李浩民，吳中海，王浩男，王果勝

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083；2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所，北京 100081；3.國(guó)土資源部新構(gòu)造與地質(zhì)災(zāi)害實(shí)驗(yàn)室，北京 100081)

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長(zhǎng)江中游湖南、湖北地區(qū)主要活動(dòng)斷裂及地震地質(zhì)特征

李浩民1,2，吳中海2,3，王浩男1，王果勝1

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083；2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所，北京 100081；3.國(guó)土資源部新構(gòu)造與地質(zhì)災(zāi)害實(shí)驗(yàn)室，北京 100081)

通過(guò)收集整理前人成果資料，結(jié)合湖南、湖北地區(qū)地震地質(zhì)特征、歷史近代地震數(shù)據(jù)等，全面梳理分析該區(qū)主要活動(dòng)斷裂及歷史地震，總結(jié)該區(qū)主要活動(dòng)斷裂系(帶)及控震特征、地震活動(dòng)性及時(shí)空分布特征。研究結(jié)果表明，該區(qū)主要活動(dòng)斷裂以北東、北北東、北西向?yàn)橹?，主要活?dòng)斷裂系有6個(gè)，自北向南分別為秦昆北西向斷裂系、鄂東北東向斷裂系、江漢—洞庭盆地?cái)嗔严怠⒍跷鳌嫖鞅睎|向斷裂系、湘中南北東向斷裂系、湘東北東向斷裂系，其中第四紀(jì)活動(dòng)較為顯著且影響程度大的是江漢—洞庭盆地?cái)嗔严导扒乩ケ蔽飨驍嗔严滴鞫巍！皟珊钡貐^(qū)地震活動(dòng)水平相對(duì)較低，正處于第三活動(dòng)期的相對(duì)平靜期。結(jié)合近代中強(qiáng)震資料及中國(guó)地震烈度區(qū)劃特征分析認(rèn)為，江漢—洞庭盆地南部的東、西邊界、鄂州—黃岡—武漢一帶以及鄂西北斷塊隆起區(qū)地殼較不穩(wěn)定，具有發(fā)震潛力，應(yīng)在城市群規(guī)劃建設(shè)、護(hù)江大堤設(shè)防和重大工程建設(shè)中予以特別關(guān)注。

長(zhǎng)江中游；湖南、湖北地區(qū)；新構(gòu)造；活動(dòng)斷裂；地震活動(dòng)性；地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

湖北、湖南地區(qū)(以下簡(jiǎn)稱“兩湖”地區(qū))作為長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的戰(zhàn)略要地，占有長(zhǎng)江中游城市群中的兩大主要城市群——武漢城市群、長(zhǎng)株潭城市群，在整個(gè)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中一直起著承東起西、連南接北的作用?！皟珊钡貐^(qū)地質(zhì)構(gòu)造條件復(fù)雜，斷裂發(fā)育且分布范圍廣，其中由于江漢—洞庭湖盆地區(qū)內(nèi)第四紀(jì)蓋層較厚，許多斷裂的最新活動(dòng)時(shí)代難以確定，為分析評(píng)價(jià)地殼穩(wěn)定性和地震危險(xiǎn)性帶來(lái)了極大的困難[1～3]。歷史地震資料表明，“兩湖”地區(qū)隸屬于長(zhǎng)江中下游地震帶[4～5]，位于濱太平洋地震域南部弱震區(qū)[6]，弱震頻發(fā)、強(qiáng)震較少[7～8]、災(zāi)難性小、災(zāi)害性大，時(shí)間和空間分布極不平衡，因其地居我國(guó)中心位置，易受鄰省地震的威脅[9]，多數(shù)地區(qū)的地震烈度在Ⅵ度和Ⅵ度以下[5]，以輕度破壞和強(qiáng)有感為主，震源主要集中在斷陷盆地和活動(dòng)斷裂交匯處[10]，對(duì)長(zhǎng)江中游地區(qū)城鎮(zhèn)規(guī)劃、鐵路、油氣管道等生命線工程及核電站、水電站等重大工程的建設(shè)有著潛在的影響。前人曾分別對(duì)這兩個(gè)地區(qū)的活動(dòng)斷裂和地震地質(zhì)做過(guò)大量的研究工作，如：韓竹軍等[11]、童敏等[12]、毛際香等[13]對(duì)控制洞庭湖斷陷盆地的活動(dòng)斷裂特征進(jìn)行研究，并總結(jié)了該地區(qū)的地震活動(dòng)性特征；丁丹等[14]、王靜瑤[15]、奉行和等[16]、敬少群等[17]分別對(duì)巴東、常德等地的歷史地震及其與活動(dòng)斷裂的關(guān)系進(jìn)行了再考證，并對(duì)地震的震級(jí)、烈度、震源機(jī)制等進(jìn)行分析研究。但這些研究區(qū)主要針對(duì)歷史上發(fā)震頻繁、震級(jí)較大的斷裂及盆地附近，很少把“兩湖”地區(qū)作為整體進(jìn)行研究，對(duì)活動(dòng)性較小但有可能誘發(fā)地震的活動(dòng)斷裂的研究程度較低，在“兩湖”地區(qū)的活動(dòng)斷裂和特征以及區(qū)內(nèi)地震分布規(guī)律的認(rèn)識(shí)上還存在不足，這就難以為長(zhǎng)江中游地區(qū)地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)和地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)提供可靠的證據(jù)，進(jìn)而不能為“十三五”長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶重大工程規(guī)劃建設(shè)和生態(tài)文明建設(shè)提供有效的支撐。本文在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上，重新對(duì)“兩湖”地區(qū)的主要活動(dòng)斷裂進(jìn)行系統(tǒng)地梳理、總結(jié)，劃分不同斷裂系(帶)，總結(jié)活動(dòng)斷裂特征，重點(diǎn)分析對(duì)重大工程和大城市影響程度大的活動(dòng)斷裂，并進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)梳理歷史地震，總結(jié)地震活動(dòng)規(guī)律及分布特征，評(píng)價(jià)區(qū)域地殼穩(wěn)定性，對(duì)未來(lái)地震震可能發(fā)生的地段提出新的認(rèn)識(shí)，為“十三五”規(guī)劃重大工程的安全建設(shè)與實(shí)施提供參考依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

“兩湖”地區(qū)在大地構(gòu)造單元?jiǎng)澐稚衔挥谇貛X褶皺系、揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)、華南褶皺系三大一級(jí)大地構(gòu)造單元的結(jié)合部[1～3](見圖1a)。地理位置處于長(zhǎng)江中下游平原和江南丘陵的西部，北鄰華北平原、南接“兩廣”丘陵、西與四川盆地和云貴高原接壤，地勢(shì)西高東低，處于我國(guó)地勢(shì)的第2、3級(jí)階梯的分界處。區(qū)內(nèi)分布著洞庭湖平原、江漢平原、雪峰山、武當(dāng)山等。平原區(qū)海拔多在200 m以下至海平面，與華北平原、東北平原、北部灣等構(gòu)成了以古近紀(jì)、新近紀(jì)和第四紀(jì)沉積物為覆蓋層的北北東向巨型沉降帶，即新華夏系第二沉降帶。山系、丘陵多為北東—北北東向，山脈屬于環(huán)太平洋山系，海拔多在1500 m以上，控制著區(qū)內(nèi)河流的流向和分布，與北東—北北東向展布的盆地平原相間排列[18]。鄂東隆起帶、東南丘陵和武當(dāng)山、巫山、武陵山、雪峰山等山脈分別隸屬于新華夏系第二、三隆起帶[19～20]，在“兩湖”地區(qū)形成了“兩隆夾一凹”的獨(dú)特地貌。區(qū)內(nèi)湖泊眾多，河流縱橫交錯(cuò)，屬太平洋水系[18]，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的垂直差異活動(dòng)、間歇性不均衡隆升、拗陷及掀斜運(yùn)動(dòng)，使山地遭受侵蝕，形成多級(jí)剝夷面，從而使各方的河流向中部匯入長(zhǎng)江，并沿湘江、資水、漢江等發(fā)育5級(jí)以上河流階地[21]，控制了河流水系變遷的地質(zhì)條件[22]?！皟珊钡貐^(qū)地下熱泉豐富，分布廣泛，主要賦存于巖溶裂隙含水層及構(gòu)造破碎帶中；從溫泉出露的構(gòu)造背景來(lái)看，溫泉多沿活動(dòng)性斷裂帶呈串珠狀分布(見圖1b)，并大都出露在斷裂上盤，與該區(qū)地震呈相互消長(zhǎng)的關(guān)系，其分布與發(fā)生主要受到了新華夏系與華夏式構(gòu)造體系的控制[7～8,21,23]。

“兩湖”地區(qū)現(xiàn)今的地質(zhì)構(gòu)造面貌是在漫長(zhǎng)的地質(zhì)演化中多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所造成的構(gòu)造型式的綜合，是印支—燕山—喜馬拉雅構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的主要產(chǎn)物。其中，多數(shù)地區(qū)的山脈平原古老基地多為晉寧運(yùn)動(dòng)期間揚(yáng)子板塊與華北板塊發(fā)生碰撞所形成的褶皺基地及蓋層，湘南等部分地區(qū)的地貌基地則為加里東期形成的褶皺帶及蓋層，而從印支末期開始發(fā)育經(jīng)歷了燕山期、喜馬拉雅期各個(gè)不同的構(gòu)造變動(dòng)歷程并從華夏系構(gòu)造基礎(chǔ)上發(fā)育起來(lái)的新華夏構(gòu)造體系控制了“兩湖”地區(qū)后期的基本構(gòu)造格架(見圖1b)，在“兩湖”地區(qū)的地形地貌變遷中占主導(dǎo)地位[19～20]。

圖1 “兩湖”地區(qū)大地構(gòu)造簡(jiǎn)圖及新構(gòu)造簡(jiǎn)圖(據(jù)2002版中國(guó)地圖集及文獻(xiàn)[21,24,27]修編)Fig.1 Geotectonic and neotectonic sketch of Hunan and Hubei areas

“兩湖”地區(qū)在地史發(fā)展中經(jīng)歷了廣西運(yùn)動(dòng)、燕山運(yùn)動(dòng)等多次規(guī)模強(qiáng)大的造山運(yùn)動(dòng)，其中侏羅紀(jì)末期的燕山運(yùn)動(dòng)是該地區(qū)主要構(gòu)造體系完善定型的極為重要的時(shí)期。該構(gòu)造運(yùn)動(dòng)既有褶皺運(yùn)動(dòng)又有斷塊運(yùn)動(dòng)，地殼活動(dòng)廣泛，巖漿作用強(qiáng)烈，控制著區(qū)內(nèi)斷陷盆地、揚(yáng)子臺(tái)褶帶、巖漿作用的形成與演化，其早期以隆起、拗陷及大型斷裂為主，晚期以強(qiáng)烈的斷裂活動(dòng)為主[25～26]。此外，在此次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)期間，新華夏系形成，山字型構(gòu)造、東西向構(gòu)造、北西向構(gòu)造等構(gòu)造體系重新活動(dòng)并進(jìn)一步發(fā)展演化[19～20]。發(fā)生在新生代的喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)使得區(qū)內(nèi)古近系—第四系普遍出現(xiàn)不整合現(xiàn)象，斷塊運(yùn)動(dòng)減弱，巖漿作用消失，近代地貌的雛形基本形成；到第四紀(jì)時(shí)期，經(jīng)過(guò)燕山期和喜馬拉雅期強(qiáng)烈的構(gòu)造變動(dòng)，全區(qū)現(xiàn)代山川地貌的輪廓已經(jīng)形成，地殼運(yùn)動(dòng)以緩慢波狀隆起、拗陷為主，第四紀(jì)構(gòu)造地貌現(xiàn)象隨處可見，古老斷裂重新活動(dòng)，地震時(shí)有發(fā)生[25～26]。

新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)時(shí)期(距今10～8 Ma)，中國(guó)大陸地殼受到西南側(cè)印度板塊向北低角度俯沖碰撞和東側(cè)西太平洋板塊向西高角度俯沖雙重動(dòng)力體系的控制?！皟珊钡貐^(qū)又位于中國(guó)大陸的中部，地處三大性質(zhì)不同的一級(jí)構(gòu)造單元的結(jié)合部，其地殼活動(dòng)性顯然受到東、西兩大動(dòng)力體制的影響，應(yīng)力場(chǎng)以近東西向的水平擠壓為主，這就導(dǎo)致該區(qū)的古老構(gòu)造形跡在新構(gòu)造期間發(fā)生了不同程度的復(fù)活，出現(xiàn)了許多規(guī)模和活動(dòng)性不等的活動(dòng)斷裂及斷塊隆起區(qū)、裂陷區(qū)(見圖1b)，斷裂的繼承性活動(dòng)、斷塊的差異性升降運(yùn)動(dòng)、掀斜活動(dòng)等便成為該區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的主要類型，控制了該區(qū)現(xiàn)今地形地貌的發(fā)育和地震的發(fā)生[21，27]。由于該區(qū)活動(dòng)斷裂多以蓋層斷裂為主，切割深度淺，活動(dòng)性弱，趨于僵化，相對(duì)運(yùn)動(dòng)量小，應(yīng)力常難以集中[10]，能量多以溫泉的形式釋放，因此強(qiáng)震發(fā)生頻度低，但總體上弱震較為頻繁，震中分布密集，對(duì)現(xiàn)今“兩湖”地區(qū)的重大工程和城市群建設(shè)有潛在的影響。

2 主要活動(dòng)斷裂及控震特征

活動(dòng)斷裂是指晚第四紀(jì)期間(特指距今0.10～0.15 Ma)曾多次活動(dòng)且未來(lái)仍將活動(dòng)的斷裂帶[28～30]，是誘發(fā)地震及各類地質(zhì)災(zāi)害的重要構(gòu)造。從我國(guó)已發(fā)生的強(qiáng)震的震中分布看，多數(shù)地震都位于活動(dòng)斷裂帶之上。因此，作為最新地表構(gòu)造形跡，其活動(dòng)特征必是重大工程建設(shè)前要考慮的重要因素之一。從中國(guó)活動(dòng)斷裂體系的劃分來(lái)看，“兩湖”地區(qū)的活動(dòng)斷裂屬于濱太平洋活動(dòng)斷裂體系[31]，其特征為：斷裂活動(dòng)總體以繼承性多期活動(dòng)為主，北東—北北東向斷裂最為發(fā)育，北西、東西向次之，規(guī)模一般較?。贿\(yùn)動(dòng)性質(zhì)以走滑為主，最新活動(dòng)時(shí)代主要集中在中、晚更新世，極少見到全新世以來(lái)的活動(dòng)斷裂；活動(dòng)速率一般小于1 mm/a(見表1)，按前人關(guān)于活動(dòng)斷裂級(jí)別的劃分方案[31]多屬三級(jí)活動(dòng)斷裂(1>V≥0.1 mm/a)或四級(jí)活動(dòng)斷裂(V<0.1 mm/a)，活動(dòng)性較弱。

本文通過(guò)梳理和總結(jié)已有的地質(zhì)資料，結(jié)合現(xiàn)代地貌景觀、大地構(gòu)造、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、斷裂展布方向等因素，對(duì)“兩湖”地區(qū)的38條主要活動(dòng)斷裂進(jìn)行了梳理總結(jié)與分析，將它們歸納為6個(gè)斷裂系，自北向南依次為：秦昆北西向斷裂系、鄂東北東向斷裂系、江漢—洞庭盆地?cái)嗔严?、鄂西—湘西北東向斷裂系、湘中南北東向斷裂系、湘東北東向斷裂系。

2.1 秦昆北西向斷裂系

該斷裂系主要分布于秦嶺褶皺系與揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)的分界處及秦嶺褶皺系內(nèi)，是湖北省內(nèi)發(fā)育較廣泛、影響較深遠(yuǎn)的斷裂系，其對(duì)湖北省南北大地構(gòu)造單元的長(zhǎng)期分化與秦嶺褶皺系的發(fā)生、發(fā)展和形成以及近代地貌的形成演化和地震的發(fā)生均具有重要意義和控制作用[25]。主要斷裂包括：兩隕斷裂(均隕斷裂)、襄樊—廣濟(jì)斷裂(青峰—襄樊—廣濟(jì)斷裂)、寶豐—房縣斷裂、竹溪斷裂、青峰斷裂；這些斷裂循秦嶺造山帶走向密集成帶分布，多呈北西或北西西向，規(guī)模長(zhǎng)度不一，多集中分布在鄂西北地區(qū)(見圖2)，控制著房縣—寶豐盆地、竹溪盆地、南襄盆地等的構(gòu)造變動(dòng)及演化，這些盆地沿?cái)嗔褞С３蚀闋钫共糩32～33]。新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)期間，斷裂帶活動(dòng)跡象顯著，斷層三角面、水系錯(cuò)斷、河流階地、溫泉等地貌現(xiàn)象明顯，如：漢水發(fā)育四級(jí)階地(相對(duì)高程分別為10～50 m、25～30 m、50 m和70～80 m)；沿青峰斷裂局部地段出現(xiàn)左旋斷錯(cuò)水系，并有4處溫泉出露(見圖1b)。盆地內(nèi)堆積了50～300 m厚的第三系紅層或第四系沖、洪積物，并被活動(dòng)斷裂切割成若干大小的斷塊，這些斷塊在新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)期間，上升和下降的幅度及活動(dòng)速率存在較大差異，為地震的孕育提供了條件。此外，該斷裂系運(yùn)動(dòng)性質(zhì)多表現(xiàn)為走滑性質(zhì)，錯(cuò)動(dòng)位移量為1～7 km，活動(dòng)性較弱，活動(dòng)時(shí)代在中更新世—晚更新世。斷裂活動(dòng)造成了兩盤地貌的差異性，如：青峰斷裂左旋錯(cuò)動(dòng)位移量在1.7 km[34]，活動(dòng)速率為0.1 mm/a，在房縣盆地內(nèi)，斷裂帶南盤為強(qiáng)烈的侵蝕-剝蝕地貌，高程1000～1500 m以上，北盤則為侵蝕-堆積的丘陵，兩者反差300～500 m；竹溪斷裂右旋錯(cuò)動(dòng)位移量達(dá)7 km，南北盤地貌高程反差多達(dá)300 m[32]。

表1 “兩湖”地區(qū)主要活動(dòng)斷裂的基本特征

注：斷裂名稱、基本參數(shù)及活動(dòng)性主要引自參考文獻(xiàn)[21,25～27]

F1—秦昆北西向斷裂系(F1-1兩隕斷裂，F(xiàn)1-2襄樊-廣濟(jì)斷裂，F(xiàn)1-3寶豐-房縣斷裂，F(xiàn)1-4竹溪斷裂，F(xiàn)1-5青峰斷裂)；F2—鄂東北東向斷裂系(F2-1郯廬斷裂末段，F(xiàn)2-2麻城-團(tuán)鳳斷裂)；F3—江漢-洞庭盆地?cái)嗔严?F3-1鐘祥斷裂，F(xiàn)3-2南漳-荊門斷裂，F(xiàn)3-3通城河斷裂，F(xiàn)3-4仙女山斷裂，F(xiàn)3-5公安-監(jiān)利斷裂，F(xiàn)3-6北景港斷裂，F(xiàn)3-7常德-益陽(yáng)-長(zhǎng)沙斷裂，F(xiàn)3-8潛北斷裂，F(xiàn)3-9岳陽(yáng)-武漢斷裂，F(xiàn)3-10石首-澧縣斷裂，F(xiàn)3-11常德-荊州斷裂，F(xiàn)3-12南縣-漢壽斷裂，F(xiàn)3-13岳陽(yáng)-桃江斷裂，F(xiàn)3-14崇陽(yáng)-寧鄉(xiāng)斷裂，F(xiàn)3-15紀(jì)山寺斷裂，F(xiàn)3-16天門河斷裂，F(xiàn)3-17麻洋潭斷裂)；F4—鄂西-湘西北東向斷裂系(F4-1新華斷裂帶，F(xiàn)4-2黔江-恩施斷裂帶，F(xiàn)4-3慈利-大庸斷裂)；F5—湘中南北東向斷裂系(F5-1貴陽(yáng)-芷江-溆浦?jǐn)嗔?，F(xiàn)5-2沅江-烏宿斷裂帶，F(xiàn)5-3安化-洪江斷裂，F(xiàn)5-4五團(tuán)-洞口斷裂，F(xiàn)5-5新化斷裂，F(xiàn)5-6邵陽(yáng)-新寧斷裂，F(xiàn)5-7湘潭-邵東斷裂)；F6—湘東北東向斷裂系(F6-1衡陽(yáng)-梧州斷裂，F(xiàn)6-2醴陵斷裂，F(xiàn)6-3桃水?dāng)嗔?，F(xiàn)6-4茶陵-永興斷裂)圖2 “兩湖”地區(qū)主要活動(dòng)斷裂與地震分布圖(地震資料據(jù)文獻(xiàn)[74～79]及中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)；等震線引自文獻(xiàn)[78～79]；震源機(jī)制引自文獻(xiàn)[80]及中國(guó)地震信息網(wǎng))Fig.2 Distribution map of the main active faults and earthquakes in Hunan and Hubei areas

表2 “兩湖”地區(qū)級(jí)歷史地震的地震參數(shù)及控震斷裂

續(xù)表2

編號(hào)地震時(shí)間年．月．日震中位置緯度經(jīng)度宏觀震中震級(jí)烈度震源深度/km等震線長(zhǎng)軸推測(cè)或已確定的控震斷裂48189715299°1152°湖北陽(yáng)新5Ⅵ──襄樊?廣濟(jì)斷裂491906816291°1117°湖南常德5Ⅵ──太陽(yáng)山斷裂50191327312°1150°湖北麻城5Ⅵ──麻城?團(tuán)鳳斷裂51193171300°1089°湖北咸豐、利川南5Ⅵ13NE黔江?恩施斷裂521931812275°1124°湖南湘鄉(xiāng)4Ⅵ──湘潭?邵東斷裂53193246314°1150°湖北麻城黃土崗6Ⅷ13NE35°麻城?團(tuán)鳳斷裂541936528275°1124°湖南湘鄉(xiāng)5Ⅵ──湘潭?邵東斷裂551948319°1114°湖北?？迭S化4Ⅵ──通城河斷裂56195428291°1132°湖北蒲圻城東4Ⅵ8NEE崇陽(yáng)?寧鄉(xiāng)斷裂57196138303°1112°湖北宜都潘家灣北49Ⅶ14近SN仙女山斷裂58196495331°1107°湖北鄖西、鄖縣49Ⅶ9NW兩隕斷裂59196912315°1114°湖北?？雕R良坪東南48Ⅵ14NW通城河斷裂601979522311°1105°湖北秭歸51Ⅶ16NE45°新華斷裂與仙女山斷裂6120061027314°1132°隨州三里崗4───襄樊?廣濟(jì)斷裂6220131216311°1104°湖北省巴東縣51Ⅶ5─新華斷裂與仙女山斷裂

注：該地震數(shù)據(jù)主要引自文獻(xiàn)[74～79]及中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)

2.2 鄂東北東向斷裂系

2.3 江漢—洞庭盆地?cái)嗔严?/p>

該斷裂系是“兩湖”地區(qū)活動(dòng)性相對(duì)較強(qiáng)、規(guī)模相對(duì)較大的活動(dòng)斷裂系，分布于江漢—洞庭坳陷盆地內(nèi)。江漢—洞庭拗陷盆地位于中國(guó)東部新華夏系第二沉降帶[13]，屬江漢—洞庭裂陷區(qū)(見圖1b)，是白堊紀(jì)末、新生代早期形成的裂陷盆地。盆地內(nèi)第四紀(jì)地層沉積較厚，與周圍古老基巖以斷層接觸，新生代地貌差異明顯。其內(nèi)部斷裂縱橫交錯(cuò)，按其展布方向大致分為北東—北北東、北西—北北西、近東西向3組斷裂，它們把盆地基底分割成規(guī)模不等的構(gòu)造塊體，彼此鑲嵌組合成斷塊構(gòu)造格局，加之不均勻的差異升降運(yùn)動(dòng)，形成了江漢坳陷、華容隆起和洞庭湖坳陷3個(gè)組成單元[45](見圖3)。第四紀(jì)以來(lái)，盆地凹陷區(qū)、周緣隆起區(qū)發(fā)生不同程度抬升并遭受侵蝕，出現(xiàn)丘崗地貌，盆地東緣和西緣產(chǎn)生傾向盆地的構(gòu)造掀斜，斷裂活動(dòng)性有減弱趨勢(shì)，對(duì)盆地沉積控制作用也明顯減弱，盆地演化由裂陷階段進(jìn)入坳陷階段[46～47]。盆地內(nèi)部沉積的第四紀(jì)河湖相、沖洪積相和邊緣山麓相地層，厚度一般為100～200 m，最厚可達(dá)300 m[45](見圖3)，但由于斷裂活動(dòng)的影響，斷塊之間發(fā)生差異運(yùn)動(dòng)，盆地中心不斷遷移，致使第四紀(jì)更新世沉降中心遷至潛江、仙桃一帶[48]。

1—崇陽(yáng)—寧鄉(xiāng)斷裂；2—岳陽(yáng)—武漢斷裂；3—南縣—漢壽斷裂；4—太陽(yáng)山斷裂；5—澧水?dāng)嗔眩?6—北景港斷裂；7—石首-監(jiān)利斷裂；8—紀(jì)山寺斷裂；9—潛北斷裂；10—麻洋潭斷裂； 11—天門河斷裂；12—鐘祥斷裂；13—南漳-荊門斷裂；14—遠(yuǎn)安地塹斷裂帶圖3 江漢—洞庭盆地構(gòu)造區(qū)劃圖[45,51]Fig.3 Tectonic zoning map of Jianghan-Dongting Lake basin

北東—北北東向斷裂主要包括：岳陽(yáng)—武漢斷裂、常德—荊州斷裂(太陽(yáng)山斷裂帶)、崇陽(yáng)—寧鄉(xiāng)斷裂(汨羅—新寧斷裂北段)、石首—澧縣斷裂、南縣—漢壽斷裂、潛北斷裂、岳陽(yáng)—桃江斷裂等7條，主要分布于洞庭湖坳陷和華容隆起地區(qū)(見圖3)。由于凹陷內(nèi)堆積的白堊紀(jì)和新生代地層一般厚2000～3000 m[45](見圖4)，大部分?jǐn)嗔研污E被第四系所覆蓋，其斷裂切割深度最大超過(guò)10 km[50]。其中，常德—荊州斷裂活動(dòng)最為明顯，沿?cái)嗔延懈械卣痤l發(fā)，破壞性地震發(fā)生過(guò)9次，最大一次為1631年M6.75級(jí)常德地震，烈度為Ⅷ+。奉行和等[16]認(rèn)為該斷裂與北西向斷裂形成長(zhǎng)條形的封鎖區(qū)，應(yīng)力易于集中，有孕育中強(qiáng)地震的地質(zhì)構(gòu)造條件，再度發(fā)生中強(qiáng)震的可能性較大，位置可能仍在常德—澧縣間某個(gè)部位。

A—潛江凹陷剖面；B—沔陽(yáng)凹陷—天門凸起剖面；C—洞庭湖坳陷剖面圖4 江漢—洞庭盆地構(gòu)造剖面示意圖(據(jù)徐杰[45]修改)Fig.4 Structural sections across Jianghan-Dongting Lake Basin

綜上可見，新生代以來(lái)，江漢—洞庭坳陷盆地差異運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，斷裂活動(dòng)較強(qiáng)，地震多集中在凹陷區(qū)，凸起區(qū)少震，是“兩湖”地區(qū)的多震區(qū)。

2.4 鄂西—湘西北東向斷裂系

2.5 湘中南北東向斷裂系

2.6 湘東北東向斷裂系

3 地震地質(zhì)特征

3.1 地震活動(dòng)與分布特征

3.1.1 地震時(shí)間分布特征

圖5 “兩湖”地區(qū)1300年以來(lái)級(jí)地震強(qiáng)度-時(shí)間分布圖Fig.5 Intensity-time map of earthquakes with in Hunan and Hubei areas since 1300

圖6 “兩湖”地區(qū)1300年以來(lái)地震頻次圖Fig.6 Frequency diagram of earthquakes with in Hunan and Hubei areas since 1300

從1979年至今，“兩湖”地區(qū)進(jìn)入第三個(gè)活動(dòng)期，根據(jù)前兩個(gè)活動(dòng)期的特點(diǎn)，在進(jìn)入相對(duì)活躍期之前有很長(zhǎng)一段時(shí)間是處于相對(duì)平靜期的，所以，“兩湖”地區(qū)正處于1979年以來(lái)第三個(gè)活動(dòng)期內(nèi)的相對(duì)平靜期的開始，應(yīng)變處于能量積累階段，地震活動(dòng)水平相對(duì)較低。

表3 地震活動(dòng)期劃分簡(jiǎn)表

3.1.2 地震空間分布特征

總體看來(lái)，“兩湖”地區(qū)中強(qiáng)地震多發(fā)生在同一部位，即江漢—洞庭湖拗陷盆地邊界或北部、鄂西北斷陷盆地及鄂東北斷裂交匯處。從前人對(duì)該地區(qū)近代有感地震的研究[4,17,58,59]中同樣可以看出，“兩湖”地區(qū)有感地震活動(dòng)及其分布受斷裂構(gòu)造的制約和控制，震中也多集中在江漢—洞庭湖拗陷盆地和西北部的斷裂帶附近，這與中強(qiáng)震分布范圍一致。

3.2 地震烈度區(qū)劃特征

地震烈度不僅可以用來(lái)評(píng)定已發(fā)生地震對(duì)地表和建筑物的破壞程度，也可以表示某地區(qū)未來(lái)一定時(shí)期內(nèi)在一般場(chǎng)地條件下可能遭受的地震危險(xiǎn)性程度[60]。烈度大小主要根據(jù)在一定地點(diǎn)地震對(duì)建筑物、地形、地質(zhì)的破壞程度和人的直覺反映來(lái)劃分制定[61]。科學(xué)分析和評(píng)價(jià)一個(gè)地區(qū)未來(lái)可能發(fā)生的最大地震的震級(jí)、位置、可能影響的范圍及其危險(xiǎn)性的大小等，最直觀的表達(dá)方式就是地震烈度區(qū)劃[62]。地震烈度區(qū)劃根據(jù)歷史、近代和現(xiàn)今地震活動(dòng)性圖像、等震線圖形狀、烈度衰減規(guī)律以及地質(zhì)構(gòu)造條件、地球物理場(chǎng)、區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)等因素對(duì)大區(qū)域的地震烈度進(jìn)行鑒定劃分，目的是預(yù)測(cè)某地區(qū)今后一段時(shí)期內(nèi)的地震活動(dòng)性或該地區(qū)可能遭受的最大烈度[61～62]，其劃分的主要原則遵循歷史地震重復(fù)與對(duì)比、地震構(gòu)造類比以及綜合分析等方法[62～63]，其結(jié)果一般使用地震烈度區(qū)劃圖表示。

當(dāng)前，我國(guó)共編制過(guò)3次地震烈度區(qū)劃圖，即1957年我國(guó)編制的第一張1∶5000000地震烈度區(qū)劃圖、1977年編制的1∶3000000地震烈度區(qū)劃圖、1990年編制的1∶4000000地震烈度區(qū)劃圖，分別稱為第一代、第二代、第三代地震烈度區(qū)劃圖[61]。目前仍在使用的是第三代地震烈度區(qū)劃圖，采用當(dāng)前國(guó)際上通用的地震危險(xiǎn)性分析的綜合概率法，結(jié)合我國(guó)地震活動(dòng)時(shí)空分布不均勻等特點(diǎn)進(jìn)行編制，其烈度值系指50 a期限內(nèi)，一般場(chǎng)地條件下，可能遭遇超越概率為10%的烈度值，即地震基本烈度。第三代地震烈度區(qū)劃圖對(duì)國(guó)土利用規(guī)劃、民用建筑等基礎(chǔ)性工程建設(shè)具有重要的實(shí)際意義，但對(duì)重大工程、生命線工程及易于引發(fā)嚴(yán)重次生災(zāi)害的工程等不能僅簡(jiǎn)單套用區(qū)劃圖的標(biāo)準(zhǔn)，還需在此基礎(chǔ)上進(jìn)行專門的地震安全性評(píng)價(jià)和地震動(dòng)參數(shù)的詳測(cè)分析，做更詳細(xì)的工程地震研究[64～65]。

從中國(guó)地震烈度圖(1990)來(lái)看，“兩湖”地震烈度區(qū)劃總體呈北高南低的特點(diǎn)，烈度值只有<Ⅵ度區(qū)、Ⅵ度區(qū)、Ⅶ度區(qū)3類。Ⅶ度區(qū)分布于鄂西北的竹溪斷陷盆地內(nèi)和湘北洞庭湖拗陷盆地的東、西邊界處，其長(zhǎng)軸方向沿竹溪斷裂、太陽(yáng)山斷裂及湘陰—岳陽(yáng)斷裂展布，在該區(qū)內(nèi)的縣市需要慮地震災(zāi)害的威脅，采取一定的防災(zāi)、減災(zāi)措施。Ⅵ度區(qū)則整體沿江漢—洞庭拗陷盆地北西向斷裂帶、秦昆斷裂帶西段、東段以及恩施—咸豐斷裂帶展布，其長(zhǎng)軸方向?yàn)楸睎|向和北西向，該區(qū)內(nèi)的縣市要注意地震問(wèn)題，在建筑的結(jié)構(gòu)布局方面應(yīng)給予重視，不必采取特別的抗震措施?！皟珊睆亩踔斜钡胶霞s70%的地區(qū)為<Ⅵ度區(qū)，該區(qū)內(nèi)的縣市無(wú)需考慮地震帶來(lái)的災(zāi)害問(wèn)題[65]，但是有學(xué)者[5,66]認(rèn)為該區(qū)尤其是湖南省由于地震震源較淺、建筑物抗震能力較低等因素，所以地震烈度值往往大于經(jīng)驗(yàn)值，其抗震減災(zāi)的程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于預(yù)測(cè)，因此對(duì)該區(qū)進(jìn)行抗震減災(zāi)作業(yè)時(shí)還應(yīng)視具體條件而定。地震烈度區(qū)劃表明，“兩湖”地區(qū)的核電站、鐵路、油氣管道等重大工程多穿越Ⅵ度區(qū)，綜合該區(qū)地震分布特征推斷，地震活動(dòng)不會(huì)對(duì)重大工程的建設(shè)及使用帶來(lái)較為嚴(yán)重的影響，其影響程度及防震減災(zāi)措施還需對(duì)工程地震進(jìn)行詳細(xì)的研究分析。

4 討論

4.1 活動(dòng)斷裂與地震的關(guān)系

“兩湖”地區(qū)活動(dòng)斷裂屬于華南斷塊區(qū)的活動(dòng)斷裂和活動(dòng)盆地。該斷塊區(qū)的活動(dòng)斷裂主要分布于長(zhǎng)江中下游和東南沿海斷塊，桂西滇東斷塊也有所分布，但活動(dòng)不甚強(qiáng)烈，至于華南斷塊區(qū)內(nèi)部的川貴湘贛斷塊內(nèi)則無(wú)明顯的現(xiàn)代差異構(gòu)造活動(dòng)?？偟膩?lái)說(shuō)，華南斷塊區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)相對(duì)較弱，即使在東南沿海斷塊，北東向斷裂的垂直滑動(dòng)速率亦僅在0.04～2.30 mm/a 范圍內(nèi)變化，北西向斷裂的左旋滑動(dòng)速率為1.1～3.2 mm/a，垂直滑動(dòng)速率為0.4～1.7 mm/a[67]。

根據(jù)前人從區(qū)域上對(duì)中國(guó)活動(dòng)斷裂的劃分，“兩湖”地區(qū)的活動(dòng)斷裂屬于中國(guó)斷塊內(nèi)部多組斷裂交換處的局部活動(dòng)斷裂。中國(guó)活動(dòng)斷裂絕大部分是在巖石圈斷裂或基底斷裂這些不同性質(zhì)的先存斷裂的基礎(chǔ)上進(jìn)一步演化發(fā)育起來(lái)的，它們的基本格局和風(fēng)格很難脫離老斷裂的位置，但常有一些新斷裂在性質(zhì)上與先存斷層有很大差別[68]，其地殼變形主要受到來(lái)自印度板塊的推擠和與歐亞板塊的相互碰撞及太平洋板塊弧后盆地?cái)U(kuò)張的影響。由于上述板塊作用起始于新生代初，中國(guó)晚第四紀(jì)活動(dòng)構(gòu)造特征與新生代和第四紀(jì)構(gòu)造活動(dòng)有密切的關(guān)系，除少數(shù)地區(qū)由晚第四紀(jì)和現(xiàn)代新生構(gòu)造帶產(chǎn)生外，主要表現(xiàn)為繼承性活動(dòng)。

從“兩湖”地區(qū)的地震分布來(lái)看，活動(dòng)塊體的邊界具有較大的活動(dòng)性，常常是大地震的發(fā)生帶?；顒?dòng)塊體有不同的類型，包括完整的塊體和內(nèi)部仍有一定程度活動(dòng)的塊體，因而在后者內(nèi)部還可劃分出次級(jí)塊體，塊體具有層次性和分級(jí)性，在塊體內(nèi)部也會(huì)發(fā)生中強(qiáng)地震?；顒?dòng)塊體的運(yùn)動(dòng)反映了地殼或巖石圈塊體的整體活動(dòng)，與區(qū)域地震活動(dòng)相關(guān)，因而是劃分地震區(qū)、地震帶，進(jìn)行區(qū)域地震危險(xiǎn)性評(píng)估的基礎(chǔ)[69]。不同性質(zhì)的活動(dòng)斷裂具有不同的發(fā)震構(gòu)造模型，研究這些問(wèn)題對(duì)認(rèn)識(shí)強(qiáng)震的發(fā)震條件，劃分潛在震源區(qū)或地震危險(xiǎn)區(qū)，評(píng)估發(fā)震構(gòu)造和發(fā)震地點(diǎn)是十分重要的。

4.2 潛在震源區(qū)分析

4.3 地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

根據(jù)前述區(qū)域主要活動(dòng)斷裂的特征、地震活動(dòng)特征的綜合分析判斷，“兩湖”地區(qū)的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)較弱，斷裂最新活動(dòng)時(shí)代多在中—晚更新世，影響區(qū)域穩(wěn)定的全新世活動(dòng)斷裂極少；地震多以弱震或強(qiáng)有感地震為主，中強(qiáng)震次之，破壞性較弱，烈度多為<Ⅵ度區(qū)，因此認(rèn)為該區(qū)總體上屬于地殼穩(wěn)定區(qū)。但是由于部分區(qū)域在地形地貌、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)特征、歷史地震活動(dòng)等方面存在一定差異，所以根據(jù)斷裂活動(dòng)性、新構(gòu)造特征等將“兩湖”地區(qū)分為相對(duì)穩(wěn)定區(qū)和較不穩(wěn)定區(qū)。相對(duì)穩(wěn)定區(qū)指第四紀(jì)斷裂活動(dòng)不明顯或者不受活動(dòng)斷裂控制，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)期間地塊沒(méi)發(fā)生明顯差異升降運(yùn)動(dòng)，無(wú)歷史強(qiáng)震發(fā)生，烈度小于Ⅵ度的區(qū)域；“兩湖”地區(qū)大部分區(qū)域都屬于相對(duì)穩(wěn)定區(qū)，包括湘南大部分區(qū)域和鄂北等。較不穩(wěn)定區(qū)指第四紀(jì)斷裂活動(dòng)明顯，地塊發(fā)生明顯的差異升降運(yùn)動(dòng)，歷史中強(qiáng)震密集，烈度在Ⅵ—Ⅶ度之間的區(qū)域；該區(qū)主要在江漢—洞庭裂陷區(qū)、鄂西北斷塊隆起區(qū)、鄂東北斷塊掀升區(qū)及不同塊體的邊界地帶。結(jié)合“兩湖”地區(qū)重大工程部署圖來(lái)看，“兩湖”地區(qū)的核電站、過(guò)江通道等重大工程周邊活動(dòng)斷裂較為發(fā)育，地殼較不穩(wěn)定，其未來(lái)建設(shè)和使用會(huì)受到潛在影響，所以在建設(shè)及使用過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)震害防御工作。

5 結(jié)論

“兩湖”地區(qū)主要活動(dòng)斷裂系(帶)有6個(gè)，自北向南分別為秦昆北西向斷裂系、鄂東北東向斷裂系、江漢—洞庭盆地?cái)嗔严怠⒍跷鳌嫖鞅睎|向斷裂系、湘中南北東向斷裂系、湘東北東向斷裂系，第四紀(jì)期間活動(dòng)性存在不同程度的差異，第四紀(jì)活動(dòng)顯著且影響程度大的是江漢—洞庭盆地?cái)嗔严导扒乩ケ蔽飨驍嗔严滴鞫?。根?jù)歷史和近代地震資料以及中國(guó)烈度區(qū)劃圖，得出該區(qū)近代地震活動(dòng)性呈衰減趨勢(shì)，處于第三活動(dòng)期中的相對(duì)平靜期；大部分地區(qū)地震烈度值小于Ⅵ度，但是存在5個(gè)潛在震源區(qū)：竹山潛在震源區(qū)、常德潛在震源區(qū)、岳陽(yáng)—湘陰潛在震源區(qū)、鄂西—湘中潛在震源區(qū)、鄂東北潛在震源區(qū)?！皟珊钡貐^(qū)地殼活動(dòng)總體上相對(duì)穩(wěn)定，局部較不穩(wěn)定，較不穩(wěn)定區(qū)多分布在“兩湖”地區(qū)的盆山交匯部位、構(gòu)造塊體邊界處、斷裂轉(zhuǎn)折部位等，如：江漢—洞庭盆地中南部的東、西邊界，鄂州—黃岡—武漢一帶，鄂西北地區(qū)，這些地區(qū)都是孕育地震的有利場(chǎng)所，具有發(fā)震潛力。上述幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)不僅為“兩湖”地區(qū)未來(lái)開展地震調(diào)查工作奠定了基礎(chǔ)，而且也為“十三五”規(guī)劃重大工程的安全建設(shè)與實(shí)施提供了參考依據(jù)，對(duì)長(zhǎng)江中游地區(qū)的發(fā)展建設(shè)具有重要意義。

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GEOLOGICAL CHARACTERISTICS OF THE MAIN ACTIVE FAULTS AND EARTHQUAKES IN HUNAN AND HUBEI AREAS,THE MIDDLE REACHES OF THE YANGTZE RIVER

LI Hao-min1,2,WU Zhong-hai2,3,WANG Hao-nan1,2,WANG Guo-sheng1

(1.College of Science and Resources,China University of Geosciences,Beijing 100083,China;2.InstitudeofGeomechanics,ChineseAcademyofGeologicalSciences,Beijing100081,China;3.NeotectonicsandGeologicalhazardLaboratory,MinistryoflandandResourcesofChina,Beijing100081,China)

In this paper, the predecessors’ achievements were collected and combined with the historical and modern seismic data in Hunan and Hubei areas. The major active faults and historical earthquakes in the areas, characteristics of the main active earthquake-controlled fault system (belt), seismic activity and spatial and temporal distribution were summarized. Research results indicate that the trends of major active faults in this region are mainly of NE, NNE and NW. There are 6 main active fault systems from north to south, including NW trending Qinkun fault system, NE trending fault system in the east of Hubei, Jianghan-Dongting basin fault system, NE trending fault system from west Hubei to west Hunan, NE trending fault system in central and south Hunan, and NEE trending fault system in east of Hunan. Quaternary activities of Jianghan-Dongting basin fault system and NW trending Qinkun fault system are more significant. Seismic activity level in the “Two Lakes” area is relatively low, being in the relatively calm period of the third activity period. Combining modern medium-strong earthquakes data with characteristics of China’s seismic intensity zoning, we believed that crust is unstable in the east and west boundaries of the south of Jianghan-Dongting basin, the Ezhou-Huanggang-Wuhan area and fault block uplift area in northwestern Hubei, with higher potential earthquake risk, which should be paid more attentions in the planning and construction of the urban agglomeration, protecting river embankment design and construction of major projects.

middle reaches of Yangtze River; Hunan and Hubei region; neotectonics；active fault; seismic activity; evaluation of crustal stability

1006-6616(2016)03-0478-22

2016-04-18

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目(12120114002101，DD20160268)；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41571013，41171009)

李浩民(1991-)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)榛顒?dòng)構(gòu)地質(zhì)學(xué)。E-mail：ilihaomin2012@163.com

吳中海(1974-)，男，研究員，從事活動(dòng)構(gòu)造與地震地質(zhì)研究。E-mail：wzhh4488@sina.com

P546；P315.2

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