湖南深部斷裂構(gòu)造與地震的關(guān)系

童瓊，童敏，童迎世

(湖南省地震局，湖南 長(zhǎng)沙 410004)

0 引 言

圖1 湖南1626～1840年14年間中強(qiáng)震分布

表1 湖南省1626年10月～1640年地震目錄

1 深斷裂帶類(lèi)型與分布

深部構(gòu)造是產(chǎn)生中淺層和表層構(gòu)造的主要原因，上地幔收縮、擴(kuò)張、蠕動(dòng)，必然帶動(dòng)上部地殼的運(yùn)動(dòng)。自中元古代以來(lái)，湖南地殼經(jīng)歷了武陵、雪峰、加里東、印支、燕山等多次構(gòu)造變動(dòng)。板塊的每一次碰撞構(gòu)造事件后，都在原構(gòu)造(層)形體上疊加了新的構(gòu)造形變，因此深部構(gòu)造與中淺層構(gòu)造關(guān)系極其復(fù)雜。湖南地殼具層塊結(jié)構(gòu)特征，各構(gòu)造塊體之間均以深斷裂帶為界[2]。巖石圈斷裂帶、莫霍面斷裂帶控制了基底斷裂帶的發(fā)生、發(fā)展，表層線(xiàn)性斷裂帶是深部斷裂帶的繼續(xù)和延伸。深斷裂帶是指巖石圈中的大型線(xiàn)型構(gòu)造軟弱帶，具有切割深度大、空間延伸長(zhǎng)的特點(diǎn)，具有長(zhǎng)期性和繼承性發(fā)展特征，對(duì)地殼構(gòu)造發(fā)展和各種地質(zhì)作用起著明顯控制作用的巨型構(gòu)造帶。它是巖石圈、地殼應(yīng)力集中區(qū)強(qiáng)烈構(gòu)造變形所產(chǎn)生的線(xiàn)性構(gòu)造破裂帶。在板塊驅(qū)動(dòng)力的作用下，塊體間相互運(yùn)動(dòng)碰撞邊緣擠壓造成的擠壓韌性剪切帶、脆性構(gòu)造弱化帶等拼接縫合帶。湖南深斷裂帶的展布規(guī)律、構(gòu)造變形機(jī)制與華南、揚(yáng)子微板塊所處的動(dòng)力學(xué)狀況緊密相關(guān)。根據(jù)深部地球物理資料[2]，結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造背景特征，將湖南的深斷裂帶主要分為巖石圈斷裂帶、地殼斷裂帶和基底斷裂帶三大類(lèi)，深構(gòu)造斷裂帶分布見(jiàn)圖2。

圖2 湖南深部斷裂帶和近代ML≥3.0地震密集區(qū)分布

1.1 巖石圈斷裂帶

巖石圈斷裂帶是指延深大、切穿巖石圈達(dá)到軟流圈的深斷裂帶，規(guī)模大、延伸長(zhǎng)，一般大于500 km，是活動(dòng)帶和穩(wěn)定區(qū)的分界線(xiàn)，也是板塊俯沖碰撞帶的聚斂邊界斷裂帶，是巖石圈中構(gòu)造最大的一級(jí)深斷裂帶。湖南境內(nèi)的巖石圈斷裂帶共3條。

1.1.1 鄂湘黔巖石圈斷裂帶(①)

該帶位于大興安嶺—太行山—武陵山巨型重力梯度帶南段，主斷裂帶在松桃附近，切穿地殼深至巖石圈底部，斷裂帶傾向南東，傾角55°左右。斷裂帶東側(cè)軟流圈抬升，莫霍面深40 km左右。西側(cè)軟流圈下降，莫霍面深45 km左右，東西落差達(dá)5 km左右。

1.1.2 桃江—城步殼下巖石圈碰撞斷裂帶(⑤)

該斷裂帶分兩段，西南段北起桃江，經(jīng)錫礦山、隆回到城步，南延至廣西融江，在湖南長(zhǎng)約340 km，走向40°。斷裂帶北東段被常德—安仁轉(zhuǎn)換斷裂帶錯(cuò)開(kāi)，走向變?yōu)楸睎|75°，錯(cuò)開(kāi)段大致南起寧鄉(xiāng)灰湯，北經(jīng)瀏陽(yáng)至江西萬(wàn)載到南昌南部，在湖南長(zhǎng)約180 km。

1.1.3 常德—安仁轉(zhuǎn)換斷裂構(gòu)造帶(⑧)

該帶北起石門(mén)，北西入湖北，南經(jīng)衡山至安仁進(jìn)入湘鄂粵三省交界處，再南止于汕頭，往北進(jìn)入秦嶺，全長(zhǎng)約1 000 km。

1.2 地殼斷裂帶

地殼斷裂帶是指切穿地殼達(dá)到莫霍面的深斷裂，延深大于30 km，延長(zhǎng)數(shù)百千米大型隆起、大型拗陷，地體、地塊的二級(jí)構(gòu)造分界線(xiàn)，控制著中基性—超基性巖漿作用和成礦的分帶性及沉積作用的發(fā)生和發(fā)展演化。湖南境內(nèi)共有地殼斷裂帶12條。

1.2.1 麻陽(yáng)—澧縣深斷裂帶(②)

該斷裂帶南起新晃縣，經(jīng)武陵山東南緣—沅麻盆地西緣，至澧縣進(jìn)入湖北。在湖南省境內(nèi)長(zhǎng)達(dá)400 km，走向30°～45°，傾向西，傾角約63°。沿?cái)嗔褞鱾?cè)重力場(chǎng)特征明顯不同，屬武陵山東緣重力梯度變異帶。

1.2.2 靖縣—溆浦深斷裂帶(③)

該斷裂帶走向35°～47°，北起敷溪，經(jīng)溆浦到靖縣，在省境內(nèi)長(zhǎng)約300 km。爆破地震顯示斷面兩側(cè)波速特征明顯不同。西側(cè)界面少而單一，無(wú)殼內(nèi)低速層；東側(cè)界面多而復(fù)雜，在深20 km左右有厚約3 km的低速層。在10 km以上的地殼部分，斷裂帶兩側(cè)波速變化特征基本一致，表明斷裂帶發(fā)生在中下地殼。

1.2.3 通道—安化仰沖深斷裂帶(④)

該斷裂帶走向23°～47°，北東段與沅陵—桃江斷裂帶相接，向南延至廣西。處于雪峰東南緣重力梯度帶，有明顯帶狀航磁ΔT異常展布，ΔT異常與碰撞構(gòu)造擠壓帶動(dòng)力變質(zhì)作用有關(guān)。

1.2.4 桃江—城步地殼仰沖深斷裂帶(⑥)

該斷裂帶與桃江—城步巖石圈斷裂帶屬同一構(gòu)造空間，但產(chǎn)狀和形成時(shí)代不同，前者為印支—燕山期，后者主要在加里東期及以前。

1.2.5 寧鄉(xiāng)—祁東隱伏逆沖深斷裂帶(⑦)

該斷裂帶向北延至湘鄉(xiāng)與常德—安仁北西向深斷裂帶在韶山—寧鄉(xiāng)一帶相接，南與邵陽(yáng)—郴州北西向深斷裂帶相接，平面延長(zhǎng)大于140 km。往南西可能延至雙牌—都龐嶺一帶進(jìn)入廣西。

1.2.6 茶陵—臨武逆沖深斷裂帶(⑨)

該斷裂帶在湖南省境內(nèi)長(zhǎng)約200 km，大體沿茶陵—郴州—臨武重力梯度帶分布，與航磁ΔT化極異常梯度帶分布一致，斷裂兩側(cè)地球物理特征迥然不同，東部為東坡—騎田嶺半隱伏—隱伏花崗巖帶重力低異常，與西部、北西向重磁高，幾乎呈直角對(duì)接。

該斷裂帶位于沅陵—桃江中上元古界地層不整合面附近的弧形拐彎處，延伸170 km，走向77°，重磁異常均有明顯反映。莫霍面南北落差大于3 km，斷面傾向北西，傾角62°。

該斷裂帶位于武崗—雙脾—寧遠(yuǎn)—藍(lán)山一帶，走向310°～315°，長(zhǎng)達(dá)300 km，在北西向斷裂重力梯級(jí)帶之南西。有瓦塘、越城嶺、三才界，九嶷山半隱伏—隱伏花崗巖體形成的重力負(fù)中心帶，是一條隱伏構(gòu)造巖漿帶，推斷莫霍面有3～4 km的落差。

該斷裂帶南起寧鄉(xiāng)，經(jīng)湘陰到桃林，往北進(jìn)入湖北省境內(nèi)，走向40°，長(zhǎng)達(dá)200 km。斷裂重力梯級(jí)帶及半隱伏—隱伏花崗巖帶形成的重力低顯示了淺部斷裂標(biāo)志特征。

1.2.11南縣—汩羅深斷裂帶()

該斷裂帶南東起于七寶山，經(jīng)望湘花崗巖體北東側(cè)—汨羅—南縣，往西北進(jìn)入湖北境內(nèi)。走向308°～315°，延長(zhǎng)大于200 km，是湘東北地區(qū)一條極其重要的控巖控礦斷裂帶。

在地震之后，當(dāng)時(shí)的地震遺址資源沒(méi)有得到較好的保護(hù)，很多地震遺址都被當(dāng)做廢墟處理掉了。雖然將河北聯(lián)合大學(xué)原圖書(shū)館、原唐山機(jī)車(chē)車(chē)輛鑄鋼車(chē)間以及原唐山十中設(shè)為國(guó)家重點(diǎn)文物保護(hù)單位，但仍然遭到破壞。雖然有一些修繕工作，但是遺址的自然風(fēng)化、人文損毀現(xiàn)象依然存在。

該斷裂帶北起白馬山花崗巖體東側(cè)，經(jīng)邵陽(yáng)—關(guān)帝廟花崗巖體—羊角塘隱伏花崗巖體—大義山花崗巖體—郴州金銀沖巖體，南延至廣東省凡口一帶，走向32°，延長(zhǎng)大于300 km。邵陽(yáng)—郴州深斷裂帶在莫霍面處的斷面落差達(dá)2～5 km。該斷裂形成于加里東期，為各期次巖漿活動(dòng)提供了有利空間，因此它是湖南省內(nèi)一條十分重要的構(gòu)造—巖漿巖帶。

1.3 基底斷裂帶

基底斷裂帶是指切穿沉積蓋層和褶皺基底達(dá)到結(jié)晶基底、止于中地殼低速層的深斷裂帶，延深10～15 km左右?；讛嗔褞堑伢w、塊體中的三級(jí)構(gòu)造分界線(xiàn)，控制著中酸性巖漿活動(dòng)，沉積相帶及礦田的分布。

基底斷裂帶主要有北東、北西、東西和南北四個(gè)斷裂系。同一斷裂系中有規(guī)律地分布著并構(gòu)成斷裂帶。同系中組與組之間大致平行、等距分布，這是全省重磁線(xiàn)性特征線(xiàn)組合的顯著特點(diǎn)。不同構(gòu)造塊體中，線(xiàn)性構(gòu)造組合特征有差異。湘西地區(qū)以北東向平行斷裂帶為主。在湘中南地區(qū)，北東、北西、東西、南北向四個(gè)斷裂帶構(gòu)造并存。

基底斷裂帶不是深斷裂帶，但它與殼源巖漿巖的形成和成礦作用關(guān)系密切。深斷裂帶與基底斷裂帶是控制、改造的關(guān)系，基底斷裂帶往往是深斷裂帶的延伸、繼承和發(fā)展。

2 深斷裂帶與地震的關(guān)系

地震的發(fā)生是把長(zhǎng)期積累的各種能量沿著斷裂帶釋放出來(lái)。積累的能量越多，釋放時(shí)產(chǎn)生地震的震級(jí)就越大，對(duì)地面和地面建筑物的破壞就越嚴(yán)重。因此深部斷裂帶與地震有著密切的關(guān)系，尤其是活動(dòng)斷裂帶。湖南歷史上發(fā)生的中強(qiáng)破壞性地震,除1556年發(fā)生在岳陽(yáng)的5級(jí)地震和1626年發(fā)生在會(huì)同的5級(jí)地震外，全部發(fā)生在深斷裂帶上及邊緣[3-10]。湖南自1960年三峽建立地震臺(tái)網(wǎng)以來(lái)至2020年底共記錄近代地震2 208次,其中3.0≤ML<4.0地震61次，ML≥4.0地震僅7次。每次ML≥3.0以上地震發(fā)生后,都開(kāi)展了大量的現(xiàn)場(chǎng)考察工作，發(fā)現(xiàn)其中部分3級(jí)以上地震集中區(qū)和段與震區(qū)及附近的深斷裂帶有密切關(guān)聯(lián)。

2.1 長(zhǎng)沙—寧鄉(xiāng)段

2.2 郴州市區(qū)一帶

2.3 常德—石門(mén)段

2.4 邵陽(yáng)—新化段

歷史中強(qiáng)震和近代大于ML3級(jí)地震都處于桃江—城步仰沖深斷裂帶與桃江—城步巖石圈斷裂帶上及附近(圖2)，兩條斷裂帶并行走向，屬同一構(gòu)造空間。

2.5 江華—寧遠(yuǎn)段

3 結(jié) 論