廣西靈山地區(qū)深部斷裂系統(tǒng)的重力資料解釋

任鎮(zhèn)寰，李健梅，喬計花，宮會玲

(1.廣東省地震局，廣東 廣州 510070；2.中國地震局地震監(jiān)測與減災技術重點實驗室，廣東 廣州510070；3.廣東省地震預警與重大工程安全診斷重點實驗室（籌），廣東 廣州 510070；4.中國地質調(diào)查局發(fā)展研究中心，北京 100083)

廣西靈山地區(qū)深部斷裂系統(tǒng)的重力資料解釋

任鎮(zhèn)寰1，2，3，李健梅1，2，3，喬計花4，宮會玲1，2，3

(1.廣東省地震局，廣東 廣州 510070；2.中國地震局地震監(jiān)測與減災技術重點實驗室，廣東 廣州510070；3.廣東省地震預警與重大工程安全診斷重點實驗室（籌），廣東 廣州 510070；4.中國地質調(diào)查局發(fā)展研究中心，北京 100083)

采用重力資料系統(tǒng)處理，確認廣西靈山地區(qū)深部存在近EW向、NW向、NE向三組斷裂，它們的深度均可達到40 km，近EW、NW向斷裂的強烈活動是1936年靈山63/4級地震發(fā)生的主要原因。

重力資料處理；深部斷裂；靈山地區(qū)

0 前言

1936年4月1日上午9時30分廣西靈山東北平山鄉(xiāng)發(fā)生一次63/4級地震，震中烈度Ⅸ度，是廣西有史以來最強的地震，也是南海北緣地震帶內(nèi)陸最強的一次地震，華南乃至國內(nèi)地震學者都很關注這次地震。

作者曾多次赴現(xiàn)場考察，本次在 “廣東及其鄰區(qū)強震構造與震例研究”課題中，對華南地區(qū)采用重力資料系統(tǒng)處理方法研究深部斷裂系統(tǒng)及其與強震構造的關系，這種方法包含10多種技術的系統(tǒng)軟件，很大程度上減少了物探方法的多解性問題。課題中將靈山地區(qū)深部斷裂系統(tǒng)單獨劃分出來，作專題研究，希望能幫助探討該區(qū)發(fā)震構造等有關問題。由于華南地區(qū)范圍比較大，資料處理是以1：100萬布格重力圖和相關數(shù)據(jù)為基礎的，資料精度為0.0015。靈山地區(qū)研究范圍確定為：N 22°～23°，N 108°～110°。資料處理獲得的有效原創(chuàng)成果圖共88幅，由于篇幅有限，本文只選取一小部分圖。

根據(jù)重力資料系統(tǒng)成果圖像解釋研究，編制了靈山地區(qū)深部斷裂系統(tǒng)圖（圖1），現(xiàn)就主要斷裂分別予以解釋，闡述。文中所有圖的斷裂名稱、符號與圖1一致。

1 深部斷裂解釋

1.1 近東西（EW）向斷裂

圖1 廣東及鄰區(qū)深部斷裂系統(tǒng)與強震震中分布圖Fig.1 Earthquake epicenter distribution of deep faults in Guangdong and its adjacent area

圖2 靈山地區(qū)布格重力異常圖Fig.2 Bouguar gravity anomaly map in Lingshan area

1.1.1 南寧近EW向斷裂（F1）

圖2為靈山地區(qū)布格重力異常圖。在區(qū)域北部存在一條通過南寧的近EW向梯度帶，西段南寧梯度帶密集，東段等值線帶較稀疏。布格重力異常上延40 km圖中，近EW向等值線仍有反映①葉秀薇、任鎮(zhèn)寰.廣東及鄰區(qū)強震構造與震例研究，廣東省地震局，2010.。往東可連接藤縣以東。這條梯度帶，我們解釋為南寧斷裂的反映。

0°一階方向導數(shù)圖反映最清楚（著重反映EW向構造的方法）。在上延10 km圖上，表現(xiàn)為一條近EW向完整的梯度帶（圖3），上延30 km、40 km時，則以NEE單一等值線向東延出圖外（圖4）。

圖3 靈山地區(qū)布格重力異常上延10 km一階方向導數(shù)等值線圖（0°）Fig.3 The isogram(0°)of the first order directional derivative of Bouguar gravity anomaly upward 10 km in Lingshan area

圖4 靈山地區(qū)布格重力異常上延40 km一階方向導數(shù)等值線圖（0°）Fig.4 The isogram (0°)of the first order directional derivative of Bouguar gravity anomaly upward 40 km in Lingshan area.

由于本斷裂帶存在的穩(wěn)定性，除90°一階方向導數(shù)圖外，45°、135°圖上均有一定程度的反映。在計算處理中直角相交方向者，信息互為屏蔽，以下 “一階方向導數(shù)圖”同理。在小波分析一、二、三、四階細節(jié)和四階逼近圖上對本斷裂有較好的反映（圖5），在垂向二階導數(shù)、總梯度模、局部重力異常圖中，均有較好的反映（圖6、7、8）。由上所述，本斷裂存在是肯定的，且深度可達40 km。

1.1.2 靈山-容縣斷裂（F2）

本斷裂橫跨區(qū)域中部，在圖2上EW向等值線帶以靈山為中心可分為東、西兩段，之間存在一條NW向（F4，詳后）等值線帶將之分隔卻又阻擋了NW向等值線帶往北的延伸。在0°一階方向導數(shù)圖上，同樣對本斷裂反映最清楚，圖3還反映本斷裂與NW向（F4）和NE向（F3）斷裂（等值線）存在相互間斷和阻截的關系。上延40 km，本斷裂表現(xiàn)為等值線同步拐彎為EW向圖像（圖4），NE、NW向等值線基本上消失。

圖5 靈山地區(qū)布格重力異常小波分析一階細節(jié)等值線圖Fig.5 The isogram of the first derivative wavelet detail of the Bouguer gravity anomaly in Lingshan area

圖6 廣東及鄰區(qū)布格重力異常向上延拓30 km垂向二階層數(shù)等值線圖Fig.6 Isoline map of the vertical second derivatives of the Bouguergravity anomaly upward 30km in Guangdong and its adjacent area

圖7 靈山地區(qū)布格異常上延20 km水平總梯度模等值線圖Fig.7 The isogram of total horizontal gradient amplitude of the Bouguer gravity anomaly upward 20km in Lingshan area

圖8 靈山地區(qū)局部重力異常等值線圖Fig.8 The isogram oflocalgravity anomaly in Lingshan area

本斷裂在一階45°、135°方向導數(shù)圖上均有一定程度的反映，在上延30、40 km二階導數(shù)（圖6）圖象依然清楚。在總梯度模、小波分析、局部重力異常各圖（圖5、7、8）反映均很好。

總之，本斷裂在各種圖件上反映很穩(wěn)定，較之F1更為完善，深度可達40 km。上述二條近EW向斷裂歸屬于南海北緣地震帶的高要-潮州（惠來）斷裂帶，位于其西端。

1.2 北東（NE）向斷裂

NE向斷裂區(qū)內(nèi)主要為靈山-欽州斷裂（F3），NE-SW方向斜貫中部，在圖中可分出二條平行的分斷裂，西部一條比較強勢，表現(xiàn)為梯度帶，東部一條表現(xiàn)為NE向同步拐彎圖像。

135°方向一階導數(shù)（著重研究NE方向構造）圖上反映最好，二條分斷裂圖形更清晰（圖9），它與靈山-容縣斷裂（F2）之間交互分割，致南、北方向連接受到干擾，當上延40 km時（圖10），斷裂形跡仍很清楚，西南部表現(xiàn)為等值線同步拐彎銳角NE向弧形，北段為NE向等值線帶，憑此，本斷裂深度亦可達40 km。

在一階0°、90°，甚至在與之成直角的某些一階45°方向導數(shù)圖上也有一定程度的反映（圖3、4、12、14）。說明斷裂的穩(wěn)定性。在垂向二階導數(shù)圖、總梯度模圖、小波分析圖（圖5、6、7）均有較好的反映。在區(qū)域重力異常圖、局部重力異常圖（圖8、11）都有一定程度的反映。

綜上所述，本斷裂在各種成果圖件上均有較好的反映，存在是肯定的，且深度達40 km，它與近EW向靈山-容縣斷裂（F2）在區(qū)內(nèi)中心部位相互交切，NW向靈山-浦北斷裂（F4）亦與之交切。三者這種關系構成區(qū)內(nèi)中心地區(qū)的構造復雜性。

該斷裂往北延伸可至貴港、昭平、鐘山，可能湖南江永-株州斷裂與之為同一斷裂，往南延伸至防城，進入北部灣。

1.3 北西（NW）向斷裂

圖9 靈山地區(qū)布格重力異常上延10 km一階方向導數(shù)等值線圖（135°）Fig.9 The isogram(135°)of the first order directional derivative of Bouguar gravity anomaly upward 10 km in Lingshan area

圖10 靈山地區(qū)布格重力異常上延40 km一階方向導數(shù)等值線圖（135°）Fig.10 The isogram(135°)of the first order directional derivative of Bouguar gravity anomaly upward 40 km in Lingshan area

NW向斷裂區(qū)內(nèi)主要為靈山-浦北斷裂（F4），NW-SE向穿過區(qū)內(nèi)中心區(qū)，與EW向靈山-容縣斷裂（F2）、NE向靈山-欽州斷裂（F3）相交（圖1、2、3）。其實，它是紅河系馬山-湛江斷裂的一段，圖13以NW向斜列黑影帶的圖像反映本斷裂向南、北伸展的概貌。北起河池以北，往南經(jīng)馬山、上林、靈山、湛江以南的廣州灣地區(qū)，很可能與1605年瓊山7級大震震中區(qū)NW向鋪前港斷裂相接。

在45°方向一階導數(shù)（著重研究NW向構造的方法）圖中（圖14），本斷裂反映為NW向等值線和同步拐彎的圖形，明顯受到F1、F2的切割，也分斷（隔）了F1、F2，上延30、40 km（圖15），斷裂形跡主要以等值線NW向同步拐彎表達出來，證明它可深達40 km，與F1、F2的切割關系依然沒有變化。

除135°一階方向導數(shù)圖外，在布格重力異常等值線圖（圖2）0°一階方向導數(shù)圖（圖3、4）、小波分析圖（圖5）、二階導數(shù)圖（圖6）、局部重力圖（圖8）、區(qū)域重力異常圖（圖11）等各種方法圖上均有較好的或一定程度的反映。證明斷裂存在的穩(wěn)定性，且表達了其深度可達40 km。

在該斷裂帶系與近EW向（主要為NEE向）斷裂帶交匯區(qū)發(fā)生了許多強震，如1605年瓊山7級、1936年靈山6級、1958年靈山蘇村5級以及廉江-廣州灣一系列≥6級地震，擴大視野分析，1611年電白6級，1994、1995年北部灣6.1、6.2級地震均屬該斷裂帶系的強震，所以，該斷裂帶系值得特別關注。

2 斷裂切割關系及其活動性

斷裂間切割關系是研究其新、老次序以及活動性的重要環(huán)節(jié)和方法，重力資料也可在一定程度上解釋。現(xiàn)就區(qū)內(nèi)近EW、NE、NW向三組斷裂間切割關系作一些解釋和討論。

前文在解釋各組斷裂的時候已分別提及到斷裂間切割關系，但非系統(tǒng)闡述，現(xiàn)將之系統(tǒng)疏理和概要性總結。

圖11 靈山地區(qū)區(qū)域重力異常等值線圖Fig.11 The isogram of regional gravity anomaly in Lingshan area

圖12 靈山地區(qū)布格重力異常上延40 km一階方向導數(shù)等值線圖（90°）Fig.12 The isogram(90°)of the first order directional derivative of Bouguar gravity anomaly upward 40 km in Lingshan area

總體來說，本區(qū)與其東部華南地區(qū)深部構造整體特征有所差異，或者說是特殊性。華南地區(qū)除東南側端閩東南狹窄地帶區(qū)域重力場和深部構造以NE向構造占主體地位外[1]，其它地區(qū)都是以近EW向構造為主體，而本區(qū)地處華南地區(qū)西側端，三組斷裂構造平分天下，或者說三足鼎 立（圖2、8、11）。北部F2以北，F(xiàn)1以南，是一塊重力值比較均勻的近EW向構造地塊，相當于重力場坪地。西南部是以NE向構造為主體的區(qū)域，南東部是以NW向構造為主體的區(qū)域。三地塊相匯于靈山一個小小的區(qū)域。近EW向、NE向、NW向三組斷裂間切割關系相對不是頻繁和明顯，但仔細分析各種圖件，三組斷裂間還是存在相互切割關系。

綜合分析，無論是NE向、NW向斷裂往北延伸時，都會遇到近EW向F2的阻斷，它們往北穿越EW向坪地帶很困難，擴大區(qū)域（研究區(qū)外）分析，NE向、NW向斷裂往南伸展時，也會受到近EW向F1的阻斷干擾。

圖13 靈山地區(qū)布格重力異常上延20 km一階方向導數(shù)灰度圖（45°）Fig.13 the Gray Scale Image(45°)of the first order directional derivative of Bouguar gravity anomaly upward 20 km in Lingshan area

另一方面，F(xiàn)2往東西方向延伸與NE、NW向斷裂相聚時，也會較短距離受到NE、NW向斷裂的間斷（切割），比較起來，F(xiàn)2伸展更強勢一些，當重力異常上延40 km時，0°一階方向導數(shù)圖（圖4）中，NE、NW向斷裂（F3、F4）基本上無反映，而當135°、45°一階方向導數(shù)上延40 km時（圖10、15），近EW向斷裂特別是F2卻信息不能消除，仍有較好的反映，更證明F2較之F3、F4要強勢。至于NE與NW向斷裂，比較明顯的是NW向斷裂切割或阻截NE向斷裂的延伸，（圖2、3、6、7、8、14），而很少見到NE向斷裂切割或阻截NW向斷裂的圖像，那就是說，NW向斷裂會較NE向斷裂更新、更活動一些，推論之，EW、NE、NW向三組斷裂間，EW向與NW向斷裂活動次序上可能相當或同時，NE向斷裂稍早一些。而EW向斷裂活動強度可能大于NW向斷裂，NW向斷裂又較NE向斷裂活動性強一些。這一點從新構造研究也可得出同樣的結論。

NE向靈山-欽州斷裂也通過震中區(qū)，是一組高角度逆斷裂，隱伏在大步江谷地，它不是震區(qū)的發(fā)震構造，雖也有一定的活動性，但已不是很強[4、6]。

3 結論

圖14 靈山地區(qū)布格重力異常一階方向導數(shù)等值線圖（45°）Fig.14 The isogram(45°)of the first order directional derivative of Bouguar gravity anomaly in Lingshan area

圖15 靈山地區(qū)布格重力異常上延30 km一階方向導數(shù)等值線圖（45°）Fig.15 The isogram (45°)of the first order directional derivative of Bouguar gravity anomaly upward 30km in Lingshan area

通過重力資料系統(tǒng)處理，研究、解釋和前人對1936年廣西靈山63/4級大震地震影響場、新構活動的研究成果，確認靈山地區(qū)深部存在近EW向、NE向、NW向三組斷裂系統(tǒng)。三組斷裂深度都可達到40 km，它們的結構與研究區(qū)以東的華南地震區(qū)（南海北緣地震帶）大部份地區(qū)不同，具有鮮明的自身特征。前者深部基本上是以近EW構造占主導地位，而本區(qū)三組斷裂構造 “三足鼎立”，近EW向靈山-容縣斷裂（F2）以北主要是近EW向構造為主體，區(qū)域西南部主要為NE向構造主體，骨干斷裂是靈山-欽州斷裂（F3）；區(qū)域東南部主要是NW向構造為主體，骨干斷裂是靈山-浦北斷裂（F4）。三組斷裂匯聚于靈山大震極震區(qū)域，它們之間互有切割關系，但近EW向F2切割NE、NW向斷裂的力度、規(guī)模更強一些，此外，NW向斷裂切割NE向斷裂明顯，而NE向斷裂切割NW向斷裂少見，由此可認為近EW向與NW向斷裂活動更新一些，更強一些，NE向斷裂活動稍早一些，相對弱一些。前人對靈山大震影響場，新構造活動研究也證實這一結論，近NEE向羅陽山北麓斷裂是最活動的斷裂，是主破裂、主要發(fā)震構造，NW向泗洲斷裂也很活動，參與了大震的孕震、發(fā)震過程，NE向靈山-欽州斷裂不是大震的發(fā)震斷裂，但它在孕震發(fā)震過程中發(fā)揮何種作用，尚待進一步研究。或許近EW、NW、NE向三組構造（斷裂）這種聚集的特殊結構乃靈山強震構造的特征。

[1]任鎮(zhèn)寰，葉秀薇，黃劍濤，等.珠江三角洲地區(qū)重磁資料解釋和深部斷裂及其新構造意義 [J].第四紀研究， 2009， 29（3）： 625-632。

[2]任鎮(zhèn)寰.第四紀地質學[M].北京：地震出版社，1983.

[3]陳恩民.華南十九次強震暨南海北部陸緣地震帶概述 [J].華南地震，1984，4（1）：11-32.

[4]任鎮(zhèn)寰，陳恩民，潘建雄，等.南海北緣地震構造帶地震構造標志的研究 [C]//海南島北部地震研究文集.北京：地震出版社，1998：78-87.

[6]任鎮(zhèn)寰，楊廉法.1936年廣西靈山6級地震極震區(qū)震害和地震影響場的研究，中國地震 [J].1996，12（1）： 83-92.

Abstract:Using the processing system of gravity data,this paper shows the existance of three group faults with direction of EW,NW and NE in deep area in Lingshan region of Guangxi.The depth of the three faults can be up to 40 km.The strong activities of EW and NW faults is the major reason of the earthquake with M=6occurred in 1936.

Keywords:Processing of gravity data； Deep faults； Lingshan region

Interpretation of Gravity Data of Deep Fault System in Lingshan Region of Guangxi

REN Zhenhuan1,2,3， LI Jianmei1,2,3， QIAO Jihua4， GONG Huiling1,2,3
（1.Earthquake Administration of Guangdong Province， Guangzhou 510070， China； 2.Key laboratory of Earthquake Monitoring and Disaster Mitigation Technology,CEA，Guangzhou 510070， China； 3.Key Laboratory of Guangdong Province Earthquake Early Warning and Safety Diagnosis of Major Projects， Guangzhou 510070， China； 4.Development Research Center,China Geological Survey Bureau,Beijing 100037,China）

P315.726

A

1001-8662（2012）02-0001-08

2011-12-06

任鎮(zhèn)寰，男，1938年生，高級工程師，主要從事地震地質、第四紀地質、地震預報研究.E-mail：Renzhhoo@126.com.