方良好，鄭穎平，疏 鵬，路 碩，楊源源，李鵬飛

（1. 安徽省地震局，合肥 230031；2. 郯廬斷裂帶中南段重點(diǎn)研究室，合肥 230031）

0 引言

郯廬斷裂帶蘇皖段具有明顯的分段活動特征，由北向南活動性逐漸變?nèi)??；春右员苯K范圍內(nèi)的郯廬斷裂帶研究程度較高，普遍認(rèn)為晚更新世晚期—全新世還在活動[1-5]；向南穿越淮河至安徽嘉山（明光）一帶斷裂帶，仍然具有晚更新世—全新世活動性，如郯廬斷裂帶安徽赤山段[6]、淮河以南至女山湖段[7]、浮山段[8]、紫陽山段[9]等段落均發(fā)現(xiàn)有晚更新世—全新世斷層；明光（嘉山）以南至池河段，郯廬斷裂帶的新活動控制了一系列線性壟崗狀地貌，活動性有所減弱，最新活動時代為中更新世[10]；再往南斷裂進(jìn)入合肥盆地后，地貌特征與其北部明顯不同，斷裂帶西支隱伏在合肥盆地之下，東支成為合肥盆地東緣張八嶺隆起的盆山邊界斷裂，該段斷裂第四紀(jì)活動特征研究程度較低，一般認(rèn)為具有早、中更新世活動性[11]。

前人在對中國大陸東部新構(gòu)造和地震構(gòu)造的研究中，發(fā)現(xiàn)NW向斷裂在中國東部大陸發(fā)育具有廣泛性。郯廬斷裂帶沿線發(fā)育有一系列NW向橫向斷裂，這些NW向斷裂往往不及NE向斷裂連續(xù)、宏偉，但數(shù)量眾多、斷續(xù)出現(xiàn)，且具有新生性，對郯廬斷裂的新活動有著重要影響[12]，是在先存構(gòu)造基礎(chǔ)上于新構(gòu)造應(yīng)力場作用下發(fā)育的一套與NE向斷裂呈共軛關(guān)系的剪切破裂系統(tǒng)[12-13]。這些NW向斷裂對郯廬斷裂帶的分段[14-20]、地震孕育和破裂[17,19-20]起著重要的控制作用。合肥盆地東緣發(fā)育的這組NW向橫向斷裂與郯廬斷裂帶南段相互交切，就屬于這樣的破裂系統(tǒng)。

1 地質(zhì)構(gòu)造背景

合肥盆地位于安徽省中部，東西長約180 km、南北寬約150 km，其基底屬于南華北地塊的組成部分[21]。合肥盆地是大別造山帶和郯廬斷裂帶共同作用產(chǎn)生的中新生代殘留盆地，盆地發(fā)育早期受大別造山帶影響較大，中后期郯廬斷裂帶的影響成為主導(dǎo)因素[22]。盆地東緣處于華北板塊與揚(yáng)子板塊的結(jié)合部位[23]，以郯廬斷裂帶為界，與張八嶺-桴槎山隆起相鄰[21]（圖1）。郯廬斷裂合肥盆地段為郯廬斷裂帶南段的組成部分，該段發(fā)育有一系列NW向的斷裂，他們與郯廬斷裂帶相截交，在地貌上均有較明顯的反映。NW向斷裂與郯廬斷裂帶交匯對本區(qū)中強(qiáng)地震的發(fā)生具有明顯的控制作用，如1868年定遠(yuǎn)南MS5?地震就發(fā)生在這兩組斷裂的交匯部位。另外，姚大全等在盆地東緣橋頭集附近進(jìn)行第四紀(jì)斷層活動習(xí)性研究時發(fā)現(xiàn)，與郯廬斷裂截交的NW向斷裂第四紀(jì)以來，甚至晚更新世以來曾發(fā)生多次構(gòu)造變形事件[24]。但中國地震局地質(zhì)研究所認(rèn)為橋頭集-東關(guān)斷裂最新活動時代為中更新世①中國地震局地質(zhì)研究所. 安徽蕪湖核電站芭茅山廠址可行性研究階段地震安全性評價報(bào)告[R]. 2007.，兩者結(jié)論不一致。雖然該斷裂晚更新世以來是否活動有待商榷，但可以判定其在第四紀(jì)時期曾經(jīng)活動過。

圖 1 合肥盆地東緣地質(zhì)構(gòu)造圖

根據(jù)1∶20萬地質(zhì)構(gòu)造圖和斷裂影像特征，在盆地東緣選取了4條規(guī)模較大、線性特征較明顯的斷層作為本次研究的對象，編號為F1～F4（圖1）。

2 斷層活動地質(zhì)剖面特征

第四紀(jì)以來構(gòu)造活動強(qiáng)烈的地區(qū)，如中國西部地區(qū)，斷裂在地表的形跡明顯，其最新活動切穿了新地層，可以通過對斷層上覆地層以及被斷錯地層的年齡來限定其活動時代。本文研究的地區(qū)是中等強(qiáng)度地震活動區(qū)[25-26]，斷裂第四紀(jì)以來，尤其是晚第四紀(jì)以來活動不甚強(qiáng)烈，再加上研究區(qū)風(fēng)化作用較強(qiáng)，人類活動改造明顯，斷裂活動的地表形跡很難保存，往往只能通過基巖區(qū)采石場、路塹邊坡等人工露頭來確定斷裂的形跡以及其活動性。

為了確定這組NW向斷裂最新活動特征，我們對斷裂經(jīng)過的采石場、工程剝離剖面進(jìn)行了詳細(xì)的追索，發(fā)現(xiàn)了多個典型的斷層剖面，并采集了地層OSL年齡樣品和斷層泥ESR年齡樣品。

2.1 F1斷層剖面

F1整體走向NW，沿蚌埠隆起東北緣向南東方向展布，與郯廬斷裂帶相截交。為確定該斷裂第四紀(jì)以來的活動情況對其進(jìn)行調(diào)查。在朱家洼附近一個采石場內(nèi)的斷層剖面（圖2，位置見圖1a中剖面Ⅰ）中發(fā)現(xiàn)，斷層破碎帶發(fā)育在元古代石英砂巖中，寬0.3～0.5 m，由巖石碎塊及粉末組成，膠結(jié)程度低，沿?cái)嗝婵梢姾窦s1 cm的柔軟斷層泥，取斷層泥ESR年齡樣品（H10-ESR-1），測試結(jié)果為（585±95）ka。

圖 2 朱家洼附近F1斷層剖面（鏡頭朝向NW）

2.2 F2斷層剖面

F2整體走向NW-NNW，對現(xiàn)代地貌有一定的控制作用，表現(xiàn)為較明顯的線性地貌特征，在界牌鄉(xiāng)東沿NW向長條狀低山的西南緣展布（圖3）。

在梅山附近的采石場內(nèi)見F2斷層剖面（圖4～5，位置見圖1a中剖面Ⅱ），剖面地層描述如下：

層①：灰色人工堆積層，由巖石碎塊、砂、土等混亂堆積；

層②：淺棕色粉土層，成分較均勻，底部含少量碎石，厚0.4 m左右；

層③：土灰色含砂碎石層，由碎石、小角礫、砂組成，有一定的成層性，厚0.5 m左右；

層④：土黃色亞粘土，成分較均勻，整體較致密，厚 0.3～0.7 m；

層⑤：棕紅色砂巖，巖層較完整，傾角較緩；

層⑥：棕紅色砂巖，受斷層活動影響，巖層較破碎，傾角較陡。

圖 3 界牌鄉(xiāng)東F2斷層地貌（紅色箭頭指示斷層位置）（鏡頭朝向E）

圖 4 梅山附近F2斷層剖面照片（紅色小箭頭指示斷層位置）（鏡頭朝向NW）

圖 5 梅山附近F2斷層剖面素描圖

斷層剖面中，F(xiàn)2發(fā)育在白堊紀(jì)砂巖中，由2條NW向斷裂（f1和f2）組成，其中f1具有逆斷層性質(zhì)，沿?cái)嗝姘l(fā)育有厚幾毫米至1 cm的斷層泥；f2向上分叉成2支斷層，斷面較光滑，可見近水平擦痕，指示左旋運(yùn)動，有一定逆斷分量。f1和f2之間寬約1.5 m，受斷層活動影響，它們之間的砂巖較破碎，傾角也較陡。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，f1錯斷了層⑥（砂巖）和層④（亞粘土），使得層⑥和層④呈斷層接觸，而其上覆的層③和層②較連續(xù)，未見斷層擾動跡象，因此，f3的最新活動時代應(yīng)在層④和層③之間。由于層③為碎石層，很難采樣，因此在層②的底部和層④頂部分別采集了光釋光樣品H20-OSL-1和H20-OSL-2。其中，H20-OSL-1 測年結(jié)果為（106.75±4.75）ka；H20-OSL-2在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)沒有信號，所以未能給出測年結(jié)果。另外，沿f1斷面發(fā)育一層較新鮮的斷層泥，經(jīng)采集斷層泥ESR樣品H20-ESR-1進(jìn)行測試，結(jié)果為（207±20）ka。

2.3 F3斷層剖面

F3位于合肥盆地東緣桴槎山北端，斷層活動錯斷了山體，形成斷層埡口，埡口中的公路剖面較完整地揭露出該斷裂，斷裂向北西方向延伸，在峴山村附近形成長400 m左右的NW向基巖陡坎（圖6）。

圖 6 峴山村附近F3斷層影像圖（底圖來源Googleearth）

峴山村附近，在公路路塹兩側(cè)元古代灰色片巖中見2條NW走向的逆斷層f1、f2。f1傾向SW，f2傾向NE，二者顯示對沖特征，相距約30 m。沿2條斷層皆形成厚約1 m的斷層破碎帶（圖7，位置見圖1a中剖面Ⅲ）。其中，f1斷面光滑呈鏡面，見近水平擦痕，指示左旋運(yùn)動，緊貼f1斷面還形成2 cm厚的棕紅色斷層泥和4 cm厚的黃褐色斷層泥，斷層泥較新鮮，其中棕紅色斷層泥較黃褐色斷層泥更細(xì)膩、柔軟（圖7B），沿該層采集了斷層泥ESR樣品H23-ESR-1。由于樣品在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)沒有信號，所以未能給出測年結(jié)果。但結(jié)合斷層地貌及斷層泥的細(xì)膩、柔軟特征，判斷該斷裂應(yīng)為第四紀(jì)早、中更新世斷裂。

2.4 F4斷層剖面

前人一般將F4稱為橋頭集-東關(guān)斷裂，斷裂整體走向NW，主體呈隱伏狀，但在橋頭集以及巢湖附近有剖面出露。肥東縣橋頭集陳家洼采石場內(nèi)，從北向南見該斷裂的多條斷面（圖8，位置見圖1a中剖面Ⅳ）。剖面中，5條斷層（f1～f5）切割白堊紀(jì)棕紅色砂巖、砂礫巖、泥砂巖等，其中f1、f2、f3之間為寬3～4 m的斷層破碎帶，f1斷層面上近水平擦痕明顯，沿?cái)嗝孢€形成斷層泥，取斷層泥ESR樣品AnH070104，測試結(jié)果為（480±50）ka①中國地震局地質(zhì)研究所. 安徽蕪湖核電站芭茅山廠址可行性研究階段地震安全性評價報(bào)告[R]. 2007.。

3 斷層活動淺震剖面特征

為了查明F4斷層在第四紀(jì)地層中的發(fā)育情況，在肥東南跨F4布設(shè)1條長約4.4 km的淺震測線（圖9，位置見圖1測線C1）。所采用的觀測系統(tǒng)和參數(shù)為：采樣長度1 s、采樣間隔0.5 ms、M18/612型可控源激發(fā)、道間距2 m、炮間距10 m、160道接收、16次覆蓋。

圖 7 桴槎山北端F3斷層剖面（鏡頭朝向SW）

圖 8 橋頭集附近F4斷層剖面（中國地震局地質(zhì)研究所，2007）

圖9 為地震勘探的時間剖面和地質(zhì)解釋剖面。時間剖面中TQ的反射能量較強(qiáng)，界面較清晰，能夠很好地追蹤，總體呈近水平形態(tài)展布，由時深轉(zhuǎn)換關(guān)系可知，測線經(jīng)過地段的TQ埋深為30～45 m。根據(jù)區(qū)域基巖地質(zhì)圖，測線北段下伏基巖為古近紀(jì)地層，南段為白堊紀(jì)地層?；鶐r內(nèi)部地層變化很大，根據(jù)反射波組特征和斷層判別依據(jù)，可清晰地解釋出斷層F4。F4在剖面上傾向南，表現(xiàn)為逆斷層性質(zhì)，其可分辨的上斷點(diǎn)位于測線樁號1 560 m的下方，埋深約為39 m。F4可分辨的上斷點(diǎn)斷錯至TQ底界，但上覆TQ界面呈近水平形態(tài)展布，構(gòu)造擾動跡象不明顯。

合肥盆地第四系分布雖然廣泛，但除個別地段外，總體厚度較小，據(jù)鉆孔揭露僅10～50 m，如合肥將軍嶺149鉆孔第四系厚僅16 m，肥東縣151鉆孔厚39 m，153鉆孔厚42 m，170鉆孔厚42 m①安徽省地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊(duì). 中華人民共和國1:20萬（合肥幅）地質(zhì)圖及區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告[R]. 1979.。本次工作的淺震測線TQ埋深為30～45 m，與該區(qū)第四系厚度吻合，因此推測時間剖面揭示的TQ反射波來自第四系底界面（圖9）。

圖 9 跨F4測線時間剖面及地質(zhì)解釋剖面

4 結(jié)論及討論

本次調(diào)查所揭示的剖面中，斷層帶內(nèi)物質(zhì)膠結(jié)程度低，沿?cái)嗝姘l(fā)育有斷層泥，斷層泥ESR測年結(jié)果分別為（585±95）ka、（207±20）ka 和（480±50）ka，說明這組NW向的斷裂中更新世有過活動。根據(jù)淺層地震勘探結(jié)果，結(jié)合測年結(jié)果以及本區(qū)的中強(qiáng)地震活動構(gòu)造背景[25-26]，我們認(rèn)為這組NW向斷裂的最新活動時代為中更新世。

合肥盆地東緣NW向橫向斷裂的第四紀(jì)活動情況與斷裂所在地區(qū)的新構(gòu)造環(huán)境有關(guān)。盆地東緣地貌由低山-丘陵、崗地、平原組成。新近紀(jì)以來，本區(qū)構(gòu)造活動十分微弱，普遍缺失新近系和下更新統(tǒng)，第四系厚度一般為幾米至數(shù)十米；地貌上呈老年地貌形態(tài)，斷裂雖有一定的線性影像特征，但沒有明顯的水平或垂向錯動的地貌表現(xiàn)。盡管斷層泥測年結(jié)果表明斷裂在中更新世有所活動，但其活動強(qiáng)度不大。

郯廬斷裂帶合肥盆地段是郯廬斷裂帶南段的一部分。據(jù)野外探測結(jié)果、歷史與現(xiàn)代地震活動性，普遍認(rèn)為南段總體活動較弱，沒有超過MS6.0以上的地震記載，大部分地段活動時代被鑒定為早中更新世[20]。楊源源等在合肥盆地北部的池河一帶對郯廬斷裂帶進(jìn)行研究，認(rèn)為該段最新活動時代為中更新世[10]；秦晶晶等對郯廬斷裂帶合肥盆地段的重要分支斷裂進(jìn)行研究，認(rèn)為其最新活動時代為早、中更新世[11]。本文中NW向斷裂中更新世有過活動與郯廬斷裂帶合肥盆地段的活動性基本一致。這組NW向斷裂與NNE向的郯廬斷裂一起共同構(gòu)成中國大陸東部新構(gòu)造期的一套共軛剪切破裂系統(tǒng)[13]，其成因和活動性具有內(nèi)在的關(guān)系。郯廬斷裂帶是本區(qū)規(guī)模最大的控制性構(gòu)造，其活動性對區(qū)內(nèi)其他斷裂具有重要影響。郯廬斷裂帶南段活動性明顯減弱，一般認(rèn)為最新活動時代為早、中更新世[10-11,27]，受其影響，與它呈共軛關(guān)系的NW向斷裂最新活動性也較弱。

致謝 野外工作得到了中國地震局地質(zhì)研究所宋方敏研究員和楊曉平研究員的指導(dǎo)，文中OSL樣品由中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所測試，ESR樣品由中國地震局國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室新年代室測試，在此表示感謝。