德钦—中甸—大具断裂晚第四纪活动的地质与地貌表现*

常祖峰，张艳凤，李鉴林，臧 阳

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

0 引言

德钦—中甸—大具断裂位于青藏高原东南隅横断山脉的三江地区，处于川滇菱形块体的西北边界，走向北西，横切近南北向的金沙江断裂带。

青藏高原自形成以来始终受到近南北向的挤压作用，表现为向北推移、缩短加厚和向东挤出三种主要的运动形式。已有研究表明，青藏高原向东挤出导致了川滇菱形块体的形成和南东方向逃逸(马宗晋等，2001)。川滇菱形块体的东北边界是鲜水河—小江断裂带，西南边界是红河断裂带，西北边界是金沙江断裂带(李坪，汪良谋，1975)。鲜水河—小江断裂带以左旋走滑为特征，滑动速率可达10～15 mm/a(Allen et al，1989;闻学泽，1990)。红河断裂带是一条右旋走滑断裂，其晚第四纪滑动速率可达7～8 mm/a(虢顺民等，2001;陈文寄等，1996;向宏发等，2004;Leloup etal， 1995， 1993;Tapponnieretal，1990)。金沙江断裂曾是一条多期活动的缝合线构造，具有明显的挤压性质(许志琴等，1992)，因受到青藏高原向东挤出运动的影响，又表现出明显的走滑运动，但在上新世期间(4.7 Ma)其位移性质发生了从早期的左旋运动变为右旋运动的转变(许志琴，崔军文，1997)，断裂北段的第四纪右旋走滑速率为5 mm/a(唐荣昌，韩渭滨，1993)。上述研究更多地注重了历史上发生过大震的边界断裂的活动特征，从大的区域构造格局探讨了断裂带的演化历史和构造变形机制，但对同样位于西北边界附近的德钦—中甸—大具断裂的研究较少，关于该断裂的运动性质也存在着左旋和右旋的争议。沈军等(2001)曾分析研究了该断裂的第四纪右旋走滑运动特征和滑动速率，但缺乏更多直接的测年数据。本文根据野外地质、地貌和第四纪盆地等调查结果，重点分析研究该断裂晚第四纪活动的地质和地貌证据，结合年代学测年数据，估算其滑动速率，进而探讨其在区域构造运动中的地位和作用。

1 地质背景

德钦—中甸—大具断裂北西起于德钦以西的热水塘一带，向东经由德钦、奔子栏、尼西、中甸、哈巴—玉龙雪山北麓，止于大东一带，长约220 km，总体走向310°～330°，主体倾向北东，局部倾向南西(图1)。断裂附近发生过1966年小中甸6.4级地震和2013年奔子栏5.9级地震等多次中强地震。

断裂所处的大地构造部位为松潘—甘孜褶皱带。该地槽褶皱带古生代为稳定的地台型沉积环境，晚二叠世至三叠纪表现为强烈坳陷，以优地槽型沉积建造为主，并伴随发生强烈基性火山喷发活动。晚三叠世全面褶皱回返，转化为印支褶皱系。喜马拉雅运动主要表现为挤压褶皱和隆起。本区新构造运动强烈，主要表现为强烈的升降运动和块断运动。区域内平均海拔在4 000 m以上，由近南北走向的高山、高原组成，为整体抬升背景下差异运动强烈的地区，如哈巴雪山海拔5 396 m，玉龙雪山海拔5 596 m，巴拉格宗雪山海拔5 545 m，而金沙江海拔仅1 800 m左右，垂直高差达3 500 m以上，沿金沙江发育而成深切峡谷，形成虎跳峡等著名高山峡谷地貌。

断裂西北与澜沧江断裂带相接，东南毗邻丽江—小金河断裂和丽江—大具断裂，中段与金沙江断裂、格咱—乡城断裂等相交。断裂形成于加里东期之后经历多次构造运动。从该地区断裂交切关系判断，在新构造运动时期前，断裂表现为明显的左旋走滑运动形迹，切错了金沙江断裂、格咱—乡城等若干南北向断裂和地层界线，而新构造活动特征显示，断裂表现出明显的右旋走滑兼张性正断性质。该断裂是川滇菱形块体西北边缘的一条重要的NW向走滑断裂，起着调节高原物质向南东运动的作用。

2 断裂晚第四纪活动的地质、地貌证据

2.1 断裂对第四纪盆地的控制

德钦—中甸—大具断裂位于高山地区，第四系发育零星，但沿断裂仍发育有串珠状的第四纪盆地，断裂控制着奔子栏、中甸、哈巴、大具等第四纪盆地的边界(图1)。根据古学幅1∶20万地质图和野外第四纪调查结果，断裂控制了拱卡西中更新世地层的发育(图2)，并将拱卡东中更新世地层右旋位错80 m。三家村西断裂将金沙江支流右旋位错1 200 m，同时将第四纪盆地中的中更新世地层右旋位错400 m。页卡盆地为上新世以来沿断裂形成的晚新生代断陷盆地，上新世以来的地层呈长条状沿断裂走向分布，严格受制于断裂展布，中更新世地层被断层右旋位错约530 m。

图1 德钦—中甸—大具断裂及邻区地震构造图Fig.1 Seismotectontic map of the Deqin-Zhongdian-Daju Fault and its adjcant area

图2 奔子栏—尼西段断裂与盆地分布图Fig.2 Geometry of fault and basins from Benzilan to Nixi

2.2 第四系断错剖面

2.2.1 通对水北西3 km断层剖面

通对水北西3 km断层剖面图显示(图3)，有2条断层发育于二叠纪火山角砾岩和安山岩中，产状分别为330°/SW∠83°和330°/NE∠80°，上部为上更新统灰绿色松散状洪积相含砾粘土、灰绿色粘土以及全新统灰黄色松散坡积层，断层断错了上部上更新统及全新统地层，表明断层在晚更新世至全新世有过活动。

图3 通对水北西3 km断层剖面图Fig.3 Cross section of the fault in 3 km from northwest of Tongduishui

2.2.2 奔子栏金沙江Ⅱ级阶地断层剖面

在奔子栏金沙江Ⅱ级阶地上发育有第四纪断层(图4)。剖面上可见5条断层发育，F1～F5产状分别为 10°/SE∠54°、325°/SW∠66°、350°/NE∠58°、310°/SW∠71°和 310°/SW∠76°，断错了Ⅱ级阶地砾石和中细砂层，砂层热释光年龄为(21.10±3.20)kaB.P.，为晚更新世晚期堆积。F3和F4表现为明显的正断层性质，错距分别为0.6 m和0.25 m。

图4 奔子栏加油站断层剖面图Fig.4 Cross section of the fault at Gas station near Benzilan

2.2.3 中甸盆地东南缘断层剖面

在中甸盆地东南边缘见断层发育于三叠纪灰岩之中，断层上部全新统坡积层与灰岩呈正断层接触，断层面清晰，有新鲜的斜向擦痕和断层泥发育，坡积层中灰黑色炭粒经14C测年，形成年龄为(1930±30)aB.P.，属于全新世堆积，表明在全新世断层有过活动。

2.2.4 永壳村附近断层剖面

在大具盆地西部的永壳村附近发育多个断层剖面。图6为永壳村东南500 m第四纪断层剖面，断层上盘为中更新统含砾石砂层，下盘为上更新统含砂砾石层(含贝壳)，贝壳14C年龄为(25 620±110)aB.P.，属晚更新世堆积，表明断裂在晚更新世晚期曾有明显活动。

图5 中甸盆地东南缘第四纪断层剖面Fig.5 Cross section of the Quaternary fault at southeast margin of Zhongdian basin

图6 永壳村南东500 m断层剖面Fig.6 Cross section of the fault in 500 m from southeast of Yongqiao Village

永壳村南1 000 m剖面上发育多条断层，断错了金沙江Ⅲ级阶地沉积，下部为中更新统河流相堆积，上部为全新统湖相粘土层和现代壤土层，断层断错了下部河流相堆积和上部湖相粘土层，但顶部壤土层未断错。湖相粘土层中采集的炭粒经美国 Beta试验室14C测试，年龄为(7 040±40)aB.P.，属于全新世。下部中更新统粘土位错1.2 m左右，表现为正断层性质(图7)。

2.3 断错地貌与晚第四纪活动性质

图7 永壳村南1000 m断层剖面Fig.7 Cross section of the fault in 1 000 m from south of Yongqiao Village

在地貌上，断裂新活动特征显著。沿断裂表现为定向排列的断层三角面，单薄的线性山脊，平直的断层槽地等。在断裂沿线恩努、汤堆(图8a)、哈巴村、白芒雪山垭口等地，表现为平直的断层槽地;共比村附近发育一系列定向排列的三角面(图8b);书松北西线性山脊发育。

在奔子栏—拱卡一带，断裂将多个第四纪盆地位错80～530 m(图2)，充分说明了断裂的右旋走滑特征。野外调查发现，拱卡一带有多条冲沟右旋位错10～20 m(图8c)，哈巴村附近金沙江支流被断层右旋位错约(440±20)m(图8d)，大具盆地金沙江被右旋断错(100±5)m。哈巴雪山北麓恩努村一带发育有多个冰水扇(图9)，扇体下部物质主要为棱角状、次棱角状砾石和亚粘土组成，胶结紧密(俗称“类混凝土”)，上部为现代洪积层覆盖。这些冰水扇上发育有高14～18 m、连通性很好的断层陡崖，同时沿断层走向多个冰水扇被右旋位错200～230 m。这些冰水扇位于金沙江Ⅳ级阶地以上，从地貌部位和组成物质胶结程度分析，其堆积时代与Ⅴ级阶地形成年代相当，估计为中更新世。

此外，据中甸盆地东南缘、尼西、奔子栏等地野外调查结果，断层面上新鲜的擦痕侧伏角50°左右，大多表现为正—倾滑运动性质。结合第四纪断层露头剖面的正断特征，认为该断裂右旋走滑为主兼有正断分量。1966年小中甸6.4级地震(宏观震中位于哈巴村北告湾一带)和2013年奔子栏5.9级地震的震源机制解也显示该断裂具有走滑兼正断性质。

图8 断层地貌(a)拱卡村冲沟位错;(b)哈巴村水系位错;(c)共比村定向排列的三角面;(d)汤堆附近断层槽地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

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

哈巴盆地金沙江二级支流阶地有明显的位错迹象(图10)，其中，Ⅰ级阶地水平位错不甚明显，Ⅱ级阶地水平位错10 m，垂直位错3.5 m;Ⅲ级阶地水平位错15 m，垂直位错约5 m。Ⅱ级阶地上部1 m左右采集到14C样品，Beta试验室测试结果为(4 850±60)aB.P.，此年龄为阶地面形成年龄，据此估计阶地形成年龄为5 000～6 000 aB.P.。依据阶地形成年龄和位错量估算，全新世以来断裂的水平右旋滑动速率为1.7～2.0 mm/a，垂直滑动速率为0.6～0.7 mm/a。

图10 哈巴村小河阶地右旋位错Fig.10 The dextral dislocation of riverterrace at Haba Village

3 讨论

对比区域新构造运动历史、断裂与新生代盆地之间的关系，德钦—中甸—大具断裂的新构造活动经历了3个阶段:

(1)上新世，整个滇西北地区爆发了一幕块断运动(赵国光，1965)，以差异断陷运动为主要特征。上新世期间，德钦—中甸—大具断裂活动强烈，对页卡等上新世地层有着明显的控制作用，沿断裂形成了晚新生代盆地。

(2)中更新世早期，新的一轮以水平运动为主的构造运动开始，大型走滑断裂基本形成，新的与走滑运动伴生的盆地开始重新活动(沈军等，2001)。德钦—中甸—大具断裂在供卡、三家村等地多处断错了第四纪盆地的中更新世地层，水平位错量达数百米。此外，在尼西一带断裂附近中更新世地层发生强烈褶曲，翼部倾角最大约50°。这些现象充分表明断裂在此期间活动强烈。根据盆地组成物质形成时代推测，大具盆地也是在此活动期形成。

(3)晚更新世末期至全新世期间，随着晚更新世晚期最后一次冰期结束(大理冰期，距今1.8～2.0万年)(李鼎容等，2012)，全新世进入了冰后期时代，由于释压效应使得地壳升降运动加剧。在青藏高原东西向伸展和地壳上升、重力势能增强的双重作用下，该地区地壳上部的垂直应力增加，断裂在右旋走滑运动的同时，表现出较强的张性运动性质。

在哈巴山、玉龙山地区以及青藏高原东部边缘，如2012年6月24日宁蒗—盐源5.7级地震、2013年8月31日奔子栏5.9级地震、1966年9月28日小中甸6.4级地震等，均表现出正断型或走滑正断型破裂性质，这些正断层型破裂地震与该地区地壳持续隆升不无关系，反映出该地区上地壳破裂地震形成的动力学背景。

4 结论

德钦—中甸—大具断裂北西起于德钦以西的热水塘一带，向东经由德钦、奔子栏、尼西、中甸、哈巴—玉龙雪山北麓，止于大东一带，长约220 km，总体走向310°～330°。断裂控制发育第四纪盆地串珠状发育，断错地貌清晰，多处见直接断错晚更新世至全新世地层，属晚更新世以来活动断裂，具明显的右旋走滑兼正断性质。根据阶地形成年龄和位错量推算，全新世以来断裂的水平右旋滑动速率为1.7～2.0 mm/a，垂直滑动速率为0.6～0.7 mm/a。

陈文寄，李齐，汪一鹏.1996.哀牢山—红河左旋走滑剪切带中新世抬升的时间序列［J］.地质论评，42(2):385－390.

虢顺民，计凤洁，向宏发.2001.红河活动断裂带［M］.北京:地震出版社.

李鼎容，黄兴根，王安德，等.2012.滇西北第四系的划分［J］.地质论评，33(2):105－115.

李坪，汪良谋.1975.云南川西地区地震地质基本特征的探讨［J］.地质科学，(4):308－326.

马宗晋，张家声，汪一鹏.2001.青藏高原三维变形运动随时间的变化//现代地壳运动与地球动力学研究［M］.北京:地震出版社.

沈军，汪一鹏，任金卫.2001.中国云南德钦—中甸—大具断裂带第四纪右旋走滑运动//现代地壳运动与地球动力学研究［M］.北京:地震出版社.

唐荣昌，韩渭滨.1993.四川活动断裂与地震［M］.北京:地震出版社.

闻学泽.1990.鲜水河断裂带未来三十年内地震复发的条件概率［J］.中国地震，4(1):10 －18.

向宏发，韩竹军，虢顺民，等.2004.红河断裂带大型右旋走滑运动与伴生构造地貌变形［J］.地震地质，26(4):43－56.

许志琴，崔军文.1997.中国主要大陆山链韧性剪切带及动力学［M］.北京:地质出版社.

许志琴，侯立玮，王综秀，等.1992.中国松潘—甘孜造山带的造山过程［M］.北京:地质出版社.

赵国光.1965.滇西北大理丽江地区新生代地层及构造的初步观察［J］.地质论评，(5):345－358.

Allen C.R.，Luo Z.，Qian H.，et al.1989.Field study of a highly active fault zone:The Xianshuihe fault of southern China［J］.Geol.Soc.Am.Bull.，103(9):1178 －1199.

Leloup P.H.，Kienast J.R..1993.High temperature metamorphism in a major strike-slip shear zone:the Ailao Shan-Red River(P.R.C)［J］.Earth Planet.Sci.Lett.，188(1 －4):213 －234.

Leloup P.H.，Lacassin R.，Tapponnier P.，et al.1995.The Ailao Shan-Red River shear zone(Yunnan China)，Tertiary transform boundary of Indochina［J］.Tectonophysics，251(1 － 4):3 － 84.

Tapponnier P.，Lacassin R.，Leloup P.H.，et al.1990.The Ailao shan/Red River metamorphic belt:Tertiary left－lateral shear between Indochina and south China［J］.Nature，343:431 － 437.