滇西北程海断裂带主要古地震滑坡及其分布特征的构造解释

doi:10.13745/j.esf.sf.2020.9.11

地学前缘 ›› 2021, Vol. 28 ›› Issue (2): 125-139.DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.9.11

滇西北程海断裂带主要古地震滑坡及其分布特征的构造解释

黄小龙¹(), 吴中海¹^,^*(), 刘锋²^,³, 田婷婷¹^,⁴, 黄小巾⁵, 张铎⁶

1.中国地质科学院地质力学研究所新构造运动与地质灾害实验室, 北京 100081
2.中国地质科学院地质力学研究所, 北京 100081
3.中国地质科学院地质研究所自然资源部深地动力学重点实验室, 北京 100037
4.中国地质大学(北京) 地球科学与资源学院, 北京 100083
5.深圳大学智慧城市研究院, 广东深圳 518060
6.首都师范大学, 北京 100048

收稿日期:2020-07-30 修回日期:2020-08-31 出版日期:2021-03-25 发布日期:2021-04-03
通信作者: 吴中海
作者简介:黄小龙(1989—),男,博士,主要从事新构造与活动构造研究。E-mail: tinyloong@163.com
基金资助:
国家自然科学基金项目(41672204);国家自然科学基金项目(41571013);中国地质调查局地质调查项目(DD20160268);中国地质调查局地质调查项目(12120114002101);自然资源部深地动力学重点实验室开放基金项目(J1901)

Tectonic interpretation of the main paleoseismic landslides and their distribution characteristics in the Chenghai fault zone, Northwest Yunnan

HUANG Xiaolong¹(), WU Zhonghai¹^,^*(), LIU Feng²^,³, TIAN Tingting¹^,⁴, HUANG Xiaojin⁵, ZHANG Duo⁶

1. Key Laboratory of Neotectonic Movement & Geohazard, Institute of Geomechanics, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100081, China
2. Institute of Geomechanics, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100081, China
3. Ministry of Natural Resources Key Laboratory of Deep-Earth Dynamics, Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China
4. School of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083, China
5. Research Institute for Smart Cities, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
6. Capital Normal University, Beijing 100048, China

Received:2020-07-30 Revised:2020-08-31 Online:2021-03-25 Published:2021-04-03
Contact: WU Zhonghai

摘要/Abstract

摘要：

位于红河断裂带西北端,滇西北断陷带东侧的程海断裂带第四纪活动显著,沿断裂盆山地貌与高山峡谷地貌发育,地质灾害频发。综合利用目视解译与野外调查,对程海断裂带沿线滑坡调查发现,沿程海断裂带共发育各类滑坡940余个,含巨型滑坡61个、大型滑坡125个、中型滑坡316个、小型滑坡438个。这其中有32个巨型滑坡、61个大型滑坡分布在程海断裂带下盘,距断裂约5 km范围内的断层崖和断层三角面上。它们往往具有规模大、滑动距离远、有高速远程碎屑流为主要特征的动力学特性,属于程海断裂带上地震活动触发的古地震滑坡。对区内主要古地震滑坡的调查发现,大型特别是巨型古地震滑坡,主要集中分布在金官和程海盆地东侧,期纳盆地南部金沙江与程海断裂带交汇处,以及弥渡盆地西部。并且在垂向活动速率最大的程海断裂带北端最为发育,明显受程海断裂带不同段落活动的控制。结合程海断裂带晚新生代活动及青藏高原东南缘地壳变形特征的分析显示,程海断裂带端部更为强烈的活动性、更为频发的地震以及更多的古地震滑坡,是在川滇内弧带顺时针旋转及南汀河断裂、畹町断裂与理塘断裂的走滑拉分共同作用下,滇西北地区发生顺时针旋转变形作用的结果。

关键词: 滇西北, 程海断裂带, 古地震滑坡, 顺时针旋转

Abstract:

The Chenghai fault zone, located at the northwest end of the Red River fault zone and the east side of the Northwest Yunnan fault depression zone, has significant Quaternary activity. Geological disasters occur frequently along the fault where basin range and high valley landforms are apparant. Based on visual interpretation and field investigations, a total of 940 landslides were found along the Chenghai fault zone, which included 61 giant landslides, 125 large landslides, 316 medium-sized landslides, and 438 small-sized landslides. Among them, 32 giant and 61 large landslides are located on the fault scarps and fault triangles within about 5 km from the footwall of the Chenghai fault zone. These large scale landslides often have long sliding distance, high speed and long-distance debris flow as the main characteristics, and belong to the paleoseismic landslides triggered by earthquakes in the Chenghai fault zone. According to the investigation of the main paleoseismic landslides in this area, these landslides are mainly distributed in the areas east of the Jinguan and Chenghai Basins, south of the Qina Basin at the intersection of the Jinsha River and the Chenghai fault zone, and across the western Midu Basin. They are obviously controlled by the activities of different sections of the Chenghai fault zone. The giant and large paleoseismic landslides are mostly developed at the north end of the Chenghai fault zone where it has the highest vertical activity. According to the analyses of the late Cenozoic activity of the Chenghai fault zone and crustal deformation characteristics of the southeastern margin of the Tibetan Plateau, it is the clockwise rotation of the Northwest Yunnan fault depression zone that led to more intense fault activity and more frequent earthquakes. As a result, more paleoseismic landslides occurred at the end of the Chenghai fault zone. The power of the clockwise rotation of the Northwest Yunnan fault depression zone comes from the clockwise rotation of the Sichuan Yunnan inner arc zone and the strike-slip pull-apart of the Nantinghe, Wanding, and Litang faults.

Key words: northwest Yunnan, Chenghai fault zone, palaeoseismic landslide, clockwise rotation

中图分类号:

黄小龙, 吴中海, 刘锋, 田婷婷, 黄小巾, 张铎. 滇西北程海断裂带主要古地震滑坡及其分布特征的构造解释[J]. 地学前缘, 2021, 28(2): 125-139.

HUANG Xiaolong, WU Zhonghai, LIU Feng, TIAN Tingting, HUANG Xiaojin, ZHANG Duo. Tectonic interpretation of the main paleoseismic landslides and their distribution characteristics in the Chenghai fault zone, Northwest Yunnan[J]. Earth Science Frontiers, 2021, 28(2): 125-139.

图/表 11

图1 研究区位置图红色虚线框内为滇西北地区,底图为90 m分辨率的SRTM DEM影像。

Fig.1 Geological sketch map showing the location of the study area

图2 程海断裂带主要活动断裂及地震分布图

Fig.2 Major active faults and seismic events along the Chenghai fault zone

表1 程海断裂带主要断裂位移及活动速率一览表

Table 1 Displacements and slip rates of faults within the Chenghai fault zone

断裂名称	断裂编号	垂向位移/m	水平位移/m	垂向速率 /(mm·a^-1)	水平速率 /(mm·a^-1)	前人速率 /(mm·a^-1)
金官断裂	$F 11$	1 000~1 100		0.20~0.22		4.7^[26],6.0^[25]
永胜断裂	$F 12$	800~850		0.16~0.17		3.3^[26]
木耳坪—羊坪断裂	$F 13$	400~500		0.08~0.10
程海断裂	$F 21$	1 700~2 000		0.34~0.40		4.0^[26],2.0^[25]
海中断裂	$F 22$	600~800		0.12~0.16
期纳断裂	$F 31$	1 500~1 600		0.30~0.32		2.6 ^[26],2.6 ^[25]
金江断裂	$F 32$	1 700~1 800	5 000~6 000	0.34~0.36	1.0~1.2	1.2^[26]
宾川断裂	$F 41$	1 500~1 700		0.30~0.34		1.4~1.6^[25]
上沧—鱼棚断裂	$F 42$	800	2 500	0.16	0.50
毛栗坡断裂	F₅	400	1 500	0.08	0.30
弥渡断裂	F_6-1	1 400~1 600		0.28~0.32		1.0^[25]

表1 程海断裂带主要断裂位移及活动速率一览表

Table 1 Displacements and slip rates of faults within the Chenghai fault zone

断裂名称	断裂编号	垂向位移/m	水平位移/m	垂向速率 /(mm·a^-1)	水平速率 /(mm·a^-1)	前人速率 /(mm·a^-1)
金官断裂	$F 11$	1 000~1 100		0.20~0.22		4.7^[26],6.0^[25]
永胜断裂	$F 12$	800~850		0.16~0.17		3.3^[26]
木耳坪—羊坪断裂	$F 13$	400~500		0.08~0.10
程海断裂	$F 21$	1 700~2 000		0.34~0.40		4.0^[26],2.0^[25]
海中断裂	$F 22$	600~800		0.12~0.16
期纳断裂	$F 31$	1 500~1 600		0.30~0.32		2.6 ^[26],2.6 ^[25]
金江断裂	$F 32$	1 700~1 800	5 000~6 000	0.34~0.36	1.0~1.2	1.2^[26]
宾川断裂	$F 41$	1 500~1 700		0.30~0.34		1.4~1.6^[25]
上沧—鱼棚断裂	$F 42$	800	2 500	0.16	0.50
毛栗坡断裂	F₅	400	1 500	0.08	0.30
弥渡断裂	F_6-1	1 400~1 600		0.28~0.32		1.0^[25]

表2 沿程海断裂带5级及以上地震活动一览表

Table 2 List of significant earthquakes (M≥5) along the Chenghai fault zone

时间	纬度/(°)	经度/(°)	宏观震中位置	震级	震中烈度	发震断层
1515年6月27日	26.7	100.7	云南永胜西北	7 ¾	Ⅹ	$F 11$
1623年5月4日	25.5	100.4	弥渡宾川之间	6.3	Ⅷ	F₅
1652年7月13日	25.2	100.6	云南弥渡南部	7.0	Ⅸ+	F₆
1803年2月2日	25.7	100.5	云南宾川宾居附近	6.3	Ⅷ	$F 43$
1925年4月16日	25.3	100.5	云南弥渡	5.0	Ⅵ	F₆
1959年3月30日	26.0	100.7	云南宾川东北	5.5		$F 41$
1959年4月26日	26.2	100.7	云南期纳东南	5.8		F₃
1992年12月18日	26.4	100.6	程海期纳之间	5.4	Ⅵ	F₃
1992年12月22日	26.4	100.6	程海期纳之间	5.1	Ⅵ	F₃
2001年10月27日	26.2	100.6	云南期纳南部	6.0	Ⅷ	F₃
2009年11月2日	25.9	100.7	云南宾川东部	5.0		$F 41$

表2 沿程海断裂带5级及以上地震活动一览表

Table 2 List of significant earthquakes (M≥5) along the Chenghai fault zone

时间	纬度/(°)	经度/(°)	宏观震中位置	震级	震中烈度	发震断层
1515年6月27日	26.7	100.7	云南永胜西北	7 ¾	Ⅹ	$F 11$
1623年5月4日	25.5	100.4	弥渡宾川之间	6.3	Ⅷ	F₅
1652年7月13日	25.2	100.6	云南弥渡南部	7.0	Ⅸ+	F₆
1803年2月2日	25.7	100.5	云南宾川宾居附近	6.3	Ⅷ	$F 43$
1925年4月16日	25.3	100.5	云南弥渡	5.0	Ⅵ	F₆
1959年3月30日	26.0	100.7	云南宾川东北	5.5		$F 41$
1959年4月26日	26.2	100.7	云南期纳东南	5.8		F₃
1992年12月18日	26.4	100.6	程海期纳之间	5.4	Ⅵ	F₃
1992年12月22日	26.4	100.6	程海期纳之间	5.1	Ⅵ	F₃
2001年10月27日	26.2	100.6	云南期纳南部	6.0	Ⅷ	F₃
2009年11月2日	25.9	100.7	云南宾川东部	5.0		$F 41$

图3 研究区滑坡分布图 a—基于遥感影像的滑坡分布图,附程海断裂带分布及区内主要强震等震线;b—基于地质简图的滑坡分布特征,附程海断裂带分布及大型—巨型滑坡高发区划分。目视解译中所得的滑坡数据是平面的投影,无法精确计算方量,因此本文采用面积区分,即巨型(>1 km2)、大型(>0.01~1 km2)、中型(>0.001~0.01 km2)、小型(≤0.001 km2)。

Fig.3 Remote sensing image (a) and simplified geological map (b) showing the landslide distribution in the study area

图4 金官地区古地震滑坡分布图

Fig.4 Paleoseismic landslide distribution in the Jinguan area

图5 围场古地震滑坡 a—围场古地震滑坡野外照片;b—围场古地震滑坡堆积体中碎裂的灰岩;c—围场古地震滑坡剖面图。

Fig.5 The Weichang paleoseismic landslide

图6 闷水洞古地震滑坡 a—闷水洞古地震滑坡野外照片;b—闷水洞古地震滑坡堆积体中碎裂的灰岩;c—闷水洞古地震滑坡剖面图。

Fig.6 The Menshuidong paleoseismic landslide

表3 闷水洞古地震滑坡堆积体中样品的U系测年结果

Table 3 Uranium series ages of samples from the Menshuidong paleoseismic landslide deposit

样品编号	²³⁸U含量/ 10^-6	²³²Th含量/ 10^-9	(²³⁰Th /²³²Th)/ 10^-6	^*δ²³⁴U (测量值)	²³⁰Th/²³⁸U	^**234U_initial (校正)	校正年龄/a BP
140803-1	121±0	13 568±272	123.4±2.5	12.5±2.2	0.840 2±0.002 0	21±3	188 327±2 928
140803-2	1 129±4	15 087±305	868.1±17.9	920.3±5.1	0.703 3±0.003 7	1 053±3	47 583±369
140803-3	83±0	15 618±313	52.7±1.1	27.7±3.8	0.603 7±0.003 0	36±5	90 532±3 959

表4 断裂带各段活动性参数与古地震滑数量统计一览表

Table 4 Statistical table of activity parameters and paleoseismic landslide events for each segment of the fault zone

断裂带分段	断裂名称	断裂编号	垂向速率 /(mm·a^-1)	水平速率 /(mm·a^-1)	震级	岩性	古地震滑坡数
断裂带分段	断裂名称	断裂编号	垂向速率 /(mm·a^-1)	水平速率 /(mm·a^-1)	震级	岩性	大型		巨型
永胜—金官段	金官断裂	$F 11$	0.20~0.22		M 7 ¾	硬质岩为主	10	14
	永胜断裂	$F 12$	0.16~0.17
	木耳坪—羊坪断裂	$F 13$	0.08~0.10
程海段	木耳坪—羊坪断裂	$F 13$	0.08~0.10
	程海断裂	$F 21$	0.34~0.40
	海中断裂	$F 22$	0.12~0.16
期纳段	期纳断裂	$F 31$	0.30~0.32		M 5.4 M 5.1 M 6.0	硬质岩为主	11	10
期纳段	金江断裂	$F 32$	0.34~0.36	1.0~1.2	M 5.4 M 5.1 M 6.0	硬质岩为主	11	10
宾川段	宾川断裂	$F 41$	0.30~0.34		M 6.3 M 5.5 M 5.0	较软岩-软岩为主	10	0
宾川段	上沧—鱼棚断裂	$F 42$	0.16	0.50	M 6.3 M 5.5 M 5.0	较软岩-软岩为主	10	0
毛栗坡段	毛栗坡断裂	F₅	0.08	0.30	M 6.3 M 7.0 M 5.0	北部硬质岩,南部较软岩-软岩	15	0
弥渡段	弥渡断裂	F_6-1	0.28~0.32		M 6.3 M 7.0 M 5.0	北部硬质岩,南部较软岩-软岩	15	0

表4 断裂带各段活动性参数与古地震滑数量统计一览表

Table 4 Statistical table of activity parameters and paleoseismic landslide events for each segment of the fault zone

断裂带分段	断裂名称	断裂编号	垂向速率 /(mm·a^-1)	水平速率 /(mm·a^-1)	震级	岩性	古地震滑坡数
断裂带分段	断裂名称	断裂编号	垂向速率 /(mm·a^-1)	水平速率 /(mm·a^-1)	震级	岩性	大型		巨型
永胜—金官段	金官断裂	$F 11$	0.20~0.22		M 7 ¾	硬质岩为主	10	14
	永胜断裂	$F 12$	0.16~0.17
	木耳坪—羊坪断裂	$F 13$	0.08~0.10
程海段	木耳坪—羊坪断裂	$F 13$	0.08~0.10
	程海断裂	$F 21$	0.34~0.40
	海中断裂	$F 22$	0.12~0.16
期纳段	期纳断裂	$F 31$	0.30~0.32		M 5.4 M 5.1 M 6.0	硬质岩为主	11	10
期纳段	金江断裂	$F 32$	0.34~0.36	1.0~1.2	M 5.4 M 5.1 M 6.0	硬质岩为主	11	10
宾川段	宾川断裂	$F 41$	0.30~0.34		M 6.3 M 5.5 M 5.0	较软岩-软岩为主	10	0
宾川段	上沧—鱼棚断裂	$F 42$	0.16	0.50	M 6.3 M 5.5 M 5.0	较软岩-软岩为主	10	0
毛栗坡段	毛栗坡断裂	F₅	0.08	0.30	M 6.3 M 7.0 M 5.0	北部硬质岩,南部较软岩-软岩	15	0
弥渡段	弥渡断裂	F_6-1	0.28~0.32		M 6.3 M 7.0 M 5.0	北部硬质岩,南部较软岩-软岩	15	0

图7 滇西北断陷带旋转变形的成因模式图(据文献[30]修改) Ⅰ—川滇外弧带;Ⅰ-1—玉树—鲜水河—小江—奠边府弧形构造边界带;Ⅰ-2—雅江—楚雄—景洪断块区;Ⅱ—川滇内弧带;Ⅱ-1—理塘—大理-瑞丽弧形构造边界带;Ⅱ-2—德钦—保山断块区。

Fig.7 Genetic mechanism of rotational deformation in the Northwest Yunnan fault depression zone. Modified after [30].

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滇西北程海断裂带主要古地震滑坡及其分布特征的构造解释

Tectonic interpretation of the main paleoseismic landslides and their distribution characteristics in the Chenghai fault zone, Northwest Yunnan

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