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贺兰山下,观平罗大地震地表破裂

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近日,笔者有幸来到贺兰山脚下,实地察看1739年平罗8级大地震的地表破裂。首先展示一下贺兰山东麓风光:



关于1739年8级平罗大地震,据《中国地震目录》记载,其发生时间为1739年1月3日,下午5点到7点(酉时)。破裂方向为从西北至东南。

烈度分布如下图所示:



宁夏各区县破坏情况说明:



目前学术圈主流观点认为其发震断层为:贺兰山东麓断裂,主要滑动特征为正断,兼具右旋走滑分量。通常而言,逆冲与走滑断层造成的地震较大,正断层发生如此大的地震比较少见。

贺兰山东麓断裂的展布如下图所示:贺兰山东麓断裂带是银川地堑的西侧边界断裂,其西为贺兰山,最高海拔3556 m;其东为银川平原,海拔1100~1300 m。



贺兰山东麓断裂北起石嘴山西,南止头关,长约120公里。总体走向40°,倾向南东,倾角在60°以上。

何为地堑?见下图所示:

该地构造环境以拉张为主,银川盆地往下掉,贺兰山往上升。



讲回平罗大地震,该地震波及范围广,破坏非常严重,其宏观震中位于姚伏附近,极震区北起平罗宝丰,南抵银川大新,沿宝丰—平罗—姚伏—银川一线分布,长约84 km,宽20 km,地震烈度最高可达10-11度。


平罗大地震烈度分布(雷启云等,2015)

近日,笔者去看的两个点位如下图所示:



在点1,能看到非常明显的正断层活动造成的陡坎,见下图:



存在陡坎说明该地历史上发生多次大地震,且破裂到达地表,让本应该连续缓慢变化的坡,发生异常的突起,且该异常突起能沿断层走向展布很远,在卫星影像上清晰可见。这充分说明一点:搞地质得有全局观。

在这些陡坎位置,通常需要开挖地震探槽,看看断层位置,量量断层位错大小,测定一下近几次大地震活动的时间等。

开挖探槽地点的选择很有说道,其原则只有一个:选择尽可能多保存地震活动次数的位置。因为很多地方由于剥蚀作用,大地震作用遗址可能很快就被自然之力破坏得无影无踪。

在点1,地震探槽如下图所示:



我们可能很清晰地看到主断层的位置,其很有可能就是1739年8级平罗大地震的发震断裂。

在点2,可以看到明长城可能被1739年平罗大地震所错开(错开的遗迹被人为补上了,为了保护文物):



此地,还能看到断层的右旋走滑作用(这也不明显了,也是被补上了):



再讲一讲关于平罗大地震地表破裂的调查结果:

根据国家地震局 “鄂尔多斯活动断裂系”课题组(1988)的调查结果,贺兰山东麓断裂的地表破裂长约98 km,最大同震位移约4.4 m。最近的雷启云等人的测量显示,其最大同震位错可能没有4.4 m那么大,但也有2 m多,这也非常恐怖了。

讲一点感受:笔者从点1到点2,驱车走高速,需要约1个半小时,而1739年平罗大地震发生时,其所需时间可能只有短短的40-50秒。这足见人类之渺小,自然之力多强大!

地震破裂速度(约2-3 km/s)为什么能如此之快,详见下回分解。

最后,说一下:关于平罗大地震发震断层到底是哪条,存在一些争议:有人认为可能是黄河断裂,或是银川盆地内的隐伏断裂。结合贺兰山东麓的地表破裂,及当地历史记载,笔者目前倾向于发震断层就是贺兰山东麓断裂。


(杜鹏,2010)

参考文献

杜鹏.贺兰山东麓断裂晚第四纪活动特征和古地震研究[D].中国地质大学(北京),2010.

雷启云,柴炽章,杜鹏,等.1739年平罗8级地震发震构造[J].地震地质,2015,37(02):413-429.

顾功叙. (1983). 中国地震目录 (公元前1831-公元1969年). 科学出版社.

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