李 光,翟洪濤,李代娣,鄭潁平,孟凡月,趙 朋

(安徽省地震局,合肥 230031)

皖西北及鄰區(qū)第四系分布與新構(gòu)造運動特征

李 光,翟洪濤,李代娣,鄭潁平,孟凡月,趙 朋

(安徽省地震局,合肥 230031)

本文根據(jù)皖北及鄰區(qū)區(qū)域調(diào)查報告[1]中第四系鉆孔資料,通過插值法得到皖北及鄰區(qū)第四系等厚線。結(jié)合該地區(qū)地震及斷裂分布,分析皖北及鄰區(qū)新構(gòu)造運動特征,認為渦陽為研究區(qū)內(nèi)破壞性地震最可能發(fā)生的地區(qū)。關(guān)鍵詞:第四系厚度;構(gòu)造;插值

0 引言

自有地震記載以來,安徽省共發(fā)生4次6級及以上地震[2-6],其中研究區(qū)分布有2次,分別為1481年渦陽6級地震和1831年鳳臺61/4級地震。研究區(qū)大部分被第四系覆蓋,斷裂隱伏于地下,這給直接研究斷裂的活動特征造成了困難。本次根據(jù)第四系厚度變化,結(jié)合區(qū)域斷裂的分布,探索研究區(qū)斷裂活動特征,分析研究區(qū)斷裂與破壞性地震的關(guān)系。

1 皖北地區(qū)第四系等厚線

1.1 第四系厚度資料來源

研究區(qū)第四系厚度資料來源主要為安徽省西北部區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告中鉆孔深度資料,根據(jù)亳縣、阜陽、蒙城、宿縣、蚌埠、靈璧、碭山幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告[1]和近年來皖北地區(qū)地震安全性評價報告中的鉆孔深度資料(第四系底部以第三系明化鎮(zhèn)組為界),鉆孔分布如圖1所示。

由鉆孔分布圖可以看到,在亳州、利辛等地鉆孔深度資料相對較少,在研究區(qū)東部泗洪、懷遠等地鉆孔較密集。在整個研究區(qū)的亳州、阜陽、潁上等地第四系厚度較大的地區(qū)未出現(xiàn)鉆孔空區(qū),在此基礎(chǔ)上得到的第四系等厚線用來分析研究區(qū)的新構(gòu)造運動也是適用的。

1.2 第四系厚度等值線圖

根據(jù)前述鉆孔深度資料,利用插值法直接得到研究區(qū)等厚線圖(圖2)。參考亳縣、阜陽、蒙城、宿縣、蚌埠、靈璧、碭山幅地質(zhì)圖、《安徽省區(qū)域地質(zhì)志》及最新論文資料,標(biāo)出研究區(qū)內(nèi)斷裂分布。根據(jù)《中國歷史強震目錄(公元前23世紀(jì)—公元1911年)》和《中國近代地震目錄(1912—1990)》,并參考《中國地震目錄》和《安徽省地震目錄》標(biāo)出研究區(qū)內(nèi)破壞性地震。

圖1 皖西北及鄰區(qū)鉆孔分布示意圖

1.3 第四系厚度特征淺析

根據(jù)圖2可以看出皖西北及鄰區(qū)第四系厚度呈現(xiàn)出以下特征:

(1)皖西北及鄰區(qū)第四系沉積厚度在淮北—蒙城—鳳臺一線東西兩側(cè)為西厚東薄。該線以東第四系厚度較小,且第四系等厚線較稀疏;該線以西第四系厚度較大,等厚線也較密集。

(2)研究區(qū)西側(cè)呈現(xiàn)南北2個沉降中心,分別為亳州沉降中心和潁上沉降中心。

(3)在第四系等厚線分布圖上可以看到,研究區(qū)第四系厚度在亳州、渦陽至懷遠一線及淮北、渦陽、太和一線等厚線出現(xiàn)較大扭曲。

圖2 研究區(qū)第四系等厚線及斷裂地震分布圖

2 皖西北及鄰區(qū)第四系等厚線與新構(gòu)造運動特征分析

2.1 第四系厚度與地震分布特征分析

自有地震記載以來,研究區(qū)共記載破壞性地震8次(據(jù)《安徽省地震目錄》),其中6級及以上地震2次,分別為渦陽6級地震和鳳臺61/4級地震。從等厚線分布特點看,這2次地震及亳州的51/2級地震均位于亳州—渦陽—蒙城一線的等厚線異常區(qū),該區(qū)第四紀(jì)以來構(gòu)造環(huán)境顯著變化(圖2)。鳳陽、固鎮(zhèn)、靈璧等地的地震在第四系等厚線上未見明顯新構(gòu)造跡象,該區(qū)距離郯廬斷裂較近,可能受該斷裂帶影響。

根據(jù)安徽省測震臺網(wǎng)資料,自1970年以來,研究區(qū)發(fā)生多次小震(圖3)。從圖3中可以看到,研究區(qū)小震分布較分散,只在1979年固鎮(zhèn)5.0級地震附近小震成團。

圖3 皖西北及鄰區(qū)第四系等厚線及現(xiàn)代小震分布圖

2.2 第四系厚度與斷裂分布特征分析

等厚線上呈現(xiàn)扭曲或厚度急劇變化的地區(qū)為值得注意的地區(qū)。根據(jù)斷裂分布并結(jié)合第四系等厚線特征可以較好地分析斷裂的活動性特征及活動方式,對判定研究區(qū)的新構(gòu)造活動有很大幫助。

根據(jù)圖2,皖北地區(qū)主要斷裂有渦河斷裂、太和—五河斷裂、阜陽—鳳臺斷裂、王老人集斷裂、潁上—定遠斷裂、固鎮(zhèn)—懷遠斷裂、臨泉—劉府?dāng)嗔选⒖谧渭险諗嗔?、三義—界牌集斷裂、宿北斷裂等[7-9]。

2.2.1 渦河斷裂

據(jù)史料記載,沿斷裂曾發(fā)生過較為頻繁的有感地震。1481年毫州、渦陽間6級和1525年毫州51/2級地震,都發(fā)生在渦河斷裂與北東向斷裂的交匯部位。據(jù)考古資料:東漢和宋、遼、金時期修建的毫州地下屯兵道發(fā)生強烈變形,北向巷道和東西向巷道均有水平向位移,最大處位移累積量可達0.5～0.6m,嚴(yán)重的地段呈蛇曲狀,巷道壁及底面向渦河方向(東)傾斜約 9°。

在毫州城南郊發(fā)掘清理五座漢魏時期曹操家族古墓群時,發(fā)現(xiàn)墓室均遭受不同程度的斷裂、變形,嚴(yán)重者石門額崩裂掉塊,石橫梁斷裂,并有30mm左右的水平位移,墓底石板發(fā)生拱曲。蒙城縣城關(guān)的宋代磚塔向東傾斜約3°左右,東面塔棱有垂直裂縫,自塔頂一直貫穿到塔座。說明東漢以來該斷裂可能有過2～3次較強烈的活動。

從圖2中可以看到,斷裂通過處第四紀(jì)等厚線變化較明顯,亳州—渦陽—蒙城一線第四系厚度出現(xiàn)明顯扭曲,表明該斷裂第四紀(jì)以來有活動,對第四系沉降形成了一定的控制。

分析認為,該斷裂為皖北地區(qū)較重要斷裂,該斷裂第四紀(jì)以來有強烈活動,為未來地震活動重點關(guān)注地區(qū)。

2.2.2 王老人集斷裂

該斷裂位于永成—阜陽一線,總體走向北北東。斷裂兩側(cè)第四系厚度相差較大,控制著第四系分布。但從斷裂兩側(cè)第四紀(jì)錯動情況看,未見第四紀(jì)轉(zhuǎn)彎跡象,表明該斷裂未有水平活動痕跡。王老人集斷裂與渦河斷裂相似,位于北東向的第四系厚度異常帶上,表明該斷裂也為第四紀(jì)以來活動斷裂。

斷裂兩側(cè)小震活動頻繁,1999年利辛4.2級地震及2006年阜陽3.6級地震均發(fā)生在斷裂附近。該斷裂與渦河斷裂相交部位曾發(fā)生渦陽6級地震,分析認為,該斷裂第四紀(jì)以來仍然有一定的活動,但活動性不如渦河斷裂強烈。

2.2.3 口孜集—南照斷裂

該斷裂北起淮北百善集,向南經(jīng)利辛、潁上和周集西,長約200km。斷裂西側(cè)由霍邱群～寒武系組成走向南北、向西傾斜的單斜構(gòu)造,構(gòu)成四十里長山。斷裂東側(cè)周集一帶為霍邱群,鉆孔揭示巖石破碎與王老人集斷裂平行分布,位于王老人集斷裂東側(cè),也位于北東向的第四系厚度急劇變化地區(qū),表明該斷裂控制著第四系的沉積。分析認為,該斷裂為第四紀(jì)以來活動斷裂。

2.2.4 三義—界牌集斷裂

該斷裂西北起自蒙城縣三義集,向南東經(jīng)懷遠明龍山、淮南上窯、永康抵定遠界牌集,斷裂走向北西,向南西或北東陡傾。該斷裂在1:50萬彩色遠紅外衛(wèi)星影像圖上顯示為連續(xù)性極好的線狀色帶,重力圖上稍有反映,表現(xiàn)為斷續(xù)的梯度密集帶。

該斷裂位于渦河斷裂的東南部,走向北西,為渦河斷裂的平行斷裂,其對第四系沉積有一定的控制作用。

該斷裂在衛(wèi)星影像圖上和重力一階方向?qū)?shù)圖上,均有明顯的線狀異常。在其與臨泉—劉府?dāng)嗔呀粎R處發(fā)生1831年明龍山61/4級地震。

2.2.5 固鎮(zhèn)—懷遠斷裂

該斷裂走向北東,自北向南經(jīng)固鎮(zhèn)、潘集、鳳臺、正陽關(guān)并繼續(xù)向南西延伸。在遠紅外衛(wèi)片上,斷裂從北淝河、茨河和西淝河束頸部位穿過,并沿城東湖東緣向南西延伸。在重力方向?qū)?shù)圖上顯示為同方向的線狀異常變異帶,斷裂通過處,近東西向重力異常帶向北東向偏轉(zhuǎn)。

在第四系等厚線圖中,該斷裂通過處未見第四系等厚線扭曲,第四系等厚線也未呈現(xiàn)密集分布狀。

2.2.6 太和—五河斷裂

該斷裂總體走向近東西,為隱伏活動斷裂。西自界首附近,向東經(jīng)太和、利辛王市集南、蒙城莊周集北,向東延至五河,全長約140km。在重力一階方向?qū)?shù)圖上,斷裂兩側(cè)表現(xiàn)出明顯的差異異常。該斷裂對基底隆起與褶皺、中生代凸起和凹陷有明顯的控制作用,是一條切割較深、具多期活動的區(qū)域性控制斷裂。

在第四系等厚線圖中,斷裂通過處也未見第四系等厚線扭曲,第四系等厚線也未呈現(xiàn)密集分布狀。分析認為該斷裂活動較渦河斷裂弱,活動性甚至不如王老人集斷裂。

2.2.7 臨泉—劉府?dāng)嗔?/p>

該斷裂從河南省入境,經(jīng)臨泉縣南西、阜陽市插花、利辛縣劉寨、鳳臺縣尚塘集、大興集、懷遠縣明龍山至鳳陽縣劉府、殷澗一帶,作NWW-SEE向延伸,長達265km。在經(jīng)圖像處理后的衛(wèi)片上,該斷裂呈現(xiàn)明顯的線性異常影像。經(jīng)鉆探揭示,斷裂北側(cè)為太古界的五河群,南側(cè)以震旦系及古生界為主。沿斷裂存在線狀重力異常帶,向上延拓10～15km,仍存在明顯交變帶特征。在鳳陽山區(qū)北麓,晚侏羅世火山巖呈串珠狀沿斷裂分布;龍山一帶次級斷裂發(fā)育,巖石破碎強烈。斷面走向北西西,傾向北東東,傾角陡立,變形極為強烈,多次活動,黃色泥質(zhì)灰?guī)r和紫紅囫地殼蓋層色頁巖相互掠裹揉皺,接觸面有灰白色斷層泥,反映具較新活動。發(fā)育弧形旋扭構(gòu)造,顯示自北向南推擠、翻轉(zhuǎn)。

明龍山斷層泥原態(tài)樣品顯微觀測中發(fā)現(xiàn)l張生巖脈陣列、多期微脈相互切割和切礫微斷裂等特殊變形標(biāo)志,已有研究表明,它們代表粘蠕滑交替的變形特征。

明龍山斷層泥石顆粒型貌刻蝕電鏡掃描(SEM)結(jié)果也顯示眾多的粘滑方式標(biāo)志,如快速運動形成的撞擊楔人現(xiàn)象,表明最新活動方式是以粘滑為主。

據(jù)巖相古地理資料分析,臨泉—劉府?dāng)嗔芽赡苁窃诎霾号_拱不斷隆起、淮南陷褶帶不斷下沉過程中形成的,沿斷裂及與北北東向斷裂交會處小震活動頻繁。1831年在斷裂近側(cè)的明龍山一帶發(fā)生61/4級地震。震中區(qū)前震旦紀(jì)結(jié)晶基底隆起,突兀于淮北平原之上,介質(zhì)差異大,為地殼不均勻地段。

在第四系等厚線上,該斷裂通過處,未見扭曲變形跡象,其兩側(cè)等厚線也未見較大變化,可能該地的61/4級地震與該斷裂有一定的關(guān)系,但判定為發(fā)震構(gòu)造依據(jù)尚不充分。

綜合分析認為,這些斷裂中,渦河斷裂和口孜集—南照斷裂、王老人集斷裂及三義—界牌集斷裂分布在第四系等厚線有明顯變化的地區(qū),根據(jù)等厚線及地震的分布,認為這幾條斷裂為研究區(qū)的主要活動斷裂,為地震監(jiān)測重點關(guān)注的地區(qū)。

2.3 研究區(qū)發(fā)震構(gòu)造探討

(1)研究區(qū)范圍內(nèi)破壞性地震尤其2次6級以上地震主要分布在亳州、渦陽、鳳臺一線,該區(qū)為渦河斷裂及三義—界牌集斷裂通過處,其在第四系等厚線圖上有明顯的被控制跡象,分析認為,該區(qū)為研究區(qū)內(nèi)主要的發(fā)震構(gòu)造區(qū),需要重點關(guān)注。

(2)王老人集斷裂和口孜集南照斷裂兩側(cè)第四系厚度相差較大,雖然兩斷裂附近只在與渦河斷裂相交部位發(fā)生渦陽6級地震,但這2條斷裂附近有多次小震發(fā)生,也為值得注意的地區(qū)。

(3)淮北—蒙城—鳳臺一線東西兩側(cè)第四系厚度相差較大,該線上的鳳臺和渦陽均發(fā)生過6級及以上地震,該分界線也為值得注意的地區(qū)。

(4)研究區(qū)東部第四系厚度較小,第四系厚度變化特征不明顯,故本文不做探討。

2.4 小結(jié)

根據(jù)第四系等厚線與地震及斷裂的分布特征對研究區(qū)進行研究,發(fā)現(xiàn)皖西北及鄰區(qū)等厚線沿渦河一帶有強烈扭曲,皖西北2次6級以上強震及亳州5.5級地震也發(fā)生在渦河沿線附近。分析認為,該一線為未來破壞性地震可能發(fā)生的地區(qū)?；幢薄獪u陽—阜陽一線與渦河斷裂一線在等厚線圖上的特征類似,但未有破壞性地震發(fā)生。渦陽為渦河一線和淮北—渦陽-阜陽一線交匯中心,渦陽為最值得關(guān)注的地區(qū)。在研究區(qū)的王老人集斷裂、口孜集—南照斷裂等對第四系厚度也有一定的控制作用,但沿線未有破壞性地震記載,該區(qū)第四系厚度是否為斷裂直接控制有待進一步研究。

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Quaternary System Distribution and New Tectonic Movement Characteristics of Northwestern Anhui Province and Adjacent Area

LI Guang,ZHAI Hong-tao,LI Dai-di,ZHENG Ying-ping,MENG Fan-yue,ZHAO Peng
(Earthquake Administration of Anhui Province,Hefei 230031,China)

On the basis of quaternary system borehole data from geological investigation report of the northwestern Anhui province and adjacent area,this paper presents quaternary system isopach of the northwestern Anhui province and adjacent area.Combined with local seismicity and fault distribution,we analyze the tectonic movement of this area.The result shows that Woyang area may be the most risk area of destructive earthquake in the study area.

quaternary thickness;structure;interpolation

P313.2

A

1003-1375(2011)02-0035-05

2010-05-25

李光(1981-),男(漢族),助理工程師,主要從事地震地質(zhì)、歷史地震等方面的研究.E-mail:jorden1998@163.com