滇西南地区澜沧断裂古地震特征初步研究

刘兴旺　袁道阳　何文贵　张波

摘要：

通过卫星影像解译、野外实地调查和地质填图，对滇西南地区的澜沧断裂的最新活动性开展了翔实的调查，重点对该断裂的古地震特征进行了分析，通过中南段3个探槽剖面的详细分析和样品年代测试，对其存在的古地震事件进行了判定，初步确定了6次古地震事件的发生年代，分别为距今约3 700 a、2 300～2 500 a、1 200～2 000 a、900～1 200 a、500～600 a和20 a。古地震具有周期复发的特征，其复发间隔为500～600 a。

关键词：澜沧断裂；古地震；地震复发间隔；14C测年

中图分类号：P3152文献标识码：A文章编号：1000-0666（2016）03-0376-10

0引言

滇西南地区的龙陵—澜沧断裂带为一条新生地震断裂带（虢顺民等，2000），西北起于尖高山，向东南经腾冲、龙陵、永德、耿马、澜沧，到达勐海以南，全长约500 km，总体走向北北西。龙陵—澜沧断裂带为一条强震频发的断裂带，仅20世纪就发生了多次7级以上地震，如1976年龙陵73、74级地震（陈立德，赵维城，1979），1988年澜沧、耿马76、72级地震（王辉等，1991；俞维贤等，1994）和1941年勐遮7级地震等。根据前人震后调查结果，1988年11月6日在断裂东南段发生了澜沧76级、耿马72级地震，造成了严重的人员伤亡和财产损失。其中，耿马72级地震的发震构造为汗母坝断裂（周瑞琦等，1990；王辉等，1991；谷一山，毛玉平，1992），极震区烈度为X度；而澜沧76级地震的发震构造为北北西向的澜沧断裂和北西西向的黑河断裂（毛玉平等，1991a，b；王凯等，1991；俞维贤等，1994；方良好等，2013），极震区位于两条断裂交汇的战马坡—竹塘乡一带，烈度为Ⅸ度。多年来，一些学者对汗母坝—澜沧断裂及黑河断裂的研究程度很低，仅限于对断裂沿线1988年地震地表形变带及震害特征的研究（谷一山等，1990；王辉等，1991；俞维贤等，1991a，b），而对断裂的几何结构、分段活动性、断错地貌、断裂滑动速率和古地震特征等均未开展过专题研究，缺乏对该地区断裂晚第四纪构造活动的总体认识。依托公益性地震行业科研专项——《中国地震活断层探察—南北地震带南段》，笔者对滇西南地区的汗母坝—澜沧断裂及黑河断裂开展了1：5万条带状地质填图和综合研究，获得了较为详细的斷裂定量参数（刘兴旺等，2013；方良好等，2013），本文仅在简述澜沧断裂新活动特征的基础上，重点讨论其古地震活动特征。

1澜沧断裂晚第四纪新活动特征概述

11几何学特征

澜沧断裂属于汗母坝—澜沧断裂的南段（图1a），该段断裂北起沧源县岩帅镇以南的联合，途经南六、克朵、哈卜吗、战马坡、大塘子、老达寨、中南京凹、麻卡地，东南止于澜沧县城东南，全长约85 km，走向330°～340°，倾向SW或NE，倾角60°～75°，在战马坡村哈卜吗附近与NWW向的澜沧断裂相交（图1b）。沿断裂可见V型谷、断错水系、断层三角面、断层陡崖等地貌及山脊、水系和阶地等右旋断错特征（俞维贤等，1991a）。断裂连续性较差，多以阶区的形式实现不同断裂段之间的构造转换。

12运动学特征

澜沧断裂晚第四纪构造活动以右旋走滑为主，野外实地考察发现，沿断裂形成了丰富的断错地貌现象，主要表现为山脊、冲沟右旋断错，并发育有断层陡坎、断层沟槽、断层垭口和断陷凹坑等伴生现象。

地貌特征是地质构造格局的基本反映，是新构造运动作用过程中必然的规律分布（卢海峰等，2006；卢海龙等，2012），通过地貌特征也可判断断裂的新活动性。断裂若断错最新的地貌单元，如河流低阶地、纹沟等，都可作为断裂新活动的证据。例如，在中南京凹附近，南朗河支流发育两级冲洪积阶地，受断层右旋走滑作用的影响，两级阶地均发生了明显的右旋位错，并形成反向断层陡坎（图2a），野外利用

差分GPS测量，确定T2阶地右旋走滑量为（40±2）m。在断裂南段麻卡地附近，南郎河北侧大致相当于该河Ⅲ级台地上，发育了一系列次级冲沟或纹沟，向东南流入南郎河，受断层走滑作用影响，大约有5条小冲沟发生了同步右旋位错，错距分为两组，分别为15～17 m和30～32 m（虢顺民等，2002）。同时，在一条右旋冲沟的南北两侧发育高约15 m的地震鼓包及高约18 m的反向沟槽。横跨地震鼓包的探槽揭示了断裂右旋走滑的特征，可见清晰的擦痕（图2b），擦痕走向320°，侧伏角10°，表明断裂以走滑为主，略具逆冲分量。

13地震活动特征

1988年11月6日在澜沧县战马坡乡一带发生了一次76级地震，随后在沧源与耿马县交界处的汗母坝南至小麻勐一带又发生了一次72级强震，两次强震震中相距60 km，属典型的双主震-余震型。其中，澜沧76级地震发震断裂为黑河断裂和澜沧断裂，极震区烈度为IX度，地表破裂带长约50 km，宽约3 km，最大右旋和垂直位移量分别为15 m 和03 m（俞维贤等，1991a；毛玉平等，1991a；谷一山等，1992；王辉等，1992）。该地震的地表破裂带主要为沿黑河断裂和澜沧断裂发育的地震裂缝带。其中，澜沧断裂地震裂缝带北起战马坡、大塘子一带，南到中南京凹一带，断续延长约15 km，宽约2 km，由单条长50～400 m的张性和张扭性裂缝组成。裂缝大都出露于第四纪坡积层及石灰岩中，沿走向方向各裂缝间不连续且间隔不等，一般间距为300～500 m，最大可达1 km，单条裂缝走向340°～350°，宽以01～05 m居多，最宽可达2 m（俞维贤等，1991a）。

在前人震后调查结果的基础上，笔者询问当地村民并到现场指认发现，在哈卜吗下寨北侧，澜沧断裂和黑河断裂交汇处的山梁上至今仍然保存了多条澜沧76级地震的裂缝带。其中有一处地震裂缝宽达60 cm，深度为30 cm，走向350°（图3a），有些裂缝还可辨认出右旋位移，位错量为60～70 cm。老达寨处，断层在此形成醒目的断层陡崖，走向近南北，崖壁下遍布滚石，大小不一，滚石直径最小不足1 m，最大有4～5 m，这些皆为1988年澜沧76级地震滚石（图3b）。滚石南侧有多个断塞塘沉积，野外跨断塞塘开挖了探槽，探槽中也揭示了与澜沧地震相关的内容，其结果在下节叙述。

2古地震特征分析

通过遥感解译和野外地质调查，发现澜沧断裂虽然新活动特征较为明显，但是由于云南地区山大沟深、植被茂密、耕地广覆，能进行探槽开挖的地方并不多，笔者选择在野外陡坎较小及断塞塘沉积的地方开挖了3个探槽，并采集碳屑和碳泥样品进行14C测年，用于确定古地震发生的时间。14C测年在Beta实验室完成，野外编号及测年结果如表1所示，下面分别简述3个典型探槽剖面特征。

21古地震探槽剖面I（TC-1）

该探槽位于麻卡地附近（位置见图1），处在南郎河西北侧，大致相当于该河Ⅲ级台地上。受断层走滑作用影响，不但造成5条小冲沟同步右旋位错，位错量约15～17 m和30～32 m（虢顺民等，2002），同时发育高约15 m的断层鼓包及高约18 m的反向沟槽（图4a）。笔者横跨断层鼓包进行了探槽的开挖（图4b），探槽长约25 m，宽约15 m，深约2～3 m。探槽西侧层理较差，并无发现断层，因此野外只对探槽东侧部分进行详细分析和讨论。

探槽东侧南壁揭露的地层如图5所示，其中U1为灰黄色基岩风化层；U2为浅黄色断层破碎带；U3为高台地残存的浅红色变质砂岩；U4为深灰色断层泥；U5为土黄色断层破碎带；U6为深灰色土层，顶部含碳屑，测年结果为（1 115±65）a BP和（990±60）a BP；U7为浅灰色土层，顶部含碳屑，测年结果为（615±35）a BP；U8为地表耕作土层。从出露地层可见，剖面西侧（图5的右侧）为南郎河高台地残积物和断层破碎带，属于剥蚀环境；而东侧（图5的左侧）为断层凹地沉积，具有断塞塘沉积的性质，含碳物质较丰富，便于样品采样，因此是本文讨论的重点。剖面中共揭露了5条断层，其中F1、F2、F3发育于剖面西侧，即发育在断层破碎带和基岩中，其活动性难以直接判断，在此不作为讨论的重点。

从断层剖面（图5）上分析，该探槽揭露2次古地震事件：事件1为F5的活动，它断错了U6，终止在U7之下。由于断层作用，U6上盘抬升， 遭受剥蚀，在断层上盘无保留，由于断层上下盘的相对升降，在地表会形成断层陡坎，断层下盘处于位置较低的一侧，地势低洼，形成了一层碳屑沉积。根据碳屑的年代，推测此次事件应发生在（1 115±65）a BP之前，且较为接近这一年代。事件2为断层F4的活动，该断层走向320°，倾向SW，底部倾角70°，断面显示清晰的近水平状斜擦痕（圖2b），它断错U7并在U7的顶部也形成一层碳屑，终止在U8之下，根据U7顶部碳屑年代判断该次地震事件发生在（615±35）a BP之前，且较为接近这一年代。2次地震形成的垂直断距均为30～40 cm，与澜沧76级地震形成破裂带的垂直断距相当。

22古地震探槽剖面II（TC-2）

探槽Ⅱ和Ⅲ均位于老达寨附近（位置见图1），由于断层的活动，在该处形成明显的断塞塘地貌。探槽Ⅱ为人工开挖，长17 m、深15 m、宽1 m。探槽III为机械开挖，长11 m、宽3 m、深3 m。2个探槽揭露的地层及断层较为复杂，但整体来讲均可分为3个部分，东西两侧为2个断塞塘沉积系统，中间为断层破碎带。从探槽揭露的地层可见，2个断塞塘沉积地层较为相似，底部均为浅红色砂土层，上部为黑色腐殖土层和砂砾石层的互层。从年代上看，西侧断塞塘形成较早，东侧断塞塘为后期形成。

对于TC-2（图6），揭示的主要地层为：U1为灰黄色、黄褐色砂岩，具斜层理；U2为灰绿色断层破碎带泥层，夹砾石；U3为土黄色基岩风化砂砾石层；U4为灰黄色含砾石土层，测年结果为（3 735±95）a BP；U5为灰绿色断层破碎带；U6为姜黄色粗砾石层；U7为灰绿色含砾石土层；U8为姜黄色砾石层，混杂堆积，崩积屑；U9为浅黄色砾石层；U10为灰色砂砾石土层，底部测年结果为（2 535±175）a BP；U12为浅红色砂土层，底部测年结果为（2 605±135）a BP、（2 345±15）a BP；U12为灰黑色腐殖土层，测年结果为（1 190±90）a BP；U13为土黄色粗砾石层；U14为灰黑色腐殖土层，测年结果为（820±90）a BP；U15为浅红色砂土层，靠近断层侧含砾石，测年结果为（575±55）a BP、（570±60）a BP；U16为灰黑色腐殖土层，测年结果为（525±15）a BP、（415±95）a BP；U17为土黄色含土砾石层；U18为灰黑色腐殖土层，测年结果为（80±70）a BP；U19为淡红色地表耕作土。

对揭露的地层及断错关系进行分析，笔者认为该探槽揭露了6次古地震事件：事件1为断层F4的活动，它断错U6以下地层，终止在U6之下，根据U4的年代（3 735±95）a BP，推断此次地震事件发生在该年代之后。事件2为F5和F1的活动，断错U10及以下地层，形成崩积楔U8，被U11所覆盖，根据U10年代（2 535±175）及U11底部年代（2 345±15）a BP，推测本次地震事件发生在2 300～2 500 a BP之间。事件3为断层F5的活动，它可能与西侧未揭露的一条断层共同断错了U11，U11相对下降，形成了正断层地堑构造，在地形上呈U型，成为西侧断塞塘的底部，之后由于地形原因，U型地形内易于富集流水，因此形成了其上的黑色腐殖土层U12，该次事件就发生在U11顶部年代与U12底部年代之间，根据U11和U12年代，判断此次事件发生在（2 345±15）a BP与（1 190±90）a BP之间。事件4同样为断层F5的活动，其控制的U13 、U14具有与李传友等（2010）在西秦岭北缘断裂发现的韵律沉积相似的特征，一次地震事件形成一套快速堆积的粗砂砾石层U13，之后沉积细粒层U14，该次地震事件发生在U14与U12沉积之间，即在（820±90）a BP与（1 190±90）a BP之间。事件5、6为断层F2和F3的活动，这2条断层的活动为断层带的最新活动，控制了东侧断塞塘的形成演化，事件5的活动使得U15下降成为断塞塘底部，后沉积黑色腐殖土层U16，根据两套地层的年代限定事件发生在500～600 a BP间。随后事件6形成快速堆积粗粒沉积U17，后沉积U18，U18测年结果为（80±70）a BP，该事件为断层带最新活动事件，由年代及前人的研究（俞维贤等，1991a）判断，此次事件可能与1988年澜沧76级地震有关。

23古地震探槽剖面Ⅲ（TC-3）

探槽III与探槽II相隔仅数米，因此揭露的地层与探槽II较为相似（图7），主要为：U1为土黄色砂岩；U2为浅紫色灰岩；U3为灰色断层破碎带，碳屑年龄为（4 325±95）a BP和（4 160±80）a BP；U4为浅灰色断层破碎带，顶部测年结果为（2 240±90）a BP；U5为灰黑色断层泥，夹砾石；U6为灰黄色基岩风化破碎层；U7为浅红色土层，顶部测年结果分别为（2 040±90）a BP和（2 070±80）a BP；U8为灰黑色腐殖土层，测年结果为（2 215±95）a BP和（1 065±105）a BP；U9为土黄色含土砾石层；U10为淡红色土层，靠近断层侧含砾石，测年结果为（600±60）a BP；U11为灰黑色腐殖土层，含较多砾石，测年结果为（145±145）a BP；U12为淡红色地表耕作土，底部碳屑测年结果为（80±70）a BP。

探槽共揭露5次地震事件：事件1可能源于断层F4的活动，由于地层的缺失，很难直接判断断层活动的时间，从地层断错和缺失的情况看，此次事件发生在2 300～4 300 a BP前后。之后断层的活动主要控制了2个断塞塘的沉积演化。事件2为F6的活动，它断错U7，并使得U7成为断塞塘的底部，后沉积黑色腐殖土层U8，根据U7顶部两个碳屑年代为（2 040±90）a BP和（2 070±80）a BP，判断该次事件发生在约2 000 a BP以来。同时上覆的U8层的年代会限定本次地震活动的上限年代，但U8层内的2个年代结果相差较大，中部的年代为（2 215±95）a BP，顶部的年代为（1 065±105）a BP，探槽III中的U8层与探槽II中的U12为同一层，根据探槽II内测年结果，分析（1 065±105）a BP年代较为可靠，但该年代可能接近U8沉积结束时，（2 215±95）a BP可能是混杂进了U7内部较老的碳屑，综合判断该次地震发生在1 100～2 000 a BP之间。事件3同样为F6的活动，该次活动形成快速堆积的粗粒沉积层U9，随后可能像探槽II一样会沉积一套细粒的腐殖土层，但由于后期人为

耕种破坏，

此套地层可能遭到了破坏，由U8地

层上部年代判断，此次活动可能发生在（1 065±105）a BP以来。事件4、5为断层F2的活动，它控制了东侧断塞塘的形成演化，首先是F2断错U10，形成断塞塘的底部，该次活动发生在（600±60）a BP以来，之后U10之上沉积一套较厚的黑色含砾石腐殖土层，与探槽II揭露的韵律沉积略有不同，但根据年代结果及U11沉积特征，判断1988年澜沧76级地震在该处也是有反映的。

3古地震活动特征分析

断塞塘是走滑断裂上常见的地貌沉积单元，这种半封闭或者封闭的环境利于地层连续堆积，是可能保留完整古地震事件遗迹的场址，因此是许多研究走滑断裂古地震事件学者的首选（Hartleb et al，2003，2006；Rockwell et al，2004；刘静等，2007；李传友等，2010；冉勇康等，2012），其中富含的14C样品也为精确限定古地震年代提供了条件。断塞塘的沉积层序往往发育较好的沉积韵律，一个沉积韵律组合分为下部的粗粒层与上部的细粒层，粒度下粗上细；粗粒层一般为细砂、粗砂和砾石层，具有快速堆积的特征；细粒层均为含炭的粘土、亚粘土和粉砂，具有湖塘相沉积的特点，这种韵律性的沉积是断裂周期性活动的产物，因此每个韵律代表了一次古地震事件（李传友等，2010）。老达寨探槽II和III揭露的两期断塞塘同样具有韵律沉积的特征（图8），不同的是老达寨探槽揭露了断塞塘底部的形成演化。在断塞塘未形成之前，地表沉积淡红色砂土层，由于断层活动，断层围限的淡红色砂土层相对下降，形成负地形，成为断塞塘的底部，后由于流水作用，会在砂土层上面沉积一套灰黑色腐殖土层，其后的演化与李传友等（2010）提出的沉积韵律类似，新的地震事件會快速堆积一套粗砂砾石层，后沉积细粒腐殖土层，这样的一个旋回代表了2次地震事件：事件1发生在红砂层顶部年代与黑色腐殖土层底部年代之间，事件2发生在2套黑色腐殖土层之间。利用这个思路，老达寨2个探槽揭露的2个断塞塘系统可确定4次地震事件：断塞塘1揭露的第1次事件为1 200～2 000 a BP之间，第2次事件为900～1 200 a BP之间；断塞塘2揭露的第3次事件为500～600 a BP之间，第4次事件推测为1988年澜沧76级地震。当然，含砾石土层不是只有地震事件才会形成，一次大的降雨也会造成粗粒沉积物的形成，即事件2和事件4的判定会存在一定的不确定性，在古地震分析中一定要加以甄别。事件4为历史地震事件，发生在距今20多年，俞维贤等（1991a）的考察也证明地震在该处是存在破裂带的，因此该次事件的判断是较为准确的。事件2是与探槽I相结合做出的判断，探槽I对500～600 a BP、900～1 200 a BP之间的地震也有反映。同时探槽II揭露在2 300～2 500 a BP及3 700 a BP之前有过2次地震事件。从探槽I每次地震的位移量分析，每次地震的垂直位移为30～40 cm，与澜沧76级地震形成的位移量相当，估计震级在75级左右。

古地震的复发模型主要为准周期和丛集两种 （Savage et al，1987；Sieh，1989）。根据已有的年代数据，澜沧断裂的几次古地震事件发生年代分别为距今约3700 a、2300～2500 a、1200～2000 a、500～600 a、900～1200 a和20 a，排除古地震记录不全事件影响，推算其地震复发间隔为500～600 a，大致符合古地震复发的准周期模型。

4结论与讨论

根据对澜沧断裂较详细的卫星影像解译及野外地质填图结果可知，澜沧断裂长约85 km，NNW向延伸断裂表现出明显的全新世晚期活动特征，选择典型地段进行探槽开挖，对断裂的新活动性及古地震特征有了初步的认识。

通过对澜沧断裂的古地震对比研究，初步确定了6次地震事件，分别为：事件1，发生在距今3700年之前；事件2，发生在距今2300～2500年；事件3，距今1200～2000年；事件4，距今900～1200年；事件5，距今500～600年；事件6，距今20多年，为1988年澜沧76级地震。断裂可能具有周期复发的特征，其复发间隔为500～600年。

澜沧断裂为新生地震破裂带，虢顺民等（1999）根据地区河流规模的年代统计，推测新生断裂的形成时间为中更新世。断裂沿线考察中，发现多条大冲沟出现百米以上的右旋位错，虢顺民等（2000）在麻卡地还发现了约550 m的冲沟右旋，显然这不是一次地震造成的，而是多次地震累加的结果。同时根据前人的研究，断裂右旋走滑速率为4～8 mm/a（向宏发等，1999；徐锡伟等，2003；Shen et al，2005；王阎昭等，2008），滑动速率反映的是断裂长期平均活动水平，与地震复发周期有关（张培震等，2009），高滑动速率是造成地震复发间隔较短的主要原因。

由于探槽数量偏少，探槽规模偏小，对确定的古地震事件可能会存在一定的不确定性或遗漏，这些问题有待今后进行古地震大探槽的开挖研究加以解决。

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