任鎮(zhèn)寰，李健梅，喬計(jì)花，宮會(huì)玲

(1.廣東省地震局，廣東 廣州 510070；2.中國(guó)地震局地震監(jiān)測(cè)與減災(zāi)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州510070；3.廣東省地震預(yù)警與重大工程安全診斷重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（籌），廣東 廣州 510070；4.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心，北京 100083)

廣西靈山地區(qū)深部斷裂系統(tǒng)的重力資料解釋

任鎮(zhèn)寰1，2，3，李健梅1，2，3，喬計(jì)花4，宮會(huì)玲1，2，3

(1.廣東省地震局，廣東 廣州 510070；2.中國(guó)地震局地震監(jiān)測(cè)與減災(zāi)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州510070；3.廣東省地震預(yù)警與重大工程安全診斷重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（籌），廣東 廣州 510070；4.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心，北京 100083)

采用重力資料系統(tǒng)處理，確認(rèn)廣西靈山地區(qū)深部存在近EW向、NW向、NE向三組斷裂，它們的深度均可達(dá)到40 km，近EW、NW向斷裂的強(qiáng)烈活動(dòng)是1936年靈山63/4級(jí)地震發(fā)生的主要原因。

重力資料處理；深部斷裂；靈山地區(qū)

0 前言

1936年4月1日上午9時(shí)30分廣西靈山東北平山鄉(xiāng)發(fā)生一次63/4級(jí)地震，震中烈度Ⅸ度，是廣西有史以來(lái)最強(qiáng)的地震，也是南海北緣地震帶內(nèi)陸最強(qiáng)的一次地震，華南乃至國(guó)內(nèi)地震學(xué)者都很關(guān)注這次地震。

作者曾多次赴現(xiàn)場(chǎng)考察，本次在 “廣東及其鄰區(qū)強(qiáng)震構(gòu)造與震例研究”課題中，對(duì)華南地區(qū)采用重力資料系統(tǒng)處理方法研究深部斷裂系統(tǒng)及其與強(qiáng)震構(gòu)造的關(guān)系，這種方法包含10多種技術(shù)的系統(tǒng)軟件，很大程度上減少了物探方法的多解性問(wèn)題。課題中將靈山地區(qū)深部斷裂系統(tǒng)單獨(dú)劃分出來(lái)，作專題研究，希望能幫助探討該區(qū)發(fā)震構(gòu)造等有關(guān)問(wèn)題。由于華南地區(qū)范圍比較大，資料處理是以1：100萬(wàn)布格重力圖和相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的，資料精度為0.0015。靈山地區(qū)研究范圍確定為：N 22°～23°，N 108°～110°。資料處理獲得的有效原創(chuàng)成果圖共88幅，由于篇幅有限，本文只選取一小部分圖。

根據(jù)重力資料系統(tǒng)成果圖像解釋研究，編制了靈山地區(qū)深部斷裂系統(tǒng)圖（圖1），現(xiàn)就主要斷裂分別予以解釋，闡述。文中所有圖的斷裂名稱、符號(hào)與圖1一致。

1 深部斷裂解釋

1.1 近東西（EW）向斷裂

圖1 廣東及鄰區(qū)深部斷裂系統(tǒng)與強(qiáng)震震中分布圖Fig.1 Earthquake epicenter distribution of deep faults in Guangdong and its adjacent area

圖2 靈山地區(qū)布格重力異常圖Fig.2 Bouguar gravity anomaly map in Lingshan area

1.1.1 南寧近EW向斷裂（F1）

圖2為靈山地區(qū)布格重力異常圖。在區(qū)域北部存在一條通過(guò)南寧的近EW向梯度帶，西段南寧梯度帶密集，東段等值線帶較稀疏。布格重力異常上延40 km圖中，近EW向等值線仍有反映①葉秀薇、任鎮(zhèn)寰.廣東及鄰區(qū)強(qiáng)震構(gòu)造與震例研究，廣東省地震局，2010.。往東可連接藤縣以東。這條梯度帶，我們解釋為南寧斷裂的反映。

0°一階方向?qū)?shù)圖反映最清楚（著重反映EW向構(gòu)造的方法）。在上延10 km圖上，表現(xiàn)為一條近EW向完整的梯度帶（圖3），上延30 km、40 km時(shí)，則以NEE單一等值線向東延出圖外（圖4）。

圖3 靈山地區(qū)布格重力異常上延10 km一階方向?qū)?shù)等值線圖（0°）Fig.3 The isogram(0°)of the first order directional derivative of Bouguar gravity anomaly upward 10 km in Lingshan area

圖4 靈山地區(qū)布格重力異常上延40 km一階方向?qū)?shù)等值線圖（0°）Fig.4 The isogram (0°)of the first order directional derivative of Bouguar gravity anomaly upward 40 km in Lingshan area.

由于本斷裂帶存在的穩(wěn)定性，除90°一階方向?qū)?shù)圖外，45°、135°圖上均有一定程度的反映。在計(jì)算處理中直角相交方向者，信息互為屏蔽，以下 “一階方向?qū)?shù)圖”同理。在小波分析一、二、三、四階細(xì)節(jié)和四階逼近圖上對(duì)本斷裂有較好的反映（圖5），在垂向二階導(dǎo)數(shù)、總梯度模、局部重力異常圖中，均有較好的反映（圖6、7、8）。由上所述，本斷裂存在是肯定的，且深度可達(dá)40 km。

1.1.2 靈山-容縣斷裂（F2）

本斷裂橫跨區(qū)域中部，在圖2上EW向等值線帶以靈山為中心可分為東、西兩段，之間存在一條NW向（F4，詳后）等值線帶將之分隔卻又阻擋了NW向等值線帶往北的延伸。在0°一階方向?qū)?shù)圖上，同樣對(duì)本斷裂反映最清楚，圖3還反映本斷裂與NW向（F4）和NE向（F3）斷裂（等值線）存在相互間斷和阻截的關(guān)系。上延40 km，本斷裂表現(xiàn)為等值線同步拐彎為EW向圖像（圖4），NE、NW向等值線基本上消失。

圖5 靈山地區(qū)布格重力異常小波分析一階細(xì)節(jié)等值線圖Fig.5 The isogram of the first derivative wavelet detail of the Bouguer gravity anomaly in Lingshan area

圖6 廣東及鄰區(qū)布格重力異常向上延拓30 km垂向二階層數(shù)等值線圖Fig.6 Isoline map of the vertical second derivatives of the Bouguergravity anomaly upward 30km in Guangdong and its adjacent area

圖7 靈山地區(qū)布格異常上延20 km水平總梯度模等值線圖Fig.7 The isogram of total horizontal gradient amplitude of the Bouguer gravity anomaly upward 20km in Lingshan area

圖8 靈山地區(qū)局部重力異常等值線圖Fig.8 The isogram oflocalgravity anomaly in Lingshan area

本斷裂在一階45°、135°方向?qū)?shù)圖上均有一定程度的反映，在上延30、40 km二階導(dǎo)數(shù)（圖6）圖象依然清楚。在總梯度模、小波分析、局部重力異常各圖（圖5、7、8）反映均很好。

總之，本斷裂在各種圖件上反映很穩(wěn)定，較之F1更為完善，深度可達(dá)40 km。上述二條近EW向斷裂歸屬于南海北緣地震帶的高要-潮州（惠來(lái)）斷裂帶，位于其西端。

1.2 北東（NE）向斷裂

NE向斷裂區(qū)內(nèi)主要為靈山-欽州斷裂（F3），NE-SW方向斜貫中部，在圖中可分出二條平行的分?jǐn)嗔?，西部一條比較強(qiáng)勢(shì)，表現(xiàn)為梯度帶，東部一條表現(xiàn)為NE向同步拐彎圖像。

135°方向一階導(dǎo)數(shù)（著重研究NE方向構(gòu)造）圖上反映最好，二條分?jǐn)嗔褕D形更清晰（圖9），它與靈山-容縣斷裂（F2）之間交互分割，致南、北方向連接受到干擾，當(dāng)上延40 km時(shí)（圖10），斷裂形跡仍很清楚，西南部表現(xiàn)為等值線同步拐彎銳角NE向弧形，北段為NE向等值線帶，憑此，本斷裂深度亦可達(dá)40 km。

在一階0°、90°，甚至在與之成直角的某些一階45°方向?qū)?shù)圖上也有一定程度的反映（圖3、4、12、14）。說(shuō)明斷裂的穩(wěn)定性。在垂向二階導(dǎo)數(shù)圖、總梯度模圖、小波分析圖（圖5、6、7）均有較好的反映。在區(qū)域重力異常圖、局部重力異常圖（圖8、11）都有一定程度的反映。

綜上所述，本斷裂在各種成果圖件上均有較好的反映，存在是肯定的，且深度達(dá)40 km，它與近EW向靈山-容縣斷裂（F2）在區(qū)內(nèi)中心部位相互交切，NW向靈山-浦北斷裂（F4）亦與之交切。三者這種關(guān)系構(gòu)成區(qū)內(nèi)中心地區(qū)的構(gòu)造復(fù)雜性。

該斷裂往北延伸可至貴港、昭平、鐘山，可能湖南江永-株州斷裂與之為同一斷裂，往南延伸至防城，進(jìn)入北部灣。

1.3 北西（NW）向斷裂

圖9 靈山地區(qū)布格重力異常上延10 km一階方向?qū)?shù)等值線圖（135°）Fig.9 The isogram(135°)of the first order directional derivative of Bouguar gravity anomaly upward 10 km in Lingshan area

圖10 靈山地區(qū)布格重力異常上延40 km一階方向?qū)?shù)等值線圖（135°）Fig.10 The isogram(135°)of the first order directional derivative of Bouguar gravity anomaly upward 40 km in Lingshan area

NW向斷裂區(qū)內(nèi)主要為靈山-浦北斷裂（F4），NW-SE向穿過(guò)區(qū)內(nèi)中心區(qū)，與EW向靈山-容縣斷裂（F2）、NE向靈山-欽州斷裂（F3）相交（圖1、2、3）。其實(shí)，它是紅河系馬山-湛江斷裂的一段，圖13以NW向斜列黑影帶的圖像反映本斷裂向南、北伸展的概貌。北起河池以北，往南經(jīng)馬山、上林、靈山、湛江以南的廣州灣地區(qū)，很可能與1605年瓊山7級(jí)大震震中區(qū)NW向鋪前港斷裂相接。

在45°方向一階導(dǎo)數(shù)（著重研究NW向構(gòu)造的方法）圖中（圖14），本斷裂反映為NW向等值線和同步拐彎的圖形，明顯受到F1、F2的切割，也分?jǐn)啵ǜ簦┝薋1、F2，上延30、40 km（圖15），斷裂形跡主要以等值線NW向同步拐彎表達(dá)出來(lái)，證明它可深達(dá)40 km，與F1、F2的切割關(guān)系依然沒(méi)有變化。

除135°一階方向?qū)?shù)圖外，在布格重力異常等值線圖（圖2）0°一階方向?qū)?shù)圖（圖3、4）、小波分析圖（圖5）、二階導(dǎo)數(shù)圖（圖6）、局部重力圖（圖8）、區(qū)域重力異常圖（圖11）等各種方法圖上均有較好的或一定程度的反映。證明斷裂存在的穩(wěn)定性，且表達(dá)了其深度可達(dá)40 km。

在該斷裂帶系與近EW向（主要為NEE向）斷裂帶交匯區(qū)發(fā)生了許多強(qiáng)震，如1605年瓊山7級(jí)、1936年靈山6級(jí)、1958年靈山蘇村5級(jí)以及廉江-廣州灣一系列≥6級(jí)地震，擴(kuò)大視野分析，1611年電白6級(jí)，1994、1995年北部灣6.1、6.2級(jí)地震均屬該斷裂帶系的強(qiáng)震，所以，該斷裂帶系值得特別關(guān)注。

2 斷裂切割關(guān)系及其活動(dòng)性

斷裂間切割關(guān)系是研究其新、老次序以及活動(dòng)性的重要環(huán)節(jié)和方法，重力資料也可在一定程度上解釋?，F(xiàn)就區(qū)內(nèi)近EW、NE、NW向三組斷裂間切割關(guān)系作一些解釋和討論。

前文在解釋各組斷裂的時(shí)候已分別提及到斷裂間切割關(guān)系，但非系統(tǒng)闡述，現(xiàn)將之系統(tǒng)疏理和概要性總結(jié)。

圖11 靈山地區(qū)區(qū)域重力異常等值線圖Fig.11 The isogram of regional gravity anomaly in Lingshan area

圖12 靈山地區(qū)布格重力異常上延40 km一階方向?qū)?shù)等值線圖（90°）Fig.12 The isogram(90°)of the first order directional derivative of Bouguar gravity anomaly upward 40 km in Lingshan area

總體來(lái)說(shuō)，本區(qū)與其東部華南地區(qū)深部構(gòu)造整體特征有所差異，或者說(shuō)是特殊性。華南地區(qū)除東南側(cè)端閩東南狹窄地帶區(qū)域重力場(chǎng)和深部構(gòu)造以NE向構(gòu)造占主體地位外[1]，其它地區(qū)都是以近EW向構(gòu)造為主體，而本區(qū)地處華南地區(qū)西側(cè)端，三組斷裂構(gòu)造平分天下，或者說(shuō)三足鼎 立（圖2、8、11）。北部F2以北，F(xiàn)1以南，是一塊重力值比較均勻的近EW向構(gòu)造地塊，相當(dāng)于重力場(chǎng)坪地。西南部是以NE向構(gòu)造為主體的區(qū)域，南東部是以NW向構(gòu)造為主體的區(qū)域。三地塊相匯于靈山一個(gè)小小的區(qū)域。近EW向、NE向、NW向三組斷裂間切割關(guān)系相對(duì)不是頻繁和明顯，但仔細(xì)分析各種圖件，三組斷裂間還是存在相互切割關(guān)系。

綜合分析，無(wú)論是NE向、NW向斷裂往北延伸時(shí)，都會(huì)遇到近EW向F2的阻斷，它們往北穿越EW向坪地帶很困難，擴(kuò)大區(qū)域（研究區(qū)外）分析，NE向、NW向斷裂往南伸展時(shí)，也會(huì)受到近EW向F1的阻斷干擾。

圖13 靈山地區(qū)布格重力異常上延20 km一階方向?qū)?shù)灰度圖（45°）Fig.13 the Gray Scale Image(45°)of the first order directional derivative of Bouguar gravity anomaly upward 20 km in Lingshan area

另一方面，F(xiàn)2往東西方向延伸與NE、NW向斷裂相聚時(shí)，也會(huì)較短距離受到NE、NW向斷裂的間斷（切割），比較起來(lái)，F(xiàn)2伸展更強(qiáng)勢(shì)一些，當(dāng)重力異常上延40 km時(shí)，0°一階方向?qū)?shù)圖（圖4）中，NE、NW向斷裂（F3、F4）基本上無(wú)反映，而當(dāng)135°、45°一階方向?qū)?shù)上延40 km時(shí)（圖10、15），近EW向斷裂特別是F2卻信息不能消除，仍有較好的反映，更證明F2較之F3、F4要強(qiáng)勢(shì)。至于NE與NW向斷裂，比較明顯的是NW向斷裂切割或阻截NE向斷裂的延伸，（圖2、3、6、7、8、14），而很少見(jiàn)到NE向斷裂切割或阻截NW向斷裂的圖像，那就是說(shuō)，NW向斷裂會(huì)較NE向斷裂更新、更活動(dòng)一些，推論之，EW、NE、NW向三組斷裂間，EW向與NW向斷裂活動(dòng)次序上可能相當(dāng)或同時(shí)，NE向斷裂稍早一些。而EW向斷裂活動(dòng)強(qiáng)度可能大于NW向斷裂，NW向斷裂又較NE向斷裂活動(dòng)性強(qiáng)一些。這一點(diǎn)從新構(gòu)造研究也可得出同樣的結(jié)論。

NE向靈山-欽州斷裂也通過(guò)震中區(qū)，是一組高角度逆斷裂，隱伏在大步江谷地，它不是震區(qū)的發(fā)震構(gòu)造，雖也有一定的活動(dòng)性，但已不是很強(qiáng)[4、6]。

3 結(jié)論

圖14 靈山地區(qū)布格重力異常一階方向?qū)?shù)等值線圖（45°）Fig.14 The isogram(45°)of the first order directional derivative of Bouguar gravity anomaly in Lingshan area

圖15 靈山地區(qū)布格重力異常上延30 km一階方向?qū)?shù)等值線圖（45°）Fig.15 The isogram (45°)of the first order directional derivative of Bouguar gravity anomaly upward 30km in Lingshan area

通過(guò)重力資料系統(tǒng)處理，研究、解釋和前人對(duì)1936年廣西靈山63/4級(jí)大震地震影響場(chǎng)、新構(gòu)活動(dòng)的研究成果，確認(rèn)靈山地區(qū)深部存在近EW向、NE向、NW向三組斷裂系統(tǒng)。三組斷裂深度都可達(dá)到40 km，它們的結(jié)構(gòu)與研究區(qū)以東的華南地震區(qū)（南海北緣地震帶）大部份地區(qū)不同，具有鮮明的自身特征。前者深部基本上是以近EW構(gòu)造占主導(dǎo)地位，而本區(qū)三組斷裂構(gòu)造 “三足鼎立”，近EW向靈山-容縣斷裂（F2）以北主要是近EW向構(gòu)造為主體，區(qū)域西南部主要為NE向構(gòu)造主體，骨干斷裂是靈山-欽州斷裂（F3）；區(qū)域東南部主要是NW向構(gòu)造為主體，骨干斷裂是靈山-浦北斷裂（F4）。三組斷裂匯聚于靈山大震極震區(qū)域，它們之間互有切割關(guān)系，但近EW向F2切割NE、NW向斷裂的力度、規(guī)模更強(qiáng)一些，此外，NW向斷裂切割NE向斷裂明顯，而NE向斷裂切割NW向斷裂少見(jiàn)，由此可認(rèn)為近EW向與NW向斷裂活動(dòng)更新一些，更強(qiáng)一些，NE向斷裂活動(dòng)稍早一些，相對(duì)弱一些。前人對(duì)靈山大震影響場(chǎng)，新構(gòu)造活動(dòng)研究也證實(shí)這一結(jié)論，近NEE向羅陽(yáng)山北麓斷裂是最活動(dòng)的斷裂，是主破裂、主要發(fā)震構(gòu)造，NW向泗洲斷裂也很活動(dòng)，參與了大震的孕震、發(fā)震過(guò)程，NE向靈山-欽州斷裂不是大震的發(fā)震斷裂，但它在孕震發(fā)震過(guò)程中發(fā)揮何種作用，尚待進(jìn)一步研究?；蛟S近EW、NW、NE向三組構(gòu)造（斷裂）這種聚集的特殊結(jié)構(gòu)乃靈山強(qiáng)震構(gòu)造的特征。

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Abstract:Using the processing system of gravity data,this paper shows the existance of three group faults with direction of EW,NW and NE in deep area in Lingshan region of Guangxi.The depth of the three faults can be up to 40 km.The strong activities of EW and NW faults is the major reason of the earthquake with M=6occurred in 1936.

Keywords:Processing of gravity data； Deep faults； Lingshan region

Interpretation of Gravity Data of Deep Fault System in Lingshan Region of Guangxi

REN Zhenhuan1,2,3， LI Jianmei1,2,3， QIAO Jihua4， GONG Huiling1,2,3
（1.Earthquake Administration of Guangdong Province， Guangzhou 510070， China； 2.Key laboratory of Earthquake Monitoring and Disaster Mitigation Technology,CEA，Guangzhou 510070， China； 3.Key Laboratory of Guangdong Province Earthquake Early Warning and Safety Diagnosis of Major Projects， Guangzhou 510070， China； 4.Development Research Center,China Geological Survey Bureau,Beijing 100037,China）

P315.726

A

1001-8662（2012）02-0001-08

2011-12-06

任鎮(zhèn)寰，男，1938年生，高級(jí)工程師，主要從事地震地質(zhì)、第四紀(jì)地質(zhì)、地震預(yù)報(bào)研究.E-mail：Renzhhoo@126.com.