李 云，姜月華，楊國強，金 陽，楊 輝

(中國地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心，南京 210016)

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江蘇如東洋口地區(qū)斷裂特征及其意義

李 云，姜月華，楊國強，金 陽，楊 輝

(中國地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心，南京 210016)

結(jié)合已有地熱鉆孔采用多種物探方法研究了江蘇如東洋口地區(qū)斷裂的空間展布特征。研究結(jié)果表明，洋口地區(qū)分布3組斷裂，分別為隸屬濱海斷裂的北西向雁行型次級斷裂、近東西向栟茶河斷裂及海安—河口斷裂。北西向雁行型次級斷裂為4條，主要分布于洋口地區(qū)北段及老壩港地區(qū)，斷裂陡傾，傾向北東，傾角70°—80°，推測切穿至新近系。栟茶河斷裂由3條次級斷裂組成，主要分布于洋口地區(qū)中段，斷裂走向近東西，傾向北，整體呈曲折狀延伸，傾角60°—80°。結(jié)合以往地震地質(zhì)特征以及地熱鉆孔資料，認為栟茶河斷裂為活動性斷裂，切穿了第四紀全新世地層，全新世地層斷距較小。斷裂的活動性影響如東洋口經(jīng)濟開發(fā)區(qū)的建設與發(fā)展。海安—河口斷裂自海安延伸至洋口地區(qū)南段，走向近東西，傾向南，傾角約為70°，切穿古近紀地層。洋口地區(qū)斷裂的分布與該地區(qū)地熱資源分布具有良好的對應關系，其對于該地區(qū)地熱資源開發(fā)具有良好的指導意義。

斷裂特征；濱海斷裂；栟茶河斷裂；地熱資源；如東洋口地區(qū)

0 引言

作為國家發(fā)展戰(zhàn)略之一，江蘇沿海經(jīng)濟區(qū)將發(fā)展成為區(qū)域性國際航運中心、新能源和臨港產(chǎn)業(yè)基地、農(nóng)業(yè)和海洋特色產(chǎn)業(yè)基地、重要的旅游和生態(tài)功能區(qū)，涉及南通、鹽城、連云港3個行政區(qū)。本文的研究區(qū)如東洋口地區(qū)隸屬南通市，靠近鹽城東臺地區(qū)，為中央特批的國家一級漁港，也是蘇中沿海唯一的中心漁港以及洋口外閘所在地，已逐步形成了工業(yè)、養(yǎng)殖、高新技術、旅游度假、港口服務等功能區(qū)。

由于地處黃海近海潛在震源區(qū)內(nèi)，20世紀以來洋口地區(qū)周邊發(fā)生多次6級以上地震。地震可誘發(fā)活動性斷裂的突然快速錯動，直接威脅斷層之上建筑物的建設與運營安全[1]。因第四紀松散層沉積物覆蓋嚴重，該地區(qū)斷層在地表出露不明顯。以往在該地區(qū)開展過部分地質(zhì)調(diào)查工作，獲得了小比例尺以及與地熱勘查相關的斷裂研究結(jié)果[2～4]，但迄今為止尚未對該地區(qū)斷裂的展布位置及其活動性做出系統(tǒng)性分析，給城市發(fā)展規(guī)劃與安全運營留下了隱患。本文采用重力剖面測量、可控源音頻大地電磁測深方法，結(jié)合已有的物探結(jié)果以及地熱鉆孔資料，分析洋口地區(qū)斷裂的空間展布特征，探討各組斷裂的活動性。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

洋口地區(qū)位于揚子陸塊下?lián)P子地塊東北部，屬于下?lián)P子地層分區(qū)，第四紀地層覆蓋嚴重，未見前第四紀地層出露[5]。根據(jù)以往鉆孔揭示及物探資料，該區(qū)自下而上巖石地層分別為：上古生界中志留統(tǒng)—上泥盆統(tǒng)(S2—D3)、石炭系—二疊系(C—P)，中生界下三疊統(tǒng)青龍組(T1q)、上白堊統(tǒng)浦口組(K2p)，新生界古近系泰州組(E1t)、阜寧組(E1f)、三垛組(E2-3s)，新近系鹽城組(N1-2yc)，第四系海門組(Qp1h)、啟東組(Qp2q)、昆山組(Qp3k)、滆湖組(Qp3g)和如東組(Qhr)。

以往1∶250000區(qū)域地質(zhì)調(diào)查資料表明，該地區(qū)受北東向斷裂帶控制，斷裂帶兩側(cè)地層發(fā)育存在較大差異。南側(cè)自白堊紀沉積了一套碎屑物質(zhì)后，遭長期隆起剝蝕，直到中新世末，新構造運動使區(qū)內(nèi)普遍沉降，形成新近紀—第四紀的松散沉積物，直接覆蓋于晚古生代和中生代地層之上，缺失古近系；北側(cè)屬于凹陷區(qū)，無長期隆起剝蝕過程，地層發(fā)育齊全，古生代、中生代及新生代地層均有沉積，且古近系厚度巨大。斷裂北西側(cè)基巖地層為新生界古近系泰州組(E1t)、阜寧組(E1f)和三垛組(E2-3s)，斷裂南東側(cè)基巖地層主要為下伏中生界上白堊統(tǒng)浦口組(K2p)，局部為中生界下三疊統(tǒng)青龍組(T1q)(見圖1)。區(qū)內(nèi)基巖面起伏較大，總體由南向北傾斜，南部基巖面埋深最淺處小于400 m，至北部最深可達1000 m以上。洋口外閘圍墾區(qū)地熱鉆井揭示，第四紀地層為0～250 m，新近紀地層為250～866 m，866～1073 m為古近紀地層(未揭穿)[2]。

圖1 洋口地區(qū)基巖地質(zhì)圖Fig.1 Bedrock geological map of Yangkou area

2 地球物理綜合探測

為查清洋口地區(qū)斷裂的空間展布特征，布設了3條北西向重力剖面(L1、L2、L3)和1條可控源音頻大地電磁測深剖面(B4)。重力剖面測量方法具有較高的縱向解譯精度，可控源音頻大地電磁測深方法則橫向分辨率較高，兩者可以實現(xiàn)斷裂構造解釋的相互驗證。

2.1 重力剖面測量

根據(jù)工作區(qū)密度特點，垂向上可劃分為4個密度層和3個密度界面，分別與第四系底界、新生界底界和印支侵蝕面相對應，密度層的平均密度屬性見表1。第三密度界面即印支侵蝕面是產(chǎn)生區(qū)內(nèi)重力異常的主要地質(zhì)因素，界面的隆、凹往往與重力高異常、重力低異常相對應，即中、新生代盆地可形成明顯的重力低異常，青龍組以及老地層的隆起或凸起可形成明顯的重力高異常[5]。

表1 地層密度分層表

在1∶500000布格重力異常等值線圖(見圖2)上，洋口地區(qū)南北兩側(cè)存在明顯的布格重力高值和低值異常，整體呈由南往北降低的趨勢。其中，洋口—丁堰鎮(zhèn)一線為重力高值區(qū)，最高值大于12×10-5m/s2，反映前三疊紀地層的相對隆起；新街鎮(zhèn)—曲塘鎮(zhèn)一線為重力低值區(qū)，最低值小于-20×10-5m/s2，反映厚度較大的中、新生代沉積地層。兩者之間重力異常等值線分布密集，重力梯級帶呈北東向展布。

圖2 洋口地區(qū)布格重力異常等值線圖Fig.2 Contour map of Bouguer gravity anomalies in Yangkou area

洋口地區(qū)重力剖面測量結(jié)果呈整體由南往北降低的重力場趨勢，布格異常值介于8×10-5～25×10-5之間，趨勢與區(qū)域布格重力異常一致。重力測量剖面在中部存在布格異常值的凸起，最高可達25×10-5m/s2，且各曲線西北段重力梯度大(見圖3)。由于洋口地區(qū)基底為沉積地層，橫向上密度變化不是太大，重力場值高低的主要影響因素為基巖的起伏及斷裂構造。因此，推斷洋口地區(qū)重力梯級帶為斷裂帶的重力異常表現(xiàn)，中部高值區(qū)為基巖隆起，西北部重力陡值區(qū)為斷裂構造與底部地層密度相對較小的綜合因素所致。洋口地區(qū)重力梯級帶較寬的分布范圍表明洋口地區(qū)斷裂帶由多條斷裂組成。

圖3 L1—L3線布格重力異常曲線Fig.3 Bouguer gravity anomaly curves along L1, L2 and L3 Lines in Yangkou area

2.2 可控源音頻大地電磁測深

區(qū)內(nèi)不同地層、巖石間電阻率差異明顯，總體上成巖地層電阻率高于疏松層，巖漿巖侵入相電阻率高于噴出相。在洋口地區(qū)，第四系電阻率較低，一般小于5 Ω·m；新近系電阻率亦較低，但變化較大，一般為5～50 Ω·m；古近系由于已固結(jié)成巖，電阻率明顯升高，大小為30～60 Ω·m；白堊系電阻率總體與古近系相近，介于60～80 Ω·m；三疊系及前三疊系位于印支面之下，電阻率較高，一般大于80 Ω·m(見表2)。

表2 洋口地區(qū)電性層地質(zhì)屬性表[3]

以往的CSAMT工作[3]揭示該地區(qū)3000 m以淺地層的電阻率表現(xiàn)為“低—中—高”的特征，總體呈現(xiàn)3個電性層：

①800 m以淺地層低阻率相對較低，為2～30 Ω·m，其等值線小平展布，橫向變化不大。其中250 m以淺電阻率小于5 Ω·m，等值線稀疏，為第四紀地層。250～800 m電阻率5～30 Ω·m，為新近系鹽城組泥巖、砂巖及砂礫巖。

②800～1800 m為中阻層，電阻率40～80 Ω·m，橫向變化較大，等值線呈波狀起伏，地層為古近系及白堊系。

③1800 m以深，電阻率明顯高于上一層，總體大于80 Ω·m，橫向變化大且連續(xù)性差，地層推測為三疊系及二疊系。

可控源音頻大地電磁測深結(jié)果(見圖4)顯示，淺部地層視電阻率較低，總體低于20 Ω·m；往下視電阻率逐漸增加，最大可達300 Ω·m。結(jié)合地質(zhì)鉆孔資料，視電阻率低于20 Ω·m為第四紀和新近紀地層的視電阻率特征，地層厚度整體由南往北逐漸增加，在剖面南段厚約750 m，北段厚約1000 m。

圖4 B4反演電阻率推斷解釋剖面Fig.4 Inversion resistivity and geological interpretation of Line B4

在剖面上，視電阻率曲線有一定的起伏變化，在3440 m、4220 m、6680 m、9800 m、14520 m、16800 m、18640 m處視電阻率曲線呈階躍狀、漏斗狀或陡傾狀變化(見圖4)，且與布格重力曲線變化特征比較吻合。結(jié)合重力剖面測量及區(qū)內(nèi)已有地熱井，綜合分析認為洋口地區(qū)測線范圍內(nèi)存在多條斷裂(F1、F2、F3、F4、F5、F6和F7)，橫向上分別對應可控源音頻大地電磁測深剖面3440 m、4220 m、6680 m、9800 m、14520 m、16800 m、18640 m處電阻率異常變化。同時，在北東向F4斷裂至F5斷裂間，視電阻率曲線階躍狀變化頻繁，反映出F4至F5斷點位置處斷裂延伸、幾何結(jié)構的復雜性，左麗瓊等[3]認為該點處同時存在北東向與北西向斷裂。據(jù)此推測可控源音頻大地電磁測深與重力剖面上的F4斷點處可能存在2條以上的斷裂，為多條斷裂共同作用的地段。結(jié)合重力、可控源音頻大地電磁測深與二維地震結(jié)果，推測F4斷裂附近異常為北東向與北西向2條斷裂交匯(F4-1、F4-2)所致。

近年在洋口地區(qū)西側(cè)開展的區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作[6]布設了3條可控源音頻大地電磁測深剖面(B1、B2、B3)，其探測結(jié)果亦揭示了明顯的地層錯斷特征(見圖5)，與洋口地區(qū)斷裂延伸錯斷一致。

圖5 B1—B3反演電阻率推斷解釋剖面Fig.5 Inversion resistivity and geological interpretation of B1,B2 and B3 profiles

3 洋口地區(qū)斷裂展布特征

結(jié)合區(qū)域重磁、區(qū)調(diào)項目成果[5～7]，分析認為洋口地區(qū)展布2套不同走向的斷裂，分別為北西走向(F1、F2、F3、F4-1)和近東西走向斷裂(F4-2、F5、F6、F7)(見圖6)。

圖6 洋口地區(qū)斷裂分布綜合解譯成果圖Fig.6 Comprehensive interpretation of faults in Yangkou area

根據(jù)斷裂傾向，又可進一步劃分為3組斷裂。其中，F(xiàn)1、F2、F3、F4-1為北西走向斷裂，推測為北西走向濱海走滑斷裂的雁行型次級斷裂，主要分布于洋口地區(qū)北段及老壩港地區(qū)，斷裂陡傾，傾向北東，傾角為70°—80°，推測切穿至新近系。F4-2、F5、F6為近東西走向北傾斷裂，推測為栟茶河斷裂，主要分布于洋口地區(qū)中段，斷裂整體沿東西方向呈曲折狀延伸，傾角60°—80°。據(jù)江蘇省地震工程研究院以往開展淺層地震研究，認為栟茶河斷裂為活動性斷裂，切穿了第四紀全新世地層，全新世地層斷距較小。F7為近東西走向南傾斷裂，與根據(jù)重磁異常特征推測的海安—河口斷裂吻合，斷裂傾角約為70°，切穿古近紀地層。

根據(jù)洋口地區(qū)附近北西向斷裂晚于近東西向斷裂的特點[5]，推測該地區(qū)的北西向斷裂F4-1錯斷了近東西向斷裂F4-2，在2條斷裂交匯地帶受2組斷裂的共同影響形成了結(jié)構復雜的多條次級斷裂。在該交匯地帶，匯集了洋口地區(qū)僅有的3口地熱井。J1地熱井終孔深度418 m，成井深度412 m，井口水溫42 ℃；J2地熱井井深1073 m，井口水溫76 ℃；J3地熱井井深2800 m，井口水溫92 ℃。這3口地熱井的平均地溫梯度均高于南通地區(qū)的平均地溫梯度(2.4 ℃/100 m)，受斷裂控制明顯[2]。同時，地熱井的地溫梯度變化呈現(xiàn)隨水井離斷裂交匯點的距離加大而減小的特點，離斷裂交匯點最近的J1地熱井點平均地溫梯度高達5.8 ℃/100 m，而距離最遠的J3地熱井點平均地溫梯度則僅為2.7 ℃/100 m，略高于南通地區(qū)的平均地溫梯度，進一步論證了F4-1與F4-2斷裂交匯帶的存在。

4 結(jié)論與建議

綜合野外地質(zhì)和室內(nèi)研究資料認為，洋口地區(qū)展布3組斷裂，一組為北西走向北東傾斷裂(F1、F2、F3、F4-1)，第二組為近東西走向北傾斷裂(F4-2、F5、F6)，第三組為近東西走向南傾斷裂(F7)。北西走向斷裂為濱海斷裂的北西向雁行型次級斷裂，斷裂陡傾，傾向北東，傾角70°—80°，推測切穿至新近系。近東西走向北傾斷裂為栟茶河斷裂，整體傾向北，自海安延至洋口地區(qū)入海，走向與傾向隨東西向延展不斷改變，整體呈曲折狀延伸，傾角60°—80°，錯斷全新世地層。作為活動性斷層，在地區(qū)發(fā)展建設過程中，需要對其做進一步的危險性評估。

洋口地區(qū)斷裂的分布特征與該地區(qū)地熱資源的分布具有良好的對應關系，該地區(qū)的地熱水井均分布于北西向與近東西向2組斷裂交匯的影響帶附近，且主要受控于近東西向F4-2斷裂。認為洋口地區(qū)的地熱受北西向與近東西向2組斷裂的共同影響，形成了裂隙比較發(fā)育、導熱與導水性較好的區(qū)域，越是靠近北西向與近東西向2組斷裂交匯地帶，地熱富集越明顯。綜合分析結(jié)果表明F6斷裂相比于其他次級斷裂具有更好的空間延展性，其延展性甚至優(yōu)于F4-2次級斷裂。根據(jù)F4-2次級斷裂的地熱資源分布特征，認為F6次級斷裂附近分布豐富地熱資源的可能性亦很大，在該斷裂附近可進一步開展大比例尺高精度的地熱綜合探測，推動如東洋口地熱產(chǎn)業(yè)的開發(fā)和社會經(jīng)濟的發(fā)展。

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CHARACTERISTICS OF THE FRACTURES IN YANGKOU AREA, RUDONG, JIANGSU PROVINCE AND ITS IMPLICATION

LI Yun, JIANG Yue-hua, YANG Guoqiang, JING Yang, YANG Hui

(Nanjing Center, China Geological Survey, Nanjing 210016, China)

Fracture characteristics in Rudong Yangkou area, Jiangsu province have been studied through various geophysical methods combined with geothermal drilling data in this paper. Results indicate that there are three fault systems in Yangkou area, including a NW-trending secondary fault system of Binhai fault, EW-trending Benchahe fault system and Haian-Hekou fault. The NW-trending secondary fault system contains four secondary faults, mainly distributed in the north of Yangkou area and Laobagang area. The faults are steeply NE-dipping, with dip angles range from 70° to 80°, and speculatively cut through the Neogene strata. The EW-trending Benchahe fault system contains three secondary faults, mainly distributed in the middle of Yangkou area. The faults are mainly north dipping, with dip angles range from 60° to 80°. Combined with previous seismogeological and geothermal data in Yangkou area, it is comprehensively speculated that Benchahe fault is active, which makes the Quaternary Holocene strata being cut off with minor displacement. The activity of Benchahe fault influences the safety in the construction and development of Yangkou Economic area. The EW-trending Haian-Hekou fault is south dipping with the dip angle about 70°, extending from haian to the south of Yangkou area and cut off the Paleogene strata. There is compatible corresponding relation between distribution characteristics of faults and geothermal resources in Yangkou area, which is of certain guiding significance for the geothermal resources exploitation in this region.

fracture characteristics; binhai fault; benchahe fault; geothermal resource; Yangkou area

1006-6616(2016)03-0602-08

2016-04-27

國土資源調(diào)查項目(1212011220002)；江蘇省沿海地區(qū)地質(zhì)調(diào)查項目“南通洋口港海岸帶地質(zhì)環(huán)境勘查”

李云(1984-)，男，助理研究員，從事水工環(huán)地質(zhì)研究。E-mail：liyun9220@163.com

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