鄂西北兩鄖斷裂鄖西段的第四紀(jì)活動(dòng)與地震危險(xiǎn)性＊

崔 敏 鄭榮熒 游嘉靖 趙 錢(qián)

1) 湖北省十堰市人防辦（地震局），湖北十堰 442000

2) 北京防災(zāi)科技有限公司，北京 101100

引言

鄂西北地區(qū)地處長(zhǎng)江中游地震帶，該地震帶為淺源中等地震活動(dòng)構(gòu)造帶，西起四川東部、貴州、重慶，經(jīng)過(guò)湖北、湖南，東至江西等省市的廣大地區(qū)，其范圍大部分為揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)分布區(qū)域。該地震帶有地震記載以來(lái)共發(fā)生M≥4.7 地震120 余次，其中6.0≤M≤6.9 地震3 次。鄂西北近鄰地域尚發(fā)育一系列北北東—北東向白堊—古近紀(jì)蝕余槽盆以及少部分北西—北北西向同期蝕余槽盆。在該帶展布范圍內(nèi)，晚新生代以來(lái)均呈現(xiàn)緩慢間歇性上升或隆升態(tài)勢(shì)，如北西向南秦嶺斷塊隆起，北北東向湘鄂黔隆起、雪峰隆起、幕阜—九嶺隆起等[1]。

鄂西北及鄰區(qū)與地震活動(dòng)密切的斷裂構(gòu)造帶包括北西向漢中—安康—房縣斷裂構(gòu)造帶、北北西向鄂中盆嶺斷裂構(gòu)造帶、北北東向重慶華鎣山斷裂構(gòu)造帶、北北東向巴東—恩施—黔江斷裂構(gòu)造帶、北北東向常德太陽(yáng)山斷裂構(gòu)造帶、北東向九江、瑞昌—靖安、修水?dāng)嗔褬?gòu)造帶等，它們多屬早、中更新世地震構(gòu)造，少數(shù)為晚更新世活動(dòng)構(gòu)造，與斷塊邊界差異運(yùn)動(dòng)、大型隆起軸部縱張活動(dòng)以及隆起與沉降間拗?jǐn)嘧饔玫认噙m配[2]。

兩鄖斷裂（又名鄖西—鄖縣斷裂）帶位于秦嶺斷塊隆起區(qū)，是鄂西北地區(qū)規(guī)模最大的斷裂之一，長(zhǎng)約200 km，右旋走滑。斷裂第四紀(jì)分段活動(dòng)特征明顯，鄖西段曾于1964年發(fā)生過(guò)M4.9 地震。盡管前人對(duì)該斷裂的活動(dòng)構(gòu)造開(kāi)展過(guò)一些研究，但對(duì)該斷裂鄖西段第四紀(jì)活動(dòng)的研究較少，直接影響著對(duì)鄖西地區(qū)新構(gòu)造變形格局和強(qiáng)震危險(xiǎn)性的認(rèn)識(shí)和評(píng)估。

1 區(qū)域地震地質(zhì)背景

鄂西北地區(qū)地處秦嶺褶皺系中東段，北與華北準(zhǔn)地臺(tái)相接，南以城口—襄樊?dāng)嗔褞c揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)為分隔。造山帶基底由古元古界秦嶺群、陡嶺群，中元古界武當(dāng)群、鄖西群，中—新元古界寬坪群，新元古界毛堂群、陶灣群、耀嶺河群等組成，蓋層為震旦至三疊系。晚中生代主要遭受陸內(nèi)造山變形的影響，形成總體由北向南的復(fù)式背、向斜和斷裂構(gòu)造，變形極為復(fù)雜。新生代以來(lái)沿?cái)嗔寻l(fā)生了走滑活動(dòng)，使之局部地段產(chǎn)生一系列拉分或擠壓盆地（如鄖西、房縣），其新構(gòu)造變形和構(gòu)造活動(dòng)性比較強(qiáng)烈，局部差別顯著。

鄂西北塊區(qū)的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)主要表現(xiàn)為中等強(qiáng)度的掀升活動(dòng)，并疊加有次級(jí)的拱隆和拗折以及區(qū)域北西西向斷裂的活動(dòng)（圖1）。山勢(shì)地形和層狀地貌都顯示出新構(gòu)造上升是由北西向南東掀斜。區(qū)內(nèi)自西而東存在3 個(gè)南北向隆起帶，即漫川關(guān)與鄖西盆地間的黃云鋪隆起、鄖西與鄖縣間的白龍洞隆起和老均縣與丹江口之間的隆起。與北西西向斷裂活動(dòng)有關(guān)的新構(gòu)造形跡，主要見(jiàn)于鄖西火車(chē)嶺一帶山脊上。該處新近紀(jì)上新世泥灰?guī)r和早更新世鈣泥質(zhì)礫巖（TL，140.3 萬(wàn)年）受兩鄖斷裂走滑壓剪性活動(dòng)影響被抬升到650 m 高程，其抬升速率為0.3 mm/a。1964年鄖西M4.9 地震，被認(rèn)為是這組斷裂系統(tǒng)的最新活動(dòng)表現(xiàn)[2-6]。

鄂西北塊區(qū)的斷裂構(gòu)造比較發(fā)育（圖1），主要發(fā)育北東向和北西向斷裂總計(jì)23 條。規(guī)模大、影響顯著的代表性斷裂包括商丹斷裂（F6）、山陽(yáng)—內(nèi)鄉(xiāng)斷裂（F13）、兩鄖斷裂帶（F14）、白河—谷城斷裂（F15）、安康—房縣斷裂（F17）和青峰斷裂帶（F20）等。這些斷裂沿線的線性構(gòu)造地貌特征和中小地震分布顯示出斷裂的長(zhǎng)期活動(dòng)以及晚新生代以來(lái)的構(gòu)造變形特征[3-10]。

第四紀(jì)以來(lái)，兩鄖斷裂帶承襲晚白堊世末期或古近紀(jì)初期的運(yùn)動(dòng)體制，以右旋走滑為主形成漫川關(guān)、鄖西、鄖縣、上寺、均縣和李官橋等拉分盆地[4]。從幾何結(jié)構(gòu)上看，兩鄖斷裂在鄖西段主要由漫川關(guān)—鄖西段和鄖西—光化段右行右階疊接而成拉分盆地，盆地寬度約5—6 km（圖2）。盆地周?chē)鸀橄蚺璧貎A斜的中低山，盆緣地貌陡坎差別明顯。控制盆地北西邊緣的漫川關(guān)—鄖西段斷層地表產(chǎn)狀30°∠60°，震旦系逆沖于紅層之上，其內(nèi)發(fā)育有構(gòu)造角礫巖、碎裂碎粉巖?？刂婆璧啬衔鬟吔绲泥y西—光化段斷層硅化破碎帶寬70 m。根據(jù)盆地的形態(tài)與產(chǎn)出部位，分析認(rèn)為兩鄖斷裂在盆地初始階段為右旋離散走滑型斷裂[11]。

2 兩鄖斷裂的第四紀(jì)活動(dòng)性調(diào)查

本次調(diào)查在室內(nèi)遙感影像解譯的基礎(chǔ)上，采取地質(zhì)地貌調(diào)查和淺層地震勘探相結(jié)合的調(diào)查方法，對(duì)兩鄖斷裂開(kāi)展野外調(diào)查（圖2）。主要調(diào)查的內(nèi)容包括斷裂帶在第四紀(jì)活動(dòng)的幾何學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，以及其潛在的地震地質(zhì)意義。

2.1 斷裂活動(dòng)的地質(zhì)及地貌特征

圖1 區(qū)域地震構(gòu)造簡(jiǎn)圖Fig.1 Regional simplified seismic structure map

圖2 兩鄖斷裂鄖西段地震構(gòu)造圖（紅線代表兩鄖斷裂帶） Fig.2 Seismic structure of Liangyun fault in Yunxi county （red lines represent the fault）

基于高分辨率的Google earth 影像，對(duì)兩鄖斷裂在地貌上的形跡做了遙感解譯，發(fā)現(xiàn)在土門(mén)鎮(zhèn)附近斷裂沿河谷發(fā)育，形成斷層陡坎等地貌并伴隨有斷層水平運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的沖溝彎曲變形；除此之外，沿著鄖西盆地北邊緣也有一系列水系發(fā)生同步的彎曲，顯示了斷裂第四紀(jì)的右旋走滑運(yùn)動(dòng)性質(zhì)（圖3）。

圖3 兩鄖斷裂遙感解譯結(jié)果Fig.3 Interpreted remote sensing map of Liangyun fault

在遙感的基礎(chǔ)上做了相應(yīng)的野外地貌調(diào)查和驗(yàn)證。結(jié)果顯示，斷裂活動(dòng)形成了較為明顯的構(gòu)造地貌特征，在鄖西縣土門(mén)鎮(zhèn)水庫(kù)斷裂活動(dòng)形成擦痕和膠結(jié)（圖4），斷層傾角約70°，在前新生代基巖內(nèi)斷層滑動(dòng)特征明顯，形成寬約20—40 cm 的糜棱巖帶。斷裂帶內(nèi)保存有碎裂巖，膠結(jié)程度中等，可見(jiàn)伊利石和蒙脫石等，遇水較濕。擦痕揭示該斷裂的運(yùn)動(dòng)學(xué)過(guò)程中含有一定方向的垂向分量。

在黃石粱村附近發(fā)現(xiàn)基巖斷層，斷層帶內(nèi)有斷層泥（圖5）；在王家臺(tái)子高速西側(cè)斷層通過(guò)的地方出現(xiàn)了陡坎、槽谷等地貌（圖6）。

黃石粱村附近發(fā)現(xiàn)基巖斷層面，斷層帶內(nèi)有斷層泥（圖5a）。斷層泥呈黃褐色，手搓呈條帶狀，厚約20 cm。同時(shí)，在斷層帶也發(fā)現(xiàn)了擦痕，指示斷層斜滑的運(yùn)動(dòng)學(xué)性質(zhì)。黃石粱村附近的另一個(gè)調(diào)查點(diǎn)解釋斷層的最新活動(dòng)同時(shí)斷錯(cuò)了第三紀(jì)湖相地層，以及第四紀(jì)黃白色砂質(zhì)粘土，時(shí)代為晚更新世早期（圖5b）。

圖4 鄖西縣土門(mén)鎮(zhèn)水庫(kù)附近斷裂活動(dòng)特征圖（紅色箭頭指示斷層位置） Fig.4 Diagram of fault activity near Tumen town reservoir（red arrows indicate fault）

王家臺(tái)子高速西側(cè)的調(diào)查點(diǎn)，斷層通過(guò)的地方發(fā)育有斷錯(cuò)陡坎、槽谷等微地貌（圖6a）。紅色箭頭標(biāo)注的方向發(fā)育有明顯的陡坎，陡坎高度約10—15 m。斷層兩盤(pán)巖性差別明顯，上盤(pán)為黃土夾砂并有明顯的拖曳變形；下盤(pán)為中生代基巖，同時(shí)可見(jiàn)斜向滑動(dòng)的擦痕。同時(shí)，沿該調(diào)查點(diǎn)追索，發(fā)現(xiàn)一系列的斷層三角面，斷層在地表構(gòu)成盆山界限（圖6b），顯示了斷裂新生代期間的長(zhǎng)期活動(dòng)性。

喬岳強(qiáng)等[10]研究認(rèn)為，斷裂均切割了中更新統(tǒng)地層，其最新活動(dòng)時(shí)代為中更新世晚期甚至晚更新世。測(cè)年結(jié)果表明，斷裂帶第四紀(jì)以來(lái)有多期活動(dòng)，其最新活動(dòng)時(shí)代應(yīng)在中更新世晚期（圖7）。

圖7 中的 ① — ④ 為第四系中更新統(tǒng)（Q2）： ① 棕紅色黏土含鈣質(zhì)結(jié)核； ② 土黃色含礫黏土，局部夾砂層； ③ 灰白色礫石層，粒徑較小，層中可見(jiàn)白色石英質(zhì)礫石條帶； ④ 灰黑色礫石層，其粒徑比 ③ 層大，含褐色砂巖質(zhì)礫石。 ⑤ — ⑦ 為上白堊統(tǒng)（K2）： ⑤ 薄層狀泥巖、砂礫巖； ⑥ 厚層狀粗砂巖； ⑦ 灰白色鈣質(zhì)膠結(jié)的粗礫巖。斷層傾向南西，傾角約70°，斷層的最新活動(dòng)錯(cuò)斷了土黃色含礫黏土。頂部棕紅色黏土含鈣質(zhì)結(jié)核被錯(cuò)斷，垂直位移量約0.5 m，OSL年代學(xué)測(cè)試結(jié)果顯示，斷裂在中更新世晚期有活動(dòng)[10]。

圖5 鄖西縣黃石粱村附近斷裂活動(dòng)特征圖（紅色箭頭指示斷層位置） Fig.5 Diagram of fault activity near Huangshiliang village（red arrows indicate fault）

圖7 鄖縣柳陂鎮(zhèn)劉家橋村斷層剖面圖[10]Fig.7 Sketch map in Liujiaqiao village in Yun county[10]

在野外實(shí)地調(diào)查中，該剖面揭示出層 ⑦ 灰白色厚層粗礫巖斷距約1 m；層 ④ 可見(jiàn)礫石層被擾動(dòng)，擾動(dòng)帶寬約10 cm，礫石有明顯的定向性，較大的礫石長(zhǎng)軸角度變陡，與兩側(cè)差異顯著；層 ③ 同樣被擾動(dòng)，擾動(dòng)帶寬約5 cm，擾動(dòng)帶中礫石直立，礫石長(zhǎng)軸方向與礫石層正交，同時(shí)帶中鈣質(zhì)結(jié)核層有錯(cuò)斷，且在層 ③ 頂面形成小型陡坎，陡坎高約30 cm。

2.2 地球物理探測(cè)結(jié)果分析

為了進(jìn)一步探測(cè)兩鄖斷裂的第四紀(jì)活動(dòng)特征，針對(duì)該斷裂開(kāi)展了1 條高密度電法勘探測(cè)線，道間距8 m，局部加密5 m，探測(cè)方向?yàn)槟衔髦帘睎|向開(kāi)展，測(cè)線布設(shè)位置見(jiàn)圖2。

本次觀測(cè)采用的是GD-10 Supreme 2D 分布式高密度電法儀，電源采用SPP-400 型超級(jí)電池。在測(cè)線起點(diǎn)、拐點(diǎn)和終點(diǎn)位置均采用GPS72 型衛(wèi)星定位儀進(jìn)行定位，對(duì)測(cè)線上存在高差變化的電極樁號(hào)進(jìn)行了地形校正。

探測(cè)結(jié)果顯示（圖8），該斷裂50 m 探測(cè)深度以?xún)?nèi)較為清晰，沒(méi)有錯(cuò)斷近地表的低阻層。結(jié)果進(jìn)一步佐證了野外的地質(zhì)觀測(cè)結(jié)果，斷裂以正走滑運(yùn)動(dòng)為主，沒(méi)有錯(cuò)斷晚更新世沉積物。

圖8 跨兩鄖斷裂開(kāi)展的高密度電法勘探剖面（圖中紅色虛線為斷裂的位置） Fig.8 High-density electrical exploration across the fault （red dotted line represents fault）

3 結(jié)果與討論

結(jié)合遙感解譯、地質(zhì)地貌調(diào)查和高密度電法勘探結(jié)果可知，兩鄖斷裂在早、中更新世變形強(qiáng)烈。斷裂的構(gòu)造活動(dòng)形成線性展布的斷層三角面、斷層槽谷和陡坎等地貌，并構(gòu)成盆山的邊界帶。進(jìn)入晚更新世以來(lái)，斷裂活動(dòng)趨弱，野外調(diào)查未發(fā)現(xiàn)斷裂明顯活動(dòng)的地質(zhì)地貌證據(jù)。

兩鄖斷裂帶分段活動(dòng)特征明顯，同時(shí)沿線發(fā)育有漫川關(guān)、鄖西、鄖縣、上寺、均縣和李官橋等拉分盆地，盆地寬度約5—6 km。鄖西段可能處于發(fā)育的早中期，野外地表地質(zhì)調(diào)查和淺層人工地震反射尚未發(fā)現(xiàn)斷裂斜切鄖西盆地的晚第四系沉積物，第四紀(jì)以來(lái)的滑動(dòng)速率約0.03—0.7 mm/a[10-11]，未來(lái)短時(shí)間尺度內(nèi)發(fā)生強(qiáng)震的可能性較低。同時(shí)結(jié)合斷裂第四紀(jì)活動(dòng)性的調(diào)查結(jié)果，認(rèn)為斷裂不屬于活動(dòng)性很強(qiáng)的晚更新世斷裂。但是，考慮到該斷裂附近歷史上曾經(jīng)發(fā)生過(guò)M4.9 地震，未來(lái)發(fā)生中強(qiáng)地震的可能性仍不容低估。

致謝

感謝在野外調(diào)查過(guò)程中鄖西縣地震局和湖北省地震局的大力支持；編輯和審稿專(zhuān)家對(duì)稿件提出的建設(shè)性修改意見(jiàn)和建議。