基本介紹
- 中文名：水系斷錯
- 外文名：dislocated watersystem
- 定義：斷層兩盤的平移運動使河流扭曲
- 套用：揭示斷層活動的時間
- 典型例子：阿爾金斷裂帶和紅河斷層帶河流
- 所屬學科：地理學
簡介,形成與發展,與地震的關係,
簡介
所謂水系斷錯指的是由於斷層活動，主要是走滑斷錯造成穿過斷層的河谷被斷錯易位，發生急劇轉折以至水系重新配置的現象。它是判定活動斷層的一個重要標誌。是研究地殼水平運動，斷層走滑活動狀況的重要對象。利用水系錯動所反映出的斷層錯動情況結合古地震的研究可作為判斷斷層位移速率、大震重複率的一個方法。
在我國，對水系斷錯現象的注意由來已久，不少有關歷史大地震的資料中記載有河流錯移的情況，近年來在一些活動斷裂帶和大地震區進行地震地質的研究過程中，對這類現象累有報導。但除少數幾個地點外，大多尚缺乏深入和系統地工作。
在我國，沿許多大的活動斷裂帶常可看到河谷被扭曲牽引和錯動的現象。它反映了內陸一些為斷層所圍繞的地塊在最近地質時期內相互扭動的具體情況。如在塔里木地塊四周，特別是沿其東南側的阿爾金斷裂帶有一系列河流被左旋扭動和斷錯的現象。有的河道錯距達數十以至上百千米。在青藏高原內部沿一系列大型近東西向和北西西向活動走滑斷層，水系的扭錯現象在多處表現清楚。在川滇一帶，向南東方向移動的菱形地塊四周，水系錯動沿鮮水河、安寧河、則木河、小江等斷裂帶都有所發現。在四川地塊西側的龍門山也有一系列北西向河流被北東向斷層右旋扭動的現象。在東北沿大興安嶺東麓的斷裂帶上、華北的太行山東麓以及汾渭河谷一帶都可找到水系錯動發育的地段。
形成與發展
R．Wallace曾提出過沿聖安德烈斯斷層水系斷錯形成的條件、簡單模式以及模式的多樣性變化問題。根據我國多處水系斷錯的情況，可將水系斷錯的形成與發展，大體分為三個階段：
當一次大地震發生時，可造成數米以至十數米的水平錯動。在地震斷層附近出現了一系列地面變形、河谷扭曲、沖溝斷錯，形成斷頭溝、斷尾溝，在斷層面附近則構成斷塞塘、谷間的山脊被錯斷形成斷錯脊、眉脊（eyebrow ridge）、斷層陡坎（fault scarplet）、斷層溝槽（fault trench）、斷陷坑（fault sag）等。它們是沿活動斷裂帶上廣泛發育的檑脊（shutter ridge）、斷陷塘（fault sag pond）、以及斷層崖、斷層三角面、斷層懸谷等一系列特有地貌的雛形形態。這些地貌形態和與之共生的堆積物是研究水系斷錯和斷層活動在當前或初期活動階段具體活動狀況的重要對象。
隨著時間的推移，斷層繼續活動，河谷斷錯的距離不斷加大，同時河流的長度也在不斷增長，穿越斷層的河流由於年代新老不同，經受斷層錯動的時間長短不同，不同河谷錯距的大小就與河谷發育年代的長短明顯地表現為函式關係。
在新疆北部阿爾泰山區的可可托海---二台斷裂帶上受斷層最新活動扭錯的沖溝河谷比比皆是。長數十米以至上百米的沖溝由於其形成以來僅僅遭受過1931年富蘊8級地震的斷錯，其錯移量只有數米至十來米（該地震斷層的最大水平錯距為14 m），但更長的更古老的河谷則有數十米、數百米、數行米以至更大的錯距。如鄂爾齊斯河等本區最大河流的一級支流在穿過二台斷層時最示有3 km以上的錯距。白楊溝、水磨溝等本區的二級河流多顯示有1～2 km的錯距。這類河流11穿過斷層面處至源頭的長度可達數千米至十數千米。沿斷裂帶還可看到具有約700、500、200、100、50、30m等不同水平錯距的河流或沖溝。與錯距大小相對應，河流的長度也各有不同。大小河流被明顯地牽曳錯斷，河道在穿過斷層處被牽曳成直角轉折，已出現一些被廢棄的乾溝、乾谷或小規模的襲奪改道現象，但河系還未形成大規模的重新改組。這些是水系斷錯發育中期的一般現象。
水系的形成與發展是受構造、岩性結構、氣候條件等多方面因素控制的。但是在活動斷層的附近，由於斷層的強裂活動，河流的發展主要受到構造活動的控制。斷層的水平錯動對水系的改造更是迅速而明顯。由於沿斷層的水平錯斷，河流的平衡狀態遭到破壞，被斷錯的河流有的需要找尋新的下游出口，有的因上游被切斷而逐漸於涸，新老河流的襲奪不斷發生。沿活斷層水系重新配置並構成更大規模的斷頭谷、無上游的乾谷、上下游不相稱河谷的連線以及扭曲水系、爪狀水系、梳狀水系等一系列特殊地貌形態。這些都是斷錯水系又進一步發展的結果。這一情況沿雲南紅河斷裂表現的非常清楚。
近年來中、美地震地質學者在這一帶的考察揭露了一些地段水系重新配置的詳細狀況，初步肯定了沿紅河活動斷層在第四紀晚期以來河流被斷錯四五千米以上的現象（C．Allen，K．Sieh，朱成男等）。大大小小被斷錯的河流重新配置的結果，沿紅河斷裂谷地內形成了一系列的梳狀水系、爪狀水系、鉤狀水系等。沿阿爾金、祁連山、太行山前等許多大的活動斷裂帶都有爪狀水系等這類地貌形態的發育，深入分析它們的形成過程將大大有助於對這些斷裂帶更長時期水平活動歷史的認識。
沿活動斷層不斷地有新水系的形成，老水系的衰亡與改造。新老斷錯水系的發展是一個很複雜的過程。上述發展階段只是一種大致的劃分。劃分水系錯動不同發展階段在於使之更便於對斷層活動歷史長短和過程的深入了解。
與地震的關係
人們基本上確認地震是通過斷層活動釋放貯存的應變能的一個現象。所以活動斷層的研究已成為研究地震問題最基礎的課題之一。但要了解斷層活動的具體狀況，僅利用短時期的歷史地震記錄和形變觀測資料都因受到時間的限制而不能得到全面的認識。還必須結合地質學和地貌學的研究。
活動斷層最突出的特點之一是在地貌上有明顯顯示。而水系的斷錯現象是斷層活動在地貌上造成的最突出的現象之一。斷錯水系是最近地質時期斷層滑動過程的真實記錄。通過研究斷錯水系以探求更長時期斷層活動歷史和地震活動歷史是地球科學中現實主義原則的具體運用。但是要想把對斷錯水系的研究與認識更長時期內地震活動的情況具體聯繫起來，僅靠一般的地貌分析方法是遠遠不夠的，這裡想著重指出的一點是這方面的工作必須強調結合古地震遺蹟研究的問題。
在這方面R．Wallace（1968），K．Sieh（1979）沿聖安德烈斯斷層的工作很具有方法學上的意義。他們通過對斷錯水系與古地震的研究，找到了一個分析活斷層、斷錯水系與地震關係問題的具體途徑。在聖安德烈斯斷層上華萊士溪100多米的斷錯位移被認為是多次強震錯動累積的結果。在帕萊特溪一帶K．Sieh通過對古地震遺蹟的研究，證實了這裡的確曾有多次強震活動的歷史。並計算出了沿此段斷層的滑動速率和8級強震的重複周期。全新世斷層的滑動速率約為60mm/年，8級地震的重複周期約為160年。在過去很少強震記載的日本中央構造線上近年也根據斷錯水系、新發現的古地震遺蹟等闡明了它是一個強震活動周期長達千年的活動斷層。
類似於日本中央構造線，很少強震記載的雲南紅河斷裂，通過1980年中美地震地質學者們的聯合調查，已提出了沿紅河斷裂斷錯水系反映出的數千米的右旋錯動可能是多次古地震活動的結果。沿我國一些活動斷層開展這方面的研究工作，從分析斷錯水系及其相關的地質地貌現象人手，結合古地震遺蹟及其年代學的研究，將會對這些活動斷裂帶上強震活動特點及其重複周期、地震危險區劃以及板內斷裂活動的動力學特徵等問題的認識提供有意義的結果。
