德欽—中甸—大具斷裂晚第四紀活動的地質與地貌表現*

常祖峰，張艷鳳，李鑒林，臧 陽

(1.云南省地震局，云南昆明650224;2.云南大學，云南昆明650091)

0 引言

德欽—中甸—大具斷裂位于青藏高原東南隅橫斷山脈的三江地區，處于川滇菱形塊體的西北邊界，走向北西，橫切近南北向的金沙江斷裂帶。

青藏高原自形成以來始終受到近南北向的擠壓作用，表現為向北推移、縮短加厚和向東擠出三種主要的運動形式。已有研究表明，青藏高原向東擠出導致了川滇菱形塊體的形成和南東方向逃逸(馬宗晉等，2001)。川滇菱形塊體的東北邊界是鮮水河—小江斷裂帶，西南邊界是紅河斷裂帶，西北邊界是金沙江斷裂帶(李坪，汪良謀，1975)。鮮水河—小江斷裂帶以左旋走滑為特征，滑動速率可達10～15 mm/a(Allen et al，1989;聞學澤，1990)。紅河斷裂帶是一條右旋走滑斷裂，其晚第四紀滑動速率可達7～8 mm/a(虢順民等，2001;陳文寄等，1996;向宏發等，2004;Leloup etal， 1995， 1993;Tapponnieretal，1990)。金沙江斷裂曾是一條多期活動的縫合線構造，具有明顯的擠壓性質(許志琴等，1992)，因受到青藏高原向東擠出運動的影響，又表現出明顯的走滑運動，但在上新世期間(4.7 Ma)其位移性質發生了從早期的左旋運動變為右旋運動的轉變(許志琴，崔軍文，1997)，斷裂北段的第四紀右旋走滑速率為5 mm/a(唐榮昌，韓渭濱，1993)。上述研究更多地注重了歷史上發生過大震的邊界斷裂的活動特征，從大的區域構造格局探討了斷裂帶的演化歷史和構造變形機制，但對同樣位于西北邊界附近的德欽—中甸—大具斷裂的研究較少，關于該斷裂的運動性質也存在著左旋和右旋的爭議。沈軍等(2001)曾分析研究了該斷裂的第四紀右旋走滑運動特征和滑動速率，但缺乏更多直接的測年數據。本文根據野外地質、地貌和第四紀盆地等調查結果，重點分析研究該斷裂晚第四紀活動的地質和地貌證據，結合年代學測年數據，估算其滑動速率，進而探討其在區域構造運動中的地位和作用。

1 地質背景

德欽—中甸—大具斷裂北西起于德欽以西的熱水塘一帶，向東經由德欽、奔子欄、尼西、中甸、哈巴—玉龍雪山北麓，止于大東一帶，長約220 km，總體走向310°～330°，主體傾向北東，局部傾向南西(圖1)。斷裂附近發生過1966年小中甸6.4級地震和2013年奔子欄5.9級地震等多次中強地震。

斷裂所處的大地構造部位為松潘—甘孜褶皺帶。該地槽褶皺帶古生代為穩定的地臺型沉積環境，晚二疊世至三疊紀表現為強烈坳陷，以優地槽型沉積建造為主，并伴隨發生強烈基性火山噴發活動。晚三疊世全面褶皺回返，轉化為印支褶皺系。喜馬拉雅運動主要表現為擠壓褶皺和隆起。本區新構造運動強烈，主要表現為強烈的升降運動和塊斷運動。區域內平均海拔在4 000 m以上，由近南北走向的高山、高原組成，為整體抬升背景下差異運動強烈的地區，如哈巴雪山海拔5 396 m，玉龍雪山海拔5 596 m，巴拉格宗雪山海拔5 545 m，而金沙江海拔僅1 800 m左右，垂直高差達3 500 m以上，沿金沙江發育而成深切峽谷，形成虎跳峽等著名高山峽谷地貌。

斷裂西北與瀾滄江斷裂帶相接，東南毗鄰麗江—小金河斷裂和麗江—大具斷裂，中段與金沙江斷裂、格咱—鄉城斷裂等相交。斷裂形成于加里東期之后經歷多次構造運動。從該地區斷裂交切關系判斷，在新構造運動時期前，斷裂表現為明顯的左旋走滑運動形跡，切錯了金沙江斷裂、格咱—鄉城等若干南北向斷裂和地層界線，而新構造活動特征顯示，斷裂表現出明顯的右旋走滑兼張性正斷性質。該斷裂是川滇菱形塊體西北邊緣的一條重要的NW向走滑斷裂，起著調節高原物質向南東運動的作用。

2 斷裂晚第四紀活動的地質、地貌證據

2.1 斷裂對第四紀盆地的控制

德欽—中甸—大具斷裂位于高山地區，第四系發育零星，但沿斷裂仍發育有串珠狀的第四紀盆地，斷裂控制著奔子欄、中甸、哈巴、大具等第四紀盆地的邊界(圖1)。根據古學幅1∶20萬地質圖和野外第四紀調查結果，斷裂控制了拱卡西中更新世地層的發育(圖2)，并將拱卡東中更新世地層右旋位錯80 m。三家村西斷裂將金沙江支流右旋位錯1 200 m，同時將第四紀盆地中的中更新世地層右旋位錯400 m。頁卡盆地為上新世以來沿斷裂形成的晚新生代斷陷盆地，上新世以來的地層呈長條狀沿斷裂走向分布，嚴格受制于斷裂展布，中更新世地層被斷層右旋位錯約530 m。

圖1 德欽—中甸—大具斷裂及鄰區地震構造圖Fig.1 Seismotectontic map of the Deqin-Zhongdian-Daju Fault and its adjcant area

圖2 奔子欄—尼西段斷裂與盆地分布圖Fig.2 Geometry of fault and basins from Benzilan to Nixi

2.2 第四系斷錯剖面

2.2.1 通對水北西3 km斷層剖面

通對水北西3 km斷層剖面圖顯示(圖3)，有2條斷層發育于二疊紀火山角礫巖和安山巖中，產狀分別為330°/SW∠83°和330°/NE∠80°，上部為上更新統灰綠色松散狀洪積相含礫粘土、灰綠色粘土以及全新統灰黃色松散坡積層，斷層斷錯了上部上更新統及全新統地層，表明斷層在晚更新世至全新世有過活動。

圖3 通對水北西3 km斷層剖面圖Fig.3 Cross section of the fault in 3 km from northwest of Tongduishui

2.2.2 奔子欄金沙江Ⅱ級階地斷層剖面

在奔子欄金沙江Ⅱ級階地上發育有第四紀斷層(圖4)。剖面上可見5條斷層發育，F1～F5產狀分別為 10°/SE∠54°、325°/SW∠66°、350°/NE∠58°、310°/SW∠71°和 310°/SW∠76°，斷錯了Ⅱ級階地礫石和中細砂層，砂層熱釋光年齡為(21.10±3.20)kaB.P.，為晚更新世晚期堆積。F3和F4表現為明顯的正斷層性質，錯距分別為0.6 m和0.25 m。

圖4 奔子欄加油站斷層剖面圖Fig.4 Cross section of the fault at Gas station near Benzilan

2.2.3 中甸盆地東南緣斷層剖面

在中甸盆地東南邊緣見斷層發育于三疊紀灰巖之中，斷層上部全新統坡積層與灰巖呈正斷層接觸，斷層面清晰，有新鮮的斜向擦痕和斷層泥發育，坡積層中灰黑色炭粒經14C測年，形成年齡為(1930±30)aB.P.，屬于全新世堆積，表明在全新世斷層有過活動。

2.2.4 永殼村附近斷層剖面

在大具盆地西部的永殼村附近發育多個斷層剖面。圖6為永殼村東南500 m第四紀斷層剖面，斷層上盤為中更新統含礫石砂層，下盤為上更新統含砂礫石層(含貝殼)，貝殼14C年齡為(25 620±110)aB.P.，屬晚更新世堆積，表明斷裂在晚更新世晚期曾有明顯活動。

圖5 中甸盆地東南緣第四紀斷層剖面Fig.5 Cross section of the Quaternary fault at southeast margin of Zhongdian basin

圖6 永殼村南東500 m斷層剖面Fig.6 Cross section of the fault in 500 m from southeast of Yongqiao Village

永殼村南1 000 m剖面上發育多條斷層，斷錯了金沙江Ⅲ級階地沉積，下部為中更新統河流相堆積，上部為全新統湖相粘土層和現代壤土層，斷層斷錯了下部河流相堆積和上部湖相粘土層，但頂部壤土層未斷錯。湖相粘土層中采集的炭粒經美國 Beta試驗室14C測試，年齡為(7 040±40)aB.P.，屬于全新世。下部中更新統粘土位錯1.2 m左右，表現為正斷層性質(圖7)。

2.3 斷錯地貌與晚第四紀活動性質

圖7 永殼村南1000 m斷層剖面Fig.7 Cross section of the fault in 1 000 m from south of Yongqiao Village

在地貌上，斷裂新活動特征顯著。沿斷裂表現為定向排列的斷層三角面，單薄的線性山脊，平直的斷層槽地等。在斷裂沿線恩努、湯堆(圖8a)、哈巴村、白芒雪山埡口等地，表現為平直的斷層槽地;共比村附近發育一系列定向排列的三角面(圖8b);書松北西線性山脊發育。

在奔子欄—拱卡一帶，斷裂將多個第四紀盆地位錯80～530 m(圖2)，充分說明了斷裂的右旋走滑特征。野外調查發現，拱卡一帶有多條沖溝右旋位錯10～20 m(圖8c)，哈巴村附近金沙江支流被斷層右旋位錯約(440±20)m(圖8d)，大具盆地金沙江被右旋斷錯(100±5)m。哈巴雪山北麓恩努村一帶發育有多個冰水扇(圖9)，扇體下部物質主要為棱角狀、次棱角狀礫石和亞粘土組成，膠結緊密(俗稱“類混凝土”)，上部為現代洪積層覆蓋。這些冰水扇上發育有高14～18 m、連通性很好的斷層陡崖，同時沿斷層走向多個冰水扇被右旋位錯200～230 m。這些冰水扇位于金沙江Ⅳ級階地以上，從地貌部位和組成物質膠結程度分析，其堆積時代與Ⅴ級階地形成年代相當，估計為中更新世。

此外，據中甸盆地東南緣、尼西、奔子欄等地野外調查結果，斷層面上新鮮的擦痕側伏角50°左右，大多表現為正—傾滑運動性質。結合第四紀斷層露頭剖面的正斷特征，認為該斷裂右旋走滑為主兼有正斷分量。1966年小中甸6.4級地震(宏觀震中位于哈巴村北告灣一帶)和2013年奔子欄5.9級地震的震源機制解也顯示該斷裂具有走滑兼正斷性質。

圖8 斷層地貌(a)拱卡村沖溝位錯;(b)哈巴村水系位錯;(c)共比村定向排列的三角面;(d)湯堆附近斷層槽地Fig.8 The fault landforms along the fault zone(a)gully dislocation of Gongka Village;(b)river dislocation of Haba Village;(c)fault facet in direction aggangement of Gongbi Village;(d)fault trongh nearby Tangdui

圖9 恩努村冰水扇右旋位錯Fig.9 The dextral dislocation of aqueoglacial fans along the fault at Ennu Village

哈巴盆地金沙江二級支流階地有明顯的位錯跡象(圖10)，其中，Ⅰ級階地水平位錯不甚明顯，Ⅱ級階地水平位錯10 m，垂直位錯3.5 m;Ⅲ級階地水平位錯15 m，垂直位錯約5 m。Ⅱ級階地上部1 m左右采集到14C樣品，Beta試驗室測試結果為(4 850±60)aB.P.，此年齡為階地面形成年齡，據此估計階地形成年齡為5 000～6 000 aB.P.。依據階地形成年齡和位錯量估算，全新世以來斷裂的水平右旋滑動速率為1.7～2.0 mm/a，垂直滑動速率為0.6～0.7 mm/a。

圖10 哈巴村小河階地右旋位錯Fig.10 The dextral dislocation of riverterrace at Haba Village

3 討論

對比區域新構造運動歷史、斷裂與新生代盆地之間的關系，德欽—中甸—大具斷裂的新構造活動經歷了3個階段:

(1)上新世，整個滇西北地區爆發了一幕塊斷運動(趙國光，1965)，以差異斷陷運動為主要特征。上新世期間，德欽—中甸—大具斷裂活動強烈，對頁卡等上新世地層有著明顯的控制作用，沿斷裂形成了晚新生代盆地。

(2)中更新世早期，新的一輪以水平運動為主的構造運動開始，大型走滑斷裂基本形成，新的與走滑運動伴生的盆地開始重新活動(沈軍等，2001)。德欽—中甸—大具斷裂在供卡、三家村等地多處斷錯了第四紀盆地的中更新世地層，水平位錯量達數百米。此外，在尼西一帶斷裂附近中更新世地層發生強烈褶曲，翼部傾角最大約50°。這些現象充分表明斷裂在此期間活動強烈。根據盆地組成物質形成時代推測，大具盆地也是在此活動期形成。

(3)晚更新世末期至全新世期間，隨著晚更新世晚期最后一次冰期結束(大理冰期，距今1.8～2.0萬年)(李鼎容等，2012)，全新世進入了冰后期時代，由于釋壓效應使得地殼升降運動加劇。在青藏高原東西向伸展和地殼上升、重力勢能增強的雙重作用下，該地區地殼上部的垂直應力增加，斷裂在右旋走滑運動的同時，表現出較強的張性運動性質。

在哈巴山、玉龍山地區以及青藏高原東部邊緣，如2012年6月24日寧蒗—鹽源5.7級地震、2013年8月31日奔子欄5.9級地震、1966年9月28日小中甸6.4級地震等，均表現出正斷型或走滑正斷型破裂性質，這些正斷層型破裂地震與該地區地殼持續隆升不無關系，反映出該地區上地殼破裂地震形成的動力學背景。

4 結論

德欽—中甸—大具斷裂北西起于德欽以西的熱水塘一帶，向東經由德欽、奔子欄、尼西、中甸、哈巴—玉龍雪山北麓，止于大東一帶，長約220 km，總體走向310°～330°。斷裂控制發育第四紀盆地串珠狀發育，斷錯地貌清晰，多處見直接斷錯晚更新世至全新世地層，屬晚更新世以來活動斷裂，具明顯的右旋走滑兼正斷性質。根據階地形成年齡和位錯量推算，全新世以來斷裂的水平右旋滑動速率為1.7～2.0 mm/a，垂直滑動速率為0.6～0.7 mm/a。

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