2022年门源 MS6.9 地震发生在青藏高原东北缘祁连-海原断裂带冷龙岭和托莱山断裂的阶区部位。兰新高铁硫磺沟大桥及南侧大梁隧道被完全毁坏, 致使高铁干线首次因地震破坏而完全中断。在地处极震区的硫磺沟内未见大规模地震滑坡和崩塌, 只有规模较小的滚石和滚石堆积体及局部河床存在砂土液化现象, 显然很不合常理。此次地震除形成2条走滑型地表破裂带外, 还在冷龙岭断裂西段北侧的硫磺沟内产生了1条长约7.9km的逆冲型地表破裂带。该破裂带的走向不稳定, 倾向S, 主要由断续分布的弧形挤压破裂、 挤压鼓包、 张裂隙和地震陡坎组成; 经统计, 沿地表破裂带共获得了35个垂直位移量数据, 最小位移量为(8±1)cm, 最大位移量为(49±3)cm, 平均垂直位移量约为24cm, 位移沿走向分布不均匀。该条地表破裂带近垂直穿过兰新高铁硫磺沟大桥, 产生了宽泛的地表变形与位错, 这可能是导致硫磺沟大桥毁坏的直接原因。这些调研成果启示我们在对跨断层重大线状工程进行抗震设防时, 需要关注逆冲型地表破裂带宽泛的剪切作用。
深入理解活动地块如何控制区域强震活动是地震危险性评价的关键。文中采用双差定位法对岷山活动地块及其邻近地区2000—2019年39 076个小地震进行重新定位, 并结合1972—1999年同区域仪器记录的地震目录, 共计获得该区48 110个地震的位置。在此基础上, 对研究区内自1933年以来的4个M≥7.0大地震不同时段的地震序列空间分布特征进行了精细分析。结果表明: 这4次M≥7.0的地震序列在空间上均沿着岷山活动地块边界带分布, 显示活动地块对区域大地震的孕育和发生具有明显的控制作用。同时, 区域地震重定位结果和不同时段地震序列的空间分布较好地限定了4次大地震的发震断裂及其位置。综合分析结果认为, 1976年松潘 MS7.2 地震与2017年九寨沟 MS7.0 地震的发震断层走向基本相同, 但它们与1976年平武 MS7.2 地震的发震断层在走向上存在约60°的差异。这3次大地震的发震断层可能分属于2条断裂。其中, 2017年九寨沟 MS7.0 地震和1976年松潘M7.2地震的发震断层为NW向的树正断裂, 而1976年平武 MS7.2 地震的发震断层为近SN向的虎牙断裂北段。从地震活动性角度来看, 1933年叠溪M7.5地震的发震断层应为岷江断裂南段。2017年九寨沟 MS7.0 地震发生在1976年松潘 MS7.2 地震与岷江断裂之间的空区。在岷山活动地块周缘很可能还存在2个地震危险区, 分别位于虎牙断裂南段和岷江断裂中北段。岷山地块周缘的大地震类型很可能属于前震-主震-余震型。因此, 从地震预报的角度出发, 建议加强对这2个地震空区的监测。
历史地震资料在研究地震活动性和评价地震危险性方面具有重要作用, 沿活动断裂丛集状发育的地震滑坡可为识别和复核历史地震提供重要的线索。通过遥感影像和野外地质调查发现, 沿小江断裂南段至少有10个地点发育滑坡, 规模大小不一, 既有体积>100万立方米的大型滑坡, 也有体积<10万立方米小型滑坡, 但均为目前处于稳定状态的历史古滑坡。这些滑坡主要分布在地形坡度较缓的盆地及其边界地区, 很可能为地震滑坡, 而非由降雨诱发。滑坡后缘陡坎的角度基本集中在29°~31°之间, 表明其应该为1次地震事件的结果。基于LiDAR测量建立滑坡发育段落的数字高程模型(DEM), 在生成的三维地形阴影图上清晰地揭示了滑坡体与小江断裂南段最新地表破裂带的密切关系, 该断裂段最晚一次断错地表的地震事件触发了丛集状分布的滑坡。综合经验估算结果、 滑坡体探槽中年代样品14C的测试结果和历史文献资料, 地震滑坡的发生时间可以推断为公元1606年。对这些历史地震滑坡的认识一方面为将小江断裂南段确定为该地震的发震构造提供有力的证据; 另一方面也为重新评价地震震级提供新的切入点。根据小江断裂南段地震地表破裂带的最新研究成果及经验关系式, 同时结合不同震例的地质灾害强度以及人员伤亡数的对比分析, 对1606年建水地震震级的复核结果表明: 其震级很可能≥7½级(即≥7.5级)。鲜水河-小江断裂系的强烈活动和发生大地震的能力至少可一直延续到小江断裂南段。目前由GPS观测资料所证实的青藏高原东南缘地壳物质绕东喜马拉雅构造结(EHS)的顺时针转动需要一个连续的左旋走滑断裂系统作为东部边界, 文中的工作和认识可促进对该东部边界更深入的研究。
小江断裂带南段位于近SN向的鲜水河-小江断裂系与NW向的红河-哀牢山断裂系的交会地带。在遥感影像上,小江断裂带南段线状特征清楚,且连续分布,表现为1条贯通的、单一的断裂构造,全长约70km,总体走向N20°E左右,中间呈略向E凸出的弧形。在龙潭村两岔河一带,沿着该断裂段存在比较典型的山脊、冲沟同步左旋位错现象。在跨断塞塘开挖的探槽剖面上,断裂分布状况、断错地层的沉积学特征、产状变化以及初步年代测试结果揭示了3次明显断错地表的古地震事件,显示了小江断裂带南段具有重复孕育和发生强震的能力。利用Trimble 5800GPS实时差分测量系统,对两岔河地区存在典型同步位错特征的2条冲沟及其它们中间的台地进行了精细测量,位错量为(18.3±0.5)m;T2阶地面是断裂西盘2条冲沟之间及其邻近地带的最高层状地貌面,通过不同深度年代数据的线性回归分析,该地貌面停止接受沉积的时代约为2606aBP。根据地质方法获得了小江断裂带南段全新世左旋走滑速率为(7.02±0.20)mm/a,与利用GPS数据获得的结果有着较好的一致性。对小江断裂带南段活动性和滑动速率的初步研究结果表明,在滇东南地区不存在川滇块体向S或SSE方向滑移被曲江断裂和石屏-建水断裂挤压变形吸收、而使得小江断裂带南段左旋走滑速率大幅度减小的现象,该断裂段是1条活动性明显的全新世断裂。这些初步认识为小江断裂带南段的未来地震危险性评价以及川滇地区的地震构造模型建立和检验提供了可以借鉴的基础地质资料。