喬 龍 王 磊 郭長輝 塔 拉 沈小七

（中國地震局第一監(jiān)測中心, 天津 300180）

引言

鄂爾多斯塊體受青藏高原邊緣剪切擠壓作用和華北陸塊伸展構(gòu)造斷陷作用的雙重影響，發(fā)育一系列斷裂帶及受斷裂控制的斷陷盆地（國家地震局，1988；鄧起東等，1999，2003）。斷陷盆地周緣斷裂的活動性和地震危險性歷來受到眾多學(xué)者的關(guān)注（國家地震局，1988；鄧起東等，1999；冉勇康等，2003；Lv 等，2014；李彥寶等，2015；Xu 等，2018）。鄂爾多斯東緣的山西斷陷盆地發(fā)生了1303 年洪洞M8.0 大地震（江娃利等，2004；徐岳仁等，2018；Xu 等，2018），南緣的渭河斷陷盆地內(nèi)部發(fā)生了1556 年華縣M8.5大地震（呂艷等，2014）。豫西三門峽盆地（靈寶盆地）內(nèi)的溫塘斷裂位于山西斷裂盆地和渭河斷陷盆地的交界位置，是三門峽次級盆地的東邊界控制斷裂，屬于第四紀(jì)以來活動斷裂（圖1（a））。位于斷裂東北端的山西省平陸縣曾于1675 年發(fā)生5 級地震，于1815 年發(fā)生6?級地震（圖1（b））?？茖W(xué)合理地判定斷層活動性對于城市防震減災(zāi)和理解區(qū)域構(gòu)造演化均具有重要意義（梁寬等，2019；李環(huán)宇等，2020；劉華國等，2021；李峰等，2021）。

圖1 三門峽盆地地震構(gòu)造Fig. 1 Seismotectonic structure map of Sanmenxia basin

溫塘斷裂也稱朱陽鎮(zhèn)-大營斷裂，該斷裂是新構(gòu)造運動時期活動明顯的導(dǎo)熱斷裂（何為乾等，1987；張古彬等，2011；謝山立等，2019）。原地質(zhì)調(diào)查推測，該斷裂北端在陽店鎮(zhèn)附近呈北東42°～45°向經(jīng)溫塘至三門峽，因此也有人稱其為靈寶-會興鎮(zhèn)斷裂。馮興祥（1982）認(rèn)為溫塘最新活動錯斷了早～中更新世的黃土地層，斷層活動時代為中更新世。部分學(xué)者研究提出溫塘斷裂在棉凹村附近錯斷了晚更新世黃土地層，但無準(zhǔn)確的年代學(xué)證據(jù)。而川口鐵路橋斷層剖面斷層泥的熱釋光年齡為（22.3±4.7）萬年，為中更新世活動斷層（薛曉東，2016；丁學(xué)文等，2017）。前人對于溫塘斷裂的研究限于重力測量和地質(zhì)調(diào)查的推測結(jié)果，關(guān)于溫塘斷裂構(gòu)造特征與活動性的描述相對較少。

本文主要通過對斷裂出露段進行野外地質(zhì)地貌調(diào)查、地質(zhì)剖面描繪及年代測定，對斷裂隱伏段進行聯(lián)合鉆孔剖面探測，并結(jié)合前人資料對溫塘斷裂晚第四紀(jì)活動性進行綜合分析。

1 構(gòu)造地質(zhì)背景

三門峽盆地屬于渭河盆地東端的斷陷盆地，屬新生代斷陷盆地，位于青藏高原、華北和華南板塊結(jié)合帶的東段，大地構(gòu)造位于鄂爾多斯塊體的東南緣，地處河南省、山西省、陜西省接壤部位，東西向長約120 km，南北向?qū)捈s40 km，南鄰小秦嶺，北鄰中條山，東接崤山，西毗渭河谷地，黃河自西向東流經(jīng)盆地中間（圖1（b））。

三門峽盆地位于中條山隆起區(qū)南側(cè)，作為汾渭斷陷帶的一部分?jǐn)嘞莩两?，至中新世時期，三門峽盆地由斷陷沉降轉(zhuǎn)為抬升，直至上新世又轉(zhuǎn)為斷陷沉降。盆地內(nèi)缺失中新統(tǒng)地層，上新統(tǒng)不整合堆積于古近紀(jì)地層上。上新世的斷陷沉降一直延續(xù)至第四紀(jì)早、中更新世，因而堆積了上新統(tǒng)和下、中更新統(tǒng)的河湖相沉積，晚更新世以來以黃土堆積為主，黃土沉積特征基本不反映盆地構(gòu)造沉降狀態(tài)。

盆地內(nèi)發(fā)育的斷層主要有北東東向的中條山北麓斷裂（F1）、中條山南麓斷裂（F2），近東西向的華山山前斷裂（F3），北東向的溫塘斷裂（F4），北東東向的下莊-宮前斷裂（張村斷裂，F(xiàn)5）及北西西向的硤石-白埠斷裂（位村斷裂，F(xiàn)6）。

2 斷層空間展布特征

溫塘斷裂南起靈寶縣的朱陽鎮(zhèn)，向北東向沿盆山邊界延伸，經(jīng)五畝鄉(xiāng)項城村、經(jīng)尹莊鎮(zhèn)胡家村、留村、川口鄉(xiāng)閆謝溝村、陽店鎮(zhèn)下坡頭村、朱家窩村，延伸至三門峽市原店鎮(zhèn)溫塘村，斷層在溫塘村以北的三門峽市區(qū)隱伏于第四紀(jì)沉積物下，在高廟鄉(xiāng)棉凹村等地再次出露，斷裂全長80 km（圖2）。

圖2 溫塘斷裂空間展布Fig. 2 Spatial distribution of Wentang fault

基于斷裂空間分布和沉積特征，可將溫塘斷裂分為南段（出露段）、中段（隱伏段）、北段（出露段）。前人調(diào)查資料所稱的朱陽鎮(zhèn)-大營斷裂、溫塘-高廟斷裂、靈寶-會興鎮(zhèn)斷裂、朱陽鎮(zhèn)-三門峽斷裂、棉凹斷裂均可歸為溫塘斷裂或溫塘斷裂的一部分。

溫塘斷裂南段的起始點位于靈寶南的朱陽鎮(zhèn)，向北經(jīng)胡家村、川口村、欒村、王和村、王溝、溫塘至蒼龍澗河趙家灣處，長約55 km。

溫塘斷裂中段（隱伏段）自蒼龍澗河趙家灣處向北東東向延伸，經(jīng)西嶺村、黃龍村向北西穿過青龍澗河賀家村至李家坡，長約10 km。

溫塘斷裂北段走向為北西45°，由李家坡至劉家后（瑤古洞）、棉凹村、陳家山、崤里村，最終至角古東，長約15 km。

3 斷層第四紀(jì)活動特征

三門峽溫塘斷裂光釋光測年結(jié)果如表1 所示。

表1 三門峽溫塘斷裂光釋光測年結(jié)果Table 1 OSL data of Sanmenxia Wentang fault

3.1 溫塘斷裂南段

溫塘斷裂南段沿山前發(fā)育，構(gòu)成崤山基巖山地隆起和盆地的邊界。由衛(wèi)星影像可知，溫塘斷裂南段線性特征明顯，野外呈清晰的斷層露頭和相應(yīng)的地形地貌。斷裂通過處出現(xiàn)地形地貌陡變，由山地變?yōu)槠皆匦?，高差?50 m。在靈寶市川口鄉(xiāng)以北的觀頭村至下莊村一帶，可清晰地見到一系列由于斷層錯動造成的斷層三角面現(xiàn)象（圖3）。

圖3 溫塘斷裂南段斷層三角面現(xiàn)象（鏡向130°）Fig. 3 Triangular facet in the southern segment of The Wentang fault （Lens direction 130°）

（1）欒村東剖面（P01）活動性

在原店鎮(zhèn)欒村東側(cè)山前樹林中，可清晰地見到斷層面，擦痕清晰，斷層傾向北西310°，傾角為67°。斷層錯斷了晚更新世厚層紅土壤與黃土。斷層左側(cè)為厚層紅土壤，斷層右側(cè)為致密塊狀的黃土層，由此可判斷溫塘斷裂的斷距達3 m，未見斷層錯斷至全新世腐殖質(zhì)土壤層（圖4）。

圖4 欒村東剖面Fig. 4 Section of east Luan Village

在上斷點斷層兩側(cè)和斷層上部分別取樣進行光釋光年代測試，斷層頂部上覆的黃土地層年代為（35.2±2.2） ka，斷層上盤黃土顯示最新時代為（43.7±2.6）ka，斷層下盤黃土顯示最新時代為（55.6±3.4）ka。結(jié)果顯示斷層活動時代為（35.2±2.2）～（43.7±2.6） ka，說明溫塘斷裂最新活動時代為35 ka BP。

（2）王和剖面（P02）活動性

在大王鎮(zhèn)王和村以南約800 m 的梯田中，斷層錯斷了近地表的黃土，黃土顆粒較細，呈黃偏白色，上部含有淋濾的鈣質(zhì)結(jié)核，根據(jù)黃土層序判斷黃土沉積時代為中更新世晚期至晚更新世（圖5（a））。在該剖面的對面可見到地貌由山坡變?yōu)槠降?，地貌顯示斷層位置與該斷層剖面位置一致（圖5（b））。斷層寬度為15～40 cm，上部黃土和紅土壤被斷層錯動進斷層帶中，產(chǎn)狀為傾向332°、傾角62°（圖5（c））。王和村剖面光釋光年代測試結(jié)果顯示斷層錯斷了（34.7±2.3） ka 和（64.3±4.0） ka 地層，說明溫塘斷裂的活動時代為35 ka BP（圖5（d））。

圖5 王和村剖面（鏡向55°）Fig. 5 Section of Wanghe Village （Lens direction 55°）

3.2 溫塘斷裂中段

從兩端鉆孔揭露地層來看，最東端2 號鉆孔和最西端1 號鉆孔在40～60 m 處揭露的地層巖性有明顯差異，1 號鉆孔為中砂，而2 號鉆孔為黏土，據(jù)此判斷斷裂存在于1、2 號鉆孔中間。剖面右側(cè)2、3、5 號鉆孔在40～60 m 處揭露的地層巖性均為黏土質(zhì)，如圖7 所示的下盤標(biāo)志性黏土層（層?）；而剖面西側(cè)1、4、6 號鉆孔在40～60 m 處揭露的地層主要為中砂，局部為粗砂，如圖7 所示的上盤標(biāo)志性砂層（層⑧），據(jù)此判斷斷層位于5、6 號鉆孔之間。

圖6 鉆孔位置分布Fig. 6 Location of boreholes

圖7 鉆孔聯(lián)合剖面Fig. 7 Joint section of boreholes

全新統(tǒng)揭露的地層主要為河流相礫石，從整個剖面來看，全新統(tǒng)無被斷錯跡象。在1、4 號鉆孔之間存在位錯，錯斷了早更新世地層，但中更新世上盤標(biāo)志層B2 未受到顯著影響，故認(rèn)為該斷層為早更新世活動斷層。對比剖面標(biāo)志層B2、B3 可知，5、6 號鉆孔之間的中更新世地層不具有連續(xù)性。中更新世地層（ Q2P）底界被斷錯了2.9 m，早更新世地層（ Q1P）標(biāo)志層B4 被錯斷了6.5 m。因此，最新活動斷層的上斷點位于5、6 號鉆孔之間。

6 號鉆孔上斷點處的光釋光年齡為（137.49±17）ka，5 號鉆孔上斷點處的光釋光年齡為（232.09±33.6 ) ka，而斷層未被錯斷的標(biāo)志地層B1 處的年齡分別為（121.85±15.1）ka 和（91.75±10.6）ka，在誤差范圍內(nèi)基本一致。因此，可判定溫塘斷裂中段的最新活動時間為中更新世晚期。

3.3 溫塘斷裂北段

綜合前人研究成果、野外地質(zhì)地貌調(diào)查結(jié)果，溫塘斷裂北段（棉凹斷裂）走向為北西45°。由李家坡至劉家后（瑤古洞）、棉凹村、陳家山、四廟溝，斷裂北段出目標(biāo)區(qū)后由四廟溝至高廟鄉(xiāng)崤里村，最終至角古東，長約15 km。

溫塘斷裂北段主斷裂面在棉凹村附近，地貌上表現(xiàn)為寬約50 m 的溝谷，溝谷中間堆積晚更新世的黃土地層（圖8（a））。斷層面出露古近系紫紅色砂巖、砂質(zhì)泥巖與中元古界石英巖（圖8（b）），沿斷面發(fā)育1.5 m 厚斷層角礫巖和10～15 cm 厚灰綠色斷層泥，斷裂下盤在中元古界石英巖中發(fā)育寬度＞3 m 的破碎帶，上盤古近系砂巖、泥巖產(chǎn)狀凌亂，地層陡立，角礫巖化。根據(jù)斷層泥熱釋光年代測定結(jié)果，該斷裂在距今（37.5±7.5）萬年上有過明顯活動跡象2劉堯興，王志鑠，余華等. 2004. 溫塘斷裂活動性及其發(fā)震機制研究. 河南省科技攻關(guān)項目研究報告.，由此判斷溫塘斷裂北段活動時代為中更新世。

圖8 溫塘斷裂北段主斷裂面（圖（a）鏡向220°；圖（b）據(jù)劉堯興等2 修改）Fig. 8 Fault facet of the northern segment of the Wentang fault （（a）lens driction 220°; （b） modified by Liu et al.）

4 結(jié)論

本文通過詳細野外地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)剖面分析及年代學(xué)結(jié)果，綜合前人研究成果，對溫塘斷裂第四紀(jì)活動性進行分析，得出以下結(jié)論。

（1）依據(jù)地質(zhì)地貌特征、地層沉積特征和地層年代數(shù)據(jù)，溫塘斷裂可分為南段（出露段）、中段（隱伏段）、北段（出露段）。

（2）溫塘斷裂南段的最新活動時代為(34.7±2.3) ka，為晚更新世活動；溫塘斷裂中段的最新活動時代為（137.49±17 ）ka，為中更新世晚期活動；溫塘斷裂北段為中更新世活動。

（3）溫塘斷裂整體的最新活動時代為晚更新世，南段活動性最強，中段和北段活動性較弱。

致謝 感謝審稿專家和編輯提出的寶貴修改意見和建議，感謝中國地震局地質(zhì)研究所冉勇康研究員在野外工作中給予的悉心指導(dǎo)與幫助，感謝中國地震局地質(zhì)研究所胡剛副研究員在年代測試過程中給予的幫助。