Lithosphere:青藏高原东南缘小江断裂带南段晚第四纪活动习性与古地震序列

小江断裂带是鲜水河-小江左旋走滑断裂系的重要组成部分,作为青藏高原东南缘川滇块体东边界在调节块体向南东方向侧向挤出或绕喜马拉雅东构造结顺时针旋转运动中发挥着重要作用(Shen et al., 2005; Shi et al., 2018; Wang et al., 1998; Wen et al., 2011)。一般认为小江断裂带西盘或者川滇块体向南的运动被北西向的曲江断裂和石屏断裂的右旋剪切和横向缩短变形所吸收调节,小江断裂带的左旋走滑运动可能终止在建水盆地以北。相应地,断裂带中北段左旋走滑运动和地震活动强烈,历史上发生过多次M≥7.0级大地震(Ren, 2013; Wen et al., 2011);靠近红河断裂带的小江断裂带南段晚第四纪活动性较弱或者没有发生过地表破裂型地震,仅在建水断裂西侧记录到1606年M63/4级建水地震。然而,GPS速度场和一些青藏高原东南缘的运动学模型显示川滇块体地壳物质在到达小江断裂南段时构造运动并未发生明显减速,而是跨过红河断裂后继续发生顺时针的旋转运动(Shen et al. 2005; Schoenbohm et al. 2006; Wu et al., 2015)。

为了更好地理解小江断裂带南段的活动性以及在青藏高原东南缘构造变形的作用,在国家自然科学基金项目(41772218,41372219)和中国活断层探查项目(201108001)的资助下,中国地震局地质研究所郭鹏助理研究员,在韩竹军研究员指导下,与研究团队其他人员通过高分辨率遥感影像、地质地貌填图与构造地貌精细测量对建水断裂进行详细填图,选取断层凹槽或断塞塘发育较好的地区开挖了3个探槽(图2),通过精细的地质解译和常见的古地震识别标志识别断裂变形历史与古地震事件,采集放射性碳样品限定每个探槽古地震事件年龄,最后用逐次限定法对3个探槽揭示的古地震进行逐次限定,分析古地震期次与发生年代。获得了以下主要结论:

(1)~15370 yr以来建水断裂发生过4次古地震事件,由老到新为E4-E1,年龄分别为15360-12755 yr BP,10845-6915 yr BP,1455-670 yr BP,635-145 yr BP。这些地震事件在时间上表现出不规则的复发行为。考虑到较老时代地震事件漏记的可能性,最近两次地震事件的时间间隔726±235 yr比四次事件的平均地震复发间隔4589±3132 yr更能代表断裂的复发特征。

(2)探槽剖面揭示的变形地层显示断裂构造样式上表现为负花状构造或者小型地堑,指示着断裂张-剪性的运动性质,这可能是对川滇块体绕东喜马拉雅东构造结顺时针旋转运动方向发生明显变化的响应。

(3)结合小江断裂带和周缘北西向断裂活动性的分析,小江断裂带南段晚第四纪活动性稍弱于中北段,但比北西向曲江、石屏、红河断裂带强,指示着川滇块体S或SSE方向滑移跨过红河断裂之后继续向南传递。因此,小江断裂带南段相较于曲江-石屏-红河断裂带在青藏高原东南缘川滇块体东南隅的构造变形中起着主导性作用。

图1  小江断裂带南段建水断裂地震构造背景与分布图

图2  东村探槽(TC2)南壁探槽照片拼图及解译图


上述研究成果发表在国际地学期刊Lithosphere上 (Guo, P., Han, Z., Dong, S., Mao, Z., Hu, N., Gao, F., et al. (2021). Latest Quaternary Active Faulting and Paleoearthquakes on the Southern Segment of the Xiaojiang Fault Zone, SE Tibetan Plateau. Lithosphere, 2021(1). doi:10.2113/2021/7866379)

原文链接:https://pubs.geoscienceworld.org/gsa/lithosphere/article/2021/1/7866379

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