鉆孔與探槽揭示1976年河北唐山MS7.8地震發(fā)震構(gòu)造晚第四紀(jì)強震活動特征

郭 慧 江娃利 謝新生

（中國地震局地殼應(yīng)力研究所，北京 100085）

1976年發(fā)生在中國華北平原北部的唐山MS7.8地震是中國東部近300年來發(fā)生的最大地震。該次地震發(fā)生之后，諸多學(xué)者報道了展布在唐山市南側(cè)長約8～11 km的地震地表破裂帶。該地表破裂帶由十余條NE方向、具右旋走滑特征的地表破裂呈左階型式組成，總體走向NE30°，最大右旋位移1.5～2.3 m，多數(shù)地段的垂直位移0.5～0.7 m。此外，眾多學(xué)者對該次地震的形變特征、震源破裂參數(shù)、唐山地區(qū)第四紀(jì)斷裂活動和發(fā)震構(gòu)造、唐山市古地震現(xiàn)象、深部構(gòu)造、以及唐山斷裂帶的淺層人工地震探測結(jié)果進行了討論。但鑒于唐山地震發(fā)震構(gòu)造的復(fù)雜性及隱蔽性，在以往對其發(fā)震構(gòu)造的認(rèn)識中仍缺少有關(guān)唐山地震發(fā)震構(gòu)造晚第四紀(jì)活動有說服力的地質(zhì)依據(jù)。

為了推進對唐山地震發(fā)震構(gòu)造的認(rèn)識，揭示其晚第四紀(jì)活動特征，本項研究在分析前人資料和對唐山地震地表破裂遺跡開展調(diào)查的基礎(chǔ)上，對唐山地震的地表破裂帶實施了3個地點的鉆孔聯(lián)合剖面探測和一個地點的探槽開挖。

本項研究實施的3條鉆孔測線布設(shè)在唐山市南側(cè)31 km范圍內(nèi)。一條鉆孔測線布設(shè)在唐山地震地表破裂帶的西支唐山市康柏路牛馬庫(DZK1)，另兩條鉆孔測線布設(shè)在唐山地震地表破裂帶的東支稻地鎮(zhèn)孫家樓村(DZK2)及豐南縣西河村(DZK3)。這3條鉆孔測線相互相距4 km及27.5 km，共實施鉆孔28個，總進尺1217 m，進行了51個地層樣品的年代測試，其中包含7個14C測年樣品。

探槽地點位于孫家樓西北500 m。該地點保留有唐山地震時形成的東高西低的地表變形帶，該地點也是上述孫家樓鉆孔測線(DZK 2)通過之處。開挖的探槽長35 m，深6.2 m，揭示出2次斷錯事件。該探槽上部地層落差約0.7 m，是1976年唐山MS7.8地震形成，該探槽下部地層落差1.5 m，扣去1976年唐山地震的落差后，其早期斷層活動事件的落差為0.8 m。

依據(jù)野外地質(zhì)調(diào)查資料及三條鉆孔聯(lián)合探測剖面和探槽剖面，本項研究獲得以下3點主要認(rèn)識。

（1）1976年唐山MS7.8地震地表破裂帶的長度大于47 km，自唐山市市區(qū)南部向南過豐南縣稻地鎮(zhèn)孫家樓西側(cè)至豐南縣西河。

（2）該地震地表破裂帶的幾何展布分為南支和北支。北支以右旋走滑為主，地表垂直位移為西升東降；南支地表垂直位移表現(xiàn)為東升西降，兼具右旋走滑。這種斷層活動方式無法用單一的正斷層或逆斷層的活動給予解釋，而與斷裂帶右旋走滑活動產(chǎn)生的垂直位移場吻合。鉆孔及探槽資料證實唐山斷裂晚第四紀(jì)時期存在這種北支西升東降、南支東升西降的持續(xù)活動。

（3）探槽揭示的斷面和鉆孔揭示的地層斷錯現(xiàn)象表明，晚第四紀(jì)時期唐山斷裂帶曾發(fā)生多次斷層活動事件。在1976年唐山地震之前3次斷層活動的時間分別為距今7.61～8.13 ka，>14.57 ka和24.21～26.57 ka，連同1976年唐山地震在內(nèi)這4次強震的時間間隔約為6.7～10.8 ka。在3條鉆孔測線中，牛馬庫鉆孔測線距今75.18 ka以來9次事件斷層活動的平均間隔為8.4 ka。這種時間尺度的發(fā)震間隔比位于華北平原北部發(fā)生1679年三河-平谷斷裂M8級地震夏墊斷裂3000余年的強震間隔長約一倍。

本項研究結(jié)果表明，鉆孔聯(lián)合剖面探測匹配探槽開挖是獲取平原區(qū)隱伏活動斷裂晚第四紀(jì)多次活動地質(zhì)依據(jù)有效的途徑。