韓竹軍 向宏發(fā) 姬計法

1)中國地震局地質(zhì)研究所，北京 100029

2)中國地震局地球物理勘探中心，鄭州 450002

洞庭盆地南緣常德-益陽-長沙斷裂中段活動性研究

韓竹軍1)向宏發(fā)1)姬計法2)

1)中國地震局地質(zhì)研究所，北京 100029

2)中國地震局地球物理勘探中心，鄭州 450002

通過對洞庭盆地南緣常德-益陽-長沙斷裂中段較為詳細的淺層物探、鉆探、年代學(xué)測試以及地表地質(zhì)地貌調(diào)查和綜合分析等方面的工作，獲得了一些新的認識:常德-益陽-長沙斷裂中段(隱伏斷裂)表現(xiàn)為一條傾向NNE的正斷裂，斷錯了古近紀(jì)基巖頂界面，并向上切錯下更新統(tǒng)的華田組(Q1pht)、汩羅組(Q1pm)和中更新統(tǒng)下段新開鋪組(Q2px)底界面，而中更新統(tǒng)中段的白砂井組(Q2pb)則平整地覆蓋在斷裂之上，無任何變形和位錯形跡。斷裂的最新活動時代在中更新世早期，中更新世中晚期以來已無活動跡象。斷裂兩盤基巖頂界面(或下更新統(tǒng)底界面)垂直落差(即第四紀(jì)以來總斷距)為16.10m;越往上斷距越小。同一層位，斷層上盤的華田組(Q1pht)和汩羅組(Q1pm)的沉積厚度遠大于斷層下盤的沉積厚度，表明該斷裂的活動具有較多的邊沉邊斷的同生性質(zhì)。以與洞庭盆地南緣常德-益陽-長沙斷裂中段對應(yīng)的安鄉(xiāng)-漢壽凹陷為例，通過對第四紀(jì)以來斷裂控制的差異性沉降幅度與凹陷內(nèi)沉積厚度的對比分析，初步認為安鄉(xiāng)-漢壽凹陷主要是通過拗陷作用形成的，而不是斷陷作用。洞庭盆地與周邊隆起山地之間不但斷裂發(fā)育，同時也是中強地震集中發(fā)生的地帶。一條斷裂是否存在斷錯早、中更新世地層的構(gòu)造現(xiàn)象，是判斷中強地震發(fā)震構(gòu)造的一個重要標(biāo)志。

洞庭盆地 常德-益陽-長沙斷裂中段 盆地構(gòu)造屬性 中強地震構(gòu)造

0 引言

洞庭盆地因洞庭湖而得名，由于其獨特的地理位置和演化過程，洞庭湖區(qū)是中國泥沙淤積和洪澇災(zāi)害的高風(fēng)險區(qū)(張人權(quán)，2003)。來紅州等(2004)認為:作為一個淺水型湖泊，洞庭湖之所以能存在至今，得益于它自第四紀(jì)以來總體上保持了構(gòu)造沉降的趨勢。因此，洞庭盆地第四紀(jì)以來的地質(zhì)構(gòu)造特征、演化過程與成因機制長期以來備受研究者關(guān)注(蔡述明等，1984;張石鈞，1992;張曉陽等，1994;薛宏交等，1996;皮建高等，2001;張人權(quán)等，2001;梁杏等，2001;來紅州等，2005)。由于洞庭盆地是一個繼承性活動的第四紀(jì)盆地，一些學(xué)者從更長的時間尺度探討了該盆地的構(gòu)造演化特征(徐杰等，1991;姚運生等，2000;戴傳瑞等，2006)。近年來，柏道遠等(2009，2010)對洞庭盆地構(gòu)造活動與沉積作用的橫向差異性進行了研究。在這些工作中，通過應(yīng)用第四紀(jì)地質(zhì)和地貌學(xué)方法，根據(jù)第四系巖相和厚度變化、水體變遷等，對洞庭湖第

常德-益陽-長沙斷裂主要表現(xiàn)為一條被第四系覆蓋的隱伏斷裂 ，受近SN向隱伏斷裂切割，大致可以分為3段:東南段、中段和西北段 (圖1)，大致對應(yīng)著洞庭盆地中河洑-臨澧、安鄉(xiāng)-漢壽和沅江-白馬寺等3個次級沉積凹陷的南部邊界(張石鈞，1992;柏道遠等，2010)。根據(jù)湖南省地礦局水文地質(zhì)工程地質(zhì)二隊(1990)的工作成果①湖南省地礦局水文地質(zhì)工程地質(zhì)二隊(技術(shù)負責(zé):張國梁)，1990，湖南省洞庭盆地第四紀(jì)地質(zhì)研究報告及第四紀(jì)地質(zhì)圖(1:20，000)。，與常德-益陽-長沙斷裂東南段相比，中段沿線第四系層序完整，厚度差異明顯，進行精細定量研究的基礎(chǔ)較好。借鑒國內(nèi)外對隱伏斷層及其活動性的探測研究經(jīng)驗(Miller et al.，1994;Ronald et al.，2000;徐錫偉等，2002;韓竹軍等，2006)，我們主要開展了3方面的工作:1)地球物理勘探，充分收集已有基礎(chǔ)資料，利用淺層人工地震反射法探測隱伏斷裂是否存在及其位置、規(guī)模和上斷點埋深，為此布置了2條淺層地震測線，即聶家橋測線(測線Ⅰ)和龍?zhí)稑驕y線(測線Ⅱ)(圖2)，走向NNE-SWW，長度分別為3，034m和5 785m;2)鉆探驗證，根據(jù)淺層物探解譯的結(jié)果，在聶家橋斷點兩側(cè)20～25m的范圍內(nèi)各布置了2個鉆孔，通過鉆探現(xiàn)場編錄，編制鉆孔柱狀圖以及地層對比分析，驗證淺層物探結(jié)果;3)年代測試與綜合分析，根據(jù)標(biāo)志層位的埋深差異以及新年代樣品的測試結(jié)果，進行斷裂活動性的定量研究。結(jié)合地表地質(zhì)地貌調(diào)查，綜合判定斷裂最晚活動時代。四紀(jì)以來的演變過程提出了不少有意義的認識。如在第四紀(jì)洞庭盆地構(gòu)造屬性方面，景存義(1982)認為現(xiàn)今洞庭湖盆為斷陷作用所致;楊達源(1986)認為洞庭湖盆地第四紀(jì)為拗陷盆地;梁杏等(2001)、皮建高等(2001)認為早、中更新世為盆地的斷陷階段，晚更新世以來進入拗陷階段;柏道遠等(2010)以澧縣凹陷為例，認為早更新世-中更新世中期具斷陷盆地性質(zhì)，中更新世晚期以來具拗陷盆地性質(zhì)。洞庭盆地第四紀(jì)以來斷裂活動明顯，但針對斷裂活動性開展的精細研究還比較薄弱，缺乏有關(guān)斷裂作用在盆地第四紀(jì)演化過程中的定量評估，這也是導(dǎo)致洞庭盆地構(gòu)造屬性認識分歧較大的主要原因之一。

洞庭盆地北部以華容(次級)隆起與江漢盆地相隔，盆地西側(cè)發(fā)育NNE向太陽山斷裂帶(圖1)，南側(cè)為NW向常德-益陽-長沙斷裂，東側(cè)是NNE向岳陽-湘陰斷裂。除了北部邊界外，洞庭盆地與周邊隆起山地之間不但斷裂發(fā)育，同時也是中強地震集中發(fā)生的地帶。有歷史記載以來，在湖南省境內(nèi)共發(fā)生過M≥4.7地震18次，其中有11次發(fā)生在洞庭盆地周緣邊界帶及其附近，其中包括2次震級最大的歷史地震，即1631年常德6?級和5?級地震。為此，我們以洞庭盆地南緣常德-益陽-長沙斷裂中段為例，開展斷裂活動性的精細定量研究，這不但有助于進一步認識洞庭盆地第四紀(jì)以來的地質(zhì)構(gòu)造特征，為洞庭盆地演化趨勢的評估提供基礎(chǔ)資料，同時有助于認識中強地震發(fā)生的構(gòu)造標(biāo)志。

1 淺層物探

1.1 聶家橋測線(測線Ⅰ)

測線Ⅰ位于聶家橋鄉(xiāng)西部的栗樹灣和武王廟之間(圖2)。測線方向為NE-SW，主要目的在于查清是否存在斷裂及其準(zhǔn)確位置。在實際工作中，測線起點(NNE端)位于皇成港村村東南的大堤拐彎處，終點(SSW端)位于花園村村南，全長3，034m。由于在該測線上沒有鉆孔資料可以借鑒，所以在對該測線的淺層地震反射剖面進行波組分層和層位標(biāo)定時，參照了測線鄰近地區(qū)的鉆孔資料①同840頁①。。

圖1 洞庭盆地及周緣斷裂與破壞性地震(M≥4.7)震中分布圖Fig.1 Distribution of Dongting Basin，its surrounding Quaternery-active faults and disastrous earthquake(M≥4.7)epicenters.

根據(jù)該測線的反射時間剖面的特征(圖3)，由淺到深可識別出8組反射能量較強的地層界面反射波，在圖中分別用T01、T02、TQ和T1～T5標(biāo)出。根據(jù)測線附近的地質(zhì)鉆孔資料，我們把TQ反射波解釋為第四系覆蓋層的底界面反射，把反射波T01和T02解釋為第四系覆蓋層內(nèi)部的地層界面反射，而把反射波T1～T5解釋為古近紀(jì)地層內(nèi)部的地層界面反射。聶家橋測線剖面所反映的地層界面起伏變化形態(tài)非常清楚(圖3)。從整條剖面反射波同相軸的形態(tài)來看，在剖面100ms以上，反射波同相軸T01和T02總體上具有測線兩端埋深較深，而中間埋藏較淺的形態(tài)，局部地段上出現(xiàn)一定的起伏。第四系底界面反射波TQ在剖面上西南端埋藏較淺，而東北端埋藏較深。剖面雙程到時約70～80ms以下，在剖面上可看到多個自NE向SW方向傾斜的反射波同相軸T1～T5，且它們均由深向淺終止到TQ反射面上，表明TQ反射面應(yīng)為一個不整合面，其下伏的古近系呈SW傾的單斜形態(tài)，并存在明顯的局部起伏變化或地層尖滅現(xiàn)象。

圖2 常德-益陽-長沙斷裂帶中段平面分布與實際工作布置示意圖①Fig.2 Distribution of central segment of Changde-Yiyang-Changshan Fault and arrangement of survey sites.

聶家橋測線剖面所揭示的斷層特征非常清楚。在測線樁號412m附近，TQ反射波出現(xiàn)明顯錯斷，且在TQ反射波之下，反射波T1～T5的產(chǎn)狀在該位置兩側(cè)也有較大的變化。測線樁號412m以南，TQ之下的反射面呈自北向南傾伏的單斜形態(tài);測線樁號412m以北，地層反射面產(chǎn)狀近乎水平。根據(jù)剖面所揭示的這些特征分析，我們認為在測線樁號412m附近應(yīng)有斷層通過，性質(zhì)為傾向NE的正斷層，它錯斷了剖面上TQ之下的所有地層界面，但沒有錯斷T02以淺的反射震相 (圖3)。

圖3 聶家橋測線淺層地震反射疊加時間剖面(上)和深度解釋剖面(下)圖Fig.3 The stacked time section(the above)and depth interpretation section(the below)along Niejiaqiao shallow geophysical survey line.

1.2 龍?zhí)稑驕y線(測線Ⅱ)

為了進一步查驗該斷裂是否存在及其準(zhǔn)確位置，又布置了測線Ⅱ。該測線位于龍?zhí)稑蜞l(xiāng)的西北部。因受地表障礙物的限制，把測線分3個測段分別進行了探測。這3個測段分別被稱為龍?zhí)稑颌?1、Ⅱ-2和Ⅱ-3測段 (圖2)。龍?zhí)稑颌?1測段位于張家沖和鄧家灣之間，測線起點(NE端)位于余家橋村和百家咀村之間，終點(SW端)位于董家沖和余家橋村之間的小河邊，長度為1，554m。龍?zhí)稑颌?2測段位于余家橋村和猴子樹村之間，測線起點(NE端)位于余家橋村南橋邊，終點(SW端)位于鐵家橋村北的小河邊，長度為2，031m。龍?zhí)稑颌?3測段位于猴子樹村和油榨灣村之間，測線起點(NE端)位于鐵家橋村北的小河邊，終點(SW端)位于文武橋村南石子路，全長2 200m。在龍?zhí)稑颌?1測段和Ⅱ-2測段的重疊部位均發(fā)現(xiàn)了斷裂存在的證據(jù)，龍?zhí)稑颌?3測段未見斷裂存在的跡象。下面以龍?zhí)稑颌?2測段為例，介紹淺層地震勘測結(jié)果。

圖4 龍?zhí)稑颌?2測段地震反射時間和深度剖面圖Fig.4 The stacked time section(the above)and depth interpretation section(the below)along LongtanqiaoⅡ -2 shallow geophysical survey line.

圖4給出了龍?zhí)稑颌?2測段獲得的反射疊加時間剖面和相應(yīng)的深度解釋剖面。地質(zhì)資料表明，該測段第四系覆蓋層以下的基巖為白

約0.5～0.6km處有1個地質(zhì)鉆孔(ZK215)，該鉆孔揭露的頂部兩套地層分別為中更新統(tǒng)中堊系(K)。另外，在該測段起點(NE端)西北方向段白沙井組(Q2pb)，厚57.3m，以及中更新統(tǒng)下段新開鋪組(Q2px)，厚27.7m。下面為下更新統(tǒng)汨羅組(Q1pm)和華田組(Q1pht)，第四系底界埋深為186m。在對該測線剖面進行層位標(biāo)定和界面分層時，參考了ZK215鉆孔資料，但由于該測線位于兩個丘陵之間的低洼地帶，地下地層巖性變化大，且測線距鉆孔又有一定的距離，因此，層位的標(biāo)定可能會有一定的誤差。

該測段在NE段(樁號0～600m)的剖面形態(tài)與龍?zhí)稑颌駵y段樁號1 380m以南的剖面特征相似。其共同特征均表現(xiàn)為，在斷層的下降盤一側(cè)，地層界面反射豐富，且這些反射均一律向NE方向傾斜，而在斷層上升盤一側(cè)，第四系之下的基巖內(nèi)部無明顯反射。該測段揭示的基巖面反射波TQ具有較大的起伏變化，其深度由南向北逐漸加深，在剖面的SW端，基巖埋深為28～30m;而在剖面的NE端，其深度約為160m。在樁號加，在剖～1 760m之間，基巖面出現(xiàn)明顯下凹。在該測段剖面上解釋的斷點FP3位于樁號396m左右。剖面上FP3傾向NE，為正斷層，該斷層錯斷了TQ反射面，但沒有錯斷第四系內(nèi)部的T03反射層。

2 鉆探調(diào)查

根據(jù)淺層地震探測研究結(jié)果，在漢壽縣聶家橋淺層地震勘探(測線Ⅰ)確定的斷裂部位上開展了鉆探地質(zhì)剖面探測，以進一步確認常德-益陽-長沙斷裂中段的斷錯層位、最新活動時代與位錯量。

在長45m的剖面上共布置4個鉆孔，其平面分布見圖6左上角。鉆孔ZK-01位于斷裂下盤，距物探推測斷裂上斷點地表投影25m，終孔深75.5m，在-72.5m深度鉆到第四系下伏基巖。鉆孔ZK-02位于斷層上盤，距物探推測上斷點地表投影20m，終孔深92.5m。在-88.05 m深度鉆到第四系下伏基巖，即古近紀(jì)紫色粉砂質(zhì)泥巖。鉆孔ZK-03位于斷裂下盤，距物探推測斷裂上斷點地表投影10m，終孔深76.0m，在-72.3m，鉆到古近紀(jì)基巖(紫紅色粉砂巖)。鉆孔ZK-04位于斷裂上盤，距物探推測斷裂上斷點地表投影10m，終孔深92.8m。在-88.4m鉆到古近紀(jì)紫紅色粉砂質(zhì)泥巖。針對每個鉆孔均編制了如圖5所示的巖心柱狀圖。

綜合分析上述4個鉆孔巖心資料，可以看出，這些鉆孔巖心自上而下可分為不同顏色、不同巖性的13個相對獨立的層位:

層1 為最上部的褐灰色黏土、粉砂質(zhì)黏土，厚3～4m，為全新統(tǒng)。

層2 為淺黃/灰黃色亞砂土、亞黏土和粉砂質(zhì)，底部常有薄層土黃色中細砂層，厚度多在5～6m，應(yīng)屬上更新統(tǒng)白水江組河湖相地層(Q3pbs)。

層3至層5 是一套棕紅/棕黃色為主的亞黏土、砂黏土、中細砂及砂礫層，從其顏色和巖性看，應(yīng)為中更新世地層。這一大套地層按其沉積韻律，顏色差異可細分為上、中、下3個層位。層3的上段為淺黃-棕黃色-淺灰白色砂黏土層，向下顏色變淺逐漸過渡為淺灰白色，在鉆孔ZK-01和TL-02中，于該套地層內(nèi)各采集了1個熱釋光年代樣品(TL-03和TL-02)，測年結(jié)果相當(dāng)，分別為(145.35±12.59)ka和(143.51±12.54)ka，屬中更新世。層 4 為一層厚約 2m的灰黑色黏泥層，粉砂質(zhì)亞黏土層。層5為灰白色砂礫層，厚約10m，上細下粗，礫石成分以淺灰色灰?guī)r為主，石英巖次之，粒徑多在3～5cm，最大粒徑10①同840頁①。cm，磨圓和分選都好，中細砂充填。從層位對比看，層3至層5相當(dāng)于中更新統(tǒng)白沙井組(Q2pb)。

圖5 聶家橋剖面上鉆孔(ZK-02)巖心柱狀圖Fig.5 The drilling(ZK-02)column in the Niejiaqiao section.

層6:以棕紅色夾棕黃、灰黃色黏土層為主，中下部以紫紅-紅色黏土、粉砂質(zhì)黏土為主，厚13～15m，從層位和顏色看，屬中更新統(tǒng)新開鋪組(x)。在鉆孔ZK-02的-45m處采集該套地層的ESR測年樣品(E-B2)，測試結(jié)果為(637±64)ka。

層7至層9以淺灰綠色砂黏層為主，屬下更新統(tǒng)汩羅組湖積層(m)。其中，層7以灰綠色-淺黃綠色為主，間夾淺灰白色的亞黏土、亞砂土或與粉細砂互層，厚6～12.5m;層8為黃綠色中粗砂、中細砂層，厚約1m;層9為淺灰綠色為主的粉砂與亞黏土互層。在鉆孔ZK-02的-63m處采集該套地層的ESR測年樣品(E-B1)，測試結(jié)果為(869±91)ka。

在聶家橋鉆探剖面及其鄰近地區(qū)缺少中更新統(tǒng)上段馬王堆組(Qmw)①同840頁①。。

3 鉆探地質(zhì)剖面揭示的斷裂活動性

3.1 標(biāo)志層的選定及確定性分析

在完成ZK-01、ZK-02鉆探取巖心以后，發(fā)現(xiàn)兩孔間的古近紀(jì)基底頂界面有15m多的相對落差。為此，我們向物探推測斷裂位置方向分別布置了鉆孔ZK-03和ZK-04，得到如圖6的鉆探地質(zhì)剖面。ZK-04與ZK-02之間距為10m，ZK-01與ZK-03之距離為15m。分別位于斷裂兩盤的ZK-03與ZK-04間距為20m，這是考慮到物探推定的斷裂上斷點埋藏較深(-75～-85m)，加之正斷層在上下盤地層中可能存在的斜向擴展的影響。然而，10～15m的鉆孔間距對于短距離沉積相對較為穩(wěn)定的湖相地層來說，一般不至于因沉積相變而掩蓋斷裂差異活動的基本面貌。剖面上(圖6)，灰黑色黏泥層(層4底界)和厚達10m的砂礫層(層5)在斷裂上下盤45m的距離內(nèi)無論在顏色、巖性成分與厚度上幾乎完全相似，足以證明湖相地層及其頂界面在一定距離內(nèi)具有相對的穩(wěn)定性。這也是我們有可能用湖積層或河湖層的頂界面作為標(biāo)志層來量度斷裂上下盤同一層位斷差的一個依據(jù)。

按照沉積相對穩(wěn)定和巖性及顏色易于辨認兩個原則，我們自上而下選定了具有可對比性的6個標(biāo)志層(圖6中的a～f)，作為分析厘定斷裂活動性的主要地層或界面。這6個標(biāo)志層自上而下依次是:a層，即層4(Q2pb)中部的灰黑色黏泥層;b層面，為灰白色粗砂礫層即層5的底界面;c層面，即層6與層7的分界亦即棕紅色亞黏土(Q2px)底與灰綠色砂黏(Q1pm)頂面的分界面;d層，即層8(Q1pm)中部的黃綠色中粗砂層;e層，即層10為華田組(Q1pht)中的紫褐色黏土/亞黏土層;f層面，即層13古近紀(jì)紫色粉砂巖的頂界面。應(yīng)該說明的是，上述6個標(biāo)志層中，a、b、c和f等4個層、界面作為對比的確定性較好，而以巖性和顏色具一定特征的d、e等2個層位的確定性稍差一些。但這兩個層位均為斷裂所切錯，因而它們對于認識斷裂的活動性狀意義較大。

3.2 斷裂活動性分析確定

3.2.1 斷裂活動時代的分析

鉆探地質(zhì)剖面表明，該斷裂明顯切錯古近紀(jì)基巖頂界面，并向上切錯下更新統(tǒng)的華田組(ht)、汩羅組m)和中更新統(tǒng)下段新開鋪組(x)底界面，而中更新統(tǒng)中段的白砂井組()則平整地覆蓋在斷裂之上，無任何變形和位錯形跡。白砂井組上部層位的TL年齡分別為(145.35±12.59)ka和(143.51±12.54)ka，由此可見該斷裂段的最新活動時代在中更新世早期，中更新世中晚期以來已無活動跡象。這與中更新世中晚期以來河湖相地層廣闊分布和區(qū)內(nèi)的平坦地形地貌相吻合(圖2)。

3.2.2 斷裂位錯量的分析

鉆探剖面資料表明，斷裂兩盤基巖頂界面(或下更新統(tǒng)底界面，層f)垂直落差為16.10m;下更新統(tǒng)華田組中上部的紫褐色亞黏土層(e層)頂界面垂直落差11.90m;下更新統(tǒng)汩羅組底部黃綠色中粗砂層(d層)頂界面垂直落差10.5m;中更新統(tǒng)新開鋪組底界(c層)垂直落差為5.0m(圖6)。即斷點越深其斷距越大，而越往上斷距越小。資料表明，該斷裂的最新活動和向上破裂是逐漸消減在下中更新統(tǒng)新開鋪組的亞黏土層中。此外，同一層位，斷層上盤的華田組(ht)和汩羅組(m)的沉積厚度遠大于斷層下盤的沉積厚度，表明該斷裂的活動具有較明顯的邊沉邊斷的同生性質(zhì)。

4 地表地質(zhì)地貌特征

與聶家橋測線一帶由全新統(tǒng)組成的沖積平原不同，在龍?zhí)稑驕y線附近，廣泛分布中更新統(tǒng)中段白沙井組()組成的T3層狀地貌面(圖2)，受近SN向河流切割，大多呈條帶狀，頂面地勢平坦，斷裂兩側(cè)出露的網(wǎng)紋紅土巖性相同，不存在地形地貌差異，海拔高程均為65～70m，整體上略向北傾斜。沿著龍?zhí)稑颌?2測線段，在斷裂可能延伸的位置上，于中更新統(tǒng)中段白沙井組()網(wǎng)紋紅土中未見任何構(gòu)造擾動的跡象 (圖7)，采集熱釋光年代樣品T-K6，測試結(jié)果為(309.38 ±26.30)ka。

圖7 朱家灣一帶跨斷裂綜合地質(zhì)地貌剖面圖Fig.7 Composite section of geology and geomorphology across the Changde-Yiyang-Changshan Fault at Zhujiawan.

在洞庭盆地北緣邊界帶，除了廣泛分布全新統(tǒng)的高漫灘地帶及現(xiàn)代水體外(T0)(圖2)，可以分出4個層狀地貌面。T1層狀地貌面海拔高程30～33m，分布比較局限，由上更新統(tǒng)白水江組(Q3pbs)組成;T2層狀地貌面海拔高程一般為35～38m，在湖區(qū)高程有所降低，由中更新統(tǒng)上段馬王堆組(Q2pmw)組成;T3層狀地貌面海拔高程一般為65～70m，由中更新統(tǒng)中段白沙井組(Q2pb)組成，該地貌面平穩(wěn)地分布在隱伏斷裂之上，斷裂兩側(cè)未見地形地貌差異。T4層狀地貌面海拔高程一般為110～120m，靠基巖山區(qū)一側(cè)分布，即僅在斷裂下盤(抬升盤)有出露，由中更新統(tǒng)下段新開鋪組(Q2px)組成。由上述地貌面分布特征也可以看出:常德-益陽-長沙斷裂中段至少在中更新世中期以來已經(jīng)停止活動，可以歸類為早-中更新世斷裂。

5 討論與結(jié)論

5.1 討論

5.1.1 第四紀(jì)洞庭盆地的構(gòu)造屬性

第四紀(jì)洞庭盆地是在白堊—古近紀(jì)紅色盆地的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，但二者在沉積范圍等方面的差別明顯。受太陽山凸起和赤山水下隆起的分隔，第四紀(jì)洞庭盆地可以分為河洑-臨澧、安鄉(xiāng)-漢壽和沅江-白馬寺等3個次級沉積凹陷(張石鈞，1992)。柏道遠等(2010)劃分出澧縣、臨澧、安鄉(xiāng)和沅江等4個凹陷單元，其中澧縣凹陷和臨澧凹陷基本上與河洑-臨澧-合口凹陷相對應(yīng)。

常德-益陽-長沙斷裂中段構(gòu)成了安鄉(xiāng)-漢壽沉積凹陷的南部邊界，根據(jù)張石鈞(1992)的研究，早更新世安鄉(xiāng)-漢壽凹陷中發(fā)育2個沉降中心，瓜瓢湖中心最大沉積厚度為184.1m，中心區(qū)的等值線成近NS向;位于凹陷中間地帶的西洞庭中心沉積厚度＞150m，等值線成NWW向。NWW向常德-益陽-長沙斷裂中段的上、下盤，下更新統(tǒng)厚度平均值分別為42.0m和30.3m，這些數(shù)據(jù)顯示，在早更新世時期，安鄉(xiāng)-漢壽凹陷中的 NWW向沉降中心不僅離NWW向邊界正斷裂較遠，而且受斷裂控制的差異性沉降幅度只有11.7m。由此可見，該時期盆地沉降主要是通過拗陷作用形成的，而不是斷陷作用。

中更新世安鄉(xiāng)-漢壽凹陷繼續(xù)下沉，沉積凹陷的分布格局基本與早更新世相同，瓜瓢湖中心最大沉積厚度為133.3m，等厚線表現(xiàn)出明顯地由NW向SE延伸的舌狀。NWW向常德-益陽-長沙斷裂中段的上、下盤中更新統(tǒng)厚度分別34.5m和29.5m，中更新統(tǒng)新開鋪組底界(c層)垂直落差為5.0m，受斷裂控制的差異性沉降幅度只有5.0m。中更新統(tǒng)中段白砂井組(Q2pb)及之后的上更新統(tǒng)、全新統(tǒng)已平穩(wěn)地覆蓋在斷裂之上。

以洞庭盆地南緣常德-益陽-長沙斷裂中段對應(yīng)的安鄉(xiāng)-漢壽凹陷為例，通過斷裂活動性的精細定量研究，初步認為:第四紀(jì)時期，安鄉(xiāng)-漢壽凹陷主要是通過拗陷作用形成的，而不是斷陷作用。

5.1.2 對中強地震構(gòu)造標(biāo)志的啟示

如前所述，除了北部邊界外，洞庭盆地與周邊隆起山地之間不但斷裂發(fā)育，同時也是中強地震集中發(fā)生的地帶。有歷史記載以來，在湖南省境內(nèi)共發(fā)生過M≥4.7地震18次，其中有11次發(fā)生在洞庭盆地周緣邊界帶及其附近，如1631年常德6?級和5?級地震、1556年岳陽5級地震、1631年寧鄉(xiāng)5?2級地震、1906年常德5級地震和1717年石門5??級地震等。盡管迄今為止一些地段還沒有發(fā)生過破壞性地震，但根據(jù)構(gòu)造類比原則，洞庭盆地與周緣隆起山地之間的主要邊界斷裂均可判定為中強地震的發(fā)震構(gòu)造。

與常德-益陽-長沙斷裂中段的構(gòu)造表現(xiàn)相類似，沿著洞庭盆地東緣分布的岳陽-湘陰斷

裂，在銅官鎮(zhèn)西北白羊坡也同樣存在斷錯中更新世地層的構(gòu)造現(xiàn)象①北京中震創(chuàng)業(yè)工程科技研究院等，2008，湖南大唐華銀核電項目可研階段地震安全性評價報告。;沿著洞庭盆地西緣②中國地震局地質(zhì)研究所，2004，湖南核電項目初可研階段地震安全性評價報告。內(nèi)側(cè)分布的太陽山斷裂帶，地形地貌線狀特征清晰，多處見斷錯早、中更新世地層的地質(zhì)剖面 。結(jié)合洞庭盆地周緣頻繁的中強地震活動，該地區(qū)斷裂活動性調(diào)查結(jié)果同樣表明了中強地震的發(fā)生并不一定與在地表產(chǎn)生明顯位錯的、晚更新世以來的活動斷裂相聯(lián)系(韓竹軍等，2002)，它們可以是早-中更新世有過活動的斷裂在活動性減弱過程中的能量釋放。換言之，早-中更新世有過活動的斷裂并不意味著它們完全停止活動，只是這些斷裂活動性較弱，不至于產(chǎn)生斷錯地表的強震活動，但可以發(fā)生中強地震。因此，一條斷裂是否存在斷錯早、中更新世地層的構(gòu)造現(xiàn)象，是判斷中強地震發(fā)震構(gòu)造的一個重要標(biāo)志。

5.2 結(jié)論

通過對常德-益陽-長沙斷裂中段較為詳細的淺層物探、鉆探、年代學(xué)測試以及地表地質(zhì)地貌調(diào)查和綜合分析等方面的工作，獲得了有關(guān)該斷裂段幾何學(xué)、運動學(xué)、活動時代以及盆地構(gòu)造屬性等方面的一些認識。

(1)幾何學(xué)特征:淺層物探測線剖面清晰地揭示了3個斷點，它們?yōu)槌５?益陽-長沙斷裂中段(隱伏斷裂)在空間上的分布狀態(tài)提供了直接證據(jù);在剖面上表現(xiàn)為一條傾向NNE的正斷裂。

(2)活動時代:明顯斷錯了古近紀(jì)基巖頂界面，并向上切錯下更新統(tǒng)的華田組)、汩羅組)和中更新統(tǒng)下段新開鋪組)底界面，而中更新統(tǒng)中段的白砂井組)則平整地覆蓋在斷裂之上，無任何變形和位錯形跡。由此可見該斷裂段的最新活動時代在中更新世早期，中更新世中晚期以來已無活動跡象。

(3)運動學(xué)參數(shù):斷裂兩盤基巖頂界面(或下更新統(tǒng)底界面)垂直落差，即第四紀(jì)以來總斷距為16.10m;越往上斷距越小。同一層位，斷層上盤的華田組(Q1pht)和汩羅組(Q1pm)的沉積厚度遠大于斷層下盤的沉積厚度，表明該斷裂的活動具有較多的邊沉邊斷的同生性質(zhì)。

(4)盆地構(gòu)造屬性:以洞庭盆地南緣常德-益陽-長沙斷裂中段對應(yīng)的安鄉(xiāng)-漢壽凹陷為例，通過對第四紀(jì)以來斷裂控制的差異性沉降幅度與凹陷內(nèi)沉積厚度的對比分析，初步認為安鄉(xiāng)-漢壽凹陷主要是通過拗陷作用而不是斷陷作用形成的。

(5)洞庭盆地與周邊隆起山地之間不但斷裂發(fā)育，同時也是中強地震集中發(fā)生的地帶。一條斷裂是否存在斷錯早、中更新世地層的構(gòu)造現(xiàn)象，是判斷中強地震發(fā)震構(gòu)造的一個重要標(biāo)志。

致謝 在野外工作中，得到張裕明研究員、陳國星研究員、周本剛研究員、劉保金研究員、王旭宏教授級高工的指導(dǎo)幫助，在此一并致謝。

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ACTIVITY OF CENTRAL SEGMENT，CHANGDE-YIYANGCHANGSHAN FAULT AT THE SOUTHERN MARGIN OF DONGTING BASIN，HUNAN，CHINA

HAN Zhu-jun1)XIANG Hong-fa1)JI Ji-fa2)
1)Institute of Geology，China Earthquake Administration，Beijing 100029，China
2)Geophysical Exploration Center，China Earthquake Administration，Zhengzhou 450002，China

According to the detailed shallow geophysical survey，drilling，dating，geological geomorphic investigation along the central segment of the Changde-Yiyang-Changshan Fault at the southern margin of Dongting Basin，features about its geometry，dynamics，active epochs and basin structural type are revealed.The central segment of the Changde-Yiyang-Changshan Fault(buried fault)，a normal fault，dips to NNE.It not only offset the Eogene top boundary，but also displaced the Huatian group(ht)，Miluo group(m)of Lower-Pleistocene and Xinkaipu group(x)of lower section of Middle-Pleistocene.The Baishajing group(b)in the middle section of Middle-Pleistocene overlays the fault without any deformation and disruption.The latest active age is the early Pleistocene，but no active evidences after the mid-late Pleistocene are found.Vertical displacement of the top of basal rock(or bottom of Lower Pleistocene)，that is，the total offset at the Quaternary，is 16.10m，but it becomes smaller towards the surface.The fault was coetaneous with the sedimentation of Huatian group(pht)and Miluo(1m).Based on the comparison of fault-controlled subsidence and sediment thickness，it can be concluded that the Anxiang-Hanshou depression was formed mainly by deformation，not by faulting.Both faults and moderate earthquakes are concentrated along the zones between Dongting Basin and surrounding uplifting mountains.It can be looked as an important evidence for determining the seismotectonics of moderate earthquake，whether a fault offsets the lower or middle Pleistocene.

韓竹軍，男，1964年出生，1984年畢業(yè)于北京大學(xué)地質(zhì)系地震地質(zhì)專業(yè)，1997年于中國地震局地質(zhì)研究所獲博士學(xué)位，研究員，現(xiàn)主要研究方向為活動構(gòu)造與地震危險性分析，電話:010-62009037，E-mail:zjhan0904@163.com。

Dongting Basin，central segment of Changde-Yiyang-Changshan Fault，basin structure type，seismotectonics of moderate earthquake

P315.2

A

0253-4967(2011)04-0839-16

10.3969/j.issn.0253-4967.2011.04.009

2010-09-26收稿，2011-08-18改回。

地震行業(yè)科研專項“核電廠地震安全問題研究”(200708003)資助。