1906年新疆玛纳斯8级大地震考察

近日，笔者有幸实地考察了新疆1906年玛纳斯大地震的发震构造，简单记录如下。

1 玛纳斯大地震概况

1906年12月23日2时21分，天山北麓玛纳斯县西南(今属沙湾县)发生了强烈地震， 宏观震中: 43.90N , 85.60E，震级在8级左右，最大烈度Ⅹ度。这次地震造成的地表隆起带长度大约有130公里，近东西走向。

有意思的是，这次地震可能是一次盲断层大地震，即其同震破裂可能没有破裂到地表或仅有少数地段有地表破裂，前人将此类地震称为褶皱地震（folding earthquake）。

图片来源：张培震等，1994

这是为什么呢？这就和该地震发生位置的大构造背景有关。

该地震发生在天山北麓，准噶尔盆地南缘，该地为典型的大陆内部活动褶皱和逆断裂带，发育着大量的背斜向斜及伴生的逆冲断层，用于调节近由南北向的挤压。

因而，此处的地震破裂会发生一些看上去很奇怪的现象：大部分破裂的区域不在震中，而在震中的北侧（见上图）。

这是为什么呢？看看下图这个物探剖面就非常清楚。

上图中，SJT代表 准噶尔南缘逆冲断裂带（ Southern Junggar thrust ），也叫北天山前陆冲断带，其典型特征为倾角陡-缓交替出现的阶梯状断层几何，在地质上称为断坪-断坡。

由于此处主要的变形方向是南北向，因而逆冲断层向北侧的准噶尔盆地生长。而1906年玛纳斯地震的震源深度目前认为在20公里左右，因而其破裂的大部分“舞台”显然在其震中的北侧。

2 背斜观察

这次考察主要看了背斜构造以及玛纳斯大地震最东端地震探槽的情况。

背斜大致情况见下图：

可见，背斜中心（核部）反而是被剥蚀的，不是突起的。这是由于背斜中心的应力环境是拉张的，容易被 剥蚀，因而在百万年后，反而是相对较低的区域，变成山谷。

与之对应的向斜，应力环境是挤压的，因而较难 被剥蚀。那么，在 百 万年后，会变得相对较高。这就是所谓的“向斜成山，背斜成谷”。

在野外看背斜向斜，除了非常典型的剖面（一眼就能看出来），大部分情况都需要仔细观察、测量岩层的倾斜方向，然后一定要有大局观，将这些岩层的倾斜方向整理成一张完整的地质图像。

3 地震探槽观察

此外，我们还仔细观察了呼图壁河西岸的地震探槽。

在地震探槽中，如何识别断层呢？

找标志层位。比如上图的砾石层，被断层错开，据此容易定位断层位置。

从这个探槽看，这个错开的距离有好几米，这是一次地震造成的吗？其发生的时间是什么时候？这些都需要进一步的研究工作。

此外，在此探槽不远处，还发现了断层擦痕。

在野外，如何找断层擦痕？

关键在于定位断层面，然后沿着断层面看看，有没有断层错动的痕迹（ 断层擦痕 ）。

无论是断层擦痕，还是地震探槽，都说明此断裂是活动的，并且破裂到达了地表。那么，这些活动是否就是1906年 玛纳斯大地震造成的？有待进一步研究。

几年前，笔者做过 前陆冲断带，断坪-断坡断层几何的破裂动力学模拟，发现当在某些应力场条件下，地震破裂更容易在倾角较陡段（ 断坡 ）成核扩展，然后被倾角较缓 段 （ 断坪 ）阻碍，见下图。

1906年玛纳斯大地震的地震破裂非常稀少，似乎符合上图所示的破裂扩展规律，但是否真如此？有待进一步研究。

参考文献

张培震, 邓起东, 徐锡伟, 冯先岳, 彭斯震, 杨晓平, ... & 李军. (1994). 盲断裂, 褶皱地震与新疆 1906 年玛纳斯地震. 地震地质, 16(3), 193-204.

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