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西藏阿里地区喀喇昆仑断裂断错地貌及最近强震活动时代的初步研究

2023-02-26 08:10:05

徐 伟 刘志成 王 继 高战武 尹金辉

1)中国地震局地质研究所,地震动力学国家重点实验室,北京 100029

2)中国地震灾害防御中心,北京 100029

喀喇昆仑断裂位于青藏高原西部,走向NW,穿越克什米尔及中国新疆、西藏等地区,是亚洲大陆中部一条大型的具有正断性质的右旋走滑断裂,全长超过1000km(付碧宏等,2009;
Chevalier,2019)。喀喇昆仑断裂作为分割青藏高原与帕米尔高原—喀喇昆仑山脉的边界断裂(Robinson,2009),起着调节印度板块与欧亚板块碰撞变形的作用,在青藏高原西部的演化过程中扮演着重要角色(付碧宏等,2009),长期以来都是研究热点。诸多学者从不同角度对喀喇昆仑断裂开展了研究,已取得大量研究成果。总体来看,已有的研究多集中在断裂的形成时代(Phillipsetal.,2004;
李海兵等,2007;
Vallietal.,2008;
Boutonnetetal.,2012)、变形特征及构造演化(Zhouetal.,2001;
李海兵等,2006;
McCarthyetal.,2010)、晚第四纪活动特征(Robinsonetal.,2015;
Chevalieretal.,2016;
雷东宁等,2018;
Chevalier,2019;
赵一霖等,2019)等方面。这些研究成果从不同角度揭示了喀喇昆仑断裂的神秘面纱,逐步提升人们对断裂变形行为、运动学特征的认知,对于更好地分析印度板块与欧亚板块碰撞引起的内陆变形、揭示中亚地区构造演化具有重要意义。喀喇昆仑断裂是一条大型活动断裂,自有记载以来,仅其北端塔什库尔干于1895年发生的7级地震曾被记录下来,其余沿线尚未有7级以上强震的记载(顾功叙,1983;
中国地震局震害防御司,1999)。同时,亦未对其开展过古地震研究,尚不了解其最近的强震活动时代、地震复发间隔等参数,极大地限制了地震危险性评估的准确性。在西藏阿里地区,断裂沿线狭长的谷地为重要的经济交通走廊,为新藏公路的必经之地,并分布多个乡镇、重要国防及电力设施,有必要对断裂的结构特征、最近的强震活动时代、复发间隔等活动性参数开展研究。鉴于此,笔者对西藏阿里地区喀喇昆仑断裂开展了几何结构、断错地貌调查,在扎西岗乡、门士乡、巴嘎乡等地对断错地貌面及断塞塘进行了光释光年代样品采集测试,对断裂最近的强震活动时代进行了初步探讨。

距今50~60Ma以来,印度板块与欧亚板块发生碰撞,造就了世界上面积最大、活动最频繁、平均海拔最高的青藏高原(许志琴等,2006)。空间上展布规模达数百千米甚至上千千米的大型走滑断裂是青藏高原活动构造最为显著的特征之一(付碧宏等,2009)(图1)。阿尔金断裂、东昆仑断裂、鲜水河-小江断裂、班公湖-怒江断裂、喀喇昆仑断裂等一系列大型走滑断裂构成了青藏高原北部和内部块体的地质边界,这些大型走滑断裂对调节印度板块和欧亚板块碰撞后产生的陆内构造变形起着非常重要的作用(付碧宏等,2009)。

图1 喀喇昆仑断裂区域的构造格局(改自Cowgill,2010)Fig.1 Regional tectonic framework of Karakorum Fault(modified from Cowgill,2010).MPT 主帕米尔逆冲断裂;
DF 达瓦孜断裂;
TF 塔尼玛斯断裂;
KES 公格尔拉张正断裂系;
PF 帕萨特断裂;
MKT 主喀喇昆仑逆冲断裂;
KKF 喀喇昆仑断裂;
KYTS 喀什-叶城转换断裂;
KXF 康西瓦断裂;
ATF 阿尔金断裂;
LGF 龙木错-郭扎错断裂;
AKMS 阿尼玛卿-昆仑-慕士塔格缝合带;
LSS 龙木错-双湖缝合带;
BG-NJS 班公湖-怒江缝合带;
IYS 印度-雅鲁藏布江缝合带;
STDS 藏南拆离系;
MMT 喜马拉雅主地幔逆冲断裂;
MCT 喜马拉雅主中央逆冲断裂;
MBT 喜马拉雅主边界逆冲断裂;
MFT 喜马拉雅主前缘逆冲断裂

喀喇昆仑断裂的产生可能是由东南向西北扩展的过程,与印度板块与欧亚板块持续的斜向碰撞挤压有关(李海兵等,2007),其最早活动时间可能始于中新世中期(李海兵等,2007;
Robinson,2009;
Boutonnetetal.,2012)或晚期(Matteetal.,1996;
陈杰等,2011),断裂长期以来的活动使得帕米尔高原自南向北运动了近300km,并形成了厚约70km的陆壳(陈杰等,2011)。喀喇昆仑断裂具有复杂的运动学演化过程。Robinson(2009)认为在中新世早期至中期,喀喇昆仑断裂作为连接帕米尔中部和青藏高原西部逆冲断裂带的转换构造开始活动;
中新世晚期,断裂向S延伸,切割中新世活动的冈底斯逆冲断裂,由连接逆冲断裂带的转换构造转变为适应喜马拉雅逆冲断裂带的向外伸展;
上新世晚期,阿尔金断裂带向SW延伸,导致龙木错-郭扎错断裂左旋走滑与喀喇昆仑断裂发生碰撞,致使后者北部的活动终止,而南部继续活动并向S扩展。此时,喀喇昆仑断裂的主要作用变为调节喜马拉雅逆冲断裂的向外伸展及斜向弯曲。

第四纪以来,喀喇昆仑断裂的活动仍很强烈,在班公湖—冈底斯山一带,断裂沿线多见冲沟、阶地、洪积扇、冰碛地貌面被错断,断塞塘、断层三角面显著,显示出大型活动断裂的特征。自发生右旋活动以来,喀喇昆仑断裂的总位错至少为250km(Lacassinetal.,2004;
Vallietal.,2008)或300km(Rollandetal.,2009),长期滑动速率为3.5(Brownetal.,2002;
Wrightetal.,2004)~10mm/a(Chevalier,2005;
Chevalieretal.,2011)。

喀喇昆仑断裂北起帕米尔高原,向S经喀喇昆仑山、班公湖至冈底斯山一带,全长>1000km(图1)。断裂在班公湖北与龙木错-郭扎错断裂斜交,分为南、北2段。

断裂北段沿喀喇昆仑高山峡谷展布,海拔较高,冰川发育,许多部位的断裂迹线被覆盖,很难开展卫星影像解译及野外调查(Chevalier,2019),获取的断裂晚第四纪活动证据很少。已有研究普遍认为该段晚第四纪活动较弱或不活动。Brown等(2002)对该段开展了2次调查,均未见晚第四纪活动的迹象,仅在努布拉山谷南端发现了一处冲积扇上发育的高约2m的陡坎,但通过与邻近陡坎及拉张裂缝的对比认为,该陡坎并非由喀喇昆仑断裂活动而形成。Robinson(2009)通过遥感解译认为北段未右旋错断晚第四纪地貌标志线及地质体,在塔什库尔干盆地南部发现的覆盖于断裂迹线之上的第四纪沉积物未见构造变形,由此得出北段晚第四纪已不活动的观点,并认为北段活动的停止可能与龙木错-郭扎错左旋走滑断裂的活动有关。断裂两侧GPS站点的应变速率在误差范围内一致,也说明现今北段已基本不活动(陈杰等,2016)。对于喀喇昆仑断裂北段的延伸,有学者认为并未传递到北部的公格尔山拉张正断裂系及主帕米尔逆冲断裂(Burtmanetal.,1993;
Robinsonetal.,2007),亦有学者认为北段在第四纪仍有活动,且向N与公格尔拉张正断裂相连,成为一个断裂体系(Chevalieretal.,2015;
赵一霖等,2019)。

南段断裂结构清晰,断错地貌显著,沿线水系、阶地、冲洪积扇、冰碛扇等地貌面被错断,显示出较强的晚第四纪活动特征,研究程度较高(Brownetal.,2002;
Lacassinetal.,2004;
Phillipsetal.,2004;
李海兵等,2006,2007;
Murphyetal.,2006,Vallietal.,2007;
Chevalieretal.,2012,2016;
雷东宁等,2018;
Chevalier,2019)。依据断裂不同部位的性质、几何展布及断错地貌特征,南段大致以扎西岗乡、索多村为界分为班公湖—扎西岗乡段、扎西岗乡—索多村段及索多村以东段3段(图2)。阿里地区包括班公湖—扎西岗乡段中扎西岗乡以西—边境的段落及扎西岗乡以东全部2段。下文将重点对阿里地区断裂的断错地貌及晚第四纪活动特征进行论述。

图2 阿里地区喀喇昆仑断裂的展布特征Fig.2 Distribution characteristics of Karakorum Fault in Ngari Prefecture.

2.1 扎西岗乡以西段

扎西岗乡以西段断裂走向SE(140°),呈近笔直的线性展布,全长约63km(图2a)。断裂沿线为3~5km宽的槽谷地形,森格藏布(也称狮泉河)自扎西岗乡向W沿谷地穿行,断裂主要展布于河谷南侧。断裂沿线多处因地势低洼积水,植被相对密集,在卫星影像上表现为断续展布、色调突出的线性植被带(图3a)。

断裂晚第四纪以右旋走滑为主,兼具一定的垂直运动。河流阶地、冲洪积扇、水系位错由几十米至数百米不等,如在扎西岗乡西,T2阶地被右旋位错37m,更老的地貌面水系被位错160m或230m(图3b);
在扎西岗乡一带,垂直位错亦很显著,在冰碛台地前缘可见N倾、高大的地形陡坎(图3c)。不同时期的地貌面位错量各异,显示出断裂晚第四纪多期活动的特征。

图3 扎西岗乡以西段的卫星影像及典型部位断错地貌Fig.3 Satellite image and typical faulted landforms of the west Zhaxigang town section.a 扎西岗乡西断裂的卫星影像;
b 扎西岗乡西阶地及水系右旋位错的卫星影像;
c 扎西岗乡一带的断层陡坎照片;
d 扎西岗乡南近SN向断裂的卫星影像;
e 近SN向断裂的断层陡坎照片

沿走向断裂迹线可一直追溯至森格藏布西岸,继续向SE,地表未见明显迹线,断裂可能终止于森格藏布西岸,也可能继续向SE延伸,但由于现今活动较弱,隐伏于地表之下。在扎西岗乡一带,除SE向线性展布的断裂外,在南侧还发育了一系列与之斜交的SN向近平行的断裂(图3d),自扎西岗乡向S一直延伸至阿依拉日居山山前,断裂在地表表现为阶梯状陡坎(图3e),正断活动显著,与扎西岗乡以西近线性的走滑特征有显著差别。近SN向断裂延伸至阿依拉日居山后转为SE向沿山前继续延伸。

2.2 扎西岗乡—索多村段

扎西岗乡—索多村段的主断裂位于阿依拉日居山北缘,总体呈SE走向,平均走向为147°,全长约140km(图2a)。该段与扎西岗乡以西段相比,断裂垂向运动更为显著,因正断拉张,在阿依拉日居山与冈底斯山之间形成了平坦开阔的噶尔盆地。在盆地北缘与冈底斯山之间还可能存在与南侧相对的断裂(Chevalieretal.,2016),但晚第四纪以来活动较弱或不活动,未见活动迹象。

由于正断拉张作用,在盆地南侧断裂的多数部位可见规模不等、产状各异的次级断裂(图4a,b),有N倾、向盆地方向呈阶梯状展布的断裂,也有S倾、与主断裂倾向相对的反向断裂,空间上表现为宽窄不一的“断裂带”。

图4 扎西岗乡—索多村段典型部位的断裂展布、断层三角面及断层陡坎照片Fig.4 Typical fault distribution,fault facets and fault scarps of Zhaxigang town to Suoduo village section.a 次隆村一带断裂展布的卫星影像;
b 定列塘咔村一带断裂展布的卫星影像;
c 次隆村附近断层三角面的照片;
d 新嘎仲措村南阶地位错陡坎的照片

断裂晚第四纪以来活动强烈,沿线断层三角面、断层陡坎现象显著。如在中部的次隆村一带,断层三角面形态完整,倾角为34°,顶底高差达350m(图4c);
在新嘎仲措村南,于冲沟西侧可见不同时期的地貌面断错形成的陡坎,将T1、T2和T3阶地分别位错约20m、60m及130m(图4d);
在鲁玛村南,陡坎的累积垂直位错为10~200m,洪积扇上的古水系被右旋位错12m、22m及60~70m不等(Chevalieretal.,2016)。

索多村位于噶尔盆地最南端,继续向S,盆山构造特征很不清晰,断裂大致沿基岩山地与山前冰碛、冲洪积台地之间展布,但由于断裂垂直运动不显著,且受水流冲蚀、风化剥蚀等影响,断裂迹线从卫星影像上很难识别,直至查加村一带才清晰可见。断裂以右旋走滑为主,空间上表现为多条近平行的断裂,与索多村以西的正断层有显著差别。

图5 索多村以东段典型部位的断裂展布及断错地貌Fig.5 Typical fault distribution satellite image and faulted landforms of the east Suoduo village section.a 门士乡东亚尔钦曲一带断裂展布的卫星影像;
b 亚尔钦曲两侧f2断裂的迹线;
c 亚尔钦曲东f3断裂的迹线;
d 亚尔钦曲东侧f2断裂水系右旋位错的照片;
e 亚尔钦曲东侧f2断裂断层陡坎的照片

2.3 索多村以东段

索多村以东段的断裂主体位于冈底斯山南麓,经门士乡、巴嘎乡、霍尔乡至公珠错,总体呈SEE走向,平均走向为117°,全长约200km(图2b)。除山前断裂外,在南侧冲洪积扇、冰碛扇上还发育多条近平行的断裂,以门士乡—巴嘎乡一带最为显著,空间上表现为宽5~10km的“断裂带”,最宽处的亚尔钦曲自北向南可见5条断裂(f1—f5)(图5a),南北宽达13km,在卫星影像上断裂迹线清晰可见(图5b,c)。断裂自公珠错向E可能沿雅鲁藏布江缝合带继续延伸(Peltzeretal.,1988;
王世锋等,2016)。在霍尔乡,除近EW向展布的断裂外,还发育近SN走向的分支断裂,自霍尔乡向S穿越玛旁雍错东岸与藏南拆离系相连,并继续延伸至喜马拉雅山脉(Murphyetal.,2002,2006;
Lacassinetal.,2004;
Chevalieretal.,2012)。

断裂右旋错断了沿线的河流阶地、冲洪积扇、冰碛扇等地貌面,同时也显示出一定的垂直分量,地表可见倾向S或N的陡坎。断裂晚第四纪活动频繁,不同时期形成的地貌面位错量差异显著。通常年轻的阶地被右旋位错数米至几十米不等,如在亚尔钦曲东侧,阶地面上的一处水系被右旋位错8.5m(图5d),垂直位错为0.88m(图5e);
在拉子塘村东北,阶地位错(7±1)m、(18±2)m或(80±20)m不等(Chevalieretal.,2012);
山前大型水系及老的冰碛地貌面的位错高达数百米,如在冈底斯山前可见(250±50)m、(270±30)m和(340±40)m的水系位错,门士乡北的T1及T3期冰碛扇分别被位错(118±18)m和(430±30)m(Chevalieretal.,2012)。

断裂活动错断沿线不同时期的地貌面,从而形成不同的断错地貌。对断裂错断的最年轻地貌面进行年代测定,可限定断裂最近强震活动时代的上限。

此外,断裂活动还会在沿线形成断塞塘。地震发生后,新形成的断层崖因重力失稳发生垮塌,加上水流坡度突然加大,致使大量砾石快速涌入塘中,短时间内在断塞塘中形成一套粗的堆积,随后断裂进入相对平静期,随着陡坎的稳定、塘内堆积物的加厚和地形变缓,断塞塘内将逐渐堆积细颗粒物质,这样就形成了下粗上细的沉积韵律(李传友等,2010)。一个沉积韵律代表断裂的一次活动和一个平静期,最上部的沉积韵律则形成于断裂最近一次强震活动中。

沉积韵律底部为地震发生后快速堆积的粗砾物质,难以有效测定其形成时代,但上覆的细粒堆积可通过光释光测年法测定其年代,其底部的光释光年龄则接近强震活动的年代。对断塞塘进行开挖,对粗砾上覆的细粒底部进行光释光样品采集测试,可获得断裂最近的强震活动时代的下限。

在野外调查中发现,断裂于其沿线错断了除漫滩、现代洪积扇以外所有的地貌单元,并发育多处断塞塘,其在地表的轮廓形似池塘,为负地形。对扎西岗乡西、门士乡及巴嘎乡东的断错地貌面及断塞塘进行了光释光采样测年,并初步探讨了断裂最近的强震活动时代。

图6 扎西岗乡西断塞塘采样位置(a、b)及采样剖面图(c、d)Fig.6 Sampling locations(a,b)and profiles(c,d)in sag pond west of Zhaxigang town.

3.1 研究地点

3.1.1 扎西岗乡西

扎西岗乡西的断裂迹线清晰,沿线发育多处断塞塘。在距扎西岗乡西北约10km处,断裂错断一洪积扇,并形成2个相邻的断塞塘(图6a 黄框处)。塘内地势低洼,受积水作用影响,植被密集,与两侧光秃的洪积扇面形成鲜明对比。靠西规模略小的断塞塘大致呈三角形,面积约为3400m2,地势较两侧低0.8~1m,不含积水,可采样(图6b)。为此,选择在塘内S1、S22处开挖,直至见底部粗砾,以揭露全部细粒剖面。S1处揭示剖面(图6c)为:层①,砾石层,砾径为3~4cm;
层②,含砂质黏土,偶夹细砾,植物根系发育。S2处揭示剖面(图6d)为:层①,砾石层,砾径为3~4cm;
层②,亚砂土、亚黏土,富含植物根系。S1、S22处的层①粗砾为断裂活动后快速堆积所致,其上覆层②底部的光释光年代接近断裂最近强震活动的时代。为此,在S1、S22处的层②底部分别采集光释光样KKF-3及KKF-4,其测年结果分别为(2.82±0.27)kaBP及(1.86±0.15)kaBP。

3.1.2 门士乡东

门士乡东亚尔钦曲两侧的地貌面被多条近平行的断裂切割(图5a)。其中,断裂f2的规模最大,断错地貌最为显著。断裂右旋错断了河流两侧除漫滩以外的所有地貌体,同时还表现出一定的垂直分量,沿线可见S倾的断层陡坎及小型断塞塘。为此,在亚尔钦曲东侧进行了断错地貌的高精度测量及光释光年代样品采集。

基于无人机航拍处理的数字高程模型(DEM),可将亚尔钦曲东侧的地貌面分为T0(漫滩)、T1、T2和T34级(图7a)。除T0外,其余地貌面均被错断,经测定,T1、T2级地貌面的垂直位错分别为(0.8±0.1)m及(0.9±0.2)m(图7b);
水系的右旋位错分别为(8.4±0.3)m及(8.5±0.3)m(图7c)。T1级地貌面的垂直位错及水系的右旋位错几乎与T2级地貌面相同,可见两者经历过共同的地震事件,且事件发生在T1级地貌面形成以后。

图7 亚尔钦曲东侧断裂沿线的DEM影像(a)、典型部位的高程测线(b)及地貌面解译(c)Fig.7 DEM image(a),typical topographic elevation lines(b),river offset and geomorphic surface interpretation(c)along the fault east of Yaerqin River.

断层陡坎沿线发育小型断塞塘,记录了断裂活动以来的沉积韵律。其中,P1、P22处较为典型,选择在S3、S4处进行开挖(图8a,b)。S3处揭示的剖面(图8c)为:层①,砾石层,砾径为3~5cm;
层②,含砂质亚砂土,顶部富含植物根系。S4处揭示剖面(图8d)为:层①,砾石层,砾径为2~4cm;
层②,含砾细砂层,砾石砾径多为数毫米,见水平韵律;
层③,含砂质亚砂土,植物根系发育。S3、S42处的层①均为粗砾,为断裂活动后快速堆积所致,分别在层②底部采集光释光样品KKF-6及KKF-12以限定事件年代的下限,测年结果分别为(3.27±0.34)kaBP及(2.74±0.26)kaBP。另外,考虑到T1级地貌面为断裂错断的最年轻地貌面,断裂活动发生在该级地貌面形成之后,若确定T1级地貌面的年代,则可限定事件年代的上限。陡坎北侧的S5处(图7c)地貌面平坦,地表不含砾石,可进行开挖采样,在地貌面砾石上覆的亚砂土底部采集光释光样品KKF-11以限定地貌面年代,测年结果为(4.67±0.49)kaBP。

图8 断塞塘P1、P2内S3、S4的位置及采样剖面Fig.8 Sampling location S3 and S4 in sag pond P1 and P2,and corresponding sampling profiles.

3.1.3 巴嘎乡东

巴嘎乡东昂旺村—布木却桑村一带,在山前洪积扇距冈底斯山南麓1.5~1.7km处的卫星影像中,断裂迹线清晰可见,以昂旺村南最为显著。无人机航拍照片显示,昂旺村南断塞塘断续分布。塘内只稀疏生长贴地的小草,相比两侧地表密布的斑点状低矮植被显得较为“干净”,很好辨认,如图9a 中的断塞塘P3、P4和P5。

基于无人机航拍照片处理的DEM(图9b)实测断层陡坎倾向N,垂直位错为(3.48±0.3)m(图9c)。断裂未错断沿线河床两侧的漫滩堆积,自昂旺村向W追踪,在昂旺村—巴嘎乡山前发育的现代洪积扇上亦未见断裂迹线。可见,昂旺村南的地表位错为最近一次或最近几次强震共同活动所致,沿线的断塞塘记录了最近强震活动形成的沉积韵律。

我们选择在断塞塘P4中部的S6处(图9a)进行开挖,揭示的剖面(图10a)为:层①,砾石层,砾径为4~6cm;
层②,棕灰色细砂层;
层③,灰黑色粗砂层;
层④,亚砂土,偶夹细砾,整体呈棕黄色。层①—层③为断裂活动快速堆积所致,在层④底部采集光释光样品KKF-2以限定事件年代的下限,测年结果为(2.54±0.29)kaBP。断塞塘P4南侧地貌面S7处(图10a)地势平坦,地表含少量砂砾,可进行开挖采样限定地貌面的年代并与断塞塘样品的年代进行比对。S7处揭示的剖面(图10b)为:层①,砂砾石层;
层②,含砾砂土层,在底部采集光释光样品KKF-1以限定事件年代的上限,测年结果为(12.84±2.04)kaBP。

样品光释光测试参数及年龄见表1。

表1 样品光释光测试参数及年龄Table1 OSL test parameters and age of samples

图10 巴嘎乡昂旺村南S6、S72处采样照片及剖面图Fig.10 Photos showing the sampling at site S6 and S7,and corresponding sampling profiles.

3.2 最近强震活动时代分析

样品KKF-2、KKF-3、KKF-4、KKF-6和KKF-12均采自断塞塘细粒堆积的底部,其光释光年代代表最近一次强震活动中粗砾快速堆积后细粒物质开始堆积的年代,比较接近断裂最近的强震活动时代。样品KKF-1和KKF-11采自断塞塘附近地貌面砾石上覆的细粒底部,其光释光年代代表了地貌面开始形成的年代,强震活动发生在地貌面形成之后,故上述2个样品的年代可约束断裂最近强震活动时代的上限。因此,可做如下判定:若仅依据断塞塘样品的年代,则可推知断裂最近的强震活动时代接近该值;
若依据断塞塘及地貌面样品年代,则可将断裂最近的强震活动时代限定在一个区间内,但仍接近断塞塘样品的年代。另外,考虑到断塞塘底部粗砾与上覆细粒的接触面并非平面,在同一地区不同断塞塘或同一断塞塘不同部位采集的光释光样品的测年结果将有所差异,在样品量过少、无法做出年代取舍的情况下应取其平均值作为最终结果。

根据对扎岗西乡西、门士乡东及巴嘎乡东断错地貌的分析及断塞塘、地貌面光释光样品的采集测试结果,对断裂最近的强震活动时代分析如下:

在扎西岗乡西,依据断塞塘光释光样品KKF-3及KKF-4测得的平均结果,限定断裂最近的强震活动时代接近2.34kaBP。

在门士乡东亚尔钦曲,依据断裂f2错断的最年轻地貌面T1的光释光样品KKF-11的测年结果,限定断裂最近的强震活动发生在4.67kaBP以来;
依据断塞塘光释光样品KKF-6、KKF-12测得的平均结果,限定断裂最近的强震活动时间接近3.01kaBP,由此限定断裂最近的强震活动介于4.67~3.01kaBP,但更接近3.01kaBP。

在巴嘎乡昂旺村一带,依据断塞塘光释光样品KKF-2的测年结果,推知断裂最近的强震活动时代接近2.54kaBP。光释光样品KKF-1限定的断塞塘南侧地貌面的年代为12.84kaBP,断裂活动发生在地貌面形成之后,若以上述2个年代12.84~2.54kaBP限定断裂最近一次强震活动的年代,则时间跨度较大,该年代区间内断裂应该有过不止一次的活动。相比亚尔钦曲东侧(0.9±0.2)m的垂直位错,昂旺村一带(3.48±0.3)m的垂直位错也可能表明断裂有过多次活动。因此,巴嘎乡昂旺村处断裂最近的强震活动时代应介于12.84~2.54kaBP,但更接近2.54kaBP。

上述3处断裂最近的强震活动时代区间分布如图11 所示,颜色越深则越接近。

图11 不同部位断裂最近的强震活动时代对比Fig.11 Comparison of ages of recent strong earthquake activity in different parts of the fault.

4.1 讨论

由上述分析可知,在扎西岗乡、门士乡、巴嘎乡3处得出的断裂最近的强震活动时代比较接近,均值为2.63kaBP(图11)。若3处同时活动,则阿里地区的喀喇昆仑断裂最近的强震活动时代接近2.63kaBP。但从断裂不同部位的性质及几何结构来看,其相互之间有着明显的差异及分段边界。例如,断裂在扎西岗乡西表现为近笔直的走滑型线性特征,在扎西岗乡—索多村的垂直运动更为显著,而在索多村以东又以走滑为主、由多条近平行的分支断裂组成。各段更可能是独自活动,索多村以东分支断裂也可能是独自活动。因此,在上述3处得出的结果可能只是断裂在其位置处最近的强震活动时代,不排除其他段落或分支断裂有更新的活动。

阿里地区喀喇昆仑断裂沿线尚未有7级以上历史地震的记载(顾功叙,1983;
中国地震局震害防御司,1999)。一方面是由于阿里地区人烟稀少,关于地震的文献记载匮乏;
另一方面可能是断裂有较长的复发间隔所致。若已知断裂的滑动速率和同震位错,则可近似估算断裂的复发间隔(Wallace,1970),从而结合断裂最近的强震活动距今的年代(离逝时间)评估地震危险性(邓起东,2005;
邓起东等,2008)。以亚尔钦曲断裂f2为例,前已述及,断裂在索多村以东段由多条近平行的断裂组成,Chevalier等(2012)将其中主要的2条断裂命名为冈底斯山前断裂(KRFF)及塔钦断裂(DF),门士乡东亚尔钦曲断裂f2相当于塔钦断裂。基于阶地面测年及位错测量结果,获得了拉子塘一带塔钦断裂的平均滑动速率为1.5mm/a(Chevalieretal.,2012)。门士乡亚尔钦曲T1、T2级地貌面的水系被右旋位错8.1~8.8m,若为最近一次强震活动所致,取滑动速率1.5mm/a,则可估算出断裂活动的复发间隔约为5.6ka;
若为最近2次强震活动所致,假定2次位错量相同,则估算出断裂活动的复发间隔约为2.8ka。8.1~8.8m的水系位错对于一次地震而言略显偏大,因此更可能是2次地震事件共同叠加所致,2.8ka的复发间隔可能更符合客观事实。实际调查得出门士乡亚尔钦曲断裂f2最近的强震活动时代为4.67~3.01kaBP,更接近3.01kaBP。若复发间隔取2.8ka,则断裂最近强震活动距今的时间可能已非常接近甚至已超过复发间隔,地震危险性较高。

研究表明,喀喇昆仑断裂南段(班公湖—冈底斯山段)晚第四纪以来(约200kaBP)表现出相似的活动水平(Chevalieretal.,2012),预示着阿里地区断裂全段可能与门士乡亚尔钦曲一带类似,即断裂可能正处于强震复发间隔后期,其能量累积已经接近或达到较高的水平,再次发生强震事件的危险性较大,需引起足够重视。

此次工作对阿里地区喀喇昆仑断裂最近的强震活动时代进行了初步探讨,但获得的数据还很有限。断塞塘堆积了细粒物质,记录了最近时段完整的强震破裂历史,是研究古地震事件的理想场所(冉勇康等,2012)。后续需对典型的断塞塘进行开挖,揭示深部更多的古地震事件,并进行多探槽比对,对古地震事件的年代、强震复发间隔、同震位错等地震活动参数开展细致的研究。

4.2 结论

阿里地区喀喇昆仑断裂以扎西岗乡、索多村为界可分为3段。扎西岗乡以西段断裂以右旋走滑为主,地表表现为近笔直的线性特征;
扎西岗乡—索多村段断裂的正断运动特征显著,主断裂构成了阿依拉日居山与噶尔盆地的边界断裂,在靠近山前的盆地还发育与主断裂倾向相同或相反的次级断裂;
索多村以东段断裂以右旋走滑为主,空间上表现为多条近平行的断裂。断裂错断了沿线的河流阶地、冲洪积扇、冰碛扇等地质地貌体,显示出晚第四纪以来较强的活动特征。

对断塞塘及断错地貌面进行了光释光采样测定。扎西岗乡西断裂最近的强震活动时代接近2.34kaBP;
门士乡东亚尔钦曲断裂f2最近的强震活动时代介于4.67~3.01kaBP,更接近3.01kaBP;
巴嘎乡昂旺村断裂最近的强震活动时代介于12.84~2.54kaBP,更接近2.54kaBP。若3处同时活动,则断裂最近的强震活动时代接近2.63kaBP。但阿里地区喀喇昆仑断裂具有明显的分段边界,各段及内部的分支断裂更可能独自活动。

断裂最近的强震活动距今的时间可能已接近甚至超过地震复发间隔,若断裂以准周期原地复发为特征,其能量的积累可能已经达到了非常高的程度,再次发生强震事件的危险性很大,需引起足够重视,并尽快对断裂的古地震事件、复发间隔等断裂活动性参数开展细致的研究。

致谢野外工作得到了西藏自治区地震局、阿里地区防震减灾中心的大力支持;
光释光样品由北京震科经纬防灾科技研究院测试完成;
审稿专家对论文提出了宝贵的意见。在此一并表示感谢!

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