引用本文
毛泽斌, 常祖峰, 李鉴林, 常昊, 赵晋民, 陈刚. 景谷 M6.6地震震中区断裂晚第四纪活动 [J]. 地震地质, 2019,41(4): 821-836.
MAO Ze-bin, CHANG Zu-feng, LI Jian-lin, CHANG Hao, ZHAO Jin-min, CHEN Gang. LATE QUATERNARY ACTIVITY OF FAULTS IN THE EPICENTER AREA OF JINGGU M6.6 EARTHQUAKE [J]. SEISMOLOGY AND GEOLOGY, 2019,41(4): 821-836.  
DOI:10.3969/j.issn.0253-4967.2019.04.002
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景谷 M6.6地震震中区断裂晚第四纪活动
毛泽斌, 常祖峰*, 李鉴林, 常昊, 赵晋民, 陈刚
云南省地震局, 昆明 650224
*通讯作者: 常祖峰, 男, 1966年生, 正高级工程师, 主要从事活动构造研究, E-mail: zufch@163.com。

〔作者简介〕 毛泽斌, 男, 1990年生, 2017年于中国地质大学(北京)获第四纪地质学专业硕士学位, 助理工程师, 主要从事地壳形变与活动构造研究, E-mail: maozebin@126.com。

收稿日期: 2018-11-12
基金项目: 国家自然科学基金(41472204)、 云南省地震局青年地震科学基金(2017ZL13)和云南省地震局传帮带项目(C3-201709)共同资助
摘要

2014年景谷6.6级地震发生在历史地震活动稀少的景谷地区, 该地区的活动构造研究程度薄弱, 制约了人们对该区地震危险性的认识, 也造成了对发震构造认识的分歧。 文中通过遥感影像解译、 构造地貌调查及探槽开挖, 对震中区永平盆地东缘断裂和益香-赵家村断裂的活动性进行了研究, 并得到以下认识: 1)近SN向的永平盆地东缘断裂南起于永平盆地东南缘的那丙一带, 向N经迁东、 田房, 终止于田头北, 全长约43km, 主要表现为右旋走滑的运动性质。 那拐探槽揭示出多条断层发育, 断裂断错的最新地层为全新世地层, 其14C年龄为(1197±51)a和(1900±35)a, 充分表明该断裂为全新世活动断裂。 2)益香-赵家村断裂是无量山断裂带中规模较大的NE向断层, 北端始自景谷盆地东南缘, 向SW经过香盐、 益香、 岔河, 至赵家村, 全长约60km。 在益香村处可见4条同步左旋位错的冲沟, 位错量分别为340m、 260m、 240m和240m, 显示该断裂是1条长期活动的左旋走滑断裂。 益香探槽揭示该断裂断错了多套全新世地层, 被断错地层的14C年龄分别为(2 296±56)a、 (3 009±51)a和(4 924±45)a, 另外2套被断错地层的OSL年龄为(1.8±0.1)ka和(8.6±0.5)ka, 最新一次地震活动时间在(1.8±0.1)kaBP(OSL-Y01)—(378±48)aBP(CY-07)之间, 同样表明为全新世活动断裂。 3)据余震分布情况并结合前人成果分析认为, 2014年景谷6.6级地震及5.8、 5.9级强余震的发震构造为永平盆地东缘断裂, 归属于无量山断裂带。 其孕震机制为近SN向和NE向断裂交会的楔形区地应力闭锁积累, 这与滇西南地区的孕震机制类似。

关键词: 景谷地震; 永平盆地东缘断裂; 益香-赵家村断裂; 全新世; 发震构造与孕震机制
中图分类号:P315.2 文献标志码:A 文章编号:0253-4967(2019)04-0821-16
LATE QUATERNARY ACTIVITY OF FAULTS IN THE EPICENTER AREA OF JINGGU M6.6 EARTHQUAKE
MAO Ze-bin, CHANG Zu-feng, LI Jian-lin, CHANG Hao, ZHAO Jin-min, CHEN Gang
Yunnan Earthquake Agency, Kunming 650224, China
Abstract

The 2014 Jinggu M6.6 earthquake attacked the Jinggu area where few historical earthquakes had occurred and little study has been conducted on active tectonics. The lack of detailed field investigation on active faults and seismicity restricts the assessment of seismic risk of this area and leads to divergent view points with respect to the seismotectonics of this earthquake, so relevant research needs to be strengthened urgently. In particular, some studies suggest that this earthquake triggered the activity of the NE-trending faults which have not yet been studied. By the approaches of remote sensing image interpretation, structural geomorphology investigation and trench excavation, we studied the late Quaternary activity of the faults in the epicenter area, which are the eastern margin fault of Yongping Basin and the Yixiang-Zhaojiacun Fault, and drew the conclusions as follows:
(1)The eastern margin fault of Yongping Basin originates around the Naguai village in the southeastern margin of Yongping Basin,extending northward across the Qiandong, Tianfang, and ending in the north of Tiantou. The fault is about 43km long, striking near SN. The linear characteristic of the fault is obvious in remote sensing images. Structural geomorphological phenomena, such as fault troughs, linear ridges and gully dislocations, have developed along the faults. There are several dextral-dislocated gullies near Naguai village, with displacements of 300m, 220m, 146m, 120m and 73m, respectively, indicating that the fault is a dextral strike-slip fault with long-term activity. In order to further study the activity of the fault, a trench was excavated in the fault trough, the Naguai trench. The trench reveals many faults, and the youngest strata offseted by the faults are Holocene, with14C ages of(1 197±51)a and(1900±35)a, respectively. All those suggest that it is a Holocene active fault.
(2)The Yixiang-Zhaojiacun Fault starts at the southeast of the Jinggu Basin, passes through Xiangyan, Yixiang, Chahe, and terminates at the Zhaojiacun. The total length of the fault is about 60km, and is a large-scale NE-trending fault in the Wuliangshan fault zone. Four gullies are synchronously sinistrally dislocated at Yixiang village, with the displacements of 340m, 260m, 240m and 240m, indicating that the fault is a long-term active sinistral strike-slip fault. A trench was excavated in a fault trough in Yixiang village. The trench reveals a small sag pond and a fault. The fault offsets several strata with clear dislocation and linear characteristic. The thickness of strata between the two walls of fault does not match, and the gravels are oriented along fault plane. The offset strata have the14C age of(2 296±56)a, (3 009±51)a, and(4 924±45)a, respectively, and another two strata have the OSL age of(1.8±0.1)ka, (8.6±0.5)ka respectively, by which we constrained the latest paleoearthquake between(1.8±0.1)ka(OSL-Y01)and(378±48)aBP(CY-07). This again provides further evidence that the fault is a Holocene fault with long-term activity.
(3)Based on the distribution of aftershocks and the predecessor research results, the 2014 Jinggu M6.6 earthquake and the M5.8, M5.9 strong aftershocks are regarded as being caused by the eastern margin fault of Yongping Basin, which is part of the Wuliangshan fault zone. The seismogenic mechanism is that the stress has been locked, concentrated and accumulated to give rise to the quakes in the wedge-shaped area near the intersection of the SN and NE striking faults, which is similar to the seismogenic mechanism in the southwest of Yunnan Province.

Keyword: Jinggu earthquake; the eastern margin fault of Yongping Basin; the Yixiang-Zhaojiacun Fault; Holocene; seismogenic structure and seismogenic mechanism
0 引言

2014年10月7日云南省普洱市景谷县西南22km的永平镇发生M6.6地震, 震中坐标为(23.4° N, 100.5° E), 震源深度5km①。 2014年12月6日又在上述震中的SSE向, 距其6.5km和7.1km处相继发生M5.8(23.3° N, 100.5° E)和M5.9强余震(23.3° N, 100.5° E)。 景谷地区历史地震活动稀少, 此次M6.6地震是该地区有史以来记录到的最大地震。

景谷主震及其余震序列分布呈现出明显的NNW向条带状, 徐锡伟等(2014)认为此次地震的发震构造是无量山断裂带的西支— — 普文断裂北西延长段, 常祖峰等(2016)则认为是与震中更为接近的无量山断裂带分支— — 景谷-云仙断裂的活动的结果, 而吴坤罡等(2016)认为是茶房-普文断裂带贯通作用所致, 徐甫坤等(2015)认为此次地震是景谷断裂和酒房断裂共同控制的结果。 之所以出现不同的认识, 最为主要的原因是普洱地区的历史地震主要发生在宁洱、 磨黑和思茅一带, 人们对于这些地区的活动构造有一定程度的研究(虢顺民等, 1999; 杨晓平等, 2008), 但景谷地区历史地震稀少, 前人对此地区活动构造的几何展布及其活动性关注不多, 研究程度较低, 使得判断发震构造时出现一定的困难。 徐甫坤等(2015)和李丹宁等(2017)给出的地震序列精定位结果显示, 景谷地震的余震分布具有明显的转折(由NNW向转为NE向), 并认为景谷地震可能触发了NE向断裂的活动, 但鉴于目前对该区NE向断裂的活动性尚无相关研究, 此结论似乎缺少了地质方面的足够证据。

总而言之, 震中区活动构造研究程度较低, 有关断裂的活动性研究亟待加强。 为此, 本文选取震中区相关的2条构造, 即震中附近的近SN向永平盆地东缘断裂和景谷盆地东南缘的NE向益香-赵家村断裂进行重点研究。 通过遥感影像解译和探槽开挖, 分析这2条断裂的最新活动性及其古地震活动情况, 以期获取一些有关该地区活动构造背景方面的具有科学价值的成果, 进而探讨景谷地震的发震构造及孕震机制。 本研究对重新认识滇西南地区的活动构造格架以及地球动力学背景有着积极的科学意义。

1 区域构造背景

新生代以来, 印度板块和欧亚板块相互碰撞不仅使青藏高原成为世界上最大、 最高的高原, 同时使其周缘发生强烈而复杂的构造运动和构造变形(Peltzer et al., 1988; Xu et al., 1996; 邓起东等, 2003; Replumaz et al., 2003; 张培震等, 2003)。 位于东喜马拉雅构造结外围的青藏高原东南缘以深大走滑断裂和复杂的构造变形为主要特征, 是活动构造最为复杂、 强震活动最频繁的地区之一, 云南地区正处于此种构造和地震活动背景之下。 云南地区主要发育有金沙江、 红河和小江等深大活动断裂带, 这些断裂带经历了多期的活动, 后期以走滑运动为主, 在调节新生代以来的板块碰撞、 高原隆升引起的侧向运动中扮演着重要角色(Wang et al., 1998; Schoenbohm et al., 2006a, b; Huang et al., 2015; 安晓文等, 2018)。 本研究区位于红河断裂带和澜沧江断裂带之间的无量山腹地, 该区经过长期的构造运动和变形作用形成了广泛的变质岩及褶皱带, 被称为兰坪— 思茅褶皱带(云南省地质矿产局, 1990)。 从侏罗纪— 古近纪始新世中期, 该区发育了一套红色陆相及一套含膏盐红色陆相沉积建造。 中晚始新世期间受到喜马拉雅运动第Ⅰ 幕的影响, 中新生代红色建造发生褶皱, 使该地区沿先期NW向断裂发生NNE向的逆冲推覆兼具右行走滑活动(刘善印等, 1998)。 其后, 经历了渐新世与中新世间喜马拉雅运动第Ⅱ 幕, 形成了中新统与下伏地层间的普遍不整合, 在景谷新生代盆地内形成了山间陆屑及煤系建造。 上新世末期喜马拉雅运动第Ⅲ 幕基本上继承了以往的运动特征, 使得无量山、 哀牢山继续隆升。 从该地区的演化简史可以看出, 区域新构造运动与印度板块和欧亚板块间的碰撞作用密切相关(苗忠英等, 2017)。

景谷6.6级地震震区位于兰坪— 思茅褶皱带内, 整体上由一系列北西端收敛、 向SE发散的多个NNW— NW向右旋走滑断裂带组成, 亦可称为帚状旋扭活动构造体系, 其中最主要的断裂是无量山断裂带(吴中海等, 2015; 常祖峰等, 2016)(图1)。

图 1 景谷地区区域构造分布图
a 构造索引图(改自常祖峰等, 2014); b 景谷区域构造分布图F1澜沧江断裂; F2南谷断裂; F3永平盆地东缘断裂; F4威远江断裂; F5益香-赵家村断裂; F6景谷-云仙断裂; F7普文断裂; F8宁洱断裂; F9磨黑断裂。 精定位数据引自徐甫坤等(2015), 时间为2014年10月7日21时— 31日24时。 浅蓝色五角星为景谷主震和2次强余震震中Fig. 1 Map of regional tectonics in Jinggu area.

该断裂带北起无量山北麓, 向SE经镇源、 宁洱、 普洱、 漫汤和顺营盘山西麓入老挝境内, 省内长220km, 宽约50km, 总体呈NNW-SSE向延伸。 断裂带由多条断裂组成, 由东向西分别为磨黑断裂、 宁洱断裂、 普文断裂和景谷-云仙断裂。 其中景谷-云仙断裂是该断裂带最西侧的一条, 总体走向NNW, 北段偏向近SN向及NNE向, 倾向SW或NE, 倾角较陡, 全长110km, 据冲沟及阶地位错结果推算晚更新世以来其右旋走滑速率为1.3~1.4mm/a(常祖峰等, 2016)。 无量山断裂带几何结构复杂, 断裂间复合、 分支现象普遍, 并多被横向断层截切, NW— NNW向断裂和NE— NEE向断裂构成一组共轭断裂构造, 在现今近SN向块体运动和区域主应力作用下, 前者表现为右旋走滑运动特征, 后者则表现出左旋走滑运动特征(虢顺民等, 1999; 谢英情等, 2007; 杨晓平等, 2008; 常祖峰等, 2016)。 从历史地震活动状况分析, 自1923年以来, 沿无量山断裂带共发生6级以上地震10次, 5.0~5.9级地震20余次, 其中最大地震为1979年磨黑6.8级地震, 沿无量山断裂带形成1条NW— NNW向地震活动带。 本文研究的永平盆地东缘断裂和益香-赵家村断裂属于无量山断裂带, 2条断裂呈共轭关系, 其中永平盆地东缘断裂走向近SN, 具有右旋走滑运动特征, 益香-赵家村断裂走向NE, 以左旋走滑运动为主, 这与无量山断裂带中共轭断裂的运动特征一致。 而在空间位置上, 2条断裂位于景谷-云仙断裂的北西延长线上, 归属于景谷-云仙断裂。

2 震中区断裂晚第四纪活动

本文的研究对象主要为震中区永平盆地东缘断裂和景谷盆地东南缘的益香-赵家村断裂, 它们是重要的控盆断裂, 分别控制晚新生代永平盆地与景谷盆地的发育, 对盆地新近系和第四系有着严格的控制作用, 且后者是无量山断裂系中规模较大的NE向断裂, 具有很好的代表性。 经初步考察研究发现, 永平盆地实际上为SN向右旋走滑的永平盆地东缘断裂和NE向左旋走滑的南谷断裂共同形成的构造盆地; 而景谷盆地则是在2条NE向左旋走滑的威远江断裂和益香-赵家村断裂控制下形成的拉分盆地, 盆地内新近系厚达2i700~ 2900m, 最深部位于盆地的西南缘。 这2条断裂的遥感影像线性特征较为显著, 沿线可见明显的山脊、 冲沟和阶地等位错以及断层三角面等最新的活动地貌现象(王多义等, 2003; 常祖峰等, 2016)。

2.1 永平盆地东缘断裂活动特征

永平盆地东缘断裂南起于永平盆地东南缘的那丙一带, 向N经那拐、 迁东、 马鞍山、 大弯子、 安东、 田房, 终止于田头北, 断层走向近SN, 全长约43km。 在卫星影像上, 断裂中南段有较为清晰的线性显示, 其中那拐到龙塘山处断裂线状最清楚。 那拐以北可见多条冲沟同步右旋位错, 位错量分别为300m、 220m、 146m、 120m和73m(图2a), 分析认为永平盆地东缘断裂以右旋走滑运动为主。 在那拐村一带尚可见明显的断层槽谷、 断错山脊等地貌, 勐戛河T2阶地后缘发育有清晰的断层槽谷, 该阶地右旋位错约60m, 说明在T2阶地形成后该断裂有过新近活动的迹象(常祖峰等, 2016)。

图 2 永平盆地东缘断裂地貌及探槽位置图Fig. 2 Landforms of the eastern margin fault of Yongping Basin and the location of Naguai trench.

为了进一步研究该断裂最新活动特征和古地震情况, 我们在上述断层槽谷内开展了大型探槽工程(图2b)。 探槽走向80° , 近似与断层走向垂直, 长、 宽、 深分别为70m、 6m和4.5m。 在地貌上, 探槽北侧可见2条冲沟位错, 左侧冲沟位错量为220m, 右侧冲沟位错量为120m, 探槽位于2个右旋位错的山脊之间的一个小型沟谷中。 在断层通过处及其延长线上发育明显的反向断层坎地貌(图2c), 探槽处沿断层线发育了由反向断层坎构成的线性山脊(图2d)。 在上述线性山脊及后缘山坡之间的断层槽谷内, 片流、 面流形成的堆积物沉积于槽谷内(图2b, d), 形成了揭示断层最新活动时代及古地震事件的有利条件。

从那拐村开挖探槽所揭示的情况看, 整个探槽内发育了多条断层, 但基岩断层主要位于探槽东段的斜坡上, 主要表现为逆冲断层, 可见侏罗系泥岩逆冲于白垩系泥岩之上(该断层在图 3剖面东侧, 图中未显示, 与 1︰20万景谷幅地质图一致), 但其上覆地层主要为风化的基岩和残积红黏土, 无法反映出断层的晚第四纪活动, 因此未作展示。 最新活动的断层部位位于探槽西段的断层槽谷内, 整体反映出由山麓向永平盆地迁移的态势。

从那拐探槽北壁剖面可以看出(图3), 探槽中共发育了7套地层, 即: ①全新世褐黄色冲积砂质黏土层; ②全新世褐色洪积含砾黏土层; ③全新世褐色坡积角砾层(崩积楔); ④全新世灰黄色含黏土粉砂层; ⑤全新世褐色冲积砾石层; ⑥中新世灰白色(风化后呈褐黄色)夹深灰色半固结黏土岩; ⑧白垩纪景星组泥岩。 该段探槽内发育了6条断层, F1和F2位于坡上, 断错层⑧白垩纪泥岩和层⑥中新世半固结黏土岩, 2断层间发育宽约2m的由角砾岩等组成的破碎带, 白垩系逆冲于中新统之上, 这与 1︰20万地质图标识的逆冲断裂性质相吻合(图3, 4b)。 F3产状330° /NE∠35° , 断错层⑥中新世半固结黏土岩以及层④全新世灰黄色含黏土粉砂层, 层④含黏土粉砂层有明显的挠曲现象, 其14C(AMS)树轮校正年龄为( 1900± 35)a(CYP-14), 属于全新世, 表明该断层在全新世曾有明显活动, 从层⑥中新统和层④地层的分布形态看, 该断层表现为逆冲性质。 F4产状330° /NE∠50° , 断错层⑥中新世半固结黏土岩、 层④全新世灰黄色含黏土粉砂层和层⑤全新世褐色冲积砾石层, 具有明显的正断性质。 F5产状330° /NE— NW∠80° , 发育于层⑥中新世半固结黏土岩中, 从断层面的几何形态分析其为一逆冲断层。 F6产状10° /NW∠60° , 断错层②全新世褐色洪积含砾黏土层、 层③全新世褐色坡积角砾层(崩积楔)、 层④全新世灰黄色含黏土粉砂层、 层⑤全新世褐色冲积砾石层和层⑥中新世半固结黏土岩, 砾石沿断层面定向排列, 如层③右上部和层⑤左侧近断层面处(图4a)。 层②14C(AMS)树轮校正年龄为( 1197± 51)a(CYP-15)。 层③由坡积棱角状、 次棱角状角砾组成, 呈松散楔状堆积于F6坡脚, 怀疑为地震崩积楔, 但未找到合适的测年样品, 从颜色和胶结程度分析, 其与层②时代相近, 估计为全新世。 从断错全新世的层②和层④分析, F6为全新世活动断层。

图 3 那拐村探槽北壁素描图
①褐黄色冲积砂质黏土层; ②褐色冲洪积含砾黏土层; ③褐色坡积角砾层; ④灰黄色含黏土粉砂层; ⑤褐色冲积砾石层; ⑥中新世灰白色(风化后呈褐黄色)夹深灰色半固结黏土岩; ⑦角砾岩等断层破碎带; ⑧白垩纪景星组泥岩Fig. 3 Sketch of the north wall of the Naguai trench.

图 4 那拐村探槽北壁局部特写照片Fig. 4 Local close-up photos of the north wall of the Naguai trench.

探槽南壁地层和断层发育情况与北壁基本对应, 不再赘述, 不同的是这里揭示出更好的构造楔。 南壁中可以识别出2个崩积楔, 可能分别代表了2次古地震事件。 其中底部崩积楔与北壁层③崩积楔相对应, 估计为同一次地震事件所致。 在另一崩积楔中采集到14C(AMS)样品, 其树轮校正年龄为(1 165± 56)a(CYP-12), 说明断裂在全新世晚期存在活动。

2.2 益香-赵家村断裂活动特征

益香-赵家村断裂最北端始于景谷盆地东南缘, 向SW经过香盐、 益香、 稳岗、 绵竹棚、 大旧寨、 岔河, 至赵家村, 走向30° ~60° , 全长约60km, 是常祖峰等(2016)提到的景谷-云仙断裂的分支。

益香-赵家村断裂以断层槽谷、 断错山脊及冲沟等地貌为主, 其影像上地貌现象清晰, 并且该断裂上发育有不同位错量的冲沟。 香盐村的4条冲沟同步左旋位错, 从北向南位错量依次为340m、 260m、 240m和240m(图5a, b)。 其中, 第二条冲沟处发育有废弃冲沟, 其位错量约850m, 第四条冲沟在与断层交会处形成发卡型转折, 断层的控制作用非常明显(图5b)。 断裂沿线可见断层三角面等地貌发育(图5b)。

图 5 香盐村-益香村断层地貌与冲沟位错
a 香盐村冲沟位错; b 香盐村冲沟位错与断层三角面; c 益香村探槽位置; d 益香村断层槽谷地貌Fig. 5 Fault landforms and displaced gullies between Xiangyan and Yixiang villages.

在益香村SW沿益香-赵家村断裂发育了一平直而狭窄的断层槽谷(实际上为坡中谷地貌)(图5c, d), 实地勘察发现谷中沉积物丰富, 是一个开挖探槽的理想地点。 益香探槽走向140° , 长、 宽和高分别为25m、 4m和4m。 从发育的连续黑色有机土和沉积地层形态上看, 探槽中除发育有断层外, 沿断层曾发育小型断陷水塘, 即断塞塘。 探槽中共揭示沉积地层15层, 大部分为冲积相和湖沼相堆积(图6)。 其中探槽北东壁地层最为丰富, 断层面平直而稳定, 揭示的断层位于靠近公路一侧探槽的端部, 故主要展示断层附近的地层发育情况(图6)。 下文将自上而下对地层进行逐层描述。

图 6 益香探槽南东段断层剖面图
a 断层剖面; b 细部放大图。 ①现代土壤; ②灰色粉质黏土; ③灰色黏土层; ④黄色含砾粉砂夹泥质条带; ⑤浅褐色含砾黏土; ⑥暗灰色黏土, 上部绿黄色含砾粉砂; ⑦浅褐、 暗灰色含砾黏土; ⑧黑色有机质土; ⑨黄色砾石; ⑩黄色含砂砾石; ⑪灰黄、 暗灰色含底砾黏土; ⑫暗灰、 灰黄色含砾黏土; ⑬灰黄、 灰白色含砂黏土; ⑭灰黄色含砾砂土; ⑮褐红色黏土Fig. 6 The section of the SE segment of the trench at Yixiang.

层①: 现代灰色土壤层, 厚20~40cm。

层②: 冲积相灰色粉质黏土, 只在断层及探槽端部发育, 被断层错开, 在其顶部采集炭粒进行14C测年(AMS), 树轮校正年龄为(378± 48)a。

层③: 灰色黏土层, 只在断层下盘发育。

层④: 冲积相黄色含砾粉砂夹灰色泥质条带, 层理明显, 发育在探槽端部和断层附近, 被断错, 断层两侧厚度明显不一致(图6a, b)。 在该层采集光释光(OSL)样品, 其测年结果为(1.8± 0.1)ka。

层⑤: 冲积相浅褐色含砾黏土, 分布于断层西侧。

层⑥: 冲积相、 湖沼相暗灰色黏土层, 上部为绿黄色含砾粉砂层, 分布于断层西侧。 该层可见发育细小的纹层。

层⑦: 冲积相浅褐、 暗灰色含砾黏土, 发育于探槽端部和断层附近, 错距明显(图6a, b), 在该层中上部采集炭样进行14C测年(AMS), 树轮校正年龄为(2 296± 56)a。

层⑧: 湖沼相黑色有机土, 厚度不稳定, 发育于断层西侧, 被断层截切, 在断层另一盘未见其踪, 于该层中下部采集炭样进行14C测年(AMS), 树轮校正年龄为(3 009± 51)a。

层⑨: 冲积相黄色砾石层, 位于断层西侧, 呈透镜体状夹于层⑦中。

层⑩: 冲积相黄色含砂砾石层, 发育于探槽端部和断层附近, 错距明显, 断层两侧厚度不匹配。

层⑪: 冲积相灰黄、 暗灰色含砾黏土层, 呈透镜体状分布于断层西侧。

层⑫: 冲积相、 湖沼相暗灰、 灰黄色含砾黏土层, 分布连续, 错距明显, 断层两侧厚度不匹配。 在其中上部采集炭样进行14C测年(AMS), 树轮校正年龄为(4 924± 45)a。

层⑬: 冲积相灰黄、 灰白色含砾黏土层, 层位较连续, 分布于断层以西, 被断层截切。 在该层中部采集光释光(OSL)样品, 其测年结果为(8.6± 0.5)ka。

层⑭: 冲积相灰黄色含砾砂土层, 主要分布于探槽端部及断层线一带, 被断错且构造变形强烈, 有明显的挠曲现象, 断层两侧厚度极不匹配。

层⑮: 冲积相褐红色黏土, 分布于探槽端部及断层线一带, 厚度变化大, 断层附近厚度变化剧烈。

断层发育于探槽的南东端, 产状50° /NW∠75° , 断面平直, 断错了层④、 层⑦、 层⑧、 层⑩、 层⑫、 层⑬、 层⑭及层⑮。 其中, 层③、 层⑧和层⑬被截切, 在断层另一盘未找到其对应层, 其它地层在断层两侧厚度明显不吻合, 一侧厚、 一侧薄, 这些现象主要是由断层的走滑运动所致。 错断地层的年代充分说明了该断裂具有全新世活动的迹象。 另外, 从断层错动层④、 被层②覆盖可知最新一次地震活动时间为(1.8± 0.1)ka(OSL-Y01)— (378± 48) aBP(CY-07)之间。

表1 探槽年代样品测试结果 Table1 Dating results of the samples in trenches
3 发震构造与孕震机制讨论
3.1 发震构造讨论

针对景谷地震发震构造存在争议的问题, 结合本研究得到的永平盆地东缘断裂和益香-赵家村断裂的活动性, 进一步讨论了2014年景谷6.6级地震的发震构造。

徐甫坤等(2015)利用10月7— 31日的地震波形数据进行精定位发现本次地震中出现的几个现象: 1)精定位后的余震分布具有北西浅、 南东深的特点, 且余震数量衰减具有中段最快、 西北端次之、 东南端最慢的特点; 2)余震序列的南东段在序列早期并无余震分布, 其出现较晚, 深度相对集中(13~15km); 3)北西端的余震序列展布方向由近NW转为NNW, 而东南端形成1个长约5km的近NE向破裂区域(图7)。 这些现象中蕴含着发震构造与地震破裂过程的信息。

图 7 景谷6.6级地震余震序列分布(据徐甫坤等, 2015)Fig. 7 Distribution of aftershock sequences of the Jinggu MS6.6 earthquake(after XU Fu-kun et al., 2015).

在对发震构造的不同认识中, 我们认同永平盆地东缘断裂为2014年景谷6.6级地震的发震构造, 原因主要有以下几点: 1)通过对景谷地区细致的构造解译可知, 永平盆地东缘断裂是与本次地震序列最接近的断层, 而且是一条全新世活动断裂。 此外, 永平盆地东缘断裂走向近SN, 与徐甫坤等(2015)用小震拟合分区计算得到的1— 3区断层面走向参数349° 、 339° 和328° 相似。 且景谷地震余震序列在北西端向NNW向转折, 和永平盆地东缘断裂的转折在空间上相对应, 应该是由于断层面走向变化导致余震序列展布方向发生了变化(图7, 8)。 2)10月7日景谷6.6级主震和12月6日的5.8、 5.9级2次强余震及其地震序列, 主体呈现出远离主震由NNW向SSE迁移的态势, 呈明显的NNW-SSE向展布, 与无量山断裂总体展布方向基本一致, 且震源机制解揭示的这3次地震的NNW向节面右旋走滑特征与该断裂带的运动性质相吻合。 3)永平盆地东缘断裂和NE向的益香-赵家村断裂均属于景谷-云仙断裂, 离震中最近, 而普文断裂位于景谷-云仙断裂东部, 距离震中较远。

图 8 震后85d地震序列分布图与构造的关系(修改自李丹宁等, 2017)Fig. 8 The relationship between structures and the distribution of earthquake sequences in 85 days after the mainshock(modified from LI Dan-ning et al., 2017).

3.2 孕震机制与构造归属问题讨论

虽然永平盆地东缘断裂被认为是景谷地震的发震构造, 但2014年10月景谷6.6级地震和2014年12月的5.8、 5.9级地震及其余震的发生显示出复杂的图像。 首先, 6.6级地震震中偏离永平盆地东缘断裂约8km, 且余震序列展布呈现出的NNW向也与断裂走向有所不同; 其次, 12月6日5.8、 5.9级强余震发生后的地震序列又主要呈近SN向展布, 但这些地震总体呈以NNW向为主、 NE向为辅的共轭图像。 这也是造成人们难以对其发震构造做出判断的一个重要原因。

研究认为红河断裂带以西的滇西南块体的运动方向为近SN向(王双绪等, 2013), 区域构造主应力场也为近SN向(阚荣举等, 1977)。 我们认为, 景谷地震是在近SN向挤压主应力场的作用下, 由近SN向永平盆地东缘断裂和NE向益香-赵家村断裂共同作用孕育产生的新的破裂所致。 从构造物理学的角度分析, 景谷这几次地震恰恰位于这2条断裂交会形成的楔形区域, 大量室内岩石力学实验和数值模拟证实, 此类构造部位是易于积累应力的区域。 历史上在该地区发生的1979年宁洱磨黑6.8级地震震中也位于NNW断裂与NEE向横向断裂的交会部位, 2007年宁洱6.4级地震发生的构造部位也与之相似。 主震发生后, 在主震NE方向有一个小震群发生, 分析认为是NNW节面破裂后触发了NE向断裂的活动所致, 这种现象在历史地震震例中屡见不鲜, 如2013年洱源5.5级地震(常祖峰等, 2014)和1975年海城7.3级地震(朱凤鸣等, 1982)等。

关于此次地震发震构造的归属问题, 我们更倾向于是景谷-云仙断裂活动所致。 理由如下: 其一, 前已述及, 景谷-云仙断裂是无量山断裂带最西侧的一条断裂, 永平盆地东缘断裂属于该断裂(常祖峰等, 2016), 且表现出右旋走滑的运动特征。 其二, 酒房断裂带的说法源于云南省区域地质志(云南省地质矿产局, 1990), 然而, 1︰20万的景东幅、 景谷幅和思茅幅区域地质调查报告均没有提及此断裂带的存在。 在 1︰20万地质图上可以清晰地看出, 该断裂的几何连续性很差, 呈小规模断层断续延伸, 在断裂规模、 几何连续性和成熟度等方面根本无法与区域性的澜沧江断裂带相提并论。 所以, 所谓的酒房断裂带是很宏观、 粗略的提法。 在以往开展的景谷— 临沧公路、 鸭子塘水库、 云仙大桥等地震安评工作中, 也未发现所谓的酒房断裂带和茶房断裂的晚第四纪活动迹象。 鉴于此, 我们认为不宜将不活动的茶房断裂与活动的普文断裂相连并强调酒房断裂的活动。 鉴于永平一带断裂的晚第四纪活动性以及运动性质, 我们认为应该将其归属于具有类似活动特征的无量山断裂带。

4 结论

(1)震中区发育的永平盆地东缘断裂走向近SN, 全长约43km。 冲沟位错等显示该断裂的运动性质为右旋走滑, 那拐村勐戛河阶地后缘发育有清晰的断层槽谷, 阶地右旋位错约60m。 在此处开挖探槽揭示出多条断层发育, 最新断错的地层为全新统, 其14C年龄为( 1197± 51)a和( 1900± 35)a, 表明该断裂为全新世活动断裂。

(2)震中区的益香-赵家村断裂走向30° ~60° , 全长约60km, 为无量山断裂带中规模较大的NE向断层。 益香村的4条冲沟同步左旋位错, 位错量分别为340m、 260m、 240m和240m, 指示该断裂以左旋走滑为主。 益香村断层槽谷内的探槽揭示, 断层断错了多套全新世地层, 被断错地层的14C年龄分别为(2 296± 56)a、 (3 009± 51)a和(4 924± 45)a, 另外2套被断错地层的光释光(OSL)年龄为(1.8± 0.1)ka和(8.6± 0.5)ka, 从断层错动层④、 被层②覆盖的现象可知其最新一次地震活动的时间在(1.8± 0.1)ka(OSL-Y01)— (378± 48) aBP(CY-07)之间, 表明其为全新世活动断裂。

(3)根据余震分布并结合前人成果分析认为2014年景谷6.6级地震及5.8和5.9级强余震的发震构造为永平盆地东缘断裂, 归属于无量山断裂带。 其孕震机制为: 近SN向永平盆地东缘断裂和NE向益香-赵家村断裂交会构成有利于应力积累的楔形区, 在近SN向挤压的主应力场作用下, 此区域地应力闭锁积累孕育产生新的破裂。

致谢 云南省地震局李丹宁高级工程师和中国科学院云南天文台徐甫坤博士为本文提供了数据支持; 审稿专家为本文提出了宝贵的修改意见。 在此一并表示感谢!

参考文献
[1] 安晓文, 常祖峰, 陈宇军, 等. 2018. >云南第四纪活动断裂 [M]. 北京: 地震出版社.
AN Xiao-wen, CHANG Zu-feng, CHEN Yu-jun, et al. 2018. Quaternary Active Faults in Yunnan [M]. Seismological Press, Beijing(in Chinese). [本文引用:1]
[2] 常祖峰, 陈晓丽, 陈宇军, 等. 2016. 景谷 MS6. 6地震同震地表破坏特征与孕震构造[J]. 地球物理学报, 59(7): 2539—2552.
CHANG Zu-feng, CHEN Xiao-li, CHEN Yu-jun, et al. 2016. The co-seismic ground failures and seismogenic structure of the Jinggu MS6. 6 earthquake[J]. Chinese Journal of Geophysics, 59(7): 2539—2552(in Chinese). [本文引用:8]
[3] 常祖峰, 张艳凤, 周青云, 等. 2014. 2013年洱源 MS5. 5地震烈度分布及震区活动构造背景研究[J]. 中国地震, 30(4): 560—570.
CHANG Zu-feng, ZHANG Yan-feng, ZHOU Qing-yun, et al. 2014. Intensity distribution characteristics and active tectonic background in area of the 2013 Eryuan MS5. 5 earthquake[J]. Earthquake Research in China, 30(4): 560—570(in Chinese). [本文引用:1]
[4] 邓起东, 张培震, 冉勇康, 等. 2003. 中国活动构造基本特征[J]. 中国科学(D辑), 46(4): 356—372.
DENG Qi-dong, ZHANG Pei-zhen, RAN Yong-kang, et al. 2003. Basic characteristics of active tectonics of China[J]. Science in China(Ser D), 46(4): 356—372(in Chinese). [本文引用:1]
[5] 虢顺民, 汪洋, 计凤桔. 1999. 云南思茅—普洱地区中强震群发生的构造机制[J]. 地震研究, 22(2): 105—115.
GUO Shun-min, WANG Yang, JI Feng-ju. 1999. Tectonic mechanism of the moderate earthquakes in Simao-Puer area, Yunnan[J]. Journal of Seismological Research, 22(2): 105—115(in Chinese). [本文引用:2]
[6] 阚荣举, 张四昌, 晏凤桐, 等. 1977. 中国西南地区现代构造应力场与现代构造活动特征的探讨[J]. 地球物理学报, 20(2): 96—109.
KAN Rong-ju, ZHANG Si-chang, YAN Feng-tong, et al. 1977. Present tectonic stress field and its relation to the characteristics of recent tectonic activity in southwestern China[J]. Chinese Journal of Geophysics, 20(2): 96—109(in Chinese). [本文引用:1]
[7] 李丹宁, 高洋, 朱慧宇, 等. 2017. 2014年云南景谷 MS6. 6地震序列双差定位及震源机制解特征研究[J]. 地震研究, 40(3): 465—473.
LI Dan-ning, GAO Yang, ZHU Hui-yu, et al. 2017. Research on double-difference relocations and focal mechanism solutions of the 2014 Yunnan Jinggu MS6. 6 earthquake sequence[J]. Journal of Seismological Research, 40(3): 465—473(in Chinese). [本文引用:1]
[8] 刘善印, 钟大赉, 吴根耀. 1998. 滇西南景谷—镇沅地区早第三纪陆-陆碰撞期走滑挤压盆地[J]. 地质科学, 33(1): 1—8.
LIU Shan-yin, ZHONG Da-lai, WU Gen-yao. 1998. Jinggu-Zhenyuan transpressional basin during continent-continent collision of early Tertiary in southwest Yunnan, China[J]. Scientia Geologica Sinica, 33(1): 1—8(in Chinese). [本文引用:1]
[9] 苗忠英, 张震, 郑绵平, 等. 2017. 东特提斯构造演化与兰坪-思茅盆地蒸发岩的形成[J]. 地球学报, 38(6): 883—896.
MIAO Zhong-ying, ZHANG Zhen, ZHENG Mian-ping, et al. 2017. Tectonic evolution of eastern Tethys and formation of evaporite in Lanping-Simao Basin, Southwest China[J]. Acta Geoscientica Sinica, 38(6): 883—896(in Chinese). [本文引用:1]
[10] 王多义, 吴征, 朱永明. 2003. 景谷盆地遥感地质解译及原盆地恢复[J]. 成都理工大学学报(自然科学版), 30(6): 597—602.
WANG Duo-yi, WU Zheng, ZHU Yong-ming. 2003. Remote-sensing geological interpretation and recovery of the original basin in Jinggu Basin, Yunnan, China[J]. Journal of Chengdu University of Technology(Science and Technology Edition), 30(6): 597—602(in Chinese). [本文引用:1]
[11] 王双绪, 蒋锋云, 郝明, 等. 2013. 青藏高原东缘现今三维地壳运动特征研究[J]. 地球物理学报, 56(10): 3341—3345.
WANG Shuang-xu, JIANG Feng-yun, HAO Ming, et al. 2013. Investigation of features of present 3-D crustal movement in eastern edge of Tibet plateau[J]. Chinese Journal of Geophysics, 56(10): 3341—3345(in Chinese). [本文引用:1]
[12] 吴坤罡, 吴中海, 徐甫坤, 等. 2016. 滇西南2014年景谷中-强震群的地质构造成因: 茶房-普文断裂带贯通过程的构造响应[J]. 地质通报, 35(1): 140—151.
WU Kun-gang, WU Zhong-hai, XU Fu-kun, et al. 2016. Geological origin of Jinggu earthquake swarm in 2014 in southwest Yunnan: A response to propagation process of the Chafang-Puwen fault zone[J]. Geological Bulletin of China, 35(1): 140—151(in Chinese). [本文引用:1]
[13] 吴中海, 龙长兴, 范桃园, 等. 2015. 青藏高原东南缘弧形旋扭活动构造体系及其动力学特征与机制[J]. 地质通报, 34(1): 1—31.
WU Zhong-hai, LONG Chang-xing, FAN Tao-yuan, et al. 2015. The arc rotational-shear active tectonic system on the southeastern margin of Tibetan plateau and its dynamic characteristics and mechanism[J]. Geological Bulletin of China, 34(1): 1—31(in Chinese). [本文引用:1]
[14] 谢英情, 李岩峰, 张建国, 等. 2007. 2007年宁洱6. 4级地震发震构造分析[J]. 地震研究, 30(4): 350—358.
XIE Ying-qing, LI Yan-feng, ZHANG Jian-guo, et al. 2007. Seismogenic structure of the 2007 Ning, er, Yunnan, MS6. 4 earthquake[J]. Journal of Seismological Research, 30(4): 350—358(in Chinese). [本文引用:1]
[15] 徐甫坤, 刘自凤, 张竹琪, 等. 2015. 2014年云南景谷 MS6. 6地震序列重定位与震源机制解特征[J]. 地球科学(中国地质大学学报), 40(10): 1741—1754.
XU Fu-kun, LIU Zi-feng, ZHANG Zhu-qi, et al. 2015. Double difference relocation and focal mechanisms of the Jinggu MS6. 6 earthquake sequences in Yunnan Province in 2014[J]. Earth Science(Journal of China University of Geosciences), 40(10): 1741—1754(in Chinese). [本文引用:4]
[16] 徐锡伟, 程佳, 许冲, 等. 2014. 青藏高原块体运动模型与地震活动主体地区讨论: 鲁甸和景谷地震的启示[J]. 地震地质, 36(4): 1161—1134. doi: 10.3969/j. issn. 0253-4967. 2014. 04. 015.
XU Xi-wei, CHENG Jia, XU Chong, et al. 2014. Discussion on block kinematic model and future themed areas for earthquake occurrence in the Tibetan plateau: Inspiration from the Ludian and Jinggu earthquakes[J]. Seismology and Geology, 36(4): 1161—1134(in Chinese). [本文引用:1]
[17] 杨晓平, 陈立春, 马文涛, 等. 2008. 2007年6月3日宁洱6. 4级地震地表变形的构造分析和解释[J]. 地震学报, 30(2): 165—175.
YANG Xiao-ping, CHEN Li-chun, MA Wen-tao, et al. 2008. Structural analysis and interpretation of the surface deformation associated with the Ning, er, Yunnan Province, China MS6. 4 earthquake of June 3, 2007[J]. Acta Seismologica Sinica, 30(2): 165—175(in Chinese). [本文引用:2]
[18] 云南省地质矿产局. 1990. 云南省区域地质志 [M]. 北京: 地质出版社.
Bureau of Geology and Mineral Resources of Yunnan Province. 1990. Regional Geology of Yunnan Province [M]. Geological Publishing House, Beijing(in Chinese). [本文引用:2]
[19] 张培震, 邓起东, 张国民, 等. 2003. 中国大陆的强震活动与活动地块[J]. 中国科学(D辑), 46(S1): 13—24.
ZHANG Pei-zhen, DENG Qi-dong, ZHANG Guo-min, et al. 2003. Active tectonic blocks and strong earthquakes in the continent of China[J]. Science in China(Ser D), 46(S1): 13—24(in Chinese). [本文引用:1]
[20] 朱凤鸣, 吴戈. 1982. 一九七五年海城地震 [M]. 北京: 地震出版社.
ZHU Feng-ming, WU Ge. 1982. The 1975 Haicheng Earthquake [M]. Seismological Press, Beijing(in Chinese). [本文引用:1]
[21] Huang X M, Xu Z Q, Li H Q, et al. 2015. Tectonic amalgamation of the Gaoligong shear zone and Lancangjiang shear zone, southeast of Eastern Himalayan Syntaxis[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 16: 64—78. [本文引用:1]
[22] Peltzer G, Tapponnier P. 1988. Formation and evolution of strike-slip faults, rifts and basins during the India-Asia collision: An experimental approach[J]. Journal of Geophysical Research, 93(B12): 15085—15117. [本文引用:1]
[23] Replumaz A, Tapponnier P. 2003. Reconstruction of the deformed collision zone between India and Asia by backward motion of lithospheric blocks[J]. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 108(B6): 2285. [本文引用:1]
[24] Schoenbohm L M, Burchfiel B C, Chen L Z, et al. 2006a. Miocene to present activity along the RedRiverFault, China, in the context of continental extrusion, upper-crustal rotation, and lower-crustal flow[J]. Geological Society of America Bulletin, 118(5-6): 672—688. [本文引用:1]
[25] Schoenbohm L M, Burchfiel B C, Chen L Z. 2006b. Propagation of surface uplift, lower crustal flow, and Cenozoic tectonics of the southeast margin of the Tibetan Plateau[J]. Geology, 34: 813—816. [本文引用:1]
[26] Wang E Q, Burchfiel B C, Royden L H, et al. 1998. Late Cenozoic Xianshuihe-Xiaojiang, Red River, and Dali fault systems of southwestern Sichuan and central Yunnan, China[J]. Special Paper of the Geological Society of America, 327: 1—108. [本文引用:1]
[27] Xu X W, Deng Q D. 1996. Nonlinear characteristics of paleoseismicity in China[J]. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 101(B3): 6209—6231. [本文引用:1]