亚太大陆逃逸构造与地壳活动.pdf

地质学报，82 121643～1667. 地质学报，82 121643～1667. 亚洲大陆逃逸构造与现今中国地震活动亚洲大陆逃逸构造与现今中国地震活动 嵇少丞 1, 2，许志琴2， 王茜1，孙圣思1，李海兵2 1 加拿大蒙特利尔综合工学院民用、地质与采矿工程系，蒙特利尔，H3C 3A7 2 中国科学院地质研究所大陆动力学实验室，北京，100037 内容提要内容提要2008 年 5 月 12 日汶川地震让中国地学界强烈感受到深入研究地震地 质与构造变形的重要性和肩负防震减灾巨大的社会责任。本文作者从构造地质学家的 角度对中国大陆地震分布、成因规律以及发展趋势做了一些讨论。按地震分布，中国 大陆可以粗分为两个区域，其交界是一条过渡带。该过渡带的东界是郯庐断裂及其和 海南岛的连线，西界是齐齐哈尔-北京-邯郸-郑州-宜昌-贵阳-越南河内连成的线，后者 其实就是松辽盆地的西界大兴安岭的东界、太行山的东界、大娄山的东界。我们不妨 将上述两线所夹过渡带称之为“地震区分界线”。分界线以西的广大地区，活动断裂、 活动褶皱、活动盆地都与印度板块楔入欧亚大陆造成的青藏高原隆升、快速侧向扩 展、亚洲大陆逃逸构造活动有关。流变性较好的造山带 如青藏高原和天山 和流变性 较差的古老地块 如塔里木、准噶尔、阿拉善、鄂尔多斯、四川盆地等 在其边界强烈 对抗，形成强震。地震区分界线以东的中国沿海地区受太平洋和菲律宾海板块运动的 影响也会发生地震，但其强度和频度与该线以西的青藏高原周边、天山、鄂尔多斯地 块周缘以及张家口-渤海断裂带上地震低得多。由太平洋板块在日本海沟向西深腑冲形 成的地震在中国仅分布在吉林省珲春-汪清一带，这些深源地震对地面工程建筑破坏性 不大。处于欧亚、菲律宾海和南海三个板块的交汇部位的台湾地震不断。受台湾地震 的影响，闽粤沿海 NW 和 NE 向断裂往往被激活，形成地震。总之，虽然中国大陆的 现代地震受太平洋、欧亚、印度和菲律宾海四大板块联合作用控制，但最主要、最直 接、影响最大的还是印度板块楔入欧亚大陆造成的青藏高原隆升、快速侧向扩展和大 陆逃逸。因此，对中国的地震研究不能仅局限于某区域或某条断裂，而应把整个亚洲 大陆逃逸构造作为整体的、统一的“一盘棋”看待。 1 关键词关键词中国地震；印度板块楔入欧亚大陆；青藏高原隆升和侧向扩展；大陆逃 逸构造 1 引言引言 2008 年 5 月 12 日 14 点 28 分四川省阿坝藏族羌族自治州汶川县映秀镇 附近发生 Ms8.0 级特大地震，震中位于映秀镇 牛圈沟蔡家村 31.0N，103.4E ，媒体称之为汶 川地震。汶川地震是位于青藏高原北部的松潘甘孜地块沿龙门山主中央断裂向四川 盆地强烈推覆斜冲造成的。震源深度 16-19 km，此深度以上所有岩层瞬时破裂，释放 出巨大的能量，其中约 90的能量耗散于岩石破裂、碎裂、摩擦、升温 形成假熔岩 等，另外 10左右的能量以地震波的形式迅速传遍亚洲，震撼整个中国大陆。特别在 从映秀经北川到青川长达 280 km北东向延伸的同震破裂带及其附近地区，地震波引起 的强烈地面震动造成大量房屋倒塌，从而造成 69，226 人死亡 已确认，17，923 人失 踪 尸体尚埋在废墟中 ，374，643人受伤，4，500多万人失去家园，导致上万亿元的 财产损失。汶川地震的极重灾区和重灾区位处高山深谷，地形地貌条件极为恶劣，加 之强烈地震引发地面隆起和陷落、道路错裂、桥梁倒塌，还有山崩、滑坡、塌方、泥 石流、堰塞湖等严重地质灾害 图 1-2 ，造成交通阻塞，给营救工作带来巨大困难。汶 川地震最大烈度 11 度，主震后 112 天内共发生余震 27，000 多次，最大余震 6.4 级， 余震范围长达 300 km，宽 80 km。正如温家宝总理所说，汶川地震是中华人民共和国 建国以来损失最惨重、波及范围最广而且援救最困难的一次强烈地震。这次巨灾使山 河哭泣、举国同悲、全球震惊。作为地球科学家，我们为这次地震没能得以预报、预 测或预警深感痛惜，从来没有像现在这样强烈地感受到深入研究地震地质和构造变形 的重要性和肩负防震减灾巨大的社会责任。 胡锦涛总书记在 2008年 6月 23日中国科学院和中国工程院院士大会上提出要提 高地震灾害监视和预警的能力，加强对地震孕育、发生、发展和机理的研究。温家宝 总理也多次强调加强中国地震机制的研究。5.12 之后，我们通过资料的收集和分析， 从构造地质学工作者的角度对中国大陆地震分布与成因规律和趋势做了一些思考，现 整理于此，和大家讨论，还请批评指正。 2 2 亚洲大陆逃逸构造模式亚洲大陆逃逸构造模式 5.12 汶川 8.0 级地震之后几个月内，在龙门山断裂带内又发生几万次余震。同年 6 月 18 日四川雅安市石棉县发生 4.7 级地震，7 月 17 日青海唐古拉地区 33.2N，92.1E 发生 5.3 级地震，8月 21日云南省盈江县 24.9N，97.8E 发生 5.9级地震，8月 26日在 西藏日喀则仲巴县 30.7N，83.4E 发生 5.0 级地震；8 月 27 日在俄罗斯贝加尔湖地区 51.7N，104.3E 发生 6.4 级地震。8 月 30 日在四川攀枝花市仁和-会理两县交界 26.2N，101.9E 发生 6.1 级地震。10 月 5 日新疆克孜勒苏柯尔克孜自治州乌恰县境内 发生 6.8 级地震 39.5N，73.9E ，10 月 6 日西藏拉萨当雄县羊八井镇格达乡附近发生 6.6 级地震。所有这些地震活动都可以在“亚洲大陆逃逸构造 Escape structures”这个 大地构造模式下获得令人满意的解释。 本文作者的其中三位嵇少丞、许志琴和李海兵都和法国巴黎地球物理研究所 Paul Tapponnier 教授有过密切地合作研究，亚洲大陆逃逸构造的模式正是他年轻时代 的杰作 Tapponnier and Molnar, 1976, 1979; Tapponnier et al., 1982, 1986; Peltzer and Tapponnier, 1988 ，1975-1976 年他在美国麻省理工学院做博士后期间，用胶泥模拟欧 亚大陆在向北漂移相对刚性的印度大陆板块 在图 3 中印度板块用钢活塞代表 挤压 下，亚洲大陆逐渐裂解，分成断块向东或东南方依次逃逸 图 4-5 。 印度板块和欧亚板块相碰于约 45 Ma 前。碰撞之后，流变学强度较小的亚洲大陆 挤压缩短了近 1500-2000 km，形成了厚度近乎是正常大陆地壳 35-40 公里 两倍的青 藏高原增厚地壳 60-70 km 。当青藏高原隆起到一定的海拔高度 山峰 7-8 km高 后就 再也不能继续上升了，原因是处于高温高压条件下的深部地壳在其上覆岩石的重力载 荷下已作韧性流动 Ji and Xia, 2002; Ji, 2008 ，青藏高原下面深部地壳的物质在差应力 作用下不得不向东 太平洋方向 侧向运动，离开青藏高原的腹地向高原的边缘涌进， 以便在印度板块前进的道路上腾出空间，从而使青藏高原随时间推移不断向北、向东 北、向东和东南扩展。青藏高原深部地壳高温塑性物质推拥着高原周边的地块向压力 低的地方侧向逃逸。与此同时，青藏高原内部一系列近东西向的断裂带的性质也从原 先的挤压推覆转变成侧向走滑。最早被挤出的是印支地块 中国滇西、越南、老挝、柬 埔寨、泰国 ，挤出开始于大约 32 Ma 之前。印支地块原先和西藏的冈底斯地块连为一 体，呈近东西向，横在印度板块向北前进的道路上。随着印度板块继续向北运移，整 3 个印支地块像一个抽屉一样一边往外抽，一边绕喜马拉雅东构造结作顺时针旋转，最 终到了现在我们所观察的这个位置。由于在喜马拉雅东构造结处遭受了强烈变形，压 扁伸长，印支地块和冈底斯地体被拉得越来越细，一旦拉断最终将形成大陆规模的布 丁构造 图 5 。 印支地块的东界是红河-哀牢山断裂带，它在 32-10 Ma 之间作左旋走滑剪切 吴海 威等，1999; Zhong et al.，1989; Tapponnier et al., 1990；Leloup et al., 1995 。距今约 10 Ma 之后，红河断裂带又转变成右旋走滑剪切 Tapponnier and Molnar, 1977；Allen et al., 1984 ，这条断裂带西北边和金沙江断裂带相接，经洱源向南，凤仪-弥渡-南涧-戛沙- 元江-红河-河口，然后进入越南境内，最后潜入南海。红河断裂带呈 NW 向，5-6 Ma 后由于小江断裂带的左旋走滑运动，遭受变形而呈弧形，元江之北红河-哀牢山断裂带 呈 NNW向，而元江之南呈 NW向。现今红河断裂带的右旋走滑速率达 7-8 mm/a 邓起 东，1996 。脆性的红河断裂带分成两段1 北段，从洱源到南涧，历史上曾发生过 数次破坏性地震，例如，从北到南分别是 1893 年洱源 6.5 级地震， 1901 年邓川东南 6.25 级地震，1925 年大理 7.0 级地震，1652 年弥渡 7.0 级地震，1925 年南涧 6.25 级地 震，1993年丽江 7.3级地震，1996年 2月 3日的丽江 7.0级大地震。 2 南段，即南涧 以南的红河-哀牢山断裂带，右旋滑移速率 3-4 mm/a 虢顺民等，2001 。历史上好像没 有 6 级的地震， 连 4-5 级地震都相对较少，是因为这段断裂蠕滑 无震滑动 还是近 2000 年来一直处于闭锁状态这个问题有必要研究清楚。5-6 Ma 之后，随着羌塘地块 加快向 SE方向逃逸的步伐，鲜水河-小江断裂带开始发生大规模的左行走滑。 印支地块的西边界以前是高黎贡断裂带，现在移至腾冲以西的缅甸境内，即 Sagaing 断裂带。滇西的澜沧江断裂带在印支地块逃逸过程中也起到非常重要的作用。 2008 年 8 月 21 日云南省盈江县的 5.9 级地震、2007 年 6 月 3 日云南普洱哈尼族彝族自 治县 23.0N，101.1E 的 6.4 级地震、2004 年 10 月 19 日云南保山 25.1N，99.0E 的 5.0 级地震、2005 年 1月 26日云南思茅 22.7N，100.8E 的 5.0级地震、，2006年 1月 12 日云南墨江哈尼自治县 23.4N，101.6E 的 5.0 级地震等都和上述断裂带的活动有 关。据 Tapponnier et al. 1996 ，Briais et al. 1993 印支地块和华南地块左旋相对运动 造成的“间隙”则是中国的南海，它是形成于红河-哀牢山断裂带南端的半拉分盆地。 4 云南大理苍山脚下美丽的洱海也是红河-哀牢山断裂带中一个拉分盆地 Wu and Wang, 1988 。 第二个被挤出的先是华南地块 图 3中的 B或图 5中的 3 ， 然后是华北地块 图 5 中的 4 。华南地块包括松潘-甘孜地体、龙门山、四川盆地以及云南红河断裂以东、秦 岭以南的华南和中国中部的众多省份，即扬子地块 图 4-5 。挤出始于 15 Ma 左右。 这个阶段里，青藏高原向东扩张和挤出受东部不同流变学性质地块的阻挡，例如，松 潘-甘孜地体挤出受到流变学强度大的四川盆地的阻挡，5.12 汶川 8.0 级地震正是松潘- 甘孜地体向流变强度大的四川盆地地壳挤压推覆与斜冲的结果。华南地块的西南边界 也从原先的金沙江-红河断裂带东移到安宁河-小江左旋走滑断裂以及滇南和越南境内的 红河走滑断裂，导致川滇地体 羌塘地块的南部 和扬子地块绝裂分离 图 5 。2008年 8 月 30 日在四川攀枝花会理发生的 6.1 级地震就是昔格达-元谋断裂活动的结果。在四 川省境内，映秀-宝兴-泸定一线的龙门山南段以及它与鲜水河-安宁河断裂交界的地区 是一个重要的地震空白区，随时都有发生强震的可能，但具体的发震时间目前尚无法 预测。2001 年 1 月 14 日昆仑山 8.1 级大地震发生在东昆仑左旋走滑断裂带上。华北地 块还包括柴达木祁连山地体、鄂尔多斯地块以及秦岭以北的华北省份如陕西、山 西、河北等。柴达木祁连山地体向北东方向位移速率为 10-14 mm/a 张培震等， 2003 。 华南地块东移的北边界是阿尔金左旋走滑断裂、祁连山推覆断裂、左旋斜冲海原 断裂。阿尔金断裂的左旋走滑速率 9-10 mm/a Bendick et al., 2000；Shen et al., 2001 ， 横跨祁连山推覆断裂带地壳的缩短速率是 7-10 mm/a，海原断裂的左旋走滑速率约为 7.5 mm/a 张培震等，2003 。遇到坚硬的额尔多斯地块，逃逸构造只好绕着走，应变 的强烈不协调造成在额尔多斯地块东西两侧皆形成拉分盆地，西侧是银川盆地，东侧 是山西地堑。然后在山西地堑的北端连结上京津唐张 北京、天津、唐山、张家口 地 区的近东西断裂，最后向东潜入渤海。历史上华北地块的边界断裂上发生过许多特大 地震，例如，1920 年 12 月 16 日晚 8 时 06 分发生的 8.5 级海原大地震，地震发生时， 宁夏海原黄土高原六盘山山区剧烈晃动，鸣声如雷，山头滑落河谷。仅仅几分钟，极 震区两万多平方公里内山崩地裂，房屋倒塌，惨象寰生。地震波环绕地球七圈，强烈 的震动持续近 20 分钟。当时全球 96 个地震台全部记录到了这次大地震。“海原地震 5 释放出的能量，相当于投放了 2.2亿吨 TNT 炸药或 11.2个唐山大地震”。公元 1556年 1 月 23 日发生的陕西华县 8.0 级大地震也在这条断裂带上，这次地震死亡人口达 83 万 之多，为古今中外地震历史的罕见。这条断裂带使北京及其周围地区在近一千年来曾 遭受过 9 次 6 级以上破坏性地震的袭击。 第三个正被挤出的是东北-蒙古地块，它包括内蒙古、中国东北、蒙古国、俄罗斯 远东地区 图 4，挤出时间是近 5 Ma 到未来的 20-30 Ma。该地块西南边界是阿尔金断 裂，东北边界由一系列断断断续续尚未并合连贯的断裂组成。贝加尔湖就是形成于两 条走滑断裂之间的一个巨大的拉分盆地 Tapponnier and Molnar，1976；Tapponnier et al., 1986 。2008 年 8 月 27 日 9 点 35 分俄罗斯贝加尔湖地区 51.7N，104.3E 发生的 6.4 级地震就是和这些断层活动有关。 青藏高原及其周围的地块逃逸构造构成一个完整的地质构造体系 Tectonic system，系统内各断裂带彼此关联，协同合作，往往牵一线带动一片，出现多米诺骨 牌式的连锁反应，某一个地块向前迈了一步，它会将应力传递给前面的地块使其前 进，也会腾出空间让后面的地块往前赶一步，从而使得地震活动具丛集性，即地震在 某一时间段内密集成丛发生。地块间的相互错动，在高温高压的下地壳中表现为韧性 滑移 位错蠕变、扩散蠕变、超塑性变形等，Ji and Xia, 2002; Ji, 2008 ，在脆-韧性转变 带之上的中上地壳中呈脆性，表现为破裂和摩擦滑动，产生地震 Ji et al., 2002 。当某 一地块在前进的道路上遇到绊脚石 断层急转弯处、断层面凹凸处、断层碰到强岩体或 障碍体、不同方向断裂的交汇点等 ，这个系统就会出现一个阶段相对的平静期，在这 个时段内应力逐渐积累，一旦应力达到足以踢开绊脚石 例如，剪断龙门山彭灌杂岩 的程度，岩石破裂或摩擦失稳、断层滑移，于是该构造体系又进入新一轮的活跃期。 因此，对中国的地震研究不能仅局限于某区域或某条断裂，而应把整个亚洲大陆逃逸 构造作为整体的、统一的“一盘棋”看待。 3 中国地震分布中国地震分布 按地震分布图 5，中国大陆可以粗分为两个区域，其交界是一条过渡带。该过 渡带的东界是郯庐断裂及其和海南岛的连线，西界是齐齐哈尔-北京-邯郸-郑州-宜昌-贵 阳- 越南 河内连成的线，后者其实就是松辽盆地的西界大兴安岭的东界、太行山的 6 东界和大娄山的东界。我们不妨将上述两线所夹过渡带称之为“地震区分界线”。分界 线以西的广大地区，活动断裂、活动褶皱、活动盆地都与印度板块楔入欧亚大陆造成 的青藏高原隆升、快速侧向扩展、亚洲大陆逃逸构造活动有关。流变性较好的造山带 如青藏高原和天山 和流变性较差的古老地块 如塔里木、准噶尔、阿拉善、鄂尔多 斯、四川盆地等 在其边界强烈对抗，形成强震。地震区分界线以东的中国沿海地区受 太平洋和菲律宾海板块运动的影响也会发生地震，但其强度和频度与该线以西的青藏 高原周边、天山、鄂尔多斯地块周缘以及张家口-渤海断裂带上地震低得多。地震区分 界线的过渡带内是上述的两种地质构造作用的“拉锯区”。例如，山东省菏泽市就在 这个过渡带内，1937 年 8 月 1 日菏泽市西部解元集一带发生 7.0 级地震、同日小留集 一带发生 6.75 级地震，1983 年 11 月 7 日菏泽市又发生了 5.9 级地震 胡长和，1991； 王瑞田等，1994 。1937 年的菏泽地震影响范围广阔，北起北京，南至镇江、武汉， 西起洛阳，东至黄海、勃海沿岸。有感面积约 65 万平方公里。菏泽市受灾最重，死亡 达 3350 人，受伤 12701 人，房屋倒塌 32 万间。喷沙，冒水和塌陷现象普遍，有人和 牲畜陷落坑中，后又被水喷出。震后发生降雨，整个震灾区均成泽国。据史料记载， 此次地震前的地震前兆现象十分明显。井水变浑、变色、起沫、冒泡、水位忽升忽 降，甚至外溢、自喷。震前地声、地光、地气明显。临震前“咯噔咯噔”地响声似沉 雷。一道白光闪过，惊魂未定，大震来临。菏泽县城有多人看到东城墙外有红色火球 升起，大如磨盘，形如照明弹，在空中停留 2 秒钟后消失。震后此处有北东向地裂 缝，最宽处 10厘米。 1957 年在山东省郯城至安徽省庐江之间发现一条 NE 向带状航磁异常，据此地质 学家发现了中国东部一条深大断裂，命名为郯庐断裂。后来人们发现，郯庐断裂并不 仅存于郯城与庐江之间，向南到湖北省长江北岸的武穴，向 NNE 方向经安徽省的宿 松、潜山、庐江、嘉山、江苏省的泗洪、宿迁、山东省郯城、沂水、潍坊，进渤海， 然后过辽东半岛，穿过东北三省去了俄罗斯。在中国境内就长达 2400 km，宽几十至 200 km，总体走向 NE10-20 图 5 。 纵观亚洲和中国地质构造图 图 5 ，以上述的地震区分界线为边界划成两个大构 造区，东边是太平洋扩张运动区，西边是由印度板块挤入造成的地壳增厚和逃逸构造 区。两个构造域的作用在郯庐断裂上交汇，使郯庐断裂作右旋走滑运动。由太平洋板 7 块在日本海沟向西深腑冲造成的、在中国境内的深源地震主要分布在吉林省珲春-汪清 一带，这样的深源地震对地面工程建筑破坏性较小。例如，2002 年 6 月 29 日 01 时 19 分，在吉林省汪清县 43.5N，130.6E 发生 7.2 级地震，震源深度 540 公里。尽管震级 较高，影响范围较大，但由于属深源地震，地震波在传播过程中，能量大大衰减，到 达地面后对地表没有造成多大破坏。 台湾作为太平洋岛弧系的一环，又处于欧亚板块、菲律宾海板块和南海板块的交 汇部位，西受逃逸构造的挤压、东受菲律宾海板块的腑冲，两面夹击，地震不断 图 5 。NE向的右旋逆冲走滑断裂和 NW向左旋走滑断裂作用是台湾及附近海域主要的地 震成因。此外，台湾中央山脉西麓的活动逆断裂与活动褶皱也是重要的发震构造。受 台湾地震的影响，闽粤沿海 NW 向特别是 NE 向断裂往往被激活，形成地震， 例如， 福建省南日岛到广东省南澳一线的泉州-汕头地震带 丁学仁，1998 。1604年 12月 29 日 明万历三十二年 ，泉州以东海域发生 8.0 级地震，中国东南沿海最大的一次地 震，古城泉州及邻区遭受严重破坏。据史料记载，地震时，山石海水皆动，泉州城内 外楼房店铺全都倾倒。 江苏省南通市和盐城市以东的南黄海也是地震活动较为集中的地方。黄海是在扬 子克拉通基础上由早新生代裂陷作用形成的。地堑正断层走向 NNE-SSW 或 NE-SW， 并被 NWW-SEE 向左旋走滑断层错断。例如， 1984 年 5 月 21 日南黄海发生的 Ms6.3 级地震，震中位于 32.61N，121.60E，震源深度 17 km。据 Chung and Brantley 1989 分析，地震发生在一条 120，88 左旋走滑兼逆冲的断层上， 位移矢量的侧伏角为 28W。很明显，南黄海的地震尽管位于郯庐断裂以东，还是受大陆逃逸作用影响较大 图 5 。 郯庐断裂在侏罗世时，是一条左行走滑断裂带，当时长度也仅是武穴 湖北 至安 丘 山东 ，左行错断了大别-苏鲁超高压变质岩带近 500 km，而且郯庐断裂东侧的地 块发生了 15-25 逆时针旋转 王小凤等，2000 。在白垩世，郯庐断裂带和河北、北 京、天津、辽西、渤海等华北地区一样遭受 NWW 向拉张，形成地堑等断陷盆地，此 时郯庐断裂带进入渤海，渤海中央成为当时的沉降中心。45 Ma 以来， 印度大陆挤入 欧亚大陆、青藏高原形成和侧向扩大、大陆向东逃逸，逃逸构造造成的构造应力和太 平洋向西腑冲造成的构造应力同时作用于郯庐断裂，使其转变成右行走滑断裂带，进 8 一步向 NE 方向传播扩展，穿过整个东北三省最后进入俄罗斯境内 图 5 。现今的郯庐 断裂水平滑移速率约为 2.3 mm/a 邓起东，2002 。据王小凤等 2000 的研究，郯庐断 裂带上最大主应力 1 σ 定向，在东北三省为 60，山东境内为 97，在安徽境内为 116，如此分布，说明郯庐断裂带在现今亚洲大陆逃逸构造运动中发挥了重要的作 用。 1668 年 7月 25日晚 8时左右 清康熙七年 山东省郯城和莒县之间一带发生 8.5 级 大地震，震中位于 35.1 N，118.6 E，形成的同震破裂至少 130 km 长，走向 NE20- 25，倾角 60-80，右旋走滑位移为 7-9 m 李家灵等，1994 。这是发生在郯庐断裂带 上的一次特大地震，也是中国东部迄今为至最强烈的地震，有感范围波及到陕西、山 西、河北、河南、湖北、江西、浙江、福建、安徽和江苏等省，总面积约 100 万平方 公里。地震破坏的地区约 19 万平方公里，其中破坏惨重的有山东省郯城、临沂、莒 县、沂水、江苏省新沂、宿迁等地，最高烈度达 12 度。1668 年郯城地震属于主余震 型，震后又发生 6.5-7.1 级余震 6 次。该地震造成建筑物倒塌性破坏，地面遭受强烈变 形，至少 5 万人死亡。据历史记载郯城，“一时楼房树木皆前俯后仰，以顶至地者 连二、三次，遂一颤即倾。城楼垛口、官舍民房并村落寺观一时俱倒塌如平地”， “城内四关六百余户尽倒，城垛全坍，周围坼裂，城楼倾尽，城门压塞，监仓衙库无 存，烟灶俱绝”。当时正值夏季炎热多雨季节，随之而来的瘟疫流行。史料记载 “其时死尸遍于四野，不能殓藏者甚多，凡值村落之处，腥臭之气达于四十余里，臭 不可闻”，“天灾存至，痢疾继发，号哭之声，彻于四野”，“先时自谓灾方过，谁知 灾后病还来”。 据林伟凡与高维明 1987 研究，除 1668 年地震外，仅全新世以来郯城和莒县之 间的郯庐断裂带上，至少还有另外三次级的古地震，平均复发周期约 3200 年。 为什么这个地区多次发生级的巨震肯定这个地区具有特殊的地质条件。我们认 为这个特殊的条件就是强岩，只有震源区有强岩才能产生强震。郯城和莒县之间的地 下正是高强度的苏鲁超高压变质岩，如长英质片麻岩、花岗岩和榴辉岩等。从 1969 年 到现在，地震台网的记录显示，郯城和莒县之间的郯庐断裂带上小震密集成带，表明 1668 年地震的震源区至今尚未完全愈合，断层岩尚未完全固结。由此可见，由压溶-体 搬运 Pressure solution and mass transfer 主导的断层愈合作用是非常缓慢的过程。1995 0 . 8≥ 0 . 8≥ 9 年日本阪神大地震之后，日本科学家立即在发震的 Nojima 断裂带实施了科学钻探，并 分别于 1997 年，2000 年和 2003 年进行了三次注水试验，以了解大地震之后断裂带空 隙度和渗透性的演化规律，他们发现地震 6年后断裂带的渗透性仅减少 40 Kitagawa et al., 2007 ，说明断层愈合作用往往是非常缓慢的。在 1668 年地震前 2000 年的历史 上，山东省郯城-莒县地区没有发生过强震，说明该段郯庐断裂曾处于闭锁和弹性应变 能积累阶段 地震空区 。由此证明，巨震总是发生在本该活动而又长期未活动的地震 空区。 4 由亚洲大陆逃逸构造运动形成的中国主要地震活动区由亚洲大陆逃逸构造运动形成的中国主要地震活动区 4. 1 拉萨地块拉萨地块 本文所说的拉萨地块包括喜马拉雅地体和拉萨地体。雅鲁藏布江断裂带分开了南 边的喜马拉雅地体和北面的拉萨地体，它是印度与欧亚板块碰撞的缝合带，喜马拉雅 地体是这两大板块碰撞产生的增生地体。雅鲁藏布江断裂带原先是逆冲推覆 10 Ma 之 前，现今是右旋走滑，速率是 5 mm/a。嘉黎断裂是拉萨地体和冈底斯地体之间的边 界，嘉黎断裂绕过喜马拉雅东构造结与怒江断裂带和缅甸境内的 Sagaing 断裂带相连， 构成印支地块的西界。嘉黎断裂在晚第四纪右旋走滑速率为 6-10 mm/a Armijo et al., 1989；任金卫等，2000 。 西藏最危险的地震莫过于发生在喜马拉雅主边界逆冲断裂带 Main Boundary Thrust 上的地震，例如，1950 年 8 月 15 日 22 时 9 分 34 秒，西藏察隅县 28.5N， 96.0E 发生震级为 8.5级的强烈地震 图 5 。此次地震，震中烈度 12度，强烈地震在 倾刻间造成庙宇、官署、村庄毁灭、大地开裂、雪峰崩塌、巨型山石滚滚而下，堰塞 江河，山体面貌全非，森林毁没。山间公路两旁连日飞尘蔽日，经旬不散。雅鲁藏布 江溃决，水势暴涨。印度布拉马普特河洪水为患，堰渠冲毁，道路切断，桥梁损坏。 地震破坏总面积达 40 平方公里。西藏死亡 3300 多人，印度死亡 1500 多人。雅鲁藏布 江边山腰上的耶东村，被地震连房带人一起从江西岸被抛到江东岸。毕波村也被整个 抛落江心。喜马拉雅边界逆断裂的滑移速率 50mm/a。 西藏拉萨地块上有 14-15 条 NS 或近 NS 向的裂谷 图 5 ，它们是由近 EW 或 SEE-NWW 向拉伸作用造成的上地壳的脆性变形。受到印度板块和欧亚板块 NS 向的强 10 烈挤压，西藏高原发生隆升和快速侧向伸展， 在高温高压的中下地壳岩石作塑性形 变，但在弹性的上地壳中在垂直于 NS挤压方向上形成 EW向水平拉张， 形成 NS向脆 性正断层。这些裂谷有的是双侧对称断陷、有的是单侧不对称断陷，这些 NS向裂谷控 制一些第四纪盆地现代湖泊的分布 Molnar and Tapponnier，1978；Tapponnier et al., 1981；韩同林，1987；吴中海等，2007a 。这些 NS向的裂谷是历史上人类陡步穿越喜 马拉雅山脉的方便之路，所以为中国与印度之间宗教、文化、商务交流发挥了重要的 作用。西藏高原现代许多地震的成因都与这些 NS向裂谷带中的正断活动有关。例如， 2008 年 8 月 25 日西藏仲巴县 6.8 级地震，震中位于 31.341N，82.998E，震源深度 11 km，发震断层为一条正断层，断层产状 180，62 。1992 年 7 月 30 日尼木 6.5 级地震 发生在羊易和安岗断陷盆地西边界的 NNE 向正断层上。2004 年 3 月 7 日西藏安多县懂 错盆地内发生 Ms5.6 级地震 31.68N，91.31E ，震源深度 16 km，发震断层产状 055，83 ，是一条长约 40 km具左旋走滑分量的正断层 吴中海等，2007b 。 1951 年 11 月 18 日在拉萨市当雄县境内崩错湖发生一次 8.0 级大地震，震中位于 31.1N，91.4E，崩错湖是一个夹在两条走向 N50W，倾向 NE，倾角 60-80 的右行右阶 羽列走滑断层之间的拉分盆地，这次地震在 NW-SE 对角线方向上打通了拉分盆地 吴 章明和邓起东，1989 。同震破裂带总长 100 多公里，最大水平位移和最大垂直位移分 别是 7.3 m和 1.5 m，震源应力场的 1 σ为 NNE， 2 σ垂直， 3 σ定向 SSE。1952 年在上述 破裂的 SE端，还发生过一次 7.5级地震。 1993 年 3 月 20 日拉孜、昂仁之间发生的 6.6 级地震， 震中位于 29.33N， 87.42E，震源深度 8 km， 发震断裂是定日-查拉近南北向的正倾滑断层 周荣军等， 1996 ，断层面产状 175，20 。2004 年 7 月 11 日在中国西藏与尼泊尔的边界附近发 生一次 Ms6.2 级地震 李娟等，2005 ，震中位于 30.597N，83.685E，震源深度 13 km，发震断层产状 149，47 ，断层上滑移矢量的侧伏角为 63，Harvard CMT震源机 制解显示 1 σ345，70 ， 2 σ169，19 ， 3 σ078，01 。 所以，发震断层应为一条右 旋斜滑正断层。历史上，申扎-萨迦-定结南北向断裂带、泽当-错那南北向断裂带、桑 雄-亚东南北向断裂带等都曾发生过地震， 例如，1941 年 1 月 21 日错那南 6.75 级地 震，1980 年 2 月 22 日申扎南 6.6 级地震，1980 年 11 月 20 日亚东 6.6 级地震，1992 年 11 7 月 10 日尼木 6.5 级地震。总之，和这些正断层活动有关的地震其震级一般都小于 7 级，震源浅 6 级的地震，例如，1500 年 1 月 4 日宜良 7.5 级地震， 1571 年 9 月 9 日通海 6.3 级地震，1588 年 6 月 18 日曲江 7.75 级地震，1713 年寻甸 6.76 级地震，1725 年万寿山 6.75 级地震，1733 年东川 7.75 级大地震，1763 年 12 月 30 日江川 6.5 级地震，1789 年 6 月 7 日华宁西北 7.0 级地震，1799 年石屏宝秀 7.0 级地震，1833 年 9 月 6 日嵩明 8.0 级大地震，1887 年 12 月 16 日石屏 7.0 级地震， 1909 年 5 月 11 日华宁 6.5 级地震，1966 年 2 月 5 日东川 6.5 级地震，1970 年 1 月 4 日 通海 7.7 级地震。1500 年以前小江断裂上也曾发生过许多次大地震，例如，1377 年 明 洪武十年 江川地震，明星弯子沟一个村在地震陷落入湖中 云南省江川县志 。历史上 俞元古城可能在北魏至唐代之间一次大地震中沉入抚仙湖 见杨鸿勋，“抚仙湖水下考 古勘察的初步收获”，2001年 7月 11日中国文物报 。 历史上对 1833年 9月 6日 清道光十三年 云南嵩明州杨林 8级地震有较详细的记 载。“计十余州县相次厄，或裂或坟，或高者谷，或渊者陵，滇池水腾，震延千里。 嵩明等州县计倒瓦草房八万七千六百二十余间，压死六千七百余人”。“嵩明城垣倾 圮过半，城乡十余座寺庙，阁亭崩颓、倒塌，五孔永剂桥摇平，锁水桥塌损，民居倾 圮，人民压毙，地面裂而复合，黑泉涌出。杨林庙宇、民房几全倒尽，压毙人民，地 裂复合，夹死人牛。回辉村、本作村房屋除一户未倒外，余全部倒塌。罗邦村、董官 营地陷成塘，地裂缝宽二至三尺，长十余丈。狗街北蛇山上南北向地裂，长约半里， 东升西降，高差约三尺。鱼枝本村旁山上裂开二大缝，牛陷没，人被抛掷，城乡死伤 13 极多”。“宜良庙宇、民房、学宫、书院皆倒塌、城内房屋倒塌十分之七，城外更 重。凤鸣村三元宫片瓦不存，一木不立，压死人，地裂复合。马头山靠河一侧土崖震 崩，堵塞河水，河道改流。汤池地裂宽一尺，震后水竭。城乡伤毙居民无算”。“昆 明、寻甸、河阳、呈贡等三十州县亦遭破坏”。 地震前气象变化异常，先是“黄沙日塞，昏晓不能辨”，如此连续三天。又是 “降淫雨九日，雨色黑”。将震时白天昏暗，屋内都点上蜡烛，过了一阵又重新明 亮，地震就发生了。主震发生后，余震频繁，影响较广，持续时间 3 年有余。1834 年 夏于元江，同年 9 月 17 日于澄江和路南，1835 年 6 月于元江、新平又相继发生地震， 均属嵩明地震余震，皆发生在小江断裂带。 1833 年云南嵩明 8.0 大地震发生在小江断裂西支。同震地表破裂带北起昆明市寻 甸回族彝族自治县沧溪，向南经甸沙、清水海、嵩明陆良山、南冲、上下李子箐、火 头村、玉溪市澄江县阳宗镇的阳宗丫口附近，全长 130 km，原先呈雁行排列的 6 条断 裂在地震中得以贯通，6 条断裂之间 5 个阶区处于局部拉张，地震中断陷，5 个阶区分 别对应于 5 个拉分盆地 湖泊或槽地 清水海 湖泊 、上游水库 湖泊 、南冲杨林 槽地、前所 槽地 和阳宗海 湖泊 。同震断裂总体走向 NE5-15， 倾角陡，倾向有 的地方是 NWW，有的地方又是 SEE 俞维贤等，1996 。同震断裂为左旋走滑，最大 水平滑移量达 12 m。 4. 3 滇西地震区滇西地震区 滇西的构造很复杂，除了前面谈到过的红河断裂带外，澜沧江断裂带、怒江断裂 带、大盈江断裂带、龙陵-端丽断裂带、程海-宾川断裂带、澜沧-耿马断裂带、兰坪-思 茅断裂带等都是地震活动断裂 图 5 。1976 年 5 月 29 日 7.5 和 7.6 级两次强震都发生 在 NW-SE 向的镇安断裂上， 后者是怒江断裂带的一个派生断裂， 作右旋走滑逆冲。 普洱-思茅地区近百年来发生级强震至少 10 次，震中大多位于高强度的巨大的临 沧花岗岩基东侧，发震断裂主要是澜沧江断裂带及其派生断裂，例如 NW 向的黑河断 裂和 NE向的南定河断裂 云南省地震矿产局，1990 。 0 . 6≥ 1988 年 11 月 6 日 21 时 03 分 14.5 秒在云南省澜沧地区的木戛河断裂发生了 Ms7.6 级地震 22.83N，99.71E 。13分钟之后，在其西北方向上约 63 km处耿马地区 的南汀河断裂上又发生 7.2级地震 23.40N，99.77E ，后者由前者触发而起。这两个地 14 震的余震分布带都呈 N25W，但并不重合，澜沧地震的长 75 km，耿马地震的长 60 km。木戛河断裂 143， 80 为正-右旋走滑断层， 1 σ187， 19 ， 2 σ352，71 ， 3 σ093，04 ；南汀河断裂 318， 80，为逆-右旋走滑断裂， 1 σ007，07 ， 2 σ112， 68 ， 3 σ274，21 王洋龙等，1994 。木戛河断裂和南汀河断裂合在一起就是澜沧-耿 马断裂带。这两次地震还触发了一条近东西走向的汉田坝断裂，产生 4 次 6 级多的余 震。 在云南境内，介于红河断裂北段和小江断裂之间还有条地震活动断裂程海-宾川 断裂。程海-宾川断裂在弥渡南边并入红河，向北经祥云、宾川、期纳、程海、永胜， 然后达金官转为 NW 向。全长 200 多 km，是一条左旋走滑