引用本文
何文贵, 张波, 吴明, 王朋涛, 邹小波, 高效东. 野马河-大雪山断裂野马河段探槽古地震特征[J]. 地震地质, 2018,40(1): 261-275.
HE Wen-gui, ZHANG Bo, WU Ming, WANG Peng-tao, ZOU Xiao-bo, GAO Xiao-dong. PALEOSEISMOLOGY ON THE YEMAHE SEGMENT OF THE YEMAHE-DAXUESHAN FAULT REVEALED BY TRENCH STUDY[J]. SEISMOLOGY AND GEOLOGY, 2018,40(1): 261-275.  
DOI:10.3969/j.issn.0253-4967.2018.01.018
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野马河-大雪山断裂野马河段探槽古地震特征
何文贵1, 张波1,*, 吴明2, 王朋涛1, 邹小波1, 高效东1
1中国地震局兰州地震研究所, 兰州 730000
2陕西省地震局, 西安 710068
*通讯作者: 张波, 助理研究员, E-mail: kjwxn999@163.com。

〔作者简介〕 何文贵, 1963年生, 1999年于北京大学获理学硕士学位, 正研级高级工程师, 现主要从事活动构造研究, 电话: 0931-8276092, E-mail: hewengui1963@163.com。

收稿日期: 2017-11-14
基金项目: 中国地震局地震行业科研专项(201408023)与国家自然科学基金(41602225)共同资助
摘要

野马河-大雪山断裂位于青藏高原东北缘祁连山西端, 处于NEE向的阿尔金断裂向NW向的祁连山断裂转换的部位, 是1条全新世活动断裂, 全长170km。依据断裂几何学和活动特征可把该断裂分为3段, 即肃北段、 野马河段和大雪山段。野马河段是野马河-大雪山断裂带上活动性最强的段, 断裂活动性质以左旋走滑为主, 兼具正断层性质, 至今保存了新鲜的断层陡坎, 高度只有几十cm。通过野外地质调查, 在扎子湖一带开挖了2个大探槽, 清理了1个前人探槽。对这3个探槽进行了古地震事件分析和年代学样品的采集, 最终确定有3次古地震事件发生, 野马河断裂最后1次古地震事件的离逝时间为(2 010±30)a。

关键词: 野马河-大雪山断裂; 古地震; 复发间隔; 祁连山断裂
中图分类号:P315.2 文献标志码:A 文章编号:0253-4967(2018)01-0261-15
PALEOSEISMOLOGY ON THE YEMAHE SEGMENT OF THE YEMAHE-DAXUESHAN FAULT REVEALED BY TRENCH STUDY
HE Wen-gui1, ZHANG Bo1, WU Ming2, WANG Peng-tao1, ZOU Xiao-bo1, GAO Xiao-dong1
1 Lanzhou Institute of Seismology, China Earthquake Administration, Lanzhou 730000, China
2 Shaanxi Earthquake Administration, Xi’an 710068, China;
Abstract

A series of NWW striking faults are obliquely intersected by the NEE striking Altyn Tagh fault zone in the western Qilian Mountains. These faults were mostly active in late Quaternary and play an important role in accommodating regional lateral extrusion by both reverse and sinistral slip. Detailed studies on late Quaternary activity, tectonic transformation, paleoseismology, and strain partitioning not only significantly affect our recognition on seismogenic mechanism and zones of potential large earthquakes, but also provide useful information for exploring tectonic deformation mechanism in the northern Tibetan plateau. The Danghenanshan Fault, Yemahe-Daxueshan fault, and Altyn Tagh Fault form a triplet junction point at southwest of Subei county. The Yemahe-Daxueshan fault is one important branch fault in the western Qilian Mountains that accommodated eastward decreasing slip of the Altyn Tagh Fault, which was active in late Holocene, with a length up to 170km. Based on geometry and late Quaternary activity, the Yemahe-Daxueshan fault was subdivided into 3 segments, i.e. the Subei fault, Yemahe fault and Daxueshan Fault. The Yemahe Fault has the most prominent appearance among them, and is dominated by left-lateral slip with a little normal component. The heights of fresh scarps on this fault are only several tens of centimeters. We dug 2 trenches at the Zhazhihu site, and cleaned and reinterpreted one trench of previous studies. Then we interpreted trench profiles and paleoseismic events, and collected14C and Optical Stimulated Luminescence samples to constrain event ages. Finally, we determined 3 events on the Yemahe fault with ages(6 830±30)aBP-(6 280±40)aBP, (5 220±30)aBP, (2 010±30)aBP, respectively. The elapsed time of most recent earthquake is(2 010±30)years before present, which is very close to the recurrence interval, so the possibility of major earthquakes on the Yemahe fault is relatively large.

Keyword: Yemahe-Daxueshan fault; paleoseismology; recurrence interval; Qilianshan fault
0 引言

阿尔金断裂位于新疆维吾尔自治区与青海省、 甘肃省交界处, 是1条NEE向笔直延伸、 长达1i600余km的断裂构造带(国家地震局“ 阿尔金活动断裂带” 课题组, 1992), 以其规模巨大和强烈的左旋走滑活动为特点而被国内外地质学界所瞩目(Tapponnier et al., 1977), 它控制着青藏高原的北边界, 分隔塔里木盆地和青藏高原两大构造单元。阿尔金断裂东段的走滑位移被北祁连山挤压逆冲断裂带转换吸收(Peltzer et al., 1989; 国家地震局地质研究所等, 1990; 王根厚等, 2001)。祁连山西段的影像显示一系列断裂分割的条带状祁连山山脉与阿尔金断裂斜交, 这些断裂晚第四纪以来活动强烈, 包括玉门断裂、 旱峡-大黄沟断裂、 昌马断裂、 野马河-大雪山断裂、 党河南山断裂及广义的海原断裂等。 该区域的侧向挤出是通过上述一系列的NWW向逆冲的断裂和左旋走滑断裂来实现的。位于阿尔金断裂东南侧的野马河南、 北缘断裂和党河南山南、 北缘断裂在肃北县西南侧构成1个三联点, 是承担阿尔金断裂应变分配的几条重要断裂(徐锡伟等, 2003)。对上述断裂晚第四纪最新构造活动特征, 包括构造转换关系、 古地震特征和应变分配等的研究, 可为探讨青藏高原北部地区的最新构造变形特征和变形机制等提供有力证据。同时对该区主要活动断裂的发震构造条件、 发震机理和大震危险区判识等均具有重要意义。野马河-大雪山断裂是阿尔金断裂东端向祁连山断裂转换的上述几条重要断裂之一, 位于青藏高原东北缘阿尔金断裂与祁连山断裂系相交会的地带。野马河-大雪山断裂位于祁连山西端, 自西向东分为3段, 即肃北段、 野马河段和大雪山段, 肃北段表现为强烈的挤压逆冲性质(Meyer et al., 1998; Van der Woerd et al., 2001), 野马河段和大雪山段表现为左旋走滑性质(Luo et al., 2015)。虽然邵延秀(2010)在野马河段扎子湖探槽确定了2次古地震事件, 但是对于野马河段断裂的古地震事件, 还存在很大的不确定性, 本文通过野外地貌调查、 探槽的开挖和样品测年等方法进行古地震研究, 弥补野马河段断裂古地震资料的不足, 揭示的古地震活动特征, 可为该区大震危险区判别提供依据。

1 野马河-大雪山断裂分段展布及活动特征

野马河-大雪山断裂西端与阿尔金断裂相交, 西起肃北县西侧的西水沟以东, 经党河西侧向SE延伸, 然后转向NEE, 沿野马河北侧进入大雪山, 又沿大雪山北麓向E延伸, 全长约170km, 呈拉长的S型。总体走向NEE, 断裂东西两端走向为NW(图1)。

图 1 研究区断裂构造展布图
F1 阿尔金断裂; F2 旱峡-大黄沟断裂; F3 昌马断裂; F4 大雪山北山断裂; F5 鹰嘴山南缘断裂; F6 野马河-大雪山断裂; F7 野马河南侧断裂; F8 党河南山逆冲断裂; F9 后塘断裂Fig. 1 Active faults in the study area.

依据前人资料总结、 卫星影像解译和野外地质调查, 确定了野马河-大雪山断裂的几何学展布特征。根据断裂走向及活动性质, 将野马河-大雪山断裂分为3段(图1), 由西向东分别为肃北段(F6-1)、 野马河段(F6-2)和大雪山北缘段(F6-3)。

肃北段断裂西北端与阿尔金断裂相交, 东南端与野马河-大雪山断裂相接。断裂西北端起于西水沟东侧, 经二道水沟、 红沟、 付家沟、 拉排沟至草大坂附近, 走向 N40° W, 倾向SW, 倾角21° ~54° , 总长约17km, 断层性质为逆断层, 未见到走滑迹象, 为全新世活动断裂。吴明(2017)在肃北段西水沟探槽发现了2次古地震事件。Van der Woerd 等(2001)认为该断裂以逆冲缩短为主, 通过全站仪对地貌变形测量并结合样品测试, 得到其地表缩短速率为5mm/a。

野马河段断裂处于野马河-大雪山断裂的中段, 断裂西端与肃北段斜接, 东端以阶区的形式与大雪山北缘断裂相连。西起于草大坂, 向NEE沿党河和野马河北侧经扎子湖、 老虎沟、 深沟, 切过野马山到石板墩以西, 长约70km, 总体走向70° , 倾向NW或SE, 倾角较陡, 具有明显的左旋走滑性质。全新世活动明显, 至今保存了新鲜的断层陡坎。邵延秀(2010)在野马河段扎子湖探槽发现了2次古地震事件。

大雪山北缘段处于野马河-大雪山断裂的东段, 与野马河段断裂以左阶方式相连, 阶区宽约3km。该断裂由十多条不连续的断层段组成, 西起有泉沟以西, 向东经石板墩、 哈什哈尔、 龚岔, 转为NE向, 在白石头沟以东转为NW向, 由流沙坡、 老虎沟到青土沟, 全长约85km。总体走向EW, 呈向N突出的弧形。倾向SW或SE, 倾角较缓, 且有左旋走滑兼挤压逆冲性质, 为全新世活动断裂(吴明, 2017)。

野马河段断裂位于野马河-大雪山断裂的中间段, 是最活动的段, 断裂全新世活动强烈, 走滑运动特征明显, 断错水系、 山脊、 洪积台地、 阶地等, 形成大小不等的左旋位移(图2)。赵朋等(2009)在野马河段做过一些滑动速率的测算, 统计了该段断裂6处陡坎剖面高度, 用其高度结合测得的阶地年龄, 得出野马河北缘断裂晚更新世晚期以来的平均逆冲速率为(0.4± 0.07)mm/a。又根据在深沟以东使用全站仪测算的冲沟阶地左旋位错, 结合热释光年代测年结果, 计算出野马河断裂晚更新世以来平均水平滑动速率约(1.27± 0.18)mm/a。Luo等(2015)在扎子湖调查了2条冲沟, 测量了其Ⅱ 级和Ⅲ 级阶地的位移, 利用所得到的测年数据, 计算出野马河段断裂的水平滑动速率为(2.50± 0.36)~(2.80± 0.33)mm/a。

图 2 野马河段断裂展布图Fig. 2 Geometry of the Yemahe fault.

野马河断裂在党河以西, 多以单条断层的形式沿断层谷地向E延伸, 断错山梁和冲沟水系, 形成左旋位移。在扎子湖西到党河之间也是以单条断层的形成出现, 构成基岩山与山前洪积扇的分界线。野马河断裂最新活动使水系位错多为几m至20多m(图3), 最小的断距是老虎沟一带的纹沟被左旋位移1.5m。赵朋(2009)测得Ⅰ 级阶地的位移只有(4.8± 0.5)m和(5.5± 0.5)m, 分别位于深沟东侧和扎子湖西约1.5km处。

图 3 野马河断裂冲沟左旋图像及照片
a 马场— 扎子湖一带高分辨率卫星影像; b 马场东冲沟左旋6.5m, 断层陡坎高约0.5m; c 扎子湖西2条冲沟分别左旋7.5m和10m; d 扎子湖西冲沟分别左旋23m, 断层陡坎高约4mFig. 3 Image and photos showing left-lateral offset gullies on the Yemahe fault.

马场东侧多个洪积扇及冲沟被左旋断错。在深沟东侧可见到新洪积扇被左旋断错8m。扎子湖至深沟一带断裂断错在晚第四纪洪积扇上形成多条不连续的小陡坎, 多以2条或3条平行的陡坎形式出现, 且以反向陡坎居多。陡坎较新鲜, 高度多< 1m, 一般在0.5m以下, 最小的只有0.2m(图4), 可能是最新1次古地震事件造成的。

图 4 野马河断裂小断层陡坎照片Fig. 4 Photos of small scarps on the Yemahe fault.

2 野马河段断裂古地震特征

古地震是活动构造研究的重要组成部分, 也是最重要的定量参数。古地震研究结果可以弥补仪器和历史地震记录的不足, 使我们能够研究更长时间、 甚至多个地震轮回的大地震历史, 因而可促进对活动断裂长期地震行为的认识以及地震危险性评价研究(邓起东等, 2008)。所谓古地震是指发生于现代和历史地震记录以前, 保存于地质记录中的史前大地震事件, 主要依靠永久变形以及相关的微地貌和微沉积特征进行识别, 因此仅能识别出伴有地表破裂的古大地震。古地震研究的主要目标是识别或揭露地质地貌记录的大地震变形遗迹, 确定大地震发生的时间、 复发特征、 同震位移量等参数(冉勇康等, 2012)。

古地震研究主要通过地表地质地貌调查、 探槽和钻探等方法进行(徐锡伟等, 2000; 冉勇康等, 2012; 庞炜等, 2015)。古地震事件的年龄通过事件断错沉积单元的最靠上部沉积物的年龄及上覆未断错沉积单元最下部沉积物的年龄加以限制; 考虑到由单个探槽确定的古地震事件及其年龄存在较大的不确定性, 毛凤英等(1995)提出用 “ 逐次限定方法” 对古地震事件序列及其年龄加以分析。本文将邵延秀(2010)的2个探槽编号为野马河探槽1(YMHTC-1)和野马河探槽2(YMHTC-2), 本次工作开挖的2个大探槽命名为野马河探槽3(YMHTC-3)和野马河探槽4(YMHTC-4)。由于邵延秀(2010)和本次工作都未在野马河探槽2(YMHTC-2)取到测年样品, 因此文中只利用野马河探槽1(YMHTC-1)讨论古地震特征。

图 5 野马河探槽1(YMHTC-1)位置图(影像据Google Earth)Fig. 5 Location of Yemahe trench(YMHTC-1) (image from Google Earth).

图 6 野马河探槽1(YMHTC-1)附近断错地貌及东壁照片和剖面素描图
a 探槽附近断层地貌; b 探槽东壁剖面及地貌; c 探槽东壁照片; d 剖面素描图; 1 黄土; 2 粗砂夹砾石; 3 砾石; 4 14C取样点; 5 光释光取样点; 6 正断层Fig. 6 Offset geomorphology around Yemahe trench(YMHTC-1), and photos of east wall and profile sketch of the trench.

2.1 野马河探槽1(YMHTC-1)

邵延秀(2010)在野马河北侧的扎子湖一带南北相对的2条陡坎上开挖了2个探槽, 探槽位于全新世洪积扇上, 地貌上相当于冲沟的Ⅰ 级阶地, 探槽位置见图2和图5。北侧探槽(YMHTC-1)长10m, 宽约3m, 参考坐标为39° 28'8.38″N, 95° 9'27.22″E。在其西壁, 发现2次古地震事件, 第1次为(7.7± 0.7)kaiBP以后, 第2次为(4.5± 0.3)kaiBP以后。本次野外工作对该探槽东壁进行了清理, 发现有小地堑和崩积楔等古地震标志(图6), 剖面特征如下:

①地表砂土层, 偶夹黄土及小砾石, 厚5~10cm;

②黄土层, 灰黄色, 底部靠近断层附近出现1个小的崩积楔, 为杂乱的砾石堆积, 该层底部夹有砂及小砾石, 厚约20cm, 取光释光样品SB-OSL-13, 测年结果为(2.6± 0.3)kaiBP;

③黄土层, 土黄色, 厚约20cm, 在该层顶部取光释光样品SB-OSL-14, 测年结果为(2.2± 0.2)kaiBP;

④青灰色粗砂夹小砾石层, 砾石呈次棱角状, 冲洪积成因, 厚约10cm;

⑤青灰色、 土黄色砾石层, 砾石一般粒径为3~5cm, 大者可达20cm, 次棱角状, 分选较差, 为冲积成因。在层⑤的顶部取到2个炭屑样品, 编号为SB-C14-5和SB-C14-6, 测年结果为(5 320± 30)aiBP和(5 220± 30)aiBP(表1)。未见底。

表1 野马河断裂14C样品测年结果 Table1 14C dating results of samples from the Yemahe fault

剖面上出露2条正断层, 倾向相对, 构成小地堑。断层F1断错层③、 层④和层⑤, 被层①和层②所覆盖; 断层F2断错层④和层⑤, 上断点有可能延伸到层③之中。由剖面上可分析出2次古地震事件。第1次古地震事件是由于2条断层活动形成1个小地堑, 断层F2明显断错层④的砂层; 第2次事件是在层③堆积结束之后, 发生了古地震事件, 造成了地震陡坎的崩塌, 形成层②底部的地震崩积楔, 地震结束后, 堆积了层②的黄土和层①的地表砂土。对于第1次古地震事件, 炭屑样品SB-C14-5和SB-C14-6相比, 由于样品SB-C14-6的位置更靠近层⑤顶部, 在此用其测年结果限定第1次古地震事件的发生时间, 为(5 220± 30)aiBP之后。为了限定第2次古地震事件, 在层②和层③之间的崩积楔之上和之下的黄土内取了2个光释光样品, 编号为SB-OSL-13和SB-OSL-14, 测年结果为(2.6± 0.3)kaiBP和(2.2± 0.2)kaiBP, 虽然样品测年结果出现年龄倒置, 但年龄相差不大, 仍然能说明此次古地震事件应该发生在该段时间附近, 因此用层③顶部的样品测年结果代表第2次古地震的年代, 为(2.2± 0.2)kaiBP之后。

对比邵延秀(2010)野马河探槽1(YMHTC-1)西壁的古地震事件, 发现其西壁记录的第2次古地震事件发生在(4.5± 0.3)kaiBP以后, 与东壁记录的第1次古地震事件发生在(5 220± 30)aiBP之后时间相当, 推测二者可能为同一次事件, 应该限定在(5 220± 30)aiBP之后, 因为炭屑的样品比光释光的样品测年结果更可靠。

2.2 野马河探槽3(YMHTC-3)

在扎子湖东侧, 距野马河探槽1(YMHTC-1)约2.3km的全新世洪积扇上, 地貌上发育了3条近于平行的小陡坎, 此次使用低空无人机摄影进行断错地貌的测量工作, 通过逐像元摄影修正、 镶嵌、 图幅载剪, 生成效果比较理想的地貌图像(图7)。测得北侧断层长度为180m, 走向60° , 陡坎倾向SE, 为正向陡坎; 中间陡坎长约390m, 走向70° , 陡坎倾向NW, 为反向陡坎; 南侧陡坎长度为320m, 走向70° , 陡坎倾向NW, 为反向陡坎。在北侧的陡坎和中间陡坎上布设了2个大探槽, 编号为野马河探槽3(YMHTC-3)和野马河探槽4(YMHTC-4), 2个探槽相距65m。北侧陡坎上布设野马河探槽3(YMHTC-3), 参考坐标为39° 28’ 40.12” N, 95° 10’ 51.17” E, 探槽位置见图2和图7, 探槽长约22m, 深1~4.6m, 宽3.8m(图8)。探槽东壁剖面出露地层如下:

图 7 扎子湖东地貌实测图及探槽位置图Fig. 7 Geomorphic map east of Zhazhihu site and trench location.

图 8 野马河探槽3(YMHTC-3)断错地貌及东壁照片和剖面素描图
a F1和F2断层组上部剖面及其附近地貌照片; b F3断层组上部剖面及其附近地貌照片; c 探槽东壁照片; d 探槽剖面素描图Fig. 8 Offset geomorphology around Yemahe trench(YMHTC-3), and photos of east wall and profile sketch of the trench.

①风成次生黄土, 土黄色, 较疏松, 厚度不等, 靠近断层下盘一侧多为砾石混入堆积, 向远处尖灭, 断层F2南侧最厚可达1m左右。在该层的底部和中上部分别采集1个14C样品, 编号为SB-C14-67、 SB-C14-70、 SB-C14-71, 测年结果分别为(9 590± 30)aiBP、 (6 900± 40)aiBP、 (6 830± 30)aiBP(表1), 为1套全新世早期的堆积物。

②青灰色砂砾石层, 为砂砾石混杂堆积, 无层理, 砾石一般粒径5~8cm, 呈次棱角状, 分布于断层F3-2的下盘, 最大厚度为1m左右, 为洪积成因;

③青灰— 灰黄色粗砂夹砾石与细砂层互层状堆积, 具水平层理, 砾石一般粒径2~3cm, 分选性较好, 在断层F3-2北侧出露较完整, 厚约1.9m, 在断层F3-2南侧未见底, 为冲积成因;

④青灰色砂砾石与土黄色粗砂互层状堆积, 层内物质颗粒比层③大, 具水平层理, 砾石粒径一般3~5cm, 次棱角— 次圆状, 分选性较好, 未见底。

剖面上出露3组断层, 都是正断层, 每组都大致由2条近于平行的断层所组成。F1断层组断错了层①、 层③和层④; F2断层组断错层①和层③; F3断层组断错层①、 层②和层③。

探槽剖面可以限定3次古地震事件。最早1次古地震事件应是断层组F2, 断错在层③与层①之间, 用14C样品SB-C14-67限定为(9 590± 30)aiBP之后, 从图8a可以看出, 此次古地震事件因发生的时间较早, 地貌上没有保留断层陡坎; 第2次古震事件应为断层组F3断错层③、 层②和层①所造成的, 用14C样品SB-C14-70限定为(6 900± 40)aiBP之后, 从图8b可以看出, 此次古地震事件在地表上还保留了较低的断层陡坎; 第3次古地震事件为断层组F1断错层③和层①上部造成的, 用14C样品SB-C14-71限定为(6 830± 30)aiBP之后, 地貌上可见到较清晰的断层陡坎, 可以认为是该断层面上的主断层。

图 9 野马河探槽4(YMHTC-4)西壁照片和剖面素描图
a 探槽附近断层地貌; b 断层F1和F2之间剖面特写照片; c 探槽西壁照片; d 剖面素描图Fig. 9 Photos of west wall and profile sketch of Yemahe trench(YMHTC-4).

2.3 野马河探槽4(YMHTC-4)

在野马河探槽3(YMHTC-3)的南侧中间陡坎上, 布设了野马河探槽4(YMHTC-4), 参考坐标为39° 28'37.74″N, 95° 10'55.13″E, 位置见图2和图7, 探槽长约22m, 深1.5~3.1m, 宽3.4m(图9)。探槽西壁剖面出露地层如下:

①黄灰色细砂夹砾石层, 砾石呈棱角— 次棱角状, 一般粒径为3~5cm, 在靠近断层F1的北侧取14C样品(SB-C14-60), 测年结果为(2 010± 30)aiBP(表1), 厚度约30cm;

②青灰色砂砾石混杂堆积, 疑似为崩积楔, 剖面上呈倒三角形, 也可能是当时的冲沟堆积;

③土黄色黄土堆积, 较疏松, 底部偶夹小砾石, 厚度为0.5~1.2m, 在该层顶部取14C样品(SB-C14-63), 测年结果为(6 280± 40)aiBP(表1), 在该层下部取14C样品(SB-C14-64), 测年结果为(6 960± 30)aiBP( 表1), 通过2个样品的测年结果可以说明该地层的形成时代应在(6 280± 40)~(6 960± 30)aiBP之间;

④黄褐色、 青灰色砂砾石与黄土组成的崩积楔堆积, 砾石多呈棱角状, 最下部有水平层理, 厚约30cm;

⑤青灰色砂砾石与土黄色黄土混杂堆积, 出露于剖面的北侧, 黄土不纯净, 夹有许多小砾石, 砂砾石与黄土都具有水平层理, 为冲洪积成因, 未见底;

⑥黄褐色粗砂与青灰色砾石互层状堆积, 砾石呈次棱角— 次圆状, 具有一定的分选性, 一般粒径3~5cm, 大者可达10~20cm, 具有水平层理, 未见底。

剖面上出露3条断层, 都是正断层。断层F1倾角上缓下陡, 断错了剖面上的所有地层; 断层F2断错层③和层⑤, 上断层点有可能延伸到层③内部; 断层F3也断错层③和层⑤, 被层①所覆盖, 断层下部有2个分支断层, 上部的分支断层断错在层⑤内部。另外, 在层⑥中下部出现多条裂缝, 被细砂充填。

探槽剖面可以限定2次古地震事件。从断错的层位来看, 第1次古地震事件是断层F2和F3断错了层③和层⑤, 被层①覆盖, 断层F1也参与了此次活动, 并在断层F1的北侧形成1个崩积楔(层④), 用14C样品SB-C14-63和SB-C14-64限定, 活动时代应在(6 280± 40)~(6 960± 30)aiBP之间。第2次古地震事件是断层F1再次活动, 断错了所有地层, 用14C样品SB-C14-60限定, 为(2 010± 30)aiBP之后, 在地表上保留了1m左右高的断层陡坎。

2.4 古地震事件对比

3个探槽都位于扎子湖附近, 探槽之间的距离较近, 古地震事件的关联性较大, 具有可对比性。除野马河探槽3(YMHTC-3)最早的1次古地震事件即(9 590± 30)aiBP之后的事件, 地貌上没有断层陡坎, 古地震事件的证据不太充分以外, 将3个探槽中其余的古地震事件放在古地震事件图上(图10)进行对比, 可以看出在野马河扎子湖一带可分析出3次古地震事件。

图 10 古地震事件对比图
1 事件上限年代; 2 事件下限年代; 3 确定的古地震事件年代; 4 古地震期次Fig. 10 Comparison of paleoearthquake events.

最早1次古地震事件, 在野马河探槽3(YMHTC-3)和野马河探槽4(YMHTC-4)2个探槽中都有揭示。野马河探槽3(YMHTC-3)的测年结果为(6 900± 40)aiBP之后和(6 830± 30)aiBP之后; 野马河探槽4(YMHTC-4)的测年结果在(6 280± 40)~(6 960± 30)aiBP之间, 对比分析的结果认为这次古地震事件的年代应为(6 830± 30)~(6 280± 40)aiBP之间。这次古地震事件在野马河探槽3(YMHTC-3)附近可见到较清晰的小断层陡坎。此次地震可能与邵延秀(2010)在野马河探槽1(YMHTC-1)确定的最早1次古地震事件相当, 其热释光测得的年龄为(7.7± 0.7)ka。

第2次古地震事件在野马河探槽1(YMHTC-1)中形成小地堑, 取到炭屑样品的测年结果为(5 220± 30)aiBP之后。此次地震可能与邵延秀(2010)在野马河探槽1(YMHTC-1)确定的第2次古地震事件相当, 其热释光测得的年龄为(4.5± 0.3)ka。

第3次古地震事件在野马河探槽1(YMHTC-1)和野马河探槽4(YMHTC-4)中都有揭示, 在野马河探槽1(YMHTC-1)中形成1个崩积楔, 光释光样品测年结果为(2.2± 0.2)kaiBP, 在野马河探槽4(YMHTC-4)中测年结果为(2 010± 30)aiBP之后, 在地表上保留了1m左右高的断层陡坎。考虑到14C样品测年精度高于光释光样品测年, 最后将此次古地震事件定为(2 010± 30)aiBP之后。结合在野外地质调查过程中发现的几十cm以下的新鲜断层陡坎, 可能都是在这次古地震事件中断层活动形成的。

3 结论

野马河-大雪山断裂位于青藏高原东北缘祁连山西端, 处于NEE向的阿尔金断裂向NW向的祁连山断裂的转换部位, 是1条全新世活动断裂, 全长170km。依据断裂几何学特征和运动特征可分为肃北段、 野马河段和大雪山北缘段。野马河段断裂处于野马河-大雪山断裂的中间段, 长约70km, 总体走向70° , 倾向NW或SE, 倾角较陡, 活动性质以左旋走滑为主兼具倾滑运动分量。全新世以来活动强烈, 在地貌上留下了较新鲜的断层陡坎, 高度只有几十cm, 多以反向陡坎形式出现, 最小的只有0.2m, 可能是最新1次古地震事件造成的。在平面上多出现2条或3条断层陡坎平行排列的特征。断层的水平运动具有左旋走滑特征, 断错山脊、 水系、 阶地及洪积台地等, 位移多在十几至二十几m之间, 最小位移只有几m。

通过对野外3个探槽剖面和14C样品测年结果的分析, 确定野马河断裂在全新世存在3次古地震事件。古地震事件Ⅰ : 在野马河探槽3(YMHTC-3)和野马河探槽4(YMHTC-4)2个探槽中都有揭示, 年代为(6 830± 30)~(6 280± 40)aiBP之间; 古地震事件Ⅱ : 在野马河探槽1(YMHTC-1)中形成小地堑, 年代为(5 220± 30)aiBP之后; 古地震事件Ⅲ : 在野马河探槽1(YMHTC-1)中形成1个崩积楔, 野马河探槽4(YMHTC-4)附近地表形成1m高的陡坎, 年代为(2 010± 30)aiBP之后。这3次古地震事件的周期性不强, 古地震的复发间隔在2i000~3i000a之间, 具有准周期的特征。

The authors have declared that no competing interests exist.

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