安宁河断裂西支全新世活动证据1

罗 浩 李 佩 朱志强 徐 伟 余秋兵 刘志成 高 玮 周青春 钟 慧 高战武

1）中国地震灾害防御中心, 北京 100029

2）中国石油天然气股份有限公司西藏销售分公司, 拉萨 850000

3）四川省第五地质大队, 成都 610081

引言

印度板块与欧亚板块自早古近纪开始碰撞，然后俯冲于青藏高原及其周边地区超过了2 000 km，导致青藏高原的快速隆升及其内部地块的侧向挤出（Molnar 等，1975，1993；许志琴等，2011；Zhang 等，2004；刘栋梁等，2012；Wu 等，2012），并形成了多条大规模走滑活动断层（Zhong 等，1990；Tapponnier 等，2001；Luo 等，2019），如阿尔金断裂、海原断裂、昆仑断裂、喀喇昆仑断裂、鲜水河-小江断裂等。这些大型走滑断裂对青藏高原变形和地震活动起着重要的控制作用（Deng 等，2003；He 等，2006）。

安宁河断裂位于鲜水河-小江断裂中段，北接鲜水河断裂带，向南经冕宁、礼州至西昌，南接则木河断裂带，全长约150 km（图1），总体走向NNE，沿断层河流、冲沟及其阶地被同步位错，断塞塘发育。安宁河断裂以冕宁为界，南、北段几何平面结构差异较大，且地貌发育特征区别明显，据此将断裂分为南、北段（裴锡瑜等，1998）。闻学泽等（2000）认为1536 年M7½地震地表破裂向北终止于冕宁附近，并在冕宁附近为重、磁正负异常的过渡带，基于此也将安宁河断裂分为两段。

图1 冕宁及邻区活动断裂与强震震中分布Fig.1 Distribution of active faults and destructive earthquakes in Mianning and adjacent areas

在冕宁附近，安宁河断裂几何形态较复杂，在冕宁1∶1 万活动断层探测工作中，在冕宁县城东侧、安宁河断裂西侧发现1 条新的活动断裂，基于活动特征，认为该断裂属于安宁河断裂系统，将其命名为安宁河断裂西支。采用野外地质调查、古地震探槽开挖和年代学测试等手段，确定了该断裂的最新活动时代。

1 安宁河断裂西支几何展布

安宁河断裂西支北起惠安乡，由南河断裂分出，向南经老堡子、过马路在冕宁县东南汇入安宁河主断裂，全长约10 km（图2）。在冕宁县城附近，安宁河断裂西支由3 条次级断层组成，具有明显的左旋滑动特征和逆冲分量（图3）。

图2 安宁河断裂和南河断裂展布Fig.2 Diagrammatic sketch of Anninghe fault and Nanhe fault

图3 安宁河断裂西支几何展布Fig.3 West branch of Anninghe fault

安宁河断裂西支北段走向NNE，以左旋走滑为主，具有明显的逆冲分量。在中村（A01 点）附近，卫星影像上可见安宁河断裂西支将一系列冲沟左旋断错，但由于冲沟规模较小，影像上无法清晰识别出断错地貌（图3）。但现场考察发现冲沟两侧的高阶地和洪积扇均被左旋断错，T1阶地陡坎的垂直变形和左旋位移为1 m（图4（a））。安宁河断裂西支在冲沟南侧T2阶地上形成高约5 m 的正向陡坎，T2阶地左旋位移为5～6 m。在桥头间村（A02 点）附近，1 条规模较大的冲沟发育4 级阶地，其中T2阶地左旋断错30 m（图4（b））。

图4 安宁河断裂西支断错地貌特征Fig.4 Offset landform of the west branch of Anninghe fault

安宁河断裂西支中段走向NNE，具有反S 型展布特点，在过马路北（A03 点）发育数条冲沟，冲沟及其阶地发生左旋断错。北侧的1 条季节性冲沟底部已改造成农田，该冲沟左旋断错约30 m。南侧冲沟规模相对较大，发育多级阶地。T1阶地左旋位移约10 m（图4（c）），并有跌水发育。

安宁河断裂西支南段走向NNW，以左旋走滑活动为主，具有一定逆冲分量，断裂左旋断错了一系列冲沟和洪积扇。在桂花园东南（A04 点），1 条季节性冲沟左旋约5 m（图4（d）），虽然冲沟内未见明显的垂直位移，但在两侧洪积扇上可见高约3 m 的断层陡坎。在A04 点南约100 m 处，安宁河断裂穿过1 条冲沟，将冲沟南侧的洪积扇左旋位错约10 m。在断层通过处，冲沟形成明显的坡折带（图4（e））。在河东村东北（A05 点），1 条小冲沟左旋2～3 m，推测可能为安宁河断裂西支最新一次古地震事件形成的同震位移（图4（f））。

2 安宁河断裂西支活动时代确定

为研究安宁河断裂西支活动时代，在中村（A01 点）T1阶地上垂直于断裂开挖了1 个探槽（图5）。该T1阶地上陡坎平缓，高约0.5 m。探槽长约6 m，宽3 m，深约2 m。因开挖到2 m 深度时，砾石较大，无法继续深挖。

图5 古地震探槽开挖位置Fig.5 Location of excavated paleoseismic trench

探槽剖面如图6 所示，其中U1 为碎石层，磨圆较差，部分碎石直径可达10 cm，夹有大块砾石，直径30～50 cm；U2 为粗砂层，上部覆盖1 层砾石，磨圆一般，直径5～10 cm；U3 为深灰色粉砂层，底部可见粗砂，向上逐渐变细；U4 为粗砂层，底部含有直径5～10 cm 大砾石，砾石上侧存在1 层黄褐色粗砂；U5 为深灰色粉砂层，偶尔可见砾石。

图6 中村探槽南壁剖面Fig.6 South wall of Zhongcun trench

中村探槽南壁共揭露2 条断层，呈叠瓦式由东向西逆冲。断层由西向东依次命名为F1和F2。在剖面上各地层界线较清晰，近水平。在断层下盘形成2 组崩积楔，因此认为该探槽揭露了以下2 次古地震事件（图5）。

古地震事件Ⅰ：F1断至U3 层底部，U3 层仅存在剖面的西侧部分，为一次古地震事件的迅速沉积层。该层形成于事件Ⅰ之后，在U2 层和U3 层分别采集了年代学样品，U2 层样品年代为（2130±30） a BP（表1），为该事件活动的最大年龄，U2 层样品年代为（1 700±30） a BP，为该事件活动的最小年龄。

表1 14C 年代样品测试结果Table 1 The results of 14C samples

古地震事件Ⅱ：F2断至U4 层底部，U4 覆盖于剖面的顶部。U4 层仅存在剖面的西侧部分，下伏U3 层，为一次古地震事件的沉积层，形成于事件Ⅱ之后，U5 层持续沉积，形成现在的地貌。U4 层底部存在的砾石层可认为是U2 层上部砾石层在古地震事件后搬运沉积的产物。在U4 层和U5 层分别采集了年代学样品，U4 层样品年代为（210±30）a BP、（200±30）a BP 和（340±30）a BP，U5 层样品年代为（110±30）a BP。年代为（340±30）a BP 的样品采集于砾石层上部，接近古地震的发震时代。

3 安宁河断裂西支滑动速率

安宁河断裂西支将一系列冲沟的多级阶地左旋断错。在中村点，1 条冲沟发育两级阶地。安宁河断裂西支将冲沟南侧的T2阶地左旋断错。基于皮尺测量，T2阶地上缘断错距离为6 m（图7），T2阶地下缘断错距离为5 m；T1阶地左旋断错约1 m。由于保护T1阶地上的农田不被冲毁，村民沿冲沟两侧堆砌石墙，可能人为地减小了左旋位移量。T2阶地即山前洪积扇，T1阶地为内嵌阶地，在冲沟两侧均有分布。该冲沟水流量较小，局限在很窄的河道内，因此不认为其具备较强的侧向侵蚀能力，因此认为T2阶地左旋位移量在其被废弃后开始积累。

图7 中村T2 阶地断错示意图Fig.7 Offset T2 terrace in Zhongcun

在T2阶地侧缘清理剖面，采集了14C 样品（图8），阶地顶部为35 cm 粗砂层，下部为碎石层，粒径可达30 cm 以上。样品采集深度为50 cm，位于1 块碎石的下侧。假设该样品为原位沉积，其上方被1 层洪积形成的碎石覆盖，可较好地代表T2阶地形成年代。样品测试结果为（3 410±30） a BP（表1），根据T2阶地上下缘的断错位移，计算可知安宁河断裂西支在该点的左旋滑动速率为（1.6 ±0.2）mm/a。

图8 中村T2 阶地14C 样品采集位置Fig.8 Location of the collected 14C Sample on the T2 terrace in Zhongcun

4 讨论

根据已开挖的探槽，揭示出安宁河断裂西支第一次古地震事件位于（1 700±30）～（2 130±30） a BP，第二次古地震事件位于（340±30）a BP 之前，且接近于这个年代。闻学泽等（2000）在安宁河断裂野鸡洞以北约3.5 km 处发现断裂左旋位错了一砾石堤约3 m，认为可能是1480 年地震造成的位错，震级为7.5±0.3 级。冉勇康等（2008）开展了安宁河断裂紫马跨、野鸡洞探槽分析，揭示出距今1 634～1 811 a、1 030～1 050 a和280～550 a 的3 次强震事件，最近的一次事件可能为越西卫1480 年地震。

闻学泽等（2007）在西昌与冕宁之间发现新的大地震地表破裂遗迹，认为其为1536 年M7½地震的地表破裂，冕宁县城位于这次地震的Ⅷ度区内，该地震有可能破裂至冕宁附近。冉勇康等（2008）在大海子-干海子一带开挖的三维探槽组合揭示安宁河断裂2 300 年以来发生2 次强震事件，一次可能为公元1536 年的地震，一次为距今1 768～1 826 a 的地震事件。对比紫马跨、野鸡洞和大海子-干海子探槽获取的古地震序列，强震复发行为明显不同，两段应不属于同一破裂段（冉勇康等，2008），大海子-干海子段隶属于安宁河断裂南段破裂分段。

安宁河断裂西支位于安宁河断裂大海子-干海子段西侧，二者近似平行。中村探槽揭示的2 次古地震事件发震时间与大海子-干海子探槽的最新2 次古地震事件几乎重合，推测2 条断裂在一次大地震事件中可能发生同时破裂。2 条断裂相距约3 km，探槽揭示安宁河断裂西支的倾角为30°～45°，可知安宁河断裂西支在深度1.5～3 km 汇入安宁河断裂（图9）。

图9 安宁河断裂与安宁河断裂西支发震模型Fig.9 Seismic model of Anninghe fault and west branch of Anninghe fault

安宁河断裂西支规模较小，根据Wells 等（1994）给出的破裂面积和震级经验公式，如断裂面面积为15～30 km2，可触发5.2～5.5 级地震，该断裂不具备独立发生大地震的可能性。根据野外地质调查，最新一次地震事件的同震位移为2～3 m。根据Wells 等（1994）给出的最大同震位移和震级经验公式，需7.0～7.2级地震形成如此大的同震位移。因此，安宁河西支的地表破裂不是由该断裂独立破裂形成的，可能是安宁河断裂南段的2 次大地震事件引起西支的同时破裂。

5 结论

通过对安宁河断裂西支的详细野外地质考察，证实该断裂为全新世活动断层，以左旋走滑为主要特征，兼有逆冲分量，其左旋滑动速率为（1.6 ±0.2）mm/a。

结合典型地段的探槽开挖结果可知该断裂曾发生多次地震活动，（2 130 ±30） a BP 以来发生2 次地震事件，分别为（2 300 ±30）～（1 700±30） a BP 地震和公元1536 年7½级地震。

安宁河断裂南段的2 次大地震事件与本次获得的地震事件时间上对应较好，安宁河断裂南段的大震事件可能导致了安宁河断裂西支同时破裂，安宁河断裂西支不具备独立发生强震的能力。