華北渤海灣盆地區(qū)大震發(fā)震構(gòu)造的基本特征

徐 杰 周本剛 計鳳桔 高戰(zhàn)武 陳國光 孫建寶

1)中國地震局地質(zhì)研究所，活動構(gòu)造與火山重點實驗室，北京 100029

2)中國地震災(zāi)害防御中心，北京 100029

0 引言

發(fā)震構(gòu)造是孕育—發(fā)生地震的地質(zhì)構(gòu)造，通常指發(fā)生地震的活動斷裂(帶)。它是地震地質(zhì)研究的核心內(nèi)容，故對其判斷正確與否，無疑是一個重要的科學(xué)問題。華北是中國東部地震活動強烈的地區(qū)，其東部的渤海灣盆地曾發(fā)生過1597年渤海7級、1679年三河-平谷8級、1976年唐山7.8級等7級以上大震6次。

1966年邢臺7.2級地震后，一些研究者對該區(qū)大震的構(gòu)造背景和發(fā)震構(gòu)造作過不少研究，多認為新生代拉張應(yīng)力環(huán)境發(fā)生的塊斷破裂是地震發(fā)生的基本構(gòu)造條件，正斷裂及其控制的斷陷盆地(地塹)是發(fā)生大震的主要地質(zhì)構(gòu)造(高名修，1979;河北省地震局，1986);而位于渤海灣盆地北緣的唐山地震，其發(fā)震構(gòu)造是唐山菱形斷塊及其圍限的唐山斷裂帶(虢順民等，1977)。

此外，徐杰(1986)基于古近紀盆地構(gòu)造特征及渤海灣盆地不同演化階段應(yīng)力狀態(tài)變化的研究，以邢臺、渤海和唐山震區(qū)為例，在3維空間上剖析盆地構(gòu)造與震源構(gòu)造的相關(guān)性，從時間上探求新老構(gòu)造的疊加、改造關(guān)系，得出大震的發(fā)震構(gòu)造不是以往大家認為的發(fā)育于地殼上部的古近紀斷陷盆地，而主要是盆地下邊的高角度深斷裂。后來邵學(xué)鐘等(1993)、王椿鏞等(1994a)分別對邢臺震區(qū)進行了地震轉(zhuǎn)換波探測和深地震反射剖面探測研究，宋長青(1998)深入分析了震源破裂帶與盆地構(gòu)造的關(guān)系，其結(jié)果均證實了上述看法。此后，一些研究者對三河-平谷、唐山等震區(qū)開展了深部構(gòu)造探測及深淺構(gòu)造關(guān)系研究(張四昌等，1995;徐錫偉等，2001，2002;尤惠川等，2002;劉保金等，2011);與此同時，不少研究者對渤海灣盆地的構(gòu)造及其演化作了大量研究(漆家福等，1995;陸克政等，1997;徐杰等，2002)，特別是近10多年來對渤海地區(qū)新構(gòu)造及其與油氣成藏關(guān)系的研究(龔再升等，2001;朱偉林等，2009;徐杰等2009，2011)，為我們系統(tǒng)而深入地研究渤海灣盆地大震的發(fā)震構(gòu)造提供了豐富的資料。

1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造演化概況

渤海灣盆地位于下遼河平原、渤海和華北平原北部，在大地構(gòu)造上，處于華北陸臺的東部。華北陸臺是中國最古老的陸塊，其形成和發(fā)展經(jīng)歷了漫長而復(fù)雜的演化歷史。古元古代末的呂粱-中岳運動(1 850～1 700Ma BP)形成統(tǒng)一的結(jié)晶基底。此后，它經(jīng)歷了中-新元古代裂陷槽發(fā)育和古生代(包括早-中三疊世)穩(wěn)定的蓋層沉積階段，而自侏羅紀以來則受到中、新生代裂陷作用的深度改造(徐杰等，2002)。

在中生代裂陷過程中，拉張-擠壓作用交替出現(xiàn)，同時伴以不同程度的剪切作用，階段性地向前發(fā)展，相應(yīng)形成一系列不同階段的斷陷盆地和反轉(zhuǎn)構(gòu)造。早白堊世末期以NW-SE向擠壓為主的燕山運動使絕大多數(shù)盆地封閉消亡，地層褶皺并形成逆和逆平移斷裂，隨之遭受強烈風(fēng)化剝蝕、均夷。至新生代初，華北陸臺及其鄰區(qū)被廣泛準平原化而成為“華北準平原”(吳忱等，1999)，亦即形成于距今95～65Ma的北臺期夷平面(徐杰等，2001a)。華北準平原成為渤海灣盆地發(fā)育的區(qū)域構(gòu)造地貌基礎(chǔ)。

從古近紀起，新生代裂陷作用使華北準平原裂離解體、斷陷，陸臺東部的渤海灣盆地也逐漸形成。據(jù)最近研究結(jié)果(徐杰等，2011，2012)，渤海灣盆地發(fā)育可分為古近紀斷陷或裂陷、中新世早期(24.6～12.0Ma BP)拗陷或后裂陷，以及中新世中期以來(12.0～0Ma BP)新構(gòu)造發(fā)育3個階段。

2 斷陷階段盆地構(gòu)造主要特征

古近紀渤海灣盆地區(qū)的地殼在NW-SE向水平拉張作用下，沿一些NNE—NEE向區(qū)域性中生代逆和平移逆斷裂如太行山山前斷裂帶、滄東斷裂、聊城-蘭考斷裂、陵縣-陽信斷裂和營口-濰坊斷裂帶(郯廬斷裂帶位于盆地部分)北段等拉張滑脫，同時還產(chǎn)生了大量的新斷裂，它們?yōu)殓P狀和平面狀形態(tài)，傾角較緩，一般30°～55°，多于7～16km的深度消失或歸并到上述斷裂(帶)的拆離面(王椿鏞等，1994b;徐杰等，2002)。這些斷裂先后控制了60多個互不串通的斷陷盆地(凹陷)，其中絕大多數(shù)為單邊斷陷(半地塹)。凹陷中一般堆積了厚3～5km的古近系。它們多沿區(qū)域性斷裂分布而成斷陷盆地帶，一條斷陷盆地帶相應(yīng)構(gòu)成一個古近紀的坳陷，如冀中、黃驊、渤中、下遼河-遼東灣等坳陷，其間有大興、滄縣等隆起相隔(圖1)，從而構(gòu)成多凹多凸、多坳多隆的復(fù)式盆-嶺構(gòu)造系統(tǒng)，平面上總體呈一中部膨大的“N”形NE向展布。此外，渤海灣盆地中還存在一些橫向調(diào)整性斷裂，使盆地構(gòu)造具分段性，其中以NW向北京-蓬萊斷裂帶(張家口-蓬萊斷裂帶位于盆地部分)和隆堯-高唐斷裂為界將整個盆地分為3段，中段是盆地的主體部分。該段盆地是由發(fā)育于上地殼和中地殼上部呈疊瓦組合的太行山山前斷裂帶、滄東斷裂和陵縣-陽信斷裂等大型拆離斷裂拉張滑脫而成的伸展構(gòu)造系統(tǒng)(圖2)。

圖2 渤海灣盆地中段巖石圈結(jié)構(gòu)構(gòu)造剖面(徐杰等，2002)Fig.2 Cross section of lithosphere in the middle section of the Bohai Bay Basin(after CHEN Jie et al.，2002).

渤海灣盆地中，控制古近紀凹陷發(fā)育的斷陷主斷裂及凹陷內(nèi)一些規(guī)模較大的斷裂均斷進盆地基底，屬盆地基底斷裂，前者為基底主斷裂，后者是基底次級斷裂。圖3基本展示了渤海灣盆地基底主斷裂的分布情況。根據(jù)這些斷裂的組合形式和活動特征，可以滄縣隆起為界將盆地分成明顯不同的東西兩部分。盆地西部，即北京和冀中坳陷及臨清坳陷中-西部寬百余km的地帶，斷續(xù)分布近30條基底主斷裂，NNE—NE走向，除直接受太行山山前斷裂帶控制的斷陷主斷裂外，其余都與該斷裂帶近于平行或以小角度斜交分布(圖3)。這些斷裂的形成多與太行山山前斷裂帶拉張滑脫有關(guān)(王椿鏞等，1994b;徐杰等，2000，2002)。渤海灣盆地總體伸展方向為NW-SE向，據(jù)古近紀伸展量計算結(jié)果(陸克政等，1997;徐杰等，2002)，盆地西部在此方向上伸展量一般15～25km，伸展率通常＞30%，是渤海灣盆地中斷裂伸展活動最強烈的部分，故稱其為太行山山前伸展斷裂系(徐杰等，2002)。在滄縣隆起以東的盆地東部，其中段和南段亦即黃驊和濟陽坳陷及臨清坳陷東部，存在2個帚狀分布斷裂系(圖3)。北邊的位于黃驊坳陷，總體往NE撒開而向SW收斂，呈左階斜列分布，組成黃驊帚狀分布斷裂系(圖3)。南邊濟陽坳陷的基底主斷裂同樣左階斜列，從NE往SW收斂且與臨清坳陷東緣的NNE向聊城-蘭考斷裂相連而成濟陽帚狀分布斷裂系(圖3)。由于在滄東和聊城-蘭考斷裂沿線存在NNE向黃驊-德州-東明深斷裂帶(陸克政等，1997)，且這2個帚狀分布斷裂系撒開收斂方向一致，內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同，總體可以看作一個大型的黃驊-濟陽帚狀分布斷裂系。在其東邊的遼河-遼東灣坳陷，自北而南并列分布了營口-濰坊斷裂帶北段及臺安-大洼和遼西斷裂，到渤中坳陷則出現(xiàn)一系列往SW撒開的斷裂，從而構(gòu)成遼東灣-渤中帚狀分布斷裂系(圖3)。此斷裂系的帚頭與黃驊-濟陽斷裂系的帚頭反向扣接，總體成為右階斜列的NNE向黃驊-德州-東明和營口-濰坊2條斷裂帶在右旋剪切拉張作用下，于斷裂帶錯列段的巖橋區(qū)產(chǎn)生的拉分構(gòu)造。伸展量計算結(jié)果(徐杰，1986;徐杰等，2002)表明，此拉分構(gòu)造部分在NW-SE方向的伸展量約15～20km，而SN方向的伸展量為25～29km，明顯大于NW-SE方向的伸展量。由于營口-濰坊斷裂帶及滄東和聊城-蘭考斷裂具有幾至十幾km的伸展量(漆家福等，1995;陸克政等，1997;徐杰等，1999a;高戰(zhàn)武等，2000;向宏發(fā)等，2000)，因此可將其稱為盆地東部伸展-拉分斷裂系(徐杰等，2002)。

此外，據(jù)陸克政等(1997)研究，渤海灣盆地除營口-濰坊斷裂帶外，還存在黃驊-德州-東明和霸縣-束鹿-邯鄲2條NNE走向的區(qū)域性深斷裂帶，它們在古近紀晚期具明顯右旋平移活動，于盆地沉積層中形成走滑構(gòu)造變形。

圖3 渤海灣盆地主要基底斷裂組合關(guān)系圖(據(jù)各油田第八構(gòu)造層的構(gòu)造圖編制)Fig.3 Major basement faults and their combinations in the Bohai Bay Basin.

3 新構(gòu)造階段的基本構(gòu)造特征

從新近紀起渤海灣盆地進入拗陷階段，盆地整體沉降而成統(tǒng)一的大型坳陷盆地。不過，在拗陷階段遠未結(jié)束的中新世中期(12～10Ma BP)，便開始轉(zhuǎn)入新構(gòu)造階段。在渤海灣大型坳陷盆地中堆積了由新近系館陶組)、明化鎮(zhèn)組下段)和明化鎮(zhèn)組上段(N2)及第四系(Q)組成的蓋層，鋪覆于整個盆地，一般厚1 000～1 500m，渤中凹陷最厚達4 400m。區(qū)內(nèi)蓋層的構(gòu)造變形是新構(gòu)造的直接反映。

根據(jù)渤海灣盆地以往石油地震勘探揭示出的蓋層構(gòu)造資料，以及地震地質(zhì)和工程地震等研究成果得出，在新構(gòu)造時期，有些基底主斷裂(帶)仍繼續(xù)活動，如NW向北京-蓬萊斷裂帶(張四昌等，1995;徐杰，1998;鄧起東等，2001;高戰(zhàn)武，2001)、NE向營口-濰坊斷裂帶北段(徐杰等，1999a)和聊城-蘭考斷裂(向宏發(fā)等，2000)等，而NNE向太行山山前斷裂帶和滄東斷裂則喪失了活動性(高戰(zhàn)武等，2000;徐杰等，2000);與此同時還新發(fā)育了一些斷裂帶，即新生斷裂帶，如NE向唐山-河間-磁縣(徐杰等，1996)和廟西北-黃河口斷裂帶(徐杰等，2007)、NW向新鄉(xiāng)-溧陽斷裂帶(徐杰等，1997)，以及NE向三河-淶水-靈壽斷裂帶(高戰(zhàn)武等，2004)(圖1)。

近10多年來，由于渤海地區(qū)油氣晚期成藏及新構(gòu)造活動在很大程度上控制和影響了油氣成藏新認識的突破(龔再升等，2001)，中國海洋石油研究中心勘探研究院通過對大量石油地震勘探剖面進行重新處理和精細分析，取得豐富而詳細的新構(gòu)造資料，一些研究者並對其進行了較深入的研究。據(jù)已有研究結(jié)果，渤海地區(qū)產(chǎn)生于新近系和第四系中的新構(gòu)造以斷裂發(fā)育為主要特征;斷裂數(shù)量多，單條斷裂的長度和位移量都較小，它們均屬正斷裂，且多具不同程度的平移特征;在平面上這些新斷裂成帶(束)分布，剖面上自下向上發(fā)散呈樹枝狀結(jié)構(gòu)，其中有些為負花狀或正花狀構(gòu)造(朱偉林等，2009)。據(jù)這些“斷裂帶”與古近紀基底主斷裂的成因關(guān)系，有的是基底主斷裂新活動的產(chǎn)物，有的則是與基底主斷裂無關(guān)的新生斷裂。由此得出渤海地區(qū)NE向營口-濰坊斷裂帶北段和NW向北京-蓬萊斷裂帶是新構(gòu)造期繼續(xù)活動的構(gòu)造帶，NE向廟西北-黃河口斷裂帶為新生構(gòu)造帶(徐杰等，2007，2009，2011)。利用渤海地區(qū)最新資料研究的這些結(jié)果，印證了上述有關(guān)渤海灣盆地新構(gòu)造的總體分析。

渤海灣盆地內(nèi)新構(gòu)造活動的NE和NW向斷裂帶(圖1)，分別具有右旋平移和左旋平移性質(zhì)，二者表現(xiàn)為共軛活動特征，而NE向唐山-河間-磁縣斷裂帶與NW向北京-蓬萊斷裂帶是其中1對主要的共軛活動構(gòu)造帶(徐杰等，2002;陳國光等，2003)。新活動斷裂帶基本控制了該區(qū)地震的分布，因此亦可稱為地震構(gòu)造帶(徐杰等，1999b;陳國光等，2003)。

4 構(gòu)造應(yīng)力場變化與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系

據(jù)研究，渤海灣盆地在古近紀斷陷階段，是深部地幔隆起導(dǎo)致地殼NW-SE向拉伸裂陷的過程(馬杏垣等，1983;徐杰，1985;漆家福等，1995)。其構(gòu)造應(yīng)力場的壓應(yīng)力軸近直立，張應(yīng)力軸和中間應(yīng)力軸分別為NW-SE和SW-NE向，均近于水平，顯示裂谷應(yīng)力場的特征(徐杰，1986)。中新世早期的拗陷階段，是深部熱沉降和重力調(diào)整引起的盆地整體下沉，表現(xiàn)較弱的相對擠壓作用。從中新世中期開始的新構(gòu)造階段，渤海灣盆地在整體沉降的同時，還受到青藏高原東部塊體被擠出往東滑移推擠與太平洋板塊往NWW俯沖推擋的共同作用，且這種疊加作用日益增強而成為構(gòu)造發(fā)育和現(xiàn)今地震活動的主要動力，其構(gòu)造應(yīng)力場以NEE至近EW向水平擠壓為特征(徐杰等，2011，2012)。由此可見，渤海灣盆地新構(gòu)造階段的動力條件和應(yīng)力狀態(tài)與古近紀斷陷階段截然不同。

由于新構(gòu)造時期的動力條件和構(gòu)造應(yīng)力場發(fā)生了根本變化，其構(gòu)造發(fā)育在空間分布上相對于古近紀形成(先存)的盆地構(gòu)造具有繼承和新生的二重性，既有利用先存斷裂繼續(xù)活動形成的構(gòu)造，也有不受先存斷裂控制而由新構(gòu)造應(yīng)力場初始應(yīng)力作用產(chǎn)生的構(gòu)造，亦即新生構(gòu)造，只有這2類構(gòu)造才能展示出完整的新構(gòu)造面貌，二者缺一不可。古近紀渤海灣盆地區(qū)在深部地幔隆起導(dǎo)致的區(qū)域NW-SE向拉張作用下，于地殼上部形成由一系列鏟狀和平面狀正斷裂及其控制的斷陷盆地組成的伸展構(gòu)造系統(tǒng)。中新世中期以來在區(qū)域地殼運動造成的NEE至近EW向水平擠壓作用下，形成由NE向右旋平移斷裂和NW向左旋平移斷裂組成的地殼共軛剪切破裂系統(tǒng)?？梢?，渤海灣盆地區(qū)的古近紀盆地構(gòu)造與新構(gòu)造，是2個不同構(gòu)造階段的2種迥然不同的構(gòu)造應(yīng)力場所產(chǎn)生的屬于2種不同體制的構(gòu)造系統(tǒng)。由此可以認為，只有新構(gòu)造階段發(fā)育的地殼共軛剪切破裂構(gòu)造系統(tǒng)與地震活動關(guān)系密切。

圖4 邢臺地震區(qū)新生代構(gòu)造圖(據(jù)沙錫鑒等①、劉金玉等②資料編制)Fig.4 Cenozoic tectonics of the Xingtai earthquake area and surroundings(after SHA Xi-Jian et al.，LIU Jin-yu et al.).

5 幾個大震區(qū)地震構(gòu)造的分析

5.1 1966年邢臺7.2級地震

邢臺地震發(fā)生在NE向唐山-河間-磁縣斷裂帶的南段(圖1)，震中位于束鹿凹陷的南部次凹與新河凸起之間的新河斷裂附近(圖4)。

新河斷裂是束鹿凹陷的主控斷裂，走向NNE，傾向NWW，斷面為鏟狀，在8km左右深處逐漸消失于保定-石家莊斷裂(太行山山前斷裂帶的主干斷裂)拆離面的上方(圖5)。該斷裂中生代開始發(fā)育，古近紀強烈活動而導(dǎo)生出束鹿凹陷。它在新近紀和第四紀早-中更新世有活動(徐錫偉等，2000)。據(jù)震源構(gòu)造和多種深部構(gòu)造探測研究結(jié)果，除保定-石家莊斷裂的拆離面東延到震區(qū)之下外，于中-下地殼還存在NE走向的高角度深斷裂(徐杰，1986;邵學(xué)鐘等，1993;王椿鏞等，1994a)。它向上穿過平緩的拆離面，與上邊的新河斷裂會而未交，存在一個縱向未連通的“閉鎖”空間(圖5)。通過震源密集帶研究震源破裂(宋長青，1998)，縱貫邢臺震區(qū)存在一條NE向百尺口-牛家橋震源破裂帶，傾向SE，傾角70°左右，處于上述高角度深斷裂的上部，震源破裂自下向上發(fā)展，具右旋平移性質(zhì)。所以，束鹿凹陷下邊的這條NE向深斷裂是邢臺7.2級地震的主要發(fā)震構(gòu)造(徐杰，1986;徐杰等，1988;王椿鏞等，1994a;宋長青，1998)，而且具有新生性(徐杰等，1996;宋長青，1998;徐錫偉等，2000)。發(fā)震構(gòu)造不是以往大家認為的新河斷裂及其控制的束鹿凹陷，是由于它是古近紀發(fā)育的盆地構(gòu)造，新構(gòu)造期基本不活動了。

圖5 邢臺地震區(qū)地殼結(jié)構(gòu)構(gòu)造剖面圖(剖面位置見圖4)(據(jù)徐杰等，1988;王椿鏞等，1994a;祝治平等，1995;宋長青，1998等資料編制)Fig.5 Profile showing crustal structure of the Xingtai earthquake area(the cross section location is seen as in Fig.4)(after XU Jie et al.，1988;WANG Chun-yong et al.，1994a;ZHU Zhi-ping et al.，1995;SONG Chang-qing，1998).

5.2 1976年唐山7.8級地震

唐山7.8級地震發(fā)生在渤海灣盆地北緣的燕山隆起區(qū)前沿地帯，地處唐山-河間-磁縣斷裂帶的北延部分，且有NW向北京-蓬萊斷裂帶在震區(qū)南邊與之交會(圖1)。大震震中位于NE向唐山斷裂帶。該斷裂帶由唐山-豐南、陡河、長山-巍山和唐山-古冶等斷裂及與之共生的一些褶皺組合而成，為褶皺斷裂帶，總體走向NE，發(fā)育在沉積蓋層和基底變質(zhì)巖系的上部，埋深約8km，主要是中生代燕山運動的產(chǎn)物，新生代有所活動。多年來許多研究者對唐山地震的構(gòu)造背景及發(fā)震構(gòu)造開展了多學(xué)科綜合探測和研究(國家地震局《一九七六年唐山地震》編輯組，1982;曾融生等，1988;劉國棟，1994;尤惠川等，2002)，並取得一系列的研究成果。

最近，劉保金等(2011)在震區(qū)南部的豐南地區(qū)，橫穿唐山斷裂帶南段進行了深地震反射剖面探測研究，揭示出唐山斷裂帶是由唐山-豐南等一系列斷裂與褶皺相伴的復(fù)雜構(gòu)造帶，基本發(fā)育于基底變質(zhì)巖系的上部、中-新元古界、古生界和中生界，部分向上斷進新生界，總體自下向上發(fā)散呈花狀分布(圖6)。在唐山斷裂帶的下方可能存在斷錯中-下地殼和莫霍面的地殼深斷裂，高傾角，略傾向SE，從斷裂兩側(cè)下地殼和莫霍面的展布情況看，該深斷裂可能具有逆平移性質(zhì)。

上已述及，唐山斷裂帶原本是中生代的擠壓構(gòu)造帶。但在圖6中，偏于東南僅斷至中生界的F7、F8斷裂為逆斷裂，而與深斷裂直接上下對應(yīng)的唐山-豐南和唐山-古冶斷裂，向上斷進新生界直至第四系，卻為正斷性質(zhì)。顯然，該剖面反映的是新構(gòu)造對中生代構(gòu)造疊加、改造的綜合結(jié)果，即新構(gòu)造期深部斷裂平移錯動，向上發(fā)展並利用上面部分中生代斷裂如唐山-豐南和唐山-古冶斷裂一起活動，將逆斷裂轉(zhuǎn)變成正斷裂，從而構(gòu)成一個新的平移斷裂系統(tǒng)，而F7和F8斷裂是未被利用(遺棄)的中生代斷裂。唐山7.8級地震震源深22km，位于唐山斷裂帶之下;NE走向的震源破裂陡傾，具右旋平移性質(zhì)，因此發(fā)震構(gòu)造不是唐山斷裂帶，而是其下邊的深部高角度斷裂。

5.3 1679年三河－平谷8級地震

該地震發(fā)生于NE向三河-淶水-靈壽斷裂帶與NW向北京-蓬萊斷裂帶交會的地區(qū)，震中位于大興隆起東緣的夏墊斷裂附近(圖7)。夏墊斷裂走向NNE，傾向SEE，斷面為鏟狀，往下以平緩的傾角消失于地下8～10km的深處(圖8)。它于中生代開始發(fā)育，古近紀強烈活動控制了大廠凹陷的發(fā)育(圖7)，新近紀有所活動，第四紀不活動。

8級地震時在地表產(chǎn)生了由斷裂陡坎、坡折帶和斷槽等組成的地震破裂帶。經(jīng)野外調(diào)查、探槽開挖以及對1926年測繪的地形圖(1/5萬)進行分析，破裂帶走向N45°E，傾向SE，傾角75°左右，殘存長有19km，具右旋平移正斷裂性質(zhì)(向宏發(fā)等，1988;高戰(zhàn)武，2001)。由于它的分布和活動性質(zhì)與夏墊斷裂不同(圖7)，徐杰在1986年首先發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象時，將其稱為“新夏墊斷裂”。為查明該地震破裂帶與夏墊斷裂不一致的原因，徐錫偉等(2001)對震區(qū)開展了淺層地震探測研究。結(jié)果表明，沿地震破裂帶向下存在傾角70°～80°的斷裂，切割第四系和上新統(tǒng)明化鎮(zhèn)組、古近系及鏟形夏墊斷裂，顯然它是一條新生斷裂。根據(jù)多種測深研究結(jié)果，震區(qū)中-下地殼存在低速層和高導(dǎo)層，近期地震震源基本位于高導(dǎo)層之上(圖8)。此外，在震中區(qū)下方的中-下地殼發(fā)育高角度深斷裂(徐錫偉等，2001;陳國光等，2003)，它與地殼淺層的新夏墊斷裂上下對應(yīng)、斷續(xù)相連，所以推測此高角度深斷裂是三河-平谷8級地震的發(fā)震構(gòu)造。

圖6 唐山地震區(qū)深地震反射剖面解釋結(jié)果圖(劉保金等，2011)Fig.6 Interpreted deep seismic reflection profile of the Tangshan earthquake area(after LIU Bao-jin et al.，2011).

5.4 1969年渤海7.4級地震

圖7 三河—平谷地震區(qū)斷裂和地震破裂帶分布圖(斷裂是在基巖中分布的位置)(陳國光等，2003)Fig.7 Map showing faults and seismic ruptures in the Sanhe-Pinggu earthquake area(after CHEN Guo-guang et al.，2003).

渤海7.4級地震發(fā)生于NE向廟西北-黃河口斷裂帶，震中位于營口-濰坊斷裂帶南段西支斷裂與黃(河口)北斷裂交會的部位。南段西支斷裂在震區(qū)內(nèi)的部分分別稱BZ28和BZ32斷裂，它們呈NNE向平行分布，相背而傾，都為鏟狀正斷裂，向下以平緩的傾角延伸到10km左右的深度(圖9)。這2條斷裂古近紀活動較強烈，新近紀和第四紀有活動。黃北斷裂近EW走向，傾向南，亦為鏟狀正斷裂，中生代開始發(fā)育，古近紀強烈活動成為黃河口凹陷的主控斷裂，新近紀和第四紀活動明顯。根據(jù)主震震源機制解、余震震源分布等資料(圖9)推測，震源斷裂走向N45°E左右，傾向SE，傾角約80°，具右旋平移性質(zhì)，長50余km，埋藏于15～34km深度范圍(張四昌等，1993;張四昌等，1995;徐杰等，2001b)。因此有理由認為，渤海7.4級地震的發(fā)震構(gòu)造不是NNE向營口-濰坊斷裂帶南段的西支斷裂，也不是近EW向黃北斷裂，而是NE向廟西北-黃河口斷裂帶。

6 結(jié)論和討論

綜合上述，可初步得出一些具有結(jié)論性的認識:

(1)渤海灣盆地構(gòu)造發(fā)育經(jīng)歷了古近紀斷陷、中新世早期拗陷及中新世中期(12～10Ma BP)以來新構(gòu)造發(fā)育3個演化階段。斷陷階段盆地區(qū)受地幔隆起導(dǎo)致的NW-SE向水平拉張應(yīng)力作用，新構(gòu)造階段由區(qū)域地殼運動形成NEE至近EW向水平擠壓應(yīng)力場，這2個構(gòu)造階段的動力條件和應(yīng)力場迥然不同。

圖8 三河-平谷地震區(qū)地殼結(jié)構(gòu)構(gòu)造剖面圖(陳國光等，2003)(據(jù)蔣春元等①蔣春元，1985，大廠凹陷石油地質(zhì)條件分析。;祝治平等，1995;鄧前輝等②鄧前輝等，1999，三河地區(qū)大地電磁測深研究。和徐錫偉等，2001年資料編制)Fig.8 Profile of crustal structure in the Sanhe-Pinggu earthquake area(after CHEN Guo-guang et al.，2003).

(2)斷陷階段在地殼上部產(chǎn)生由大量NNE—NEE向鏟狀和平面狀正斷裂及其控制的斷陷盆地組成的伸展構(gòu)造系統(tǒng)。新構(gòu)造階段因動力條件和應(yīng)力場發(fā)生截然變化，其構(gòu)造發(fā)育相對于先存構(gòu)造具有繼承和新生的二重性，既有繼續(xù)活動的斷裂帶，又有新生斷裂帶。NE向右旋平移和NW向左旋平移的斷裂一起組成地殼共軛剪切破裂系統(tǒng)，唐山-河間-磁縣斷裂帶和北京-蓬萊斷裂帶是其中1對主要的共軛活動構(gòu)造帶?？梢?，古近紀盆地構(gòu)造與新構(gòu)造，是2個構(gòu)造階段的2種根本不同的動力條件和應(yīng)力場形成的屬于2種不同體制的構(gòu)造系統(tǒng)。新構(gòu)造活動斷裂帶基本都是地震構(gòu)造帶，它們對該區(qū)地震活動起到重要的控制作用。

圖9 渤海7.4級地震區(qū)地質(zhì)構(gòu)造與地震震源分布剖面圖(徐杰，1986)Fig.9 Profile showing shallow structure and earthquake sources in the Bohai M7.4 earthquake area(after XU Jie，1986).

圖10 強震區(qū)地殼構(gòu)造組合模式Fig.10 A compound model of the crustal structures for a major earthquake area.

(3)大震區(qū)地殼具有獨特的結(jié)構(gòu)構(gòu)造組合(圖10)。地殼上部存在古近紀形成的緩傾正斷裂控制的斷陷盆地。中地殼往往有低速、高導(dǎo)體(層)，表征殼內(nèi)相對軟弱的部分。在其與斷陷主斷裂之間是地殼的“能干層”或“多震層”。中-下地殼發(fā)育高角度深斷裂，它可能是新生的，也可能是利用古近紀的開斷裂繼續(xù)發(fā)育而成，具鮮明的新生性。深斷裂有的與地殼上部的緩傾斷裂上下對應(yīng)，呈匯而未交的勢態(tài)，如邢臺震區(qū);有的已斷續(xù)上延切割了上面的斷裂，並可達地表，如三河—平谷震區(qū);有的向上利用地殼上部的部分先存斷裂，組成新的斷裂系統(tǒng)，如唐山震區(qū)。中-下地殼發(fā)育的高角度深斷裂是主要的發(fā)震構(gòu)造，震源破裂自下向上擴展，具平移錯動性質(zhì)。

對于地震孕育和發(fā)生而言，地殼上部古近紀斷陷主斷裂是作為先存構(gòu)造而存在的。當(dāng)下邊的高角度深斷裂還未擴展到地殼上部，即深淺斷裂上下對應(yīng)、匯而未交時，在地殼受力和地震孕育過程中，淺層的先存斷裂通過某種程度的調(diào)整活動和重力勢的變化，會影響到震源能量的積累。當(dāng)深部斷裂突發(fā)破裂錯動發(fā)生地震時，淺層先存斷裂也會伴隨出現(xiàn)被動響應(yīng)性的活動。當(dāng)深部斷裂向上已切割、改造了淺層的先存斷裂，則先存斷裂基本被廢棄了，在地震孕育和發(fā)生過程中不會有明顯活動。

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