部的堆积年龄和上覆地层底部的堆积年龄来限定(Seihetal.，1978；Weldonetal.，1996；Fumaletal.，2002)。探槽揭露的主要断层为F1—F6，其中F2为主断层面，在每一次地震事件中都应有其参与。

图5　阿尔金断裂带阿克塞段古地震事件约束Fig. 5　The progressive constraining method in paleoseismic events along Aksay segment of the Altyn Tagh fault zone.

地震事件D： 该次事件位错了整个地层①—⑤，这次事件有断层F1的参与，地震之后快速崩积形成楔体⑥，其中包含地层②—⑤的物质，可见本次地震事件的垂向位错高达2m。该次事件发生在地层⑤形成之后，由于缺失楔体⑥的形成年代，只能确定该次事件发生在4.6ka,BP之后。

地震事件C： 楔体⑥形成以后，该次事件形成了断层F3，位错了楔体⑥，断层F3的上断点被地层⑦覆盖。该次事件发生在楔体⑥与地层⑦之间，由于在楔体⑥和地层⑦中采集的样品均没有得到测年结果，所以该次事件没有年代约束。

地震事件B： 该次事件错断了地层⑦，形成了断层F4，地震之后接受地层⑧的粗颗粒堆积，接近主断层位置崩积了一些地层④的团块。该次事件发生在地层⑦之后，地层⑧之前。由于地层⑧为快速堆积的粗颗粒沉积，形成时间相对短暂，所以该次事件可能很接近地层⑧的沉积时间，根据BGR-25的测年结果1,295～1,180a,BP，该次事件发生在1,180a之前。

3　讨论及结论

使用Trimble VX扫描仪测量出冲沟左岸T1阶地保存的最新一次地震的位错约为6～7m。开挖的探槽揭示了12套地层单元，记录了4次古地震事件。结合之前的研究，5ka以上事件由于缺乏很好的年代约束在这里不讨论。 徐锡伟等(2007)在该探槽的东侧大概60m处开挖过1个探槽(图2a)，这里称其为老半果巴探槽。 该探槽揭露了多次古地震事件，最新2次古地震事件的时间分别限定在1,180～937aBP、420±87aBP以来，第3、4次古地震事件的年代没有约束，第5次事件发生在2,837～2,500aBP；在阿克塞老县城西约6km开挖的探槽揭示的最新2次古地震事件时间分别为1,305～1,090aBP、670～230aBP，第3次古地震事件的时间早于 (1 360±50)aBP。利用逐次限定方法(毛凤英等，1995)，可以把阿尔金断裂阿克塞段的最新2次古地震事件的发生时间分别限定在1,180aBP左右与507～230aBP之间(图5)。

致谢本文得到孙皓越博士与审稿人很好的修改建议，邓起东院士给予了许多帮助与指导，在此一并表示感谢。

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PALEOSEISMIC EVENTS IN BANGUOBA TRENCH ALONG AKSAY SEGMENT OF THE ALTYN TAGH FAULT ZONE

LI Kang1)XU Xi-wei1)LUO Hao1)Paul Tapponnier2)Yann Klinger3)GAO Ming-xing1，2)

1)KeyLaboratoryofActiveTectonicsandVolcano，InstituteofGeology，ChinaEarthquakeAdministration，Beijing100029，China2)EarthObservatoryofSingapore，Singapore3)Tectonics，InstitutdePhysiqueduGlobedeParis，SorboneParisCitè，CNRS

As the boundary between the northern edge of the Tibetan plateau and the Tarim Basin，the active left-lateral strike-slip Altyn Tagh Fault (ATF) is a first-order structure accommodating the ongoing continental collision between India and Asia and extends from northwestern Tibet to eastern Gansu Province with a whole length of～1,600km. It is regarded as one of the most active fault in Euro-Asia block and has been segmented eleven rupture segments. This study utilizes the high-resolution image data (Google Earth) in combination with detailed field investigation on the Aksay segment of the ATF to scan the gully offset by Trimble VX，which suggests that the latest earthquake offset is 6～7m. Through trenching and radiocarbon dating of charcoal samples，paleoseismic events of this segment are analyzed. The trench has revealed many different deformed and dislocated strata，which display four paleoseismic events. Combined with the previous research and using the progressive constraining method，we constrained the paleoseismic events in this segment，and the results suggest that the penultimate and the most recent event occurred ～1180aBP and 507～230aBP，respectively.

Altyn Tagh fault zone，Aksay segment，paleoseismic event，gully offset

10.3969/j.issn.0253- 4967.2016.03.013

2015-08-28收稿，2016-07-06改回。

国家自然科学基金(91214201)资助。

徐锡伟，研究员，E-mail: xiweixu@vip.sina.com。

P315.2

A

0253-4967(2016)03-0670-10

李康，男，1985年生，2016年在中国地震局地质研究所获构造地质学专业博士学位，主要从事活动构造及其地震危险性研究，E-mail： likang8899@aliyun.com。