依兰—伊通断裂方正段晚第四纪活动特征研究

来源 :中国地震局地质研究所 | 被引量 : 5次 | 上传用户:kekexiaozi
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郯庐断裂带不仅在中国东部大地构造上具有重要的地位,而且是中国东部规模最大的发震构造,沿断裂发生过多次破坏性大地震。然而地震活动时空分布不均匀,大地震多集中在潍坊-嘉山段和下辽河-莱州湾段,因此很多新构造和活动构造的研究都集中在这两段。作为郯庐断裂东北分支的依兰-伊通断裂有历史记载的近200年来没有6级以上强震发生,还没有晚第四纪活动的报道,目前普遍认为它为第四纪早期活动断裂。然而,新的研究发现在依兰-伊通地堑内部存在两处(舒兰盆地和方正盆地)全新世地表破裂,应该发生过七级以上地震,并且离逝时间不长,这些认识与以往人们对依兰-伊通断裂的认识并不相符。本论文选取了依兰-伊通地堑中北部的方正断陷盆地作为研究区,深入研究依兰-伊通断裂在此段的最新构造活动特征。本论文在分析整理前人资料的基础上,通过高分辨率卫星影像解译,进行了详细的野外地质调查,确定了最新活动断裂的几何展布特征;并对断错微地貌进行详细测量和测年,计算其晚第四纪滑动速率;同时,开挖古地震探槽,试图去分析断裂晚第四纪以来的破裂历史。同时通过分析深部物探资料和区域动力学背景,提出了可能的地震断层形成模式,通过本论文的工作,得出如下主要结论:(1)依兰-伊通断裂在方正段表现为三条大规模的断裂,两条盆地边界的控堑断裂以及与之伴生的中部断裂(石油部门称之为“伊汉通”断裂)。晚更新世以来,盆地的边界断裂已经难以看到新活动的迹象,最新的活动体现在盆地中部的断裂上。(2)最新活动的断裂系全新世活动断裂,其延伸长度约70km,呈北东走向,分为长约30余公里的莲花泡-哈哈泡和哈哈泡-新兴水库两个大的几何不连续段。沿断裂,断错地貌特征明显,分布有一系列长轴与断裂一致的水泡,陡坎高度呈梯度分布,并且断裂北段陡坎倾向发生倒转。(3)根据野外地貌填图,沿断裂发育有四期地貌面。其中最新的现代河漫滩T0由由Q43al或Q42al及现代河流冲积层构成,断裂通过处地貌特征不明显。第二级地貌面为松花江T1阶地和T1’阶地及蚂蚁河T1阶地,由全新世冲积层构成,被普遍断错,并形成高度约1米的陡坎。第三级地貌面为T2阶地,形成于晚更新世晚期,多分布有2.4~4.4米的陡坎。第四级地貌面为T3阶地,为低山山足面,阶地面主要由中更新统黄土状砂及砂砾石构成,断裂基本不通过第四级地貌面。(4)断裂现今以右旋走滑活动为主,垂向运动分量较小,倾滑特征不稳定。受断裂长期的右旋走滑的影响,以及由此引发的河流自身的内动力条件变化的共同作用下,松花江在断裂通过处发生了规模巨大的肘状弯曲。通过对林场村北冲沟位错的分析和推断,认为晚更新世晚期以来,断裂的右旋滑动速率可能大于0.41±0.1mm/a,但应该小于0.7±0.07mm/a。断裂的倾滑特征不稳定,莲花泡-哈哈泡段为NW盘逆冲于SE盘之上,而哈哈泡-新兴水库段表现出枢纽断层的运动特征。通过保存较好的地貌陡坎的计算分析,认为断裂晚更新世晚期以来的逆冲速率可能约0.1mm/a,远小于走滑速率。(5)通过对典型断错地貌开挖探槽,共揭示了断裂的发生过5次古地震事件。沿断裂共开挖了10个探槽,综合分析认为:较为可信的约束了最新一次地表破裂事件Event A的时间为1730±40yr BP~684±20cal yr BP,这应该是最新的一次全段破裂事件。Event B发生于28.5±1.2ka B.P.~21.7±0.9ka B.P.,见于南楼的探槽,尚且难以与其他探槽进行比对。较早的三次地震事件是T2废弃之前的地震事件,见于T2阶地上开挖的探槽,大致可以认为35812±329cal yrBP~33.0±2.4Ka BP发生过至少一次地震事件,而可能在此之前至少还发生过两次事件的粗略结论,这三次事件仅在北段找到证据,是仅在北段发生,还是全段破裂,目前还具有较大的不确定性。结合经验公式,推算最新的一次地震事件的震级约为7.2级,走滑量约3.5m。(6)我国东北地区动力主要来源于西太平洋板块的向西俯冲,而印度板块碰撞的构造挤出的远程效应则起辅助作用。西太平洋板块NWW向的高速斜向俯冲所产生的挤压力作用在NE~NEE向的郯庐断裂带上,其剪切分量和挤压分量分别引起郯庐断裂带的右旋走滑和逆冲活动。本论文所论述的地震断层可能正是在这种构造背景和特征应力场作用下,盆地内部先存的与边界断裂相伴生的大断裂(“伊汉通”断裂)复活而形成的。在依兰-伊通断裂特殊的构造背景下,综合前人研究成果,我们或许应该更加关注盆地内部先存的断裂会不会发生复活或者活动性增强的现象。我们的研究内容和研究成果在一定程度上完善了东北地区活动断裂的基础资料,为东北地区抗震设防工作提供科学的依据,同时也为以后该区域或类似区域的工作提供了一点可参考思路。
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