第2期(总第119期)2006年6月 四 川 地 震
EARTHQUAKE RESEARCH IN SICHUAN No12
June2006
龙泉山断裂带地震活动性浅析
徐水森,任 寰,宋 杰
(成都市地震局,四川成都 610041)
摘要:通过对龙泉山断裂带东坡断裂和西坡断裂的地震活动性研究,表明该带是一条活断层。历史地震记载和
现今地震活动均呈现沿断裂带分布,地震活动呈现周期性和南北跳迁的特点,近10年来地震监测资料表明该带
地震活动在增强。
关键词:断层;地震活动性;地震预测
中图分类号:P31515 文献标识码:A 文章编号:1001-8115(2006)02-0021-07
龙泉山断裂带是成都市境内一条重要的活动断裂。它北起中江县,依次通过金堂县、青白江区、简阳县、龙泉区、双流县、仁寿县、井研县,南到乐山市新桥镇附近,全长200km,宽约15~20km,呈NNE)SSW方向展布。该断裂带由一系列压扭性断层组成,按其展布位置可分为龙泉山东坡断裂和龙泉山西坡断裂,分别位于龙泉山背斜的东西两翼,各由若干条断层组成。该断裂带上曾发生过515级破坏性地震。弱震明显地沿该断裂带展布,是一条活动性的断裂带。成都市城区距龙泉山断裂带的距离不足20km,龙泉山地区人口比较稠密,是重要的工业、农业、教育基地,成渝铁路和一些重要公路干线横跨该带,当地还有黑龙滩水库、三岔湖水库和龙泉山引水隧洞等重要水利工程。因此,结合龙泉山断裂带地质构造来研究其地震活动性,无论在工程应用还是在地震灾害评估中都具有十分重要的意义。
1 区域地质构造背景
研究区内的大地构造环境较为复杂,主要包括了松潘)甘孜地槽褶皱系和扬子地台两个一级大地构造单元,而其间的龙门山)大巴山台缘褶皱带则是地槽和地台之间具有过渡性质的二级大地构造单元。
四川台拗的位置与四川盆地大体一致,是因为四周相对上升形成山,自身相对沉降而成的中生代盆地。成都平原位于扬子地台所属的四川台拗之上。成都平原是叠加在川西拗陷之上的第四纪拗陷盆地,称为成都拗陷,又称为成都盆地或成都断陷,与龙泉山褶隆带相辅而行,走向均为北北东(约NE30b),川西拗陷则与龙门山冲断带相辅而行,走向均为NE(45b~60b)。两期褶皱断裂带、两期拗陷和两种构造走向,形成斜接复合叠加关系[1]。
成都拗陷的充填实体在不同地段分别覆盖于侏罗系、白垩系和下第三系不同时代的红层之上,并与下伏地层呈角度不整合接触,界面上存在厚约10厘米的/古风化壳0,分布十分稳定,并被钻孔资料所证实。这表明成都拗陷是在中生代龙门山前陆盆地基础上第四纪再次下沉后所形成的盆地,属于一个单独的成盆期,并非是在中生代龙门山前陆盆地上连续接受沉积的继承性盆地。
成都拗陷具明显的不对称性结构,宏观上表现为西部边缘陡,东部边缘缓,沉积基底面整体向西呈阶梯状倾斜。西侧为龙门山冲断带,东侧为龙泉山前陆隆起。根据盆地基底断裂和沉积厚度及其空间展布,成都拗陷内部可进一步分为三个凹陷区,即西部边缘凹陷区、中央凹陷区和东部边缘凹陷区。其中西部边缘凹陷区位于关口断裂与广元)大邑隐伏断裂之间,第四纪沉积最大厚度为253米,主要由下更新统、上更新统和全新统沉积物构成,中更新统沉积极不发育;中央凹陷区位于广元)大邑隐伏断裂与新津)成都隐伏断裂之间,第四纪沉积厚度巨大,最大沉积厚度为541米,地层发育齐全。同时也是中更新收稿日期:2005-10-20;修回日期:2006-04-19(,,
# 22#四 川 地 震2006年第2期统厚度最大的地区;东部边缘凹陷区位于新津)成都隐伏断裂与龙泉山断裂之间,第四纪沉积物薄,主要为上更新统,缺失下更新统和中更新统,厚度仅为20米左右。
由于受喜马拉雅运动的影响,成都拗陷的基底构造较为复杂,存在不同走向的断裂以及不同规模的隆起和拗陷。其中以平行盆地轴向的北北东向断裂更为突出,它们对成都盆地的基底形态、构造格局、沉积作用和地震活动都具有重要的控制作用。
2 龙泉山断裂带地质构造特征
龙泉山断裂带属成都第四纪前陆盆地的前陆隆起,严格地控制了成都平原第四系沉积的东界,由龙泉山西坡断裂和东坡断裂相向对倾组成。龙泉山西坡断裂为晚更新世活动断裂,龙泉山东坡断裂为第四系一般性活动断裂。龙泉山主体构造包括一系列走向北20b~30b东的褶皱、逆断层等压扭性构造。
龙泉山西坡断层由北而南包括草山断层、金鸡寺断层、龙泉驿断层、四方山断层、三星场断层、观音堂断层和新桥断层,它们呈雁列展布。断层总体走向北20b~30b东,局部弯曲,断层多倾向南东,倾角20b~30b、35b~70b,为逆断层。其中龙泉驿断层是本区规模最大的断层,全长120km。其次是新桥断层,长约70km。
龙泉山东坡断层由北而南包括合兴乡断层、大梁子断层、红花塘断层、久隆场断层、尖尖山断层、马鞍山断层、文公场断层、仁寿断层和珠加场断层,共同组成多字型雁列。断层规模不一,小者仅5km,大者长达50km。走向北10b~30b,断面多倾向北西,与西坡断层倾向相反,倾角28b~82b,平面上呈舒缓波状弯曲,呈压性。
龙泉山断裂带地质构造特征:龙泉山成为成都以东的天然屏障,是川中、川西的自然分界线。川中为丘陵区,川西为平原区,龙泉山为低山区。
构造上龙泉山也是分区界线,龙泉山以东为川中褶带,以西为川西褶带。川西为广袤的第四系所覆盖,仅在接龙泉山北倾没端附近,出现近南北向的弧形构造;川中基岩广泛出露,但构造形迹微弱,产状近于水平,无明显线性构造,多为鼻状背斜、短轴背斜等低平穹状构造。
龙泉山主体构造为霜状背斜,构造轴线呈现不同程度的弯曲,具有扭动作用。龙泉山断裂带褶皱深度不大,向下至侏罗系。龙泉山断裂带是古构造继承性发展的结果,其缺失的地层有:志留系、泥盆系、石炭系、中、上寒武系、奥陶系,沉积盖层总厚度约11km。上述表明,龙泉山断裂带属一条早更新世有明显活动,中、晚更新世有活动的断层,具有明显的分段特征[2]。
3 地震活动概况
龙泉山断裂带是一条弱震相对集中的地震带。根据历史地震记载,自公元1531年至1957年,震中在龙泉山断裂带及其附近的有感地震共有17次,其详情如表1。历史地震的记载由于受历史文化和地区差异等诸多因素影响,不同县区所记载的历史地震会有一定差异,地震漏记现象在所难免。因此,在作地震活动性分析时,要研究所使用资料的可信程度。龙泉山断裂带从1896年后MS\510级地震记录相对较完整,地震遗漏可能性小。龙泉山断裂带记载最早的历史地震是公元1531井研、犍为地震。直到1957年四川省建立成都地震台,1965年前后西南地区地震台网相继建立,才真正形成了地震目录,不同时期监测能力不同,地震目录的震级下限各不相同。自1970年四川省地震办公室(现四川省地震局)成立以来,四川地震监测台网逐步建立健全,地震监测能力不断提高。龙泉山断裂带基本上达到控制监测ML\310级地震的能力,1982年成都遥测地震台网投入运行,龙泉山断裂带达到控制监测ML\215级地震的能力。1999年成都市遥测地震台网建成后,成都市境内地震控制能力已提高到210级,2005年成都市遥测地震台网加密升级后,成都市境内实际地震控制能力为118级。根据四川省地震台网的地震目录资料,建立了龙泉山断裂带近代地震目录(1958年1月至2004年09月ML\215)。
311 历史地震活动情况
2006年6月徐水森,任 寰,宋 杰:龙泉山断裂带地震活动性浅析
表1 震中可能在龙泉山断裂带的历史地震
日 期地震简况
井研、犍为六月十六日丑时地大震,二十四日
复震。
井研、犍为地震
井研、犍为地震
仁寿地震,两母山裂
井研、犍为地连震
金堂地震有声
金堂地震凡三次
中江地震
中江地震
成都龙泉区地震,土墙脱落
金堂地震
金堂地震
中江地震,屋瓦有声
中江地震良久,多欲呕者
中江地震
中江地震备 注雍正5井研县志6雍正5井研县志6 # #23明嘉靖十年六月十六、廿四日(1531年7月29日、8月6日)明嘉靖十三年三月初四日(1534年4月16日)明崇祯元年(1628年)清乾隆五十三年春(1788年)清嘉庆二十二年(1817年)清道光二十六年春(1846年)清咸丰五年七月(1855年8月13日-9月10日间)清光绪六年正月十五日(1880年2月24日)清光绪七年二月十七日(1881年3月16日)清光绪二十六年正月(1900年1月31日-2月28日)清光绪二十八年春(1902年)清宣统三年正月初一(1911年1月30日)1919年农历5月(1919年5月29日-6月27日)1919年12月28日1921年农历11月(1921年11月29日-12月28日)1923年7月光绪5井研县志6民国5犍为县志6同治5仁寿县志6光绪5井研县志6民国5犍为县志6民国5重修四川通志金堂采访录6民国5重修四川通志金堂采访录6民国5中江县志6民国5中江县志61954年访问记录民国5重修四川通志金堂采访录6民国5重修四川通志金堂采访录6民国5中江县志6民国5中江县志6民国5中江县志6民国5中江县志6
312龙泉山地震目录
自有仪器记录以后,1958年至2005年12月龙泉山断裂带共发生ML\210级地震66次(详细目录参见四川省地震目录),其中215~219级24次,310~319级12次,410~419级6次,510~519级1
次。
图1 1970年至2005年12月龙泉山断裂带地震分布图(据四川省台网)
从图1(1970年至2005年)可知,龙泉山地区的地震活动主要沿龙泉山断裂分布,条带明显,龙泉山东支断裂较西支断裂活跃,地震活动贯穿整条断裂带。图2(1999年至2005年)与图1相似,特征明
# 24#四 川 地 震2006年第2期
1999年至2005年12月龙泉山断裂带共发生ML\210级地震19次(详细目录参见成都市地震目录),其中310~319级1次,410~419级1次,地震活动与前30年基本持平,
能量释放基本稳定。313 几次有影响的地震事件
(1)1967年1月24日双流籍田
515级地震
这次地震震中为30b15cN、104b
08cE,距成都市区约45千米,该地
震为龙泉山带有历史地震记载以来
最大的一次地震,造成了建筑物破
坏和人员伤亡。该地震震中位于双
流籍田区大林乡境内,除大林乡外,
双流县三合乡(水池乡),仁寿县钢
铁乡(老君场),中坝乡和高家乡破
坏均较严重。上述乡镇当时属仁寿
县地域,故原名/仁寿地震0,现在
称为/籍田地震0。本次地震的震源
深度特别浅,仅4千米,据西南地
震地质队和昆明地球物理所调查,
震中烈度为×度强,倒房数百间,图2 1999年12月~2005年12月龙泉山断裂带地震分布图(据成都市台网)死7人,伤57人,并出现有地裂缝,震时地下水发生异常变化。成都市城区有感,仁寿、峨眉、井研、蒲江、金堂、什邡等地不同程度有感。本次地震余震明显,1月27日有感余震3次,28日1次,以后设有一流动台在震中附近观测了近20天,共记录到余震40余次,其中有感地震3次。据现有地震目录,最大余震为411级,其晚期余震持续到1970年4月1日。同时,籍田515级地震后,整个龙泉山断裂带3级以上地震明显增强,持续了好几年。据统计,这次地震造成的直接经济损失达16195万元,间接损失为124万元,总损失达140195万元(1967年的国内货币值)。
(2)1969年2月24日金堂南413级地震
该地震的微观震中为3016bN、10414bE,参考地名为简阳NW。据中国科学院昆明地球物理所调查,其宏观震中在金堂县云顶山的回龙庙、干沟子、三皇庙、庙子坝一带,比微观震中偏北,震中烈度为Õ度,有掉瓦等轻微破坏现象;Õ度区长轴约11千米,短轴为5千米,长轴走向NE)SW向;Ô度区大约南起五凤溪,北到中江兴隆,东达淮口以东,西北至金堂县城,长轴约18千米,短轴为14千米;有感区北至中江县城,西至成都市区,西北至广汉三水,东南至竹筒以西。据反映,震时听见地声,震后有2次有感余震。
(3)1979年井研天云413级震群
1979年6月至1980年1月,在井研天云乡发生了小震群,其中较大的有1979年6月29日ML413级,1980年1月6日ML411级和1980年1月23日ML319级地震3次。这3次地震均造成了轻微破坏,每次震中烈度均可达Ö度。三次地震的极震区大体重合,均在天云乡的瓦子村和董家村之间的笔架山一带,三次地震迭加的综合烈度为Ö度强。此外,相邻的乐山市童家乡、青神县白果乡的一些地方也有一些损坏或轻微破坏。该地震序列为典型的震群型,有明显前震,前震和部分余震当地有感,余震可能持续到1982年8月。该震群震中烈度偏高,烈度向外围衰减很快,据研究,这与震源深度特别浅有关。
(4)2001年5月31日双流仁寿间414级地震
本次地震的微观震中为30b19cN、104b11cE,宏观震中位于成都市双流县的三星乡、大林镇与眉山市仁寿县高家镇交界处,震源深度10km。据成都市地震局调查,震中烈度Ö度,个别点达Ö度强。据四川省地震台网报告,本次地震震后3个月内均未记录到原震区任何可以交切定位的余震,震前也没有记录到任何可以交切的前震,属孤立型地震。Ö度区包括双流县三星乡、大林镇与仁寿县高家镇这三个乡镇,,
2006年6月徐水森,任 寰,宋 杰:龙泉山断裂带地震活动性浅析 # #25
高家镇的歇马村破坏相对较重,可达Ö度强。Ö度区内的土墙房屋墙体部分倒塌或全部倒塌、或严重倾斜、拉裂、门窗严重变形、房顶大面积梭瓦、掉瓦、倒太岁脊瓦、烟囱倒塌、房柱错位等现象,近年新建的二层楼房也出现穿透性裂缝,个别墙体错位,有的已成危房,古坛村廖八塘水库(库容约5万m)坝基挡水条石出现移位,坝顶有15米左右长的间断裂缝,水库挡水墙有多处裂缝,其中最长裂缝约有1米多,最大裂缝宽约015厘米;此次地震共造成9人轻伤(其中双流县4人,仁寿县5人,包括在外逃避震时被踩伤的3名高家中学学生),未造成重伤和死亡。据四川省和成都市地震局现场工作组评估,本次直接经济损失54416万元。3
4 龙泉山断裂带地震活动分析
411 深部地球物理场特征
深部地球物理场特征表明,龙泉山断裂带在莫霍面彭山隆起的东部边缘;并位于重力梯度带的转向部位以及航磁高异常值和梯度带上。深部地球物理场特征揭示龙泉山断裂带是三级构造的分界线,具备发生破坏性地震的构造条件。
412 断层泥结果
从龙泉山断裂带地质构造活动年代分析,其东坡断裂倾向北西,西坡断裂主要倾向南东,均具压扭性特征。断层破碎带物质疏松,多未胶结,断层面上多处存在松软新鲜的断层泥。尤其是该段西坡断裂控制了成都第四纪盆地的东部边界,反映断裂带具有一定的新活动。断层泥年代测定结果表明,该断裂最新的强烈活动时代为中更新世末到晚更新世初,是一条活动断裂。
413 地震活动分析
该带1967年籍田515级地震与1979~1980年井研413级震群的间隔时间为12年,在距井研震群21年后,2002年5月31日发生了双流仁寿间414级地震,这次地震是在整个龙泉山断裂带地震频次有所增高的背景下发生的(图3)。鉴于籍田地震发生1年后,还发生了411级余震,在籍田地震发生2年后,在金堂南发生413级有感地震;考虑到井研地震为震群型地震,在首次413级地震发生半年后在原地再次发生411级和319级地震。值得注意的是龙泉山断裂带南段井研一段,历史上曾发生4级左右地震,近年来微震有所集中、并有增强的趋势;另一个则是前些年微震比较活跃的龙泉山带北段中江一带。考虑到2002年5月31日双流仁寿间发生了414级地震,双流仁寿一带能量释放比较充分,今后数年再发生4级
以上地震可能性较小。
图3 龙泉山断裂带B
值曲线
图4 龙泉山断裂带地区M)T图(M\210)
# 26#四 川 地 震2006年第2期
图5
蠕变曲线
图6 龙泉山4级以上地震跳迁图(1960)2005)
从龙泉山断裂带蠕变曲线分析,表现为能量积累缓慢,能量释放处于较低水平;龙泉山断裂带是一条地震活动相对较弱的断裂带,地震活动强度和频度相对比较低,历史有感地震大多集中在该带北段的中江至金堂一带、该带南段的井研一带和双流与仁寿交界处的龙泉山断裂带断层分段处,该处发生了1967年515级地震和2002年5月414级地震,同时该带地震孕育周期较长。而大林场以北)太平场)龙泉驿)洛带附近长达40余千米地段,地震活动相对较弱。分析认为双流与仁寿交界处近5年内再发生4级以上地震可能性较小。
414 构造应力场分布
该带内曾发生过1967年1月24日双流大林场(原属仁寿县)515级地震(其等烈度线长轴为北东向,震源机制解也与断裂方向相当吻合),2002年5月31日双流仁寿间414级地震,1969年金堂南413级地震和1979~1980年井研天云413级震群,该区弱震活动亦较频繁,地震震中沿断裂带呈带状分布。415 形变测量结果
20世纪70年代末至80年代初曾对龙泉山断裂带上的几个跨断层水准场地进行过观测,其西坡断裂的垂直形变年速率为012~014毫米,东坡断裂的垂直形变年速率为011~015毫米。1993~1994年,对龙泉山西坡断裂上的老君场场地进行了复测,年速率为0143~0155毫米,对此有的专家认为:此测量值高于多年的实际平均速率,有的专家则认为此测量值基本反映了该带实际水平;对于类似的争论,有待进一步的测量,随着GPS技术的应用和GPS观测网的建成,将有力地改善观测条件,并获得精度更高的观测数据。
5 结语与建议
通过对龙泉山断裂带东坡断裂和西坡断裂的地质构造及地震活动性研究,认为该断裂带具压扭性特征。该带的断层破碎带物质疏松,多未胶结,断层面上多处存在松软新鲜的断层泥。历史地震记载和现今地震活动沿断裂带分布特征明显。从历史地震记载和近40年地震监测表明,该断裂带地震活动明显具有分期性和南北跳迁的特点,该断裂带曾发生过515级地震,近10年地震活动明显在增强。分析认为:41
2006年6月徐水森,任 寰,宋 杰:龙泉山断裂带地震活动性浅析 # #27
龙泉山地区是成都市未来重要的卫星城市。在成都市委、市政府领导下,倡导以人为本,大力推进城乡一体化,构建和谐社会,通过对龙泉山断裂带的地质背景和地震活动性研究,特提出如下建议:
(1)龙泉山地区目前仅有一个遥测地震子台,手段单一,对该地区地震活动性的监测较为不利,成都市数字遥测地震台网二期工程的完成,将极大地缓解这一矛盾,同时也增强了成都市的地震监测能力,但是龙泉山断裂带地区地震前兆观测却是一片空白,有必要加强该地区的地震前兆监测,增上1~2个前兆地震台(如形变观测、地下流体观测、电磁观测等)。
(2)农村民房的抗震设防一直是成都市的一个弱点,需增强全市人民的抗震设防意识,龙泉山地区曾发生地515级地震,整个断裂带按Ö度和×度设防,不太合理,要有针对性的区别对待,尤其是断裂带附近地区,可适当注意设防能力,或者完全避开断裂带通过地带(断层出露地带)。
(3)龙泉山断裂带地区(北起中江县,依次通过金堂县、青白江区、简阳县、龙泉区、双流县、仁寿县、井研县,南到乐山市新桥镇附近)需加强三网队伍的建设,尤其是成都市所属的金堂县、青白江区、龙泉区、双流县目前尚无专门从事地震工作的机构和队伍,需建立一支素质高、作风正、责任心强的三网队伍;或在上述区县建立和推广防震减灾助理员制度,从源头上做好防震减灾工作,让该地区的人民有安全感。
参考文献
11 成尔林.四川及其邻区现代构造应力场和现代构造运动特征[J].地震学报,1981,3(3).
21 唐荣昌.四川活动断裂与地震[M].成都:成都地图出版社,1993.
PrimarystudyontheseismicityalongthefaultsofLongquanshan
XUSHu-isen,RENHuan,SONGJie
(EarthquakeAdministrationofChengduCity,SichuanChengdu610015,China)
Abstract:TheseismicityofbothwesternandeasternsidesofLongquanshanfaultsisstudied.Ourresultsshowitisanactivefault.Thespatialdistributionofseismicitiesinhistoryandpresenttimearealongthesefaults.Theseismicityshowsacyclehappeningandseismiceventoccurfirstinthenorthandtheninthesouthinturn.Theseismicityforlast10yearsshowsthattheseismicityofthesefaultsincreases.
Keywords:fault;seismicity;earthquakeprediction