合肥盆地東緣北西向斷裂活動(dòng)性

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(dòng)特征，由北向南活動(dòng)性逐漸變?nèi)?。淮河以北江蘇范圍內(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(dòng)[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(dòng)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(dòng)控制了一系列線性壟崗狀地貌，活動(dòng)性有所減弱，最新活動(dòng)時(shí)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(dòng)特征研究程度較低，一般認(rèn)為具有早、中更新世活動(dòng)性[11]。

前人在對(duì)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(duì)郯廬斷裂的新活動(dòng)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(chǎng)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(duì)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(duì)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(dòng)習(xí)性研究時(shí)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(dòng)時(shí)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(píng)價(jià)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(dòng)有待商榷，但可以判定其在第四紀(jì)時(shí)期曾經(jīng)活動(dòng)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(duì)象，編號(hào)為F1～F4（圖1）。

2 斷層活動(dòng)地質(zhì)剖面特征

第四紀(jì)以來構(gòu)造活動(dòng)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(dòng)切穿了新地層，可以通過對(duì)斷層上覆地層以及被斷錯(cuò)地層的年齡來限定其活動(dòng)時(shí)代。本文研究的地區(qū)是中等強(qiáng)度地震活動(dòng)區(qū)[25-26]，斷裂第四紀(jì)以來，尤其是晚第四紀(jì)以來活動(dòng)不甚強(qiáng)烈，再加上研究區(qū)風(fēng)化作用較強(qiáng)，人類活動(dòng)改造明顯，斷裂活動(dòng)的地表形跡很難保存，往往只能通過基巖區(qū)采石場(chǎng)、路塹邊坡等人工露頭來確定斷裂的形跡以及其活動(dòng)性。

為了確定這組NW向斷裂最新活動(dòng)特征，我們對(duì)斷裂經(jīng)過的采石場(chǎng)、工程剝離剖面進(jìn)行了詳細(xì)的追索，發(fā)現(xiàn)了多個(gè)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(dòng)情況對(duì)其進(jìn)行調(diào)查。在朱家洼附近一個(gè)采石場(chǎng)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(cè)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(duì)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(chǎng)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(dòng)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(dòng)，有一定逆斷分量。f1和f2之間寬約1.5 m，受斷層活動(dòng)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(cuò)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(dòng)跡象，因此，f3的最新活動(dòng)時(shí)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(cè)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(hào)，所以未能給出測(cè)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(cè)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(dòng)錯(cuò)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(duì)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(dòng)，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(hào)，所以未能給出測(cè)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(chǎng)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(cè)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(píng)價(jià)報(bào)告[R]. 2007.。

3 斷層活動(dòng)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(cè)線（圖9，位置見圖1測(cè)線C1）。所采用的觀測(cè)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(shí)間剖面和地質(zhì)解釋剖面。時(shí)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(shí)深轉(zhuǎn)換關(guān)系可知，測(cè)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(cè)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(cè)線樁號(hào)1 560 m的下方，埋深約為39 m。F4可分辨的上斷點(diǎn)斷錯(cuò)至TQ底界，但上覆TQ界面呈近水平形態(tài)展布，構(gòu)造擾動(dòng)跡象不明顯。

合肥盆地第四系分布雖然廣泛，但除個(gè)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(cè)線TQ埋深為30～45 m，與該區(qū)第四系厚度吻合，因此推測(cè)時(shí)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(cè)線時(shí)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(cè)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(dòng)。根據(jù)淺層地震勘探結(jié)果，結(jié)合測(cè)年結(jié)果以及本區(qū)的中強(qiáng)地震活動(dòng)構(gòu)造背景[25-26]，我們認(rèn)為這組NW向斷裂的最新活動(dòng)時(shí)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(dòng)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(dòng)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(cuò)動(dòng)的地貌表現(xiàn)。盡管斷層泥測(cè)年結(jié)果表明斷裂在中更新世有所活動(dòng)，但其活動(dòng)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(cè)結(jié)果、歷史與現(xiàn)代地震活動(dòng)性，普遍認(rèn)為南段總體活動(dòng)較弱，沒有超過MS6.0以上的地震記載，大部分地段活動(dòng)時(shí)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(duì)郯廬斷裂帶進(jìn)行研究，認(rèn)為該段最新活動(dòng)時(shí)代為中更新世[10]；秦晶晶等對(duì)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(dòng)時(shí)代為早、中更新世[11]。本文中NW向斷裂中更新世有過活動(dòng)與郯廬斷裂帶合肥盆地段的活動(dòng)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(dòng)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(dòng)性對(duì)區(qū)內(nèi)其他斷裂具有重要影響。郯廬斷裂帶南段活動(dòng)性明顯減弱，一般認(rèn)為最新活動(dòng)時(shí)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(dòng)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(cè)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(cè)試，在此表示感謝。