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

doi:10.13745/j.esf.sf.2020.9.11

Abstract

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

CLC Number:

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.

Figures/Tables 11

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

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

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]

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]

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		$F 41$

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		$F 41$

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

Fig.4 Paleoseismic landslide distribution in the Jinguan area

Fig.5 The Weichang paleoseismic landslide

Fig.6 The Menshuidong paleoseismic landslide

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

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

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

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

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