郯廬斷裂帶重崗山—王遷段晚更新世以來的活動習(xí)性

沈小七　姚大全　鄭海剛　楊源源　翟洪濤鄭穎平　王　俊　趙　鵬　肖偉鵬

（安徽省地震局，合肥　230031）

郯廬斷裂帶重崗山—王遷段晚更新世以來的活動習(xí)性

沈小七姚大全*鄭海剛楊源源翟洪濤鄭穎平王俊趙鵬肖偉鵬

（安徽省地震局，合肥230031）

活動斷裂最新錯動與地震事件的關(guān)系是重要的基礎(chǔ)研究課題。文中選定郯廬斷裂帶泗洪縣重崗山—王遷段，開挖大型探槽，識別編錄晚第四紀(jì)以來變形和史前地震事件，分析其活動期次和特性。結(jié)果表明，郯廬斷裂帶重崗山—王遷段晚第四紀(jì)以來曾發(fā)生強烈的擠壓逆沖活動，在重崗山表現(xiàn)為晚白堊世磚紅色砂巖向西高角度逆沖于晚更新世黃褐色黏土之上，在王遷則表現(xiàn)為黃白色上新世砂巖向西逆覆于晚第四紀(jì)沉積之上，且存在部分張裂現(xiàn)象。通過14C測年分析，得到重崗山—王遷段的2次古地震事件，其年代依次為（11 755±45）～（10 525±45）a BP與（10 135±50）a BP。郯廬斷裂帶重崗山—王遷段晚更新世以來逆沖活動強烈，而且一直持續(xù)到全新世初期。

郯廬斷裂帶重崗山—王遷段晚更新世史前地震活動

0　引言

郯廬斷裂帶是東亞大陸上的一系列NE向巨型斷裂系中的一條主干斷裂帶，在中國境內(nèi)延伸約2 400km，切穿中國東部不同大地構(gòu)造單元，規(guī)模宏偉，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。不僅是地殼斷塊差異運動的接合帶，也是地球物理場變異帶和深源巖漿活動帶。1957年航磁大調(diào)查時，該斷裂帶被發(fā)現(xiàn)，1964年合肥工業(yè)大學(xué)徐嘉煒教授首先確立郯廬斷裂帶大平移的存在（徐嘉煒，1980）。

有歷史記載以來，郯廬斷裂帶及其附近兩側(cè)，大大小小的地震活動從未間斷過，說明它是處于活動狀態(tài)的斷裂，是一條地震活動帶。如1668年7月25日發(fā)生山東郯城8? 級大地震，1888年6月13日渤海發(fā)生7? 級，1969年7月14日渤海中部發(fā)生7.4級地震，1975年2月24日遼寧海城發(fā)生7.3級地震（顧功敘，1993）。

郯廬斷裂帶可以分為3個段落：北段（肇興—沈陽）有史記載只發(fā)生過5.8級地震，但最新研究表明該段有發(fā)生多次強烈地震活動的地質(zhì)遺跡（閔偉等，2011）；中段（沈陽—宿遷段）發(fā)生8? 級地震1次，M7.0～7.9地震7次，6級以上強震主要集中在該段（晁洪太等，1999）。南段（宿遷—廣濟(jì)），一般認(rèn)為介質(zhì)相對較軟，結(jié)構(gòu)比較簡單，地震活動強度不大，但較北段略高（施煒等，2003）。

姚大全等（2012）通過對郯廬帶南段地區(qū)，尤其是赤山等地進(jìn)行大型探槽的開挖和考古工程中的古地震痕跡研究，發(fā)現(xiàn)有過多次史前強震發(fā)生的痕跡。國內(nèi)很多學(xué)者均進(jìn)行了相關(guān)的研究，并取得郯廬斷裂帶泗洪段有較強新活動的類似認(rèn)識（謝瑞征等，1990，1991；李家靈等，1991，1994；晁洪太等，1994；李起彤等，1994；張鵬等，2011）。近年來，郯廬斷裂帶蘇皖交界段多次被列為地震重點危險區(qū)，由于該段處于中國東部經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)地區(qū)，社會影響較大，因此，加強該段的斷層活動習(xí)性和史前地震研究，對防震減災(zāi)事業(yè)發(fā)展具有重大的現(xiàn)實意義。

1　郯廬斷裂帶重崗山—王遷段基本特征

該段位于江蘇泗洪縣西北部的重崗山—王遷（圖1），是突起于淮北平原之上并呈NNE向伸延的低緩丘崗，海拔約40m，最高點海拔為56m。該段東側(cè)出露晚白堊世磚紅色砂巖和上新世膠結(jié)松散的砂巖（下草灣組的湖相沉積），其上不均勻覆蓋了中更新統(tǒng)黃皮礫石層及更新的地層；該段西側(cè)則廣泛分布黃褐色中、上更新統(tǒng)黏土和更新的時代堆積。在剖面上表現(xiàn)為逆斷性質(zhì)，它將斷裂東側(cè)的晚白堊世磚紅色砂巖和上新世膠結(jié)松散的砂巖逆沖于西側(cè)的晚更新世褐黃色黏土之上。

圖1　重崗山—王遷地區(qū)構(gòu)造略圖Fig．1　Tectonic sketch of Chonggangshan-Wangqian area．

近來，筆者在重崗山至王遷村一帶5～6km的距離，調(diào)用大型挖掘機，開挖了大型探槽6個，對該段進(jìn)行了較為系統(tǒng)的分析研究，并采集了大量樣品。

2　重崗段探槽特征分析

針對重崗山附近的紅層和土層交會情況，對比附近的地質(zhì)構(gòu)造條件，項目組先期在重崗山附近開挖3個探槽，分別編號Tc1（33°32′27.60″N，118°9′18.00″E）、Tc2（33°32′35.52″N，118°9′18.72″E）和Tc3（33°33′12.24″N，118°9′22.32″E）?？傮w來看，該段的白堊紀(jì)紅色砂巖均逆沖于晚更新世地層上，顯示了逆沖運動特征（圖2，3，4）。

圖2　Tc1剖面Fig．2　Cross section of Trench Tc1．

圖3　Tc2剖面Fig．3　Cross section of Trench Tc2．

圖4　Tc3剖面Fig．4　Cross section of Trench Tc3．

探槽Tc1、Tc2和Tc3北壁均揭示出東側(cè)白堊紀(jì)磚紅色砂巖逆沖于晚更新世地層之上。Tc1的晚更新世黏土層呈黃褐色，富含鐵錳結(jié)核；上覆全新世堆積，細(xì)砂成分高，含鐵錳結(jié)核，該層未受到錯動。主斷面走向15°，傾向SEE，傾角40°（圖2）。Tc2的北壁底端出露的砂巖與黏土層的接觸面上見斷面，局部有擦痕，斷面走向14°，傾向SEE，總體傾角57°（圖3）。而探槽Tc3中揭露出豐富的斷裂活動遺跡，南壁表現(xiàn)為東側(cè)白堊紀(jì)磚紅色細(xì)砂巖與西側(cè)富含鐵、錳結(jié)核的晚更新世黏土層呈斷層接觸（圖4）。

3　王遷段探槽特征分析

王遷段位于重崗山北，本次開挖了Tc4（趙莊探槽）、Tc5（王遷探槽－1）和Tc6（王遷探槽－2）共3個大型探槽（圖1a），其各自特征分別在下文陳述。

3.1Tc4（33°34′57.36″N，118°9′40.79″E）

該剖面位于江蘇省泗洪縣雙溝鎮(zhèn)趙莊村東，是泗洪重崗山斷裂的北延部分，呈現(xiàn)NNE向延伸的線狀構(gòu)造地貌。順原有砂坑北壁刮削深挖成大型剖面，上部寬15m，下部10m，剖面高12m，變形現(xiàn)象豐富（圖5）。

圖5　Tc4剖面Fig．5　Cross section of Tc4．

剖面的西側(cè)從上到下依次為黑褐色腐殖層薄層，黃褐色厚層黏土，含鐵錳結(jié)核，磚紅色泥質(zhì)砂巖，褐黃色黏土內(nèi)有赭紅色土的包裹體，里面有很多線狀的裂隙，說明受到擾動，再向下則出現(xiàn)晚白堊紀(jì)紅砂巖（K2），與黏土交會處風(fēng)化強烈。東側(cè)為弱固結(jié)的下草灣組砂巖，年代相當(dāng)于上新世（N2）。砂巖自上至下顯示出密集的裂隙帶，見泥質(zhì)充填，顏色鮮艷，呈現(xiàn)白色脈狀裂隙組，下部約有20多條。兩者之間為狹窄斷層面，斷面陡立，向SE傾，到頂部向NE翻轉(zhuǎn)，斷層面出露處耕植土層變薄，顯示受到斷層擾動。取斷層下盤黏土樣和頂覆土樣共7件年齡樣品，斷面斷錯物質(zhì)原態(tài)薄片樣品8個。中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所和北京大學(xué)核物理與核技術(shù)國家重點實驗室14C年齡測試報告顯示，Cshzz－2樣的年齡為（11 755±45）a BP，Cshzz－3為（10 525±45）a BP。據(jù)頂部耕植土層受斷層擾動，認(rèn)為斷層在（10 525± 45）～（11 755±45）a BP有過1次活動，代表了1次全新世早期的地震事件。

3.2Tc5（33°35′13.02″N，118°9′43.42″E）

在泗洪王遷村南部的莊稼地里開挖探槽Tc5。剖面的頂部為晚第四紀(jì)以來沉積的黏土、亞黏土（Qh），其下西側(cè)發(fā)育的黏土，混雜了風(fēng)化的紅色砂巖。東側(cè)則為上新世下草灣組弱固結(jié)砂巖（N2）。兩者呈逆斷接觸，砂巖呈高角度逆沖于晚第四紀(jì)黏土之上，頂覆薄層耕植土。該斷裂面附近，可見1個黑土組成的楔狀體；在探槽的南壁，可以清楚地看到楔狀體邊界斜切主斷面，代表了晚期的1次局部張裂，其后填充黑色土層；該張裂可能為逆沖過程中斷層下降盤垮落拉張所致，為逆沖擠壓運動的伴生現(xiàn)象。本次工作在探槽北壁采了7個熱釋光年齡樣品，5個薄片樣品，沿著探槽揭露的斷層面和黑色黏土附近采集了數(shù)個熱釋光樣品和薄片樣品（圖6）。中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所14C年齡測試報告顯示，Cshwq－3的年齡為（10 135± 50）a BP，該年齡樣位于黑土充填楔內(nèi)，說明在（10 135±50）a BP之后斷裂上發(fā)生過1次古地震事件。

圖6　Tc5的北壁和南壁Fig．6　Cross section of the northern and southern wall of Tc5．

3.3Tc6（33°35′14.00″N，118°9′43.56″E）

在泗洪王遷村南部的莊稼地附近，距離趙莊剖面北500m左右，沿著田邊流水溝的方向，開挖了探槽，總長度約10m，高度3.2m，寬度約1m，上面的全新統(tǒng)及腐殖層被剝離，回填一些新的耕植土約0.5m。該探槽揭示的斷面產(chǎn)狀走向NNE，緊貼斷面見斷層泥，厚0.1～0.4m，里面有一些砂的包裹體；斷面東為下草灣組弱固結(jié)砂巖（N2），靠近斷面顯示強烈變形，具復(fù)雜變形組構(gòu)，局部顯定向條帶，似流水狀，有掠裹的痕跡。變形帶的寬度底部1m，中部1.45m，上1.55m；斷面西為晚更新世黃褐色黏土，其中混雜了砂巖碎塊形成的透鏡體或楔狀體，為逆斷型崩積楔。探槽南、北壁主要成分、構(gòu)造要素等均能很好的對比，構(gòu)造線延伸穩(wěn)定，但寬度有所差異。該探槽揭示的現(xiàn)象反映了砂巖的逆沖活動較為強烈，在其頂部形成弧形沖擊，砂巖和土混雜向上翻轉(zhuǎn)。下草灣組砂巖變形的成分順斷層的走向，向NW傾，先逆沖，后弧形地彎曲。砂層中出現(xiàn)多條裂隙，本次工作在探槽北壁采了6個熱釋光年齡樣品，11個薄片樣品（圖7）。中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所和北京大學(xué)核物理與核技術(shù)國家重點實驗室14C年齡測試報告顯示，Cshwq－2的年齡為（8 155±45）a BP，說明斷裂最新1次活動應(yīng)該在（8 155±45）a BP之前。

圖7　Tc6北壁剖面Fig．7　Cross section of the northern wall of Tc6．

4　綜合分析結(jié)論

通過本次探槽工作，揭露了郯廬斷裂帶重崗山—王遷段的活動習(xí)性。由Tc4得到（11 755±45）～（10 525±45）a BP發(fā)生過1次古地震事件；由Tc5得到（10 135±50）a BP之后存在1次古地震事件；由Tc6得到（8 155±45）a BP之前可能有1次事件，綜合Tc5揭露事件認(rèn)為這次事件有可能發(fā)生于（8 155±45）～（10 135±50）a BP。因此本次探槽研究揭露了郯廬斷裂帶重崗山—王遷段的至少2次古地震事件。姚大全等（2012）在郯廬斷裂赤山段通過逆斷層崩積楔識別出多次古地震事件，通過光釋光測年控制部分事件年代依次在（177.7±10.6）ka～（161.0±9.6）ka BP、（161.0±9.6）ka～（159.1±9.5）ka BP、（161.0±9.6）ka～（159.1± 9.5）ka BP和（159.1±9.5）ka～（138.5±8.3）ka BP，特別是揭示最新1次事件發(fā)生于（117.7± 7.14）ka BP以來，但沒能控制住更精確的年代。從赤山段和重崗山段地質(zhì)構(gòu)造關(guān)系看，兩者構(gòu)成相向?qū)_格局，即赤山段晚白堊世砂巖和早中更新世礫石層向東逆覆于晚第四紀(jì)沉積之上，重崗山段晚白堊世砂巖和上新世砂巖向西逆覆于晚第四紀(jì)沉積之上，中間形成寬約6km的晚第四紀(jì)擠壓性斷陷盆地（圖8）（湯有標(biāo)等，1990）。這種逆沖活動一直持續(xù)到晚第四紀(jì)，最終形成對沖型晚第四紀(jì)盆地和赤山、重崗山等一系列沿相互平行的線狀低緩山體。姚大全等（2012）在盆地西側(cè)的赤山段揭露了（117.7±7.14）ka BP以來的1次古地震事件，本次研究揭露了盆地東側(cè)的赤山—重崗山段（11 755±45）～（10 525±45）a BP與（10 135±50）a BP存在2次古地震事件，說明盆地東、西兩邊界斷裂在全新世早期的古地震事件具有可比性，但是具體事件序列能否對應(yīng)還需要更深入的研究。另外，在重崗山—王遷段未能揭示晚更新世時期的古地震事件，在赤山段卻較豐富，這可能與探槽開挖地點選取或者兩斷裂段的差異活動有關(guān)，還需進(jìn)一步深入研究。

圖8　赤山和重崗山段相向?qū)_略圖（湯有標(biāo)等，1990）Fig．8　Sketch map of opposite movement between Chishan and Chonggangshan segments．

總的來說，郯廬斷裂帶重崗山—王遷段晚第四紀(jì)以來曾發(fā)生強烈的擠壓逆沖活動，在重崗山表現(xiàn)為晚白堊世磚紅色砂巖高角度逆沖于晚更新世黃褐色黏土之上，在王遷則表現(xiàn)為黃白色上新世砂巖向西逆覆于晚第四紀(jì)沉積之上，且存在局部張裂現(xiàn)象；從目前探槽研究成果看，這種逆沖擠壓活動很可能以強烈地震形式表現(xiàn)，從而形成了赤山至重崗山之間的對沖構(gòu)造格局；該段可以厘定的2次古地震事件年代區(qū)間為（11 755±45）～（10 525±45）a BP與（10 135± 50）～（8 155±45）a BP，說明郯廬斷裂帶重崗山—王遷段晚更新世以來逆沖活動強烈，而這種強烈活動一直持續(xù)到全新世初期。

更多斷錯物質(zhì)的年代測定和微觀分析研究正在進(jìn)行，后續(xù)深入研究成果有待發(fā)表。

致謝文章素材采集和撰寫過程中得到徐嘉煒教授的指導(dǎo)，特此感謝！

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Abstract

The relationship between the latest displacement of active fault and seismic events is an important basic problem．Taking the Sihong segment of the Tan-Lu Fault as the main research area，we selected the Chonggangshan-Wangqian segment as the study section by Google map terrain analysis，excavated 6 large scale trenches，identified and cataloged the Late Quaternary deformation events and prehistoric earthquake relics，analyzed activity stages and behavior of the section．The result indicates that the Chonggangshan-Wangqian segment of the Tan-Lu Fault has undergone intense compression and thrust movement since the Late Quaternary．It is displayed that the brick-red sandstone of Upper Cretaceous thrust at high angle over the yellowish-brown clay of the Late Pleistocene in Chonggangshan segment，while the white or yellow sandstone of Oligocene in Wangqian segment thrust westward over the Late Quaternary sediments，accompanied by rifting activity．By the14C dating，we get two paleoearthquake events，and their age is（11 755±45）～（10 525±45）a BP and about（10 135±50）a BP，respectively．This suggests that the Chonggangshan-Wangqian segment of Tan-Lu Fault zone has undergone strong thrust movement since the late Pleistocene，and this activity had continued to the early Holocene．

THE RESEARCH ON ACTIVITY BEHAVIOR OF CHONGGANGSHAN-WANGQIAN SEGMENT OF TAN-LU FAULT ZONE SINCE LATE PLEISTOCENE

SHEN Xiao-qiYAO Da-quanZHENG Hai-gangYANG Yuan-yuan ZHAI Hong-taoZHENG Ying-pingWANG JunZHAO PengXIAO Wei-peng
（Anhui Earthquake Administration，Hefei230031，China）

Tan-Lu Fault，Chonggangshan-Wangqian segment，late Pleistocene，prehistoric earthquake activity

P315.2

A文獻(xiàn)標(biāo)識碼：0253－4967（2015）01－0139－10

10．3969／j．issn．0253－4967．2015．01．011

沈小七，男，1969年生，1991年畢業(yè)于北京大學(xué)地震地質(zhì)專業(yè)，理學(xué)學(xué)士，高級工程師，主要從事地震預(yù)報、地震地質(zhì)及史前地震識別研究工作，電話：0551－62528689，E－mail：ahqxs＠sina．com。

2013－09－22收稿，2014－06－24改回。

中國地震局地震行業(yè)科研專項（201308012）資助。

姚大全，男，研究員，E－mail：daquany＠aheq．gov．cn。