宕昌縣地震活動性分析與評價*

鄭　龍，王文麗，馬紫娟（中國地震局，蘭州地震研究所，甘肅　蘭州　730000）

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宕昌縣地震活動性分析與評價*

鄭龍，王文麗，馬紫娟
（中國地震局，蘭州地震研究所，甘肅蘭州730000）

摘要：以宕昌縣及其周邊150km范圍為研究對象，收集整理了研究區(qū)域內(nèi)地震地質(zhì)資料及地震活動性資料，分析了該區(qū)域的地震構(gòu)造特征和地震活動環(huán)境，表明該區(qū)域地震構(gòu)造環(huán)境較復(fù)雜，屬于斷裂活動強烈區(qū)域，強震活動自1880年來有三個活躍期，弱震自1970年來有兩個活躍期，在時間上與強震活動的后兩個活躍期相對應(yīng)，稍有滯后，弱震及強震活動規(guī)律均顯示自1982年以來該區(qū)域處于地震活動的活躍期，并將在未來的十幾年甚至幾十年時間內(nèi)呈持續(xù)活躍狀態(tài)，正確認(rèn)識區(qū)域內(nèi)的地震活動水平與特點對該區(qū)域防震減災(zāi)事業(yè)至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：宕昌縣；地震構(gòu)造；地震活動性；活躍期

宕昌縣位于甘肅省隴南市西北部，白龍江中游岷江之濱，東連禮縣，南接武都區(qū)，西與舟曲、迭部兩縣接壤，北與岷縣毗鄰。土地總面積3.33km2，轄6 鎮(zhèn)19鄉(xiāng)，人口,29.3萬，村莊主要沿江河谷地呈帶狀零星分布[1]。該縣屬青藏高原邊緣和西秦嶺、岷山兩大山系支脈的交錯地帶，加之受岷江、白龍江等河流的長期沖刷、切割，境內(nèi)山戀起伏，溝壑縱橫，地形地貌異常復(fù)雜，山岳特征顯著。地勢由西北向東南傾斜，地形由山地、丘陵、河谷三大單元構(gòu)成，南部多深山峽谷，北部多黃土梁峁。該地區(qū)地震構(gòu)造復(fù)雜，區(qū)域北部發(fā)育有區(qū)域性大斷裂西秦嶺斷裂，臨潭-宕昌斷裂帶與禮縣-羅家堡斷裂交匯于區(qū)域內(nèi)部，光蓋山-迭山斷裂帶在區(qū)域南部穿過，該斷裂與兩當(dāng)-江洛鎮(zhèn)斷裂，迭部-白龍江斷裂帶與康縣-略陽斷裂帶、塔藏斷裂帶與哈南-青山灣-稻畦子斷裂帶組成3組V字型構(gòu)造體系。一般來講，位于斷裂的集中位置，該地區(qū)的地震活動比較頻繁，而且往往有強震發(fā)生。研究區(qū)域位于龍門山地震帶內(nèi),龍門山地震帶歷史上曾多次發(fā)生破壞性大地震，近年來，該帶的地震活動又進(jìn)入了一個新的活躍期。

該區(qū)是中強震多發(fā)區(qū)，歷史和現(xiàn)今中強地震時有發(fā)生，筆者統(tǒng)計得出宕昌縣以及區(qū)域范圍內(nèi)發(fā)生7級以上地震次數(shù)為9次，其中8級強震2次。宕昌縣及鄰近150km的區(qū)域范圍內(nèi)（據(jù)GB17741-2005，5.1.1震害資料和工程經(jīng)驗表明，場地地震危險性主要來自于150km范圍內(nèi)的地震影響）。自有資料記錄以來共記錄到大于4.7級地震121次，其中從2000年以來這14年的時間了更是發(fā)生了20 次4.7級以上地震，是甘肅省全省中強震高發(fā)地區(qū)，該地區(qū)也是中國地震局確定的重點監(jiān)測防御區(qū)之一[2]。其次，民眾長期對滑坡、崩塌、泥石流等次生災(zāi)害的認(rèn)知程度低，肆意削坡修路、隨意擾動邊坡，降低了邊坡的穩(wěn)定性，增大了滑坡、崩塌、泥石流等次生災(zāi)害發(fā)生的可能性，因此是本省地震及其次生災(zāi)害的重災(zāi)區(qū)。

宕昌縣地處我國地震活動最為活躍的龍門山地震帶內(nèi)，中長期面臨地震危險，本文對該區(qū)域范圍內(nèi)的地震構(gòu)造環(huán)境與地震活動性進(jìn)行總結(jié)分析及評價，為防震減災(zāi)、減少人民生命財產(chǎn)損失等提供參考依據(jù)，具有重要的現(xiàn)實意義。

圖1　區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造圖

1　宕昌縣區(qū)域地震構(gòu)造背景

從圖1中可以看到，宕昌縣區(qū)域150km范圍內(nèi)大致有13條區(qū)域性大斷裂（見表1），下面簡述幾條重要斷裂。

表1　區(qū)域主要活動斷裂特征一覽表

1.1區(qū)域北部主要斷裂帶

北部主要有六盤山東麓斷裂（F1）、西秦嶺北緣斷裂帶（F2）。

1.1.1六盤山東麓斷裂帶（F1）

該斷層北自海子峽與海原活斷層相連，南至涇河源、馬家新莊與隴縣—寶雞活斷層斜接。斷層走向由北西20°轉(zhuǎn)為近南北向，呈波狀延伸長約215km。該斷層至少形成于第三紀(jì)末期，表現(xiàn)為下白堊統(tǒng)逆沖于上第三系之上，并伴有右旋剪切運動分量。中更新世初期以來，由于北端海原斷裂和南端隴寶斷裂產(chǎn)生了大規(guī)模左旋走滑運動。作為鄂爾多斯與青藏高原東北部塊體的結(jié)合帶，并作為左旋右階擠壓隆起巖橋區(qū)，六盤山東麓斷裂帶表現(xiàn)了強烈的擠壓性質(zhì)。

根據(jù)斷裂走向、活動時代及活動性質(zhì)的變化，可把該斷裂帶分為北、中、南3段。北段以左旋走滑運動為主，中、南段以傾向逆沖運動為特征。斷裂構(gòu)造帶的最新活動一直延續(xù)至全新世,但活動的時代有北邊新南邊老的特點，活動時代北新南老,水平位錯北強南弱。北段可見切錯全新世地層的斷層和褶皺，南段斷層僅斷錯T4級階地堆積物，T2,T3級階地面上未有任何斷錯變形跡象[3]。現(xiàn)代弱震及中強震頻繁發(fā)生于涇源以北區(qū)段。歷史上曾發(fā)生過多次6.5級地震。

1.1.2西秦嶺北緣斷裂帶（F2）

該斷裂東自寶雞，向西經(jīng)過天水、漳縣，直達(dá)太子山以西同仁附近，全長約440km，斷裂早期以壓性活動為主，中更新世以來為左旋走滑兼逆沖性質(zhì)。大致可分天水段、武山段、漳縣段和鍋麻灘段等4條斷層段，其地質(zhì)地貌特征和新活動性等有一定差異，現(xiàn)分述如下。

1）天水段：東起寶雞西至溫家套，至少由三條斷層組成，走向北西70°，延伸150km。斷面北傾，傾角60°～70°。該斷層現(xiàn)代活動水平中等，弱震主要發(fā)生在社棠以西區(qū)段。歷史記載734年曾發(fā)生7級地震，1885年6級，1868年及1933年先后發(fā)生過43/4級地震。

2）武山段：東起溫家套，西至鴛鴦鎮(zhèn)，呈北西70°～75°，多向北傾，傾角65°～80°，全長75km。斷裂切割上更新統(tǒng)地層。現(xiàn)代弱震密集分布在甘谷至鴛鴦鎮(zhèn)西。歷史記載該段斷層曾發(fā)生過多次中強地震，如128年甘谷63/4級地震，143年甘谷7.0級地震等。

3）漳縣段：東起盤古川，西至海甸峽常家南，走向北西80°，延伸長100km，多北東傾，傾角大于60°。據(jù)李傳友對黃香溝段階地位錯的研究得到全新世以來平均走滑速率為2.94±0.15mm/a，對斷塞塘的探槽開挖結(jié)果，發(fā)現(xiàn)多期全新世的斷塞塘淤泥沉積韻律，代表多次古地震事件。綜合多個探槽結(jié)果發(fā)現(xiàn)了6次地震事件，從老到新分別為：13480±240a B.P.、9890±220aB.P.、7020±93aB.P.、5148±62aB.P.、3028±94aB.P.和1163±44aB.P.（公元143年），其平均復(fù)發(fā)間隔為2463±37a[4]。

4）鍋麻灘段：東起常家南，西至同仁附近，走向北西55°～60°，延伸長約200km。常家南至鍋麻灘，有70km斷層段在全新世早、中期有活動。曾于1936年發(fā)生過康樂64/4級地震。研究區(qū)僅包括該斷層段。

1.2區(qū)域內(nèi)部的主要斷裂帶

1.2.1臨潭-宕昌斷裂帶（F3）

該斷裂為研究區(qū)內(nèi)一條規(guī)模較大的晚更新世-全新世有過活動的斷裂帶，總體走向NWW-NW向，總長約250km左右，研究區(qū)內(nèi)長90km。由數(shù)條規(guī)模不等，相互平行或斜列的次級斷裂組合而成。斷裂早期以擠壓逆沖為主，晚更新世以來轉(zhuǎn)變?yōu)橐宰笮呋瑸橹鞯膲号ば浴Ｆ渲斜敝嗔?臨潭斷裂段)晚更新世以來無明顯活動的證據(jù)；南支斷裂全新世以來活動明顯，其水平滑動速率為2.0～2.5mm/a，垂直滑動速率為0.18mm/a。該斷裂在歷史上西中段曾發(fā)生過1837年臨潭東6級地震，1573年岷縣63/4級地震，2013年7月22日岷縣-漳縣6.6級地震。

1.2.2光蓋山-迭山斷裂帶（F5）

光蓋山-迭山斷裂西起光蓋山，向東沿迭山北緣大致S70°E方向延伸，最東端可到達(dá)武都以北的大懸里一帶，長度達(dá)250km，由三條近于平行的次級斷裂所組成。分別是光蓋山—迭山北緣斷裂、坪定-化馬斷裂、舟曲斷裂三條次級斷裂，這三條主要斷裂近于平行分布，形成寬約5～12km的斷層帶。但從大地貌特征及周邊其他斷層的特征綜合分析認(rèn)為，該斷裂段局部可能晚更新世甚至全新世有過活動，但主體晚更新世以來活動較弱[5]。

1.3區(qū)域南部主要斷裂帶

區(qū)域南部斷裂帶主要由迭部-白龍江斷裂帶（F6）、兩當(dāng)—江洛鎮(zhèn)斷裂(F7）、哈南-青山灣-稻畦子斷裂帶（F10）

1.3.1迭部-白龍江斷裂帶（F6）

迭部-白龍江斷裂由近于平行的南、北兩條斷裂組成，分別長約250km。斷裂總體走向N70°W，傾向SW或NE，傾角40°～70°，斷層性質(zhì)為逆斷或正斷，并微具左旋。北支中段段錯水系和山脊，并在長壩斷錯白龍江二級階地，活動年代為晚更新世；南支斷裂全新世晚期曾發(fā)生過構(gòu)造活動。

1.3.2兩當(dāng)-江洛鎮(zhèn)斷裂(F7)

該斷裂帶包括成縣盆地南、北緣2條斷裂帶。北緣斷裂帶全長200km。是控制微成盆地發(fā)育的北部邊緣斷裂帶，帶寬約3km，斷裂傾向南，傾角50°～70°，西段以逆沖為主，向北東逐漸轉(zhuǎn)換為逆沖為主兼具左旋走滑特征。斷裂具有明顯的分段活動性，榆樹鄉(xiāng)以西為全新世活動斷裂段，榆樹鄉(xiāng)以東為早第四紀(jì)活動斷裂段。

南緣斷裂走向由西向東從北東向轉(zhuǎn)變?yōu)榻鼥|西向，主要表現(xiàn)為斷面傾向南的逆斷層，全長約130km，由一系列北東—近東西向的次級斷裂組成。根據(jù)中國地震局汶川地震科學(xué)考察隊(2009)在汶川8級地震之后開展的地震科學(xué)考察研究結(jié)果，認(rèn)為該斷裂局部地段晚更新世有一定的活動跡象，在地貌上形成較清晰的斷層陡崖。但是一直未發(fā)現(xiàn)可靠地質(zhì)剖面。綜合考慮，該斷裂可能屬于中更新世—全新世斷裂。

1.3.3哈南-青山灣-稻畦子斷裂帶（F10）

該斷裂帶西起四川南坪境內(nèi)，向東經(jīng)哈南、戈家壩、青山灣、梨坪、稻畦子以東至毛坡里一帶，長約95㎞。總體呈北東東向展布，傾向南西或北東，傾角70°.由兩條近于平行的傾滑型斷層和其間的狹長斜列式盆地組成，帶寬3～5km，東段較寬約10km。沿斷裂線性清晰，色調(diào)分明，斷層槽地、鞍形地貌發(fā)育，局部地段斷裂通過處山脊似刀切一般，兩側(cè)地形高差達(dá)200～300m,斷裂的運動性質(zhì)為正斷兼左旋走滑。

該斷裂幾何形態(tài)復(fù)雜，并具多期活動的特點。在空間上各條斷裂活動性又具明顯的分段性。

1）哈南-青山灣段：為傾向北東的高角度逆傾滑性質(zhì)，破碎帶寬20～80m,最寬達(dá)300m。切割晚更新世坡積物。

2）青山灣-稻畦子段：與哈南-戈家壩段間為基巖隆起所分割，長38㎞。在青山灣可見該斷裂破碎帶與晚更新世黃土呈斷層接觸，而黃土層中的新斷面具有階梯狀斷錯，并錯斷低級階地和礫石層，為1879年8級地震極震區(qū)。

3）稻畦子-毛坡里段：長33km，此段進(jìn)入高山區(qū)，由于被農(nóng)田建設(shè)改造，斷裂面貌全非，但線性構(gòu)造特征和地貌標(biāo)志仍較清晰。斷層全新世以來左旋滑動速率為2～2.5mm/a，沿斷裂帶曾發(fā)生過1879年8級地震。

2　宕昌縣區(qū)域中強震活動特征

有記錄以來研究區(qū)（150km范圍）內(nèi)，公元前193年～2014年12月，共發(fā)生4.7級以上地震121次，其中4.7～4.9級地震21次，5.0～5.9級地震64次，6.0～6.9級地震27次，7.0～7.9級地震7次，8.0～8.9級地震2次。從空間分布看（如圖2所示），中強震主要分布于臨洮-天水一線、岷縣漳縣地區(qū)、南部的武都-文縣以及松潘-平武一帶[6-12]。

從圖3中強震頻度圖可以看出：該區(qū)域自1880年以來震級大于等于4.7級地震資料基本完整，其經(jīng)歷了兩個平靜期與三個活躍期，其中1920-1928年、1968-1980年為兩個平靜期；1884-1918年、1930-1968年、1982至今這三個時期為地震活動的活躍期，按照圖中趨勢來判斷，其中第三個活躍期至今仍未結(jié)束。由此分析得出宕昌區(qū)域范圍內(nèi)在未來一段時間仍將處于地震活動的活躍期。1880年以后，該區(qū)域中強地震的平靜時段似乎出現(xiàn)有節(jié)律的縮短，而活躍時段節(jié)律變長的趨勢，第一和第二個活躍期分別經(jīng)歷了34年與38年，而第三個活躍期從1982年至今經(jīng)歷了33年，應(yīng)該處于此次活躍期中的消亡階段，在未來十幾年或更長時段內(nèi)中強震發(fā)生的可能性不會降低。

圖2　區(qū)域中強震震中分布圖

圖3　區(qū)域中強震頻度分布圖

3　宕昌區(qū)域弱震活動特征

除歷史中強震外，儀器記錄的地震資料時間較短，始于1970年。根據(jù)焦遠(yuǎn)碧、吳開統(tǒng)等（1990）的研究結(jié)果和甘肅省地震局2005年編著的甘肅省地震監(jiān)測志，1989年以來本工作區(qū)域基本處于區(qū)域地震臺網(wǎng)對ML≥3.0級地震的有效監(jiān)測范圍之內(nèi)。“九五”數(shù)字化改造建設(shè)后現(xiàn)代地震臺網(wǎng)對本工作區(qū)域范圍內(nèi)地震臺網(wǎng)控制為ML≥2.0級,不會漏記3.0級以上地震。因此，本區(qū)域范圍內(nèi)1970年以來3級以上地震記錄是可靠的滿足了研究區(qū)地震活動性研究的精度要求，為我們研究區(qū)域地震活動性提供了基本完備的地震資料。1970年1月1日至2014年12月研究區(qū)內(nèi)共紀(jì)錄到ML3.0～ML4.6級地震2689次，其不同檔次地震的頻數(shù)依次為：ML3.0～ML3.9級地震2379次，ML4.0～ML4.6級地震310次（如圖4所示）。（弱震資料取自中國地震局分析預(yù)報中心地震數(shù)據(jù)庫中全國小震目錄，時間從1970年1月1日至2003年12月，中國地震局地震預(yù)測研究所（原中國地震局分析預(yù)報中心）地震數(shù)據(jù)庫2004年1月至2014年12月。）

圖4　區(qū)域弱震震中分布圖

從區(qū)域的小震活動規(guī)律來看：小震在空間區(qū)域上較為發(fā)散，但也有其規(guī)律性，首先區(qū)域南部的中小地震活動比西、北面強烈。其中尤以中部迭部-宕昌-禮縣一帶與松潘-青川一帶最為活躍；圖4可以看出中東部及中東部偏北中小地震活動較弱，西中小地震活動也相對較弱；區(qū)域北部岷縣-臨洮一帶、東部甘谷-西和一帶、中部偏南武都-文縣一帶和西部迭部西部中小地震活動較為活躍。

圖5　區(qū)域弱震頻度分布圖

從時間尺度分析弱震的區(qū)域活動特征：從圖5可以看出兩個頻率明顯較高的時段即1973-1977年及2005年-至今，這也與強震的第二和第三個活躍期基本相對應(yīng)，弱震的活躍期相比中強震活躍期稍有滯后。

4　總結(jié)與討論

本文基于宕昌區(qū)域范圍內(nèi)地震構(gòu)造及活動性資料，分析了該區(qū)域的地震活動水平和特征，研究區(qū)內(nèi)地震構(gòu)造環(huán)境復(fù)雜，新構(gòu)造活動強烈，共有活動斷裂12條，其中全新世斷裂4條，晚更新世-全新世斷裂5條，中更新世-全新世斷裂3條。

研究區(qū)內(nèi)共紀(jì)錄到4.7級以上地震121次，其地震分布具有明顯的不均勻性，強震主要分布在臨洮-天水一帶、岷縣漳縣地區(qū)、南部的武都-文縣一帶以及松潘-平武一帶，而西部、西南部地區(qū)則相對較少；1970年1月1日～2014年12月研究區(qū)內(nèi)共紀(jì)錄到ML3.0～ML4.6級地震2689次，弱震空間分布的叢集性更加明顯，歷史強震發(fā)生的地段往往是中、小地震密集成叢發(fā)生的地區(qū)。區(qū)域南部及中部及南部小震活動明顯強于其他區(qū)域，區(qū)域西南部及東部地震活動較弱。

從時間尺度上來看該區(qū)域強震活動經(jīng)歷了三個平靜期及三個活躍期；弱震從1970年統(tǒng)計起也經(jīng)歷了兩個活躍期，與強震活動的第二、三個地震活躍期稍有滯后。從時間發(fā)生規(guī)律研究發(fā)現(xiàn)1982年始該區(qū)域進(jìn)入地震活動的活躍期，至今仍未結(jié)束，因此充分了解該區(qū)域的地震活動水平與特點對該區(qū)域的防震減災(zāi)事業(yè)至關(guān)重要。

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*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)專項(課題號20151ESLE03)。

中圖分類號：P65