第四纪研究  2016, Vol.36 Issue (5): 1293-1306   PDF    
1680年楚雄地震地表破裂遗迹及其震级讨论
常祖峰 , 张艳凤 , 李鉴林     
( 云南省地震局, 昆明 650041)
摘要: 1680年楚雄地震,造成楚雄州和南安州官署、寺庙、桥梁、学堂等重要建筑物几乎破坏殆尽,死亡近3000人。在航片解译的基础上,经仔细的野外调查以及白龙新村、上野马和大石碑3个探槽的开挖,在楚雄盆地西缘发现此次地震形成的地表破坏遗迹,包括地震断层、地震陡坎、地裂缝、砂脉、地震楔等,分布于上野马-尹家咀水库-上三村一线,总长约12km。地震陡坎高度0.6~1.5m,地震断层位错量0.2~1.2m;采集了19个14C样品进行AMS测年,得到断错的最新地层14C年龄为590±30a B.P.。据地表破裂规模和云南地区地震实例分析,此次地震的震级应在7级以上,宏观震中位于地表破裂非常集中的上野马-上三村一带。楚雄-南华断裂是川滇菱形块体内部一条重要的活动断裂,以右旋走滑兼逆冲运动为主,全新世有明显的活动迹象。此次地震等震线呈NW向展布并与楚雄-南华断裂走向基本一致,所揭示的地表破裂分布也与极震区相吻合,据此认为,1680年楚雄地震应是楚雄-南华断裂活动所致。
主题词楚雄地震     地表破裂     地震断层     砂脉     地震陡坎     楚雄-南华断裂    
中图分类号     P315.2;P534.63+2                    文献标识码    A

公元1680年9月9日,云南楚雄发生6 级地震[1]。据记载:“楚雄黑雾漫天,城廓官署庙宇民舍尽倾。地裂涌黑水,水涸皆白砂碛,压死2700余人;南华城池崩塌,州署、庙学及魁星阁、大乘寺、楼仙寺倾圮;广通城垣崩坏,民房毁裂,官舍倾颓无数;南安(云龙镇)城垣、庙学倾圮,官署、民舍尽倾,压死数十人;牟定民居俱倾”[2, 3]。从这些简单的描述来看,此次地震破坏严重,震中烈度达Ⅸ度[1, 2],出现了砂土液化和软土震陷等地质灾害。根据地震破坏情况和死亡人数,推测此次地震震级是否达到7级?如此大的地震,是否产生了除砂土液化外其他的地震地表破裂?地震是不是楚雄-南华断裂活动所致(图 1a1b)?对这些问题的回答,将有助于滇中地区地震成因和地震构造背景的深入探讨,也将为滇中地区地震孕育、发生发展规律分析以及地震监测预报提供重要的科学依据。

图 1 1680年楚雄地震震区地震构造图 (a)川滇活动块体(Sketch map of the Sichuan-Yunnan active block),(b)研究区地震构造图(Seismo-tectonics map of the studied area)
断裂名称: F1——沙桥断裂;F2——楚雄-南华断裂;F3——元谋断裂;F4——禄丰断裂;F5——汤郎-易门断裂
Fig. 1 Seismo-tectonics in area of the 1680 Chuxiong earthquake

随着印度板块北东向推挤和青藏高原的持续隆升,川滇活动块体向南东逃逸,该块体是一个地震活动频繁的活动块体[410]。红河断裂作为川滇活动块体的西部边界断裂,是一条著名的活动断裂,表现为显著的右旋走滑运动,许多学者对此有较深入的研究[49]。从区域范围看,红河断裂带北侧的南华、楚雄、峨山、曲江、石屏、建水一带,常有中强地震乃至大震频繁发生,如1962年南华6.2级地震、 2000年姚安6.5级地震、 1970年通海7.7级地震、 1799年石屏7级、 1887年石屏7级地震,等等,并呈NW向带状展布,有人将其称之为楚雄地震带[11, 12]。从地震构造的角度来说,该地震带与楚雄-南华断裂(f7)、曲江断裂带(f8)和石屏-建水断裂带(f9)相对应,共同构成一组相互斜列的NW向活动断裂带(图 1a),运动性质以右旋走滑运动为主,统称之为楚雄-建水断裂带[13, 14],其运动学特征和川滇块体西南边界红河断裂带一样,与川滇块体向南东逃逸运动有关[410, 15, 16]。因此,此次发震构造和地震地表破裂研究,对于深入理解块体内部地震的形成机制和分布规律,认识青藏高原隆起周边地壳的运动学、动力学特征,无疑具有重要的理论和实际意义。

诚然,由于地震发生时代久远,受地表水侵蚀、剥蚀作用以及人为破坏的影响,地震地表破裂的调查存在着很大困难。但在卫星影像和航空遥感图像解译的基础上,经详细的野外调查和探槽开挖,发现了断层陡坎、地裂缝、砂脉、地震断层等诸多地表破坏现象,这无疑对重新评估此次地震的震级,探讨其发震构造提供了有力的、可靠的地质证据。

1 地震地表破裂特征

1680年楚雄地震距今已有300余年,但经过仔细的野外调查和航片解译,在楚雄盆地西缘仍发现了此次地震留下的部分遗迹,分布在上野马-尹家咀水库-上三村的范围内,长约12km(图 2)。我们沿着楚雄-南华断裂的展布区域进行了3个地震探槽和2个地质剖面的研究,并采集了19个样品进行AMS 14 C测年,其中炭粒样品5个,泥炭土样品14个,样品分布情况和测年结果见表 1(所有结果均经树轮校正)。结果表明,地震断层断错的最新地层时代为590±30a B.P.。

图 2 地震地表破裂分布图(底图据Google Earth) Fig. 2 Earthquake ground rupture distribution of the 1680 Chuxiong earthquake

表 1 AMS 14 C年龄结果一览表 Table 1 The results of AMS 14C
1.1 白龙新村探槽

在楚雄西1km的白龙新村,沿断裂表现为平直的断层槽地(图 3),宽100m左右。在此槽地内进行了探槽开挖(25°1.779′N,101°31.610′E)。探槽长40m,深2.5~3.5m,宽4.0~4.5m。断层剖面发育,揭露的地层主要有8层(层⑧图中未画出)(图 4):

图 3 白龙新村探槽位置 Fig. 3 The trench site at Bailongxincun

图 4 白龙新村探槽NW壁剖面图 ①现代壤土;②褐色粉砂质粘土;③褐色含砾石夹粘土层粗砂;④褐色粉砂层;⑤褐色砾石层;⑥断层角砾岩带;⑦白垩系上统(K2)泥岩 Fig. 4 The NW wall profile of the exploratory trench at Bailongxincun

① 现代壤土,灰褐色,厚度0.4~0.5m;

② 粉砂质粘土,褐色,松散,厚度0.2~0.5m;

③ 含砾石粗砂,褐色,夹粘土层,松散,厚度0.5~1.5m,含炭粒(图 5c),上部14 C年龄为590±30a B.P.,中部14 C年龄为960±30a B.P.,下部14 C年龄为1920±35a B.P.;

图 5 断错地层和擦痕 (a)断层细部放大;(b)断层面上的水平擦痕;(c)层③中的炭粒及14 C取样部位;(d)层③下部层⑧泥炭土及14 C取样部位 Fig. 5 The displaced strata and striation on fault plane

④ 粉砂层,褐色,松散,有粘土夹层,厚0.15~0.25m;

⑤ 砾石层,褐色,砾石磨圆度中等,大小0.02~0.05m;

⑥ 断层角砾岩带,灰黄色,呈碎裂结构;

⑦ 白垩系上统(K2)泥岩,褐红色,薄层状结构;

⑧ 泥炭土,深灰色,含有机质(图 5d),染手,厚度0.5~1.0m。分布于探槽的南西段层③的下部。其14 C年龄为4610±35~5785±35a B.P.。

探槽剖面揭示出全新世地层中发育有多条断层。其中,Fb1产状325°/SW∠85°,断错了层③含砾石粗砂层、层④粉砂层和层⑤砾石层,错距20cm,位错明显(图 5a);Fb2产状320°/NE∠55°,断错了层③含砾石粗砂层,错距约50cm,断面上有明显的水平擦痕(图 5b);Fb6产状325°/SW∠43°,断错了层③含砾石粗砂层和白垩系基岩地层,在其左侧(南西方向)2m开始发育有泥炭土层⑧,厚0.5~1.5m,为一断塞塘堆积,其年龄为4610±35~5785±35a B.P.;Fb3、 Fb4和Fb5为基岩断层,不具新构造运动意义。综合来看,Fb1、 Fb2断层具有最新活动迹象,可能属于最新一次地震活动所致,被错地层上部深0.2m处14 C年龄为590±30a B.P.,略早于距今335年的1680年地震事件。因此推测,断层Fb1、 Fb2为1680年楚雄地震产生的地震断层,错距0.2~0.5m。

1.2 上野马探槽

在楚雄南东2.4km上野马的平直断层槽地内,发育有长1km、高2~3m的断层陡坎和断塞塘地貌。探槽位于断塞塘边断层陡坎附近(24°58.905′N,101°34.114′E),走向20°,长15m。剖面地层为: ①褐色壤土,②褐色粉砂质粘土,③深灰色粘土,④浅灰色粘土,⑤蓝灰色粘土,⑥浅灰黄色粘土,⑦深蓝灰色粘土,⑧灰白、灰黄色半胶结粘土;探槽揭示的断层有3条,即Fs1、 Fs2和Fs3(图 6),它们的产状分别是320°/NE∠45°、 320°/NE∠50°和320°/SW∠60°。Fs1断错了层④浅灰色粘土、层⑤蓝灰色粘土和层⑥浅灰黄色粘土。层④中有2个14 C年龄测试结果,分别是1830±30a B.P.(SYM-2)和1190±30a B.P.(SYM-4);层⑤ 14 C年龄测试样品SYM-1为1990±30a B.P.,样品SYM-5为1550±30a B.P.;层⑤在Fs1断层附近突然中断,从层⑥浅灰黄色粘土层底部可推测断层垂直位错量约0.5m。Fs2断错了层③深灰色粘土、层⑤蓝灰色粘土和层⑥浅灰黄色粘土。层③中14 C年龄测试结果分别为1240±30a B.P.(样品SYM-3)和1080±30a B.P.(样品SYM-6);层⑤有明显的构造扰动现象,从扰动层高度和层⑥位错量,估计垂直错距0.15~0.22m。Fs3断错了层⑥浅灰黄色粘土和层⑦深蓝灰色粘土。层⑦有4个14 C年龄样品,分别为1250±30a B.P.(SYM-7)、 1920±30a B.P.(SYM-8)、 2820±30a B.P.(SYM-9)和2880±30a B.P.(SYM-10);层⑦位错明显,位错量为0.4m。剖面上这些断层均为隐性的正断层,断层面不明显可能与粘土等细颗粒力学性状有关。有必要说明的是,无论断层面明显与否,均揭示了上部地层构造变形强烈。

图 6 上野马探槽NW剖面图 测年结果(单位: a B.P.):SYM-1为1990±30,SYM-2为1830±30,SYM-3为1240±30,SYM-4为1190±30,SYM-5为1550±30,SYM-6为1080±30a,SYM-7为1250±30,SYM-8为1920±30,SYM-9为2820±30,SYM-10为2880±30 Fig. 6 The NW wall profile of the exploratory trench at Shangyema

野外考察表明,这些断层断错层位相近(层③~⑦),错距相差不大(0.15~0.50m),有可能是同一次地震活动造成;其断错的最新地层时代为1080±30~1240±30a B.P.(层③),就是说地震应发生在层③沉积之后。遗憾的是,在断层上方未断错的地层中没有找到合适的测年样品,无法确切判断这些断层的活动上限。据研究,与楚雄-南华断裂毗邻的红河断裂中段的原地大震复发周期为5000年左右[17],由此可以推测楚雄-南华断裂的原地大震复发周期应与之相近[17, 18],因此据该地区地震史料记载和清晰的地貌陡坎分析,1680年楚雄地震的可能性最大。

1.3 三家塘地震断层

在三家塘村,公路部门基坑开挖时揭露出断面明显的断层剖面(25°1.63′N,101°29.81′E):下部为基岩断层和断层陡立带,基岩断层面清晰,上部断错晚更新世砂土层(采得炭粒的AMS 14 C测年结果为36880±240a B.P.)和全新世磨圆度很差的洪积砾石层(图 7a);沿断层面发育片理化带和砾石定向排列现象(图 7b)。全新世坡积层与晚更新世砂层呈断层接触,此现象是否也是1680年地震所致,有待进一步的研究。虽然上盘全新世坡积层中未找到合适的年龄样品进行准确测年,但根据其胶结程度(松散)判断,其形成年龄最多数百年,因此怀疑此断层可能是1680年楚雄地震产生的地震断层。

图 7 三家塘地震断层剖面 (a)断层剖面: ①黄色细砂层,②褐色磨圆度很差的砾石层,③白垩系上统红褐色泥岩,④断层破碎带;(b)断层片理化带与砾石定向排列 Fig. 7 The earthquake fault at Sanjiatang
1.4 大石碑探槽

沿着楚雄-南华断裂向北西继续追踪,在楚雄西北2.2km的大石碑与上三村之间(见图 2)的洪积扇上,发育有高0.6~1.5m高的断层陡坎。陡坎清晰可辨,断续延伸,单条长度300~600m,总长约2km(图 8a8c)。该洪积扇的下部发育有淤泥质泥炭土,其14 C年龄为32530±40a B.P.(C14-2),属于晚更新世堆积。在下三村(25°3.58′N,101°29.86′E),当地居民建筑开挖时揭露出第四纪断层(Fx)(图 8d图 9),断错了上述的晚更新世黑色泥炭土、上部灰白色粘土以及顶部晚更新世晚期-全新世坡洪积砾石层,错距量约1.0~1.2m。推测该断层可能属于地震断层。

图 8 大石碑-上三村地震陡坎与断层 (a~c)断层陡坎;(d)地震断层 Fig. 8 Earthquake scarp and earthquake fault between Dashibei to Shangsancun

图 9 下三村断层剖面 ①晚更新世-全新世坡洪积砾石;②灰白、灰黄色湖湘含粉砂粘土;③灰黑色湖湘粘土 Fig. 9 The profile of fault at Xiasancun

大石碑至上三村洪积扇陡坎附近的探槽(25°3.560′N,101°29.698′E)SE壁剖面为:①灰黄色粘土夹砂层(现代壤土),②灰色粘土夹砂层,③灰色含砾粘土,④黄色含砾粉砂层,⑤深灰色粘土,⑥灰白色粘土,⑦深灰色粘土,⑧灰黑色粘土,⑨深灰色粉砂,⑩深灰色粘土;揭示出断层Fd1和Fd2(图 10)。Fd1两盘地层截然不同,下盘为灰色含粉砂粘土、深灰色粘土与灰白色粘土互层,上盘为褐色粘土、灰黑色粘土和灰黑色粉砂等,具明显的逆冲性质;被错上部地层14 C年龄为9230±40a B.P.(DSBC-1),被错下部地层14 C年龄为39390±430a B.P.(DSBC-6)(图 10),表明晚更新世-全新世期间断层有过活动。

图 10 大石碑探槽SE壁剖面 Fig. 10 The SE wall profile of the exploratory trench at Dashibei village

在大石碑探槽Fd1、 Fd2主断层两侧,见有数条地震断层、地裂缝发育和众多砂脉(图 11)。地震断层错距明显(图 11b图 12中的Fd3和Fd4),断错了黄色粉砂层(层③)和灰白色粉砂层(层②);有的构造扰动强烈,错距明显,粉砂层与粘土层截然接触,且断层面上发育灰白色挤压片理化带(图 11c)。地裂缝或平直或曲折,但大多数未闭合,并有黄色条带贯入(图 11d图 12)。单条砂脉呈管状或树枝状,竖直管状(脉状)与水平层状砂土堆积体相互穿插、交织,整体上构成网状分布(图 11e11f图 13)。在这些地震断层和砂脉之上,即为粘土夹砂层和很薄的现代壤土层,呈松散状,未胶结。虽在上覆地层中没有找到合适的测年样品,但从上覆地层松散未胶结的性状以及附近发育的清晰可辨的洪积扇陡坎判断,这些砂脉和地震断层其形成时代不会太久远,结合白龙新村、三家塘、上野马地质剖面综合分析,它们很可能属同一次地震即1680年楚雄地震所形成。

图 11 大石碑探槽内地震断层、地裂缝和砂脉 (a)地震断层(红色箭头所示)与地裂缝(黄色箭头所示);(b)地震断层(黄色砂层错距明显);(c)地震断层(竖直状粉砂层夹于粘土层间);(d)地裂缝;(e)脉状与水平层状砂脉;(f)树枝状砂脉 Fig. 11 Seismic faults, fissures and sand dykes within Dashibei exploratory trench

图 12 大石碑探槽内地震断层剖面图 ①灰褐色粘土;②白色粉砂;③黄色粉砂;④褐灰色粘土;⑤浅灰色含砾粘土;⑥蓝灰色粉砂质粘土;⑦深灰色粘土质砾石;⑧灰白、深灰色粘土 Fig. 12 The profile of seismic fault within Dashibei exploratory trench

图 13 砂脉素描图 ①褐色粘土夹砂层;②灰黑色粘土层;③深灰色粉砂层;④深灰色含砾石粘土;⑤灰白色含砾石粘土;⑥深灰色粘土;⑦灰白色粘土;⑧深灰色粘土 Fig. 13 The sketch map of sand dykes

综上所述,地震断层、地裂缝和砂脉等现象集中出现,充分表明此处历史上有过地震破坏,同时也暗示了上述断层陡坎是地震陡坎。据地震记载[2, 3],该区域距现今最近的地震应该是1680年楚雄地震,上述现象或许就是此次地震的地表破裂的集中反映。楚雄地震中确实存在着“地裂涌黑水”等现象[2, 3],此处发育的众多粉砂质砂脉,也许即是地震记载中的“地裂涌黑水”现象。

1.5 尹家咀水库断层剖面与地震楔

在尹家咀水库(见图 2)库尾新近开挖的公路边坡上(25°0.51′N,101°32.32′E),见多条NW向的基岩断层发育于白垩系泥岩和砂岩之间(图 14),破碎带宽约10m,以灰白色断层角砾岩为主,角砾岩疏松,基本未胶结;地层剖面为: ①现代壤土,②白垩系上统砂岩,③白垩系上统泥岩,④角砾岩、碎裂岩带,⑤含角砾砂土层,⑥新鲜灰绿色松软断层泥。在Fy2断层面上部,发育有底宽0.6m,高1.0m的倒三角形地震楔⑤,楔内充填有含角砾的黄色砂土(图 15a);在Fy2和Fy4断层面上,发育有新鲜的、灰绿色、厚1~2cm的断层泥(图 15b)。从新鲜松软的断层泥和角砾岩胶结程度判断,该断裂有明显的新活动迹象。结合断层构造岩胶结程度分析认为,此地震楔可能是1680年地震的产物。

图 14 尹家咀水库库尾断层剖面 Fig. 14 The fault profile at the tail of Yinjiazui water reservoir

图 15 尹家咀水库库尾地震楔与断层泥 (a)断层与地震楔;(b)灰绿色松软的断层泥 Fig. 15 The earthquake wedge and selvage at the tail of Yinjiazui water reservoir
2 发震构造分析

始新世以来,随着印度板块北偏东移动和青藏高原隆升的持续,川滇菱形块体向南东逃逸[410, 15, 16]。该块体是一个活动块体,长期以来地震活动频繁。红河断裂作为块体的西南部边界,是一条经历长期演化的构造变形带,新近纪以来的表现为强烈的右旋走滑运动[1721]。在川滇块体南部的红河断裂与元谋断裂之间的大姚-楚雄盆地,中生代早期形成强烈坳陷,堆积了上万米厚的滇中红层,燕山运动末期褶皱回返;喜山运动以来,早期形成的褶皱由开阔对称逐渐转变为长轴状,褶皱呈NW向线状排列,尤其是在靠近红河断裂带区域,由于红河断裂的强烈走滑致使褶皱变形加剧呈紧密线状排列[22, 23]

楚雄-南华断裂是川滇活动块体内部一条重要的断裂,毗邻红河断裂并与之平行延伸,全长约100km(图 1)。该断裂与NW向褶皱轴向基本一致,它的形成与NW向褶皱密切相关,所经地段中生界、新生界发生强烈变形甚至出现倒转,上新统和第四系中常见有断错现象。第四纪以来,主要表现为右旋走滑兼逆冲运动,且晚更新世-全新世有明显的活动迹象(图 10)。据野外观察和航片解译,在大石碑-上三村一带,沿断裂表现为平直的断层槽地,槽地内发育有多种新活动的构造地貌。沿线有至少6个洪积扇发生同步的右旋位错(以洪积扇中轴为标志),位错量可分为50~55m、 70m和120m量级(图 16)。大石碑探槽即位于其中一个洪积扇上,探槽揭露了断层的存在。诸多断层的发育及断层槽地的存在,印证了洪积扇右旋水平位错的可靠性。根据洪积扇、阶地等地貌体位错,我们推算得到晚更新世晚期以来其水平滑动速率为1.6~2.2mm/a(另文论述)。楚雄-南华断裂的新构造活动,还表现在对南华、楚雄、云龙等第四纪盆地的发育有着明显的控制作用,沿断裂中强地震活动频繁(见图 1)。沿断裂带,历史上曾发生1511年楚雄5 1/2级地震[1, 3]、 1615年楚雄5 1/4级地震[1, 3]、 1975年云南楚雄小白腊5.6级地震[12]、 2001年楚雄桃园5.3级地震、 1964年南华5.0级地震等多次中强地震(图 1)。

图 16 大石碑-上三村冲积扇(群)同步右旋位错、断塞塘地貌 Fig. 16 Synchronous right-lateral offsetting and sag pond between Dashibei to Shangsancun

1680年楚雄地震造成严重的建筑物破坏[1, 2],出现砂土液化和软土震陷等地质灾害。根据震后建筑和地面破坏情况,估计此次地震震中烈度达Ⅸ度,Ⅷ度范围宽约20km,长约40km,等震线长轴为NW向[2, 24](图 17)。此等震线长轴与楚雄-南华走向基本一致,极震区也与大石碑、白龙新村等地表破坏遗迹展布相吻合。因此认为,此次地震应该是楚雄-南华断裂活动所致,宏观震中位于地表破坏非常集中的上野马-上三村一带。

图 17 楚雄6 级地震等震线分布图[2, 24] Fig. 17 The isoseismals distribution of the Chuxiong M6 earthquake
3 地震震级讨论 3.1 从地震地表形变规模分析震级大小

沿着楚雄-南华断裂,从上野马经尹家咀水库到白龙新村,再经三家村至上三村(图 2),总长约12km的范围内集中出现了地震断层、地震陡坎、地震楔、地裂缝、砂脉等地震地表破裂现象。地震断层统计得出的位错在0.2~1.2m之间,地震陡坎的高度在0.6~1.5m之间。

据云南地区近年来地震实例,1996年丽江7.0级地震产生的垂直位错0.25m左右,1988年澜沧、耿马7.4级、 7.2级地震产生的地表破裂长度14km,最大水平右旋位错1.5m[25, 26]。相比较而言,若上述地表破裂现象确实属于1680年楚雄地震所形成,那么产生长约12km的地表破裂带并有如此大的位错量,其震级应在7级以上。

3.2 与同等级地震对比

1652年红河断裂带上发生弥渡7级地震,与1680年楚雄地震同处一个时代,社会、经济条件类似,为此,不妨将这两次地震破坏情况进行对比分析。

1652年7月13日(清顺治九年六月初八)弥渡南7级地震:弥渡,城圮,官舍民居不存片瓦,压死3000余人,客商无名者不知其数。地皆崩裂,涌出臭泥,鳅鳝盘结地上。山上乱石飞坠,河内流水俱干。巍山,城垛尽坏,民居半颓,压死10余人。地下若万马奔驰,上有黄灰遮蔽。南涧,有声如雷,山川动摇,土筑城池及寺庙、城舍倾圮,庙学圣殿明伦堂两庑俱倾,压死者无算。西门外裂一孔,洪水涌腾,黑砂鼎沸。楚雄,众山摇撼,声如雷轰,城堞崩陷,砖石乱飞。牟定,庙学倾圮。武定有感[1, 3]

据史料记载(http://baike.baidu.com/view/1062960.htm),明洪武十五年(公元1382年),弥渡地方置定西岭巡检司,迷渡市(即弥渡街)设巡检司,属大理府赵州所辖。清沿明置,弥渡地方设白崖巡检司、弥渡市巡检司,今弥渡分隶于大理府赵州、云南县、蒙化厅。雍正九年(1731),裁白崖巡检,移大理府南关分府通判驻弥渡,为弥渡市督捕通判,署址弥城西街。

由上述可见,在历史上,弥渡并非县政府所在地,只是大理府赵州所辖的巡检司。所以,在地震破坏的描述中,只提到了“城圮,官舍民居不存片瓦”,而无“官署”、“寺庙”、“桥”等重要建筑物等破坏的记述。此外,弥渡是滇南临沧、思茅、西双版纳通往滇西经济中心大理府重要的交通要道,历来是商贾云集之地,当时居住人口众多。从震中所在地的场地条件来看,弥渡盆地,长15km,宽9km,面积95km2,海拔1680m左右。自更新世盆地形成至今,先后堆积了更新统冲洪积,全新统冲积、冲洪积、冲湖积等松散堆积层,总厚度大于500m,为沿红河断裂带发育的第四纪拉分盆地[17]。一般而言,在第四系松散层广泛分布的地区,地震波衰减缓慢,地震动具有放大效应,震害和伤亡均较重,如1937年菏泽7级地震时破坏极为严重,中国东部大多数省份有感[27]

1680年9月9日(清康熙十九年八月十七日)楚雄6 级地震:楚雄,黑雾漫天,声若巨雷,震惊百里,城廓、官署、庙宇、民舍一时尽倾。府署、县署、同知署、通判署、经历司署、推官署、缺裁署、学道行署、分巡道署、守道旧署、镇署、演武场、仁永桥、延寿桥、青龙桥及雁塔、镇水塔倾圮;庙学、书院、府城隍庙、县城隍庙、武庙、梓潼庙、马主庙、东岳庙、文昌庙、玄真观、三清观、环龙寺、福城寺、云泉寺、华严寺、古山寺、金蝉寺、玉皇阁、锁水阁、武侯祠、关圣殿及大有仓、新仓或圮或崩。压死2700余人。南安州(今楚雄云龙镇),城垣、庙学倾圮,官署、民舍尽倾,压死数十人。镇南州(今南华县),城池崩塌,州署、庙学及魁星阁、大乘寺、楼仙寺倾圮。广通县(今禄丰县广通镇),县城崩,民房毁裂,官舍倾颓无数。定远县(今牟定县),民居俱倾。琅井(今牟定东),倾民舍。元谋、易门、禄丰县有感[2, 3]

“城廓、官署、庙宇、民舍,一时尽倾”,表明此次地震几乎是一次毁灭性地震,造成州府所在地楚雄府全城覆没,估计震中烈度至少为Ⅸ度。同时造成南安州(今楚雄云龙镇)、镇南州(今南华县)、广通县(今禄丰县广通镇)、定远县(今牟定县)严重破坏,它们距楚雄府直线距离分别为18km、 32km、 26km和31km。可见影响范围之大、灾害之重。

根据康熙《楚雄府志》记载,楚雄一直是州府所在地,明洪武十六年(公元1383年)迁址重修,城廓高二丈五尺,厚一丈,周延七里三百六十步,康熙五年重新修葺。云龙,为南安州所在地,明崇祯壬申年废弃土城,建造石城,高一丈六尺,围一千六十弓,康熙八年重新补茸。两座城池均是修葺不久,城池可谓坚固,但地震造成这两座城池一时尽倾(楚雄府志、南安州志)。南华,为镇南州所在地,隆庆二年建,高二丈,围三里余,在此次地震中“城池崩塌”。府署、县署、同知署、通判署等官署建筑,仁永桥、延寿桥、青龙桥等桥梁建筑,庙学、书院等教育机构;府城隍庙、武庙、东岳庙、文昌庙、玄真观、三清观、环龙寺、福城寺、云泉寺、华严寺、玉皇阁、武侯祠等寺庙建筑,几乎所有的重要建筑在地震中悉数倾圮。按照当时的建筑水平,这些建筑要么是木结构建筑,要么是石拱结构建筑,其抗震性能不亚于现代的钢筋混凝土结构建筑,此类建筑均倒为平地,可见地震破坏力之大。据《楚雄府志》查证,这些建筑有些位于城外,如延寿桥,在城东十里;青龙桥,在城东五里,明万历年建,康熙五年修葺;华严寺,距城六十里,明隆庆三年僧兴云建,今属楚雄大云甸乡,现名华云寺。这些城外建筑产生如此严重的破坏,可见地震破坏范围之广。

震中所在的楚雄盆地,总体呈NW走向,长约16km、宽约3~4km。野外调查发现,盆地内第四纪冲洪积砂砾石层的厚度100~120m。盆地内发育有3级阶地,第Ⅲ级阶地拔河高度为65~75m,观音寺、华家田一带为剥蚀阶地,高程为1839m,詹家村附近为基座阶地,高程为1831m;第Ⅱ级阶地拔河高度40~50m,主要分布于龙川江北岸,南岸只在楚雄市附近分布,高程为1820~1815m;第Ⅰ级阶地拔河高度5~15m,主要分布于龙川江南岸。

就场地条件而言,1680年楚雄地震要优于1652年弥渡7级地震的场地条件,但从建筑物情况看,破坏则甚于弥渡地震。因此,1680年楚雄地震的震级应不低于弥渡地震的震级。

4 结论

1680年楚雄地震,造成楚雄州和南安州“城廓、官署、庙宇、民舍,一时尽倾”,官署、寺庙、桥梁、学堂等重要建筑物几乎破坏殆尽,死亡近3000人,估计震中烈度至少为Ⅸ度。经仔细的野外调查和航片解译,我们在楚雄盆地西缘发现此次地震造成的地震地表破坏遗迹,包括地震断层、地震陡坎、地裂缝、砂脉、地震楔等,分布于上野马-尹家咀水库-上三村一线,长约12km。地震断层位错量0.2~1.2m,地震陡坎高度在0.6~1.5m,断错的最新地层AMS 14 C年龄590±30a B.P.。宏观震中位于地表破坏非常集中的上野马-上三村村一带。据云南地区地震实例和地表破裂规模以及位错量分析,此次地震的震级应在7级以上。

楚雄-南华断裂,是一条川滇菱形块体内部以右旋走滑兼逆冲运动为主的活动断裂。它与曲江断裂带和石屏-建水断裂带相接,共同构成一组NW向的活动断裂带,即楚雄-建水断裂带。该断裂带位于川滇菱形块体南东向运动的前沿部位,构造变形强烈,起着调节川滇块体运动和应变分解的作用,沿带常有强震发生。1680年楚雄地震等震线长轴方向与楚雄南华断裂走向基本一致,调查发现的地震地表破裂也与极震区相吻合,由此推测,此次地震可能是楚雄-南华断裂活动所致。

致谢: 感谢审稿专家的修改意见和编辑部老师多次不断的修改建议。

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Ground rupture relics of the 1680 Chuxiong earthquake and discuss on its magnitude
Chang Zufeng, Zhang Yanfeng, Li Jianlin     
( Earthquake Administration of Yunnan Province, Kunming 650041)

Abstract

The devastating 1680 Chuxiong earthquake has led to a death toll of about 3000 people, and ruined almost all important buildings of Chuxiong and Nan'an regions, such as government official offices, temples, bridges and schools.We have found numerous surface rupture relics on the western margin of the Chuxiong Basin, including earthquake fault traces, fault scarps, ground fissures, sand dykes and earthquake wedges, all distributed along a 12km-long belt from Shangyema through Yinjiazui reservoir to Shangsan Village.These findings are based on our geomorphological interpretation of the air photos, detailed field investigation and careful analyses of 3 paleoseismological trenches at Bailongxin, Shangyema and Dashibei villages in the study region.Our findings show the coseismic fault scarps are ca.0.6~1.5m high and the faults have displaced vertically strata by ca.0.2~1.2m.19 samples for AMS 14C dating are collected and the latest 14C age of displaced strata is 590±30a B.P.The magnitude of this 1680 earthquake is estimated to be about M7, according to the empirical scaling relations between the earthquake rupture size and magnitudes in Yunnan region.The macro-epicenter is estimated to be located around the Shangyema-Shangsan Village belt.The Chuxiong-Nanhua Fault is one of the major active faults within the Sichuan-Yunnan block, which behaves as a dextral slip with somewhat reverse component.This fault has been interpreted to be active apparently during the Holocene.The isoseismal lines of the 1680 earthquake trend NW, generally parallel with the strike of the Chuxiong-Nanhua Fault, and the distribution of the surface rupture features agree with the magistoseismic area.These observations suggest the 1680 earthquake has been ruptured by the Chuxiong-Nanhua Fault.
Key words: Chuxiong earthquake     ground rupture     earthquake fault     sand dyke     earthquake scarps     Chuxiong-Nanhua Fault