1936年甘肅康樂級地震地表破裂帶調(diào)查*

張　波，何文貴，方良好，龐　煒，趙澤賢，劉興旺

(1.中國地震局蘭州地震研究所，甘肅 蘭州 730000；2.中國地震局地震預(yù)測研究所 蘭州科技創(chuàng)新基地，甘肅 蘭州 730000；3.安徽省地震局，安徽 合肥 230031；4.內(nèi)蒙古有色地質(zhì)勘查局，內(nèi)蒙古自治區(qū) 呼和浩特 010010)

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張波1，2，何文貴1，2，方良好3，龐煒1，2，趙澤賢4，劉興旺1，2

(1.中國地震局蘭州地震研究所，甘肅 蘭州 730000；2.中國地震局地震預(yù)測研究所 蘭州科技創(chuàng)新基地，甘肅 蘭州 730000；3.安徽省地震局，安徽 合肥 230031；4.內(nèi)蒙古有色地質(zhì)勘查局，內(nèi)蒙古自治區(qū) 呼和浩特 010010)

摘要：結(jié)合前人研究結(jié)果和野外考察，發(fā)現(xiàn)1936年甘肅康樂級地震的地表破裂帶長14 km，走向NWW，主要由3小段(西段、中段和東段)呈右階排列而成。地表破裂主要有地震陡坎、地裂縫等。西段長3.7 km，有新鮮的崩塌堆積；中段長4.4 km，有大規(guī)模的基巖崩塌，同震左旋位移和垂直位移分別為2.5 m和0.6 m；東段長約6 km，同震水平位移和垂直位移分別為1.5 m和0.3 m。同震變形以左旋走滑為主，兼具逆沖分量，最大地表垂直位錯量(0.6 m)僅為水平位錯量(2.5 m)的。1936年康樂地震時崩落的巖塊上零星生長著最大直徑僅20～30 mm的麗石黃衣，部分無地衣生長，此次地震由圍子山—大夏河斷裂向東擴(kuò)張所致。

關(guān)鍵詞：地表破裂帶；1936年康樂級地震；同震位移；基巖崩塌

0引言

20世紀(jì)90年代初，國家地震局蘭州地震研究所*國家地震局蘭州地震研究所.1993.西秦嶺北緣斷裂帶1：5萬活動斷裂地質(zhì)圖說明書.對西秦嶺北緣斷裂進(jìn)行1：50 000活動斷裂地質(zhì)填圖，進(jìn)入到了鍋麻灘地區(qū)，發(fā)現(xiàn)了地表破裂帶長12.8 km，由兩段組成，呈右階排列。地表破裂現(xiàn)象主要有地裂縫，還有規(guī)模宏大的地震崩塌、地震滑坡等次生災(zāi)害現(xiàn)象。通過基巖斷面上最新斷層擦痕的側(cè)伏角12°和35 cm的同震垂直位移，推斷此次地震的同震水平位移為1.61 m，并指出西秦嶺北緣斷裂西段的次級斷裂——圍子山—大夏河斷裂為此次地震的發(fā)震構(gòu)造。

國家地震局蘭州地震研究所*國家地震局蘭州地震研究所.1993.西秦嶺北緣斷裂帶1：5萬活動斷裂地質(zhì)圖說明書.大致確定了極震區(qū)的范圍，簡單描述了破裂帶的特征，但對于進(jìn)一步認(rèn)識此次地震活動和了解西秦嶺北緣斷裂西段最新運動學(xué)特征來說，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。主要的不足在于：(1)未能找到能直接測量康樂地震同震變形的斷錯地貌，僅依據(jù)基巖斷面上的擦痕推測其同震變形量；(2)所得到的地表破裂分布總體是準(zhǔn)確的，但最新衛(wèi)星影像顯示得到的地表破裂在細(xì)節(jié)上表現(xiàn)不足，無法準(zhǔn)確描述地表破裂帶的幾何結(jié)構(gòu)和破裂長度。

1地震構(gòu)造背景分析

F1：東昆侖斷裂；F2：西秦嶺北緣斷裂；F3：海原斷裂；F4：天橋溝—黃羊川斷裂；F5：六盤山斷裂；F6：日月山斷裂；F7：青海南山斷裂；F8：鄂拉山斷裂；F2-1：鍋麻灘北緣斷裂；F2-2：鍋麻灘南緣斷裂；F2-3：圍子山—大夏河斷裂；F2-4：王格爾塘—甘加斷裂

圖1青藏高原東北緣地形特征與主要活動構(gòu)造

(底圖來源于SRTM3，分辨率為90 m)(a)，西秦嶺北緣斷裂西段地形特征與幾何展布(底圖來源于ASTER GDEM，垂直分辨率20 m，水平分辨率30 m)(b)及其附近巖漿巖和上新世—全新世地層分布特征(c)

Fig.1Topographic characteristic and main active tectonics in northeast margin of Qinghai-Tibet Plateau(base map is from SRTM3 data，the resolution is 90 m)(a)，the topographic characteristics and geometric distribution of the western segment of northern margin of west Qinling Fault(base map is from ASTER GDEM data，vertical and horizontal resolution is 20 m and 30 m respectively)(b)and the magmatic rocks and stratigraphy distribution from Pliocene to Holocene(c)around the fanlt

2地震地表破裂帶特征

結(jié)合前人工作和最新的衛(wèi)星影像，筆者對已發(fā)現(xiàn)的地表破裂帶和相關(guān)斷裂進(jìn)行了野外確認(rèn)和補(bǔ)充完善。調(diào)查中不僅發(fā)現(xiàn)了前人所述的基巖崩塌、地震滑坡等現(xiàn)象，而且得到了更準(zhǔn)確的地表破裂帶的幾何分布，將地表破裂帶細(xì)分為3段(前人為兩段)；重要的是還找到了之前未曾發(fā)現(xiàn)的斷層陡坎以及2個較明顯的同震變形點。由于地震裂縫已被后期充填或掩埋，因此野外未見明顯的地裂縫。

根據(jù)地表破裂帶的幾何展布、破裂現(xiàn)象和斷層陡坎的規(guī)模，筆者將地表破裂帶分為西段、中段和東段3段，長度分別為3.7 km、4.4 km和6 km，總長度約14 km，走向分別為215°、195°～210°、170～185°。段間呈右階展布，3段形態(tài)上總體呈向南凸出的弧形，在最東端斷裂向北拐彎，走向變?yōu)镹EE(圖3)。

2.1西段

西段走向為215°，經(jīng)度范圍為(103.3955°E～103.4251°E)，長度為3.7 km。與中段呈右階展布。斷裂端部有地裂縫出露，由于后期侵蝕充填等過程，現(xiàn)已很難識別*國家地震局蘭州地震研究所.1993.西秦嶺北緣斷裂帶1：5萬活動斷裂地質(zhì)圖說明書.。

2.2中段

中段走向為195°～210°。經(jīng)度范圍從西至東為(103.4209°～103.4615°E)，長4.4 km。與西段呈右階排列，與東段呈右階斜交。該段發(fā)育的地表破裂現(xiàn)象有地震裂縫、地震陡坎(圖3)。

地震裂縫主要位于中段的最西端。國家地震局蘭州地震研究所①曾描述該地裂縫長10～20 m、寬0.3～1.2 m、深1.1 m。筆者在中段的最西端僅找到一段地震裂縫，裂縫長、寬與描述大致相當(dāng)(圖4a)。

該段斷層蹤跡也很明顯，可見長約1.8 km的斷層陡坎(圖4b、c)。陡坎發(fā)育在坡積物中，陡坎高3.5 m，并發(fā)育沖溝左旋(10～15 m，圖4 b、c中藍(lán)色實線)、斷塞塘(直徑8～15 m，圖4c中藍(lán)色虛線橢圓框)等斷層地貌。陡坎位于山坡上地形坡折處，在地形剖面上，這種與陡坎相關(guān)的地形坡折是斷層多次活動的結(jié)果，代表斷裂的長期活動(Wallace，1977；常祖峰等，2014；姚生海等，2014)。

觀察點P1(35.135 03°N，103.440 35°E，3 560 m)處有一條沖溝左旋位錯12 m，溝內(nèi)最新沖積扇上發(fā)育很新的斷層陡坎，測得該陡坎高度為0.6 m(圖4d、e，圖4e代表圖4d中藍(lán)色箭頭所指的區(qū)域)。陡坎通過處發(fā)育斷層泉，導(dǎo)致陡坎南側(cè)更濕潤，植被顏色與陡坎北側(cè)有明顯差別。該陡坎的自由面仍存在，自由面上出露松散的表土，植被稀疏。說明該陡坎正處于自由面被侵蝕的陡坎演化的初級階段，形成年代距今不遠(yuǎn)，應(yīng)是1936年康樂地震時形成的陡坎。陡坎東側(cè)小沖溝相應(yīng)地被左旋位錯2.5 m，左旋位錯點恰好與新鮮陡坎相連，代表本次地震的地表水平位錯量(圖4d)。說明1936年康樂地震的地表變形以左旋走滑為主，兼具傾滑分量。該點的同震左旋位錯和垂直位錯分別為2.5 m和0.6 m。

2.3東段

東段地表破裂走向近EW，經(jīng)度范圍(103.448 1°～103.512 7°E)，長約6 km。最東端走向轉(zhuǎn)變?yōu)镹80°E。斷層崖頂棱角分明，轉(zhuǎn)折端尖銳，說明該段斷裂具有很強(qiáng)的活動性(圖5a)。

在觀察點P2(35.124 92°N，103.472 25°E，3 848m)發(fā)現(xiàn)一個斷層剖面(圖5b)。斷層北盤(較完整的灰黃色基巖)逆沖到半破碎的灰黃色基巖上，破碎帶上夾著強(qiáng)烈變質(zhì)作用形成斷層角礫和深黑色的斷層泥，顯示出極強(qiáng)的擠壓逆沖特征。斷層面光滑平整，但階步不易辨認(rèn)。國家地震局蘭州地震研究所*國家地震局蘭州地震研究所.1993.西秦嶺北緣斷裂帶1：5萬活動斷裂地質(zhì)圖說明書.曾在斷裂東端發(fā)現(xiàn)有最新斜擦痕的基巖斷面(圖3，觀察點P4)。并以此推斷此次地震的同震變形量。

東段沿斷層有多條沖溝發(fā)生6～8 m的左旋位錯，斷層陡坎高1.5～2 m。在觀察點P3(35.122 57°N，103.490 20°E，3 775 m)處坡積物中發(fā)育的小紋溝分別發(fā)生1.5 m和約7 m的左旋位錯。小紋溝西側(cè)一百米的另一條小紋溝內(nèi)發(fā)現(xiàn)一較新的陡坎，高30 cm，最大坡角為50°(圖5c～e；紅色實線為斷層，藍(lán)色實線為沖溝，白色橢圓框為野外調(diào)查人員)。最小的水平位移(1.5 m)和最新的陡坎(0.3 m)應(yīng)為1936年康樂地震形成。因此，該段地表破裂的同震地表水平位錯和垂直位錯分別為1.5 m和0.3 m。

表1　中國西部地區(qū)走滑斷裂震級—地表破裂參數(shù)經(jīng)驗關(guān)系

3地震次生災(zāi)害——基巖崩塌

此次地震次生災(zāi)害主要是基巖崩塌和滑坡(圖2)。最顯著的次生災(zāi)害是基巖崩塌(圖6)。

破裂帶全段都發(fā)育有規(guī)模宏大的基巖崩塌，這種級別的基巖崩塌在西秦嶺北緣斷裂很少見，鍋麻灘盆地北側(cè)高50～100 m的基巖斷層崖連續(xù)延伸十幾千米，也未見如此大規(guī)模的基巖崩塌，說明這些崩積物不是自然風(fēng)化的產(chǎn)物，而是由強(qiáng)烈的構(gòu)造活動產(chǎn)生的。中、東段基巖崩塌規(guī)模大于西段。

崩塌巖塊堆積在高大的基巖斷層崖底和坡積物上。崩積物在基巖斷層崖底形成串珠狀排列的多個倒石堆，礫徑大小不一，由于重力勢能和慣性作用，倒石堆下部礫徑大，上部礫徑偏小。頂部有一些形態(tài)新鮮、直徑10～40 cm的礫石，形成小規(guī)模的倒石堆，崩積物有多期(白色實線范圍內(nèi)為較老的崩積物，如圖6c中Ⅰ；白色虛線范圍內(nèi)為較新崩積物，圖6c中Ⅱ)。最新崩積物表面新鮮，無地衣或僅有直徑很小的麗石黃衣(圖7a；藍(lán)色箭頭指向麗石黃衣；最大直徑為20～30 mm，一些僅數(shù)毫米)。據(jù)謝新生和肖振敏(1989)得到的中國北方中溫帶半干旱區(qū)麗石黃衣生長模式：

T(D)=0.9155D1.491.

(1)

式中，相對誤差為20%。

計算得到直徑20～30 mm的麗石黃衣年齡為79～146 a，在相對誤差范圍內(nèi)，說明圖7a中的巖塊應(yīng)為1936年康樂地震時崩落(圖6b，7a)。

較老的崩積物上墨綠色地衣、麗石黃衣和死地衣(灰白色)密布在巖塊上(圖7b，c)。活地衣直徑多為50～100 mm*國家地震局蘭州地震研究所.1993.西秦嶺北緣斷裂帶1：5萬活動斷裂地質(zhì)圖說明書.。在特定的氣候條件下，地衣直徑僅與其生長時間(即崩積物從基巖斷崖崩落距今的時間)相關(guān)(謝新生，肖振敏，1989；Bulletal.，1994；Bull，2003)。地衣直徑的不同說明崩積物可能有多期，進(jìn)而說明斷裂有多次構(gòu)造活動。

4發(fā)震構(gòu)造特征

由于多方面的原因,同震地表變形標(biāo)志點不多,很難獲得更精細(xì)的同震變形特征。要深入認(rèn)識發(fā)震構(gòu)造的活動習(xí)性、破裂方式等問題,需要未來更深入的研究。

圖7崩積物上生長的地衣

(a)1936年地震崩積物上生長最大直徑為20～30 mm的麗石黃衣，早期地震崩積物上密集生長的墨綠色地衣和白色死地衣(b)及密集成片的麗石黃衣(c)

Fig.7Lichens of different kinds and diameter growed on rock falls

5結(jié)論

(1)地表破裂帶長度約14 km，由西、中、東3段右階排列而成，長度分別為3.7 km、4.4 km、6 km，走向分別為215°、195～210°、170～185°。

(3)破裂帶沿線分布有大規(guī)模的基巖崩塌，最新一期崩塌巖塊上生長著20～30 mm的麗石黃衣，其形成時間與該地震時間基本吻合。

(4)基巖崩塌、斷層陡坎、水系位錯和地衣直徑分布均說明該次地震的發(fā)震構(gòu)造圍子山—大夏河斷裂晚第四紀(jì)以來有過多次構(gòu)造活動。

在野外考察中得到了卓尼縣康多鄉(xiāng)加嶺村藏民同胞的熱情幫助，在撰寫過程中得到袁道陽研究員的指導(dǎo)，審稿人提出了中肯有益的意見，在此向他們表示衷心的感謝。

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*收稿日期：2014-04-15. 基金項目：中國地震局地震預(yù)測研究所基本科研業(yè)務(wù)費(2013IESLZ07)資助.

中圖分類號：P315.2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1000-0666(2015)02-0262-10

ZHANG Bo1，2，HE Wen-gui1，2，F(xiàn)ANG Liang-hao3，PANG Wei1，2，ZHAO Ze-xian4，LIU Xing-wang1，2

(1. Lanzhou Institute of Seismology，CEA，Lanzhou 730000，Gansu，China) (2. Lanzhou Technology Innovation Base，Institute of Earthquake Science，CEA，Lanzhou 730000，Gansu，China) (3. Earthquake Administration of Anhui Province，Hefei 230031，Anhui，China) (4. Inner Mongolia Nonferrous Metals Geological Exploration Company，Hohhot 010010，Inner Mongolia，China)

Abstract