麻城1932年6級地震孕震構(gòu)造機(jī)制探討＊

雷東寧 蔡永建 余 松 喬岳強(qiáng) 吳建超

1）中國地震局地震研究所，地震大地測量重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430071 2）武漢地震工程研究院，武漢 430071 3）中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，武漢 430074

引言

麻城1932年6級地震是湖北省有歷史記載以來最大的一次破壞性地震，宏觀調(diào)查結(jié)果表明，震中烈度達(dá)Ⅷ，有感半徑達(dá)120 km。對于本次地震與麻城—團(tuán)風(fēng)斷裂的關(guān)系以及深部孕震環(huán)境，前人做了許多有益的研究[1－6]，包括深部地球物理環(huán)境、現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場、斷裂新活動(dòng)性等。然而，關(guān)于麻城6級地震的孕震機(jī)制的研究文獻(xiàn)卻相對較少。近些年來的研究更是相對較為缺乏。

2008年汶川地震的發(fā)生，使得我們必須重視研究揚(yáng)子地臺(tái)區(qū)內(nèi)及鄰近構(gòu)造單元的地震活動(dòng)特征，尤其是桐柏—大別隆起帶內(nèi)。麻城6級地震是發(fā)生在弱地震活動(dòng)背景區(qū)內(nèi)的中強(qiáng)地震，進(jìn)一步深入研究其孕震模型具有重要的意義。本文在前人已有研究資料的基礎(chǔ)上，通過綜合分析本區(qū)已有的地震地質(zhì)、地球物理場等資料，初步對麻城6級地震的孕震構(gòu)造機(jī)制進(jìn)行探討。

1 麻城1932年6級地震基本參數(shù)及震害特征

據(jù)文獻(xiàn)[5]調(diào)查資料，麻城6級地震參數(shù)如下：地震日期：1932-04-06；發(fā)震時(shí)刻：17：11：18；發(fā)震地點(diǎn)：湖北麻城北；定位精度：1；震級：6；震中烈度：Ⅷ；宏觀震中：31.37°N，115.07°E；震源深度：10～14 km。

麻城：縣北郭家畈、古洞寺一帶較重，房屋倒塌50%～60%，未倒者多被震歪或裂縫，屋瓦掉下大半，古洞寺磚木結(jié)構(gòu)瓦房亦全部塌毀。山石崩塌，崩下巨石大者直徑數(shù)米，重萬公斤，小者數(shù)公斤，滿布郭家畈田中。地面裂縫，并冒黑沙水。死6人，傷27人，死傷牲畜4頭?？h城及其他地區(qū)房屋倒壞10%～50%（多倒壞山墻及前后檐），墻壁普遍裂縫。山脊、山坡、河灘、田畈、塘邊等處多發(fā)生裂縫，并有噴沙冒水。陡峻山崖普遍發(fā)生崩塌，井、泉水多變渾或干涸。

2 震中區(qū)地震構(gòu)造分析

2.1 斷裂構(gòu)造組合樣式

震中區(qū)斷裂為麻城—團(tuán)風(fēng)斷裂帶，為該帶中段。該帶主要由麻城—團(tuán)風(fēng)主干斷層（F1）、鷹山尖—古洞寺斷層（F2）、萬義—龍井?dāng)鄬樱‵3）及大田鋪斷層（F4）組成（圖1）。麻城—團(tuán)風(fēng)主干斷裂走向NNE，麻城以北傾向SE，為逆斷層特征，麻城以南傾向N W W，為一條上陡下緩傾向的正斷層，上部傾角約65°，下部逐漸變緩，可能為45°或更緩。同時(shí)，兼具有右旋走滑性質(zhì)。次級斷層F2、F3具有與主干斷層一致的活動(dòng)性質(zhì)，均具有正斷特征。

圖1 震中及附近地區(qū)地震構(gòu)造圖

在剖面上，NNE向次級斷層鷹山尖—古洞寺斷層、萬義—龍井?dāng)鄬游挥谥鞲蓴鄬由媳P，這兩條斷裂傾向 W，具有正斷活動(dòng)特征，延伸范圍有限。麻城—團(tuán)風(fēng)主干斷層下傾在震源深度范圍，產(chǎn)狀逐漸變緩，次級斷層斷面在這個(gè)深度被主斷面控制，形成特有的鏟式正斷層組合樣式。從地震地質(zhì)調(diào)查來看，麻城6級地震的發(fā)震構(gòu)造為麻城—團(tuán)風(fēng)斷裂帶次級斷層鷹山尖—古洞寺斷層，從斷層組合構(gòu)造樣式及綜合分析，實(shí)質(zhì)上麻城—團(tuán)風(fēng)主干斷裂為其發(fā)震構(gòu)造，這種認(rèn)識(shí)在區(qū)域地震構(gòu)造環(huán)境尺度上是合理的。

2.2 斷裂最新活動(dòng)特征

自黃土咀向南的斷裂中段，以單條主斷層縱貫震中區(qū)東部，構(gòu)成麻城盆地東側(cè)邊界，大別群與中－新生代地層以正斷層接觸，沿線有第三紀(jì)玄武巖分布。斷裂兩側(cè)地形差異十分明顯。東側(cè)是大別山群變質(zhì)巖系組成中、低山地貌，西側(cè)盆地則堆積了厚約4000 m的白堊系、古近系及第四系。在閻家河一帶，斷裂沿求兒尖、胡家山、葉家灣一線通過，形成三角面山和“坡中槽”等斷層地貌（圖2a）。在閔集沖口一帶斷裂構(gòu)成中低山與盆地界線，形成長十?dāng)?shù)千米的陡崖，并出現(xiàn)10～30 m的硅化碎裂巖帶（圖2b）。斷裂早期曾經(jīng)歷擠壓構(gòu)造環(huán)境，沿線分布的崩坡積巖塊則表明主斷面傾向西，具張性正斷性質(zhì)，可能反映了斷裂帶經(jīng)歷過先壓后張的活動(dòng)歷程。通過對麻城—團(tuán)風(fēng)斷裂帶野外調(diào)查，表明麻城—團(tuán)風(fēng)斷裂帶有過多期活動(dòng)，但活動(dòng)很不均勻，北段活動(dòng)相對較強(qiáng)，中段稍強(qiáng)，南段較弱。

圖2 麻城胡家山?jīng)_口一帶斷層剖面

這4條斷裂以麻城—團(tuán)風(fēng)主干斷層規(guī)模最大，地質(zhì)地貌特征十分清楚。在麻城桃林河斷層泥ESR年齡為（324±30）ka B.P.，明山水庫ESR年齡為（404±45）ka B.P.，在其他剖面上采集的斷層泥SEM樣測年表明最新活動(dòng)時(shí)代為中更新世?，F(xiàn)代地形變測量（1959年和1973年二期水準(zhǔn)測量）結(jié)果表明斷裂東側(cè)上升，年速率為1.02～1.22 mm/a，西側(cè)盆地地區(qū)則正斷下降，年速率－0.62～－4.29 mm/a，跨斷層測量其右旋張剪運(yùn)動(dòng)速率為0.5～1.0 mm/a[7]。麻城—團(tuán)風(fēng)斷裂帶中段最新活動(dòng)時(shí)代在第四紀(jì)中更新世中晚期，活動(dòng)方式以正斷活動(dòng)為主，兼有右旋走滑分量。

3 麻城6級地震孕震構(gòu)造機(jī)制

3.1 地殼結(jié)構(gòu)特征

中國大陸地震多為淺源地震，平均震源深度分布在（16±7）km[8]。該層相當(dāng)于淺源地震的多發(fā)區(qū)域——“多震層”，也為地殼脆－韌變形過渡地帶，為地震發(fā)生的有利層位。地殼脆－韌性破壞變形層兩者之間特殊的耦合，為大陸中強(qiáng)地震的發(fā)生提供了深部構(gòu)造條件，這與雷東寧等[9]的認(rèn)識(shí)是一致的。

麻城—團(tuán)風(fēng)斷裂帶為該區(qū)切割較深的斷裂帶，將桐柏—大別隆起分成東西兩個(gè)塊體。在震中區(qū)附近的太古界大別群變質(zhì)巖下存在260～1300Ω·m的低阻層，深度在16 km以下[10]，可能為一低阻高速層，這種異常層位的存在可能為地震的孕育提供了條件。

據(jù)申重陽等[4]的研究，本區(qū)莫霍面約在42 km。該地震主要發(fā)生在上地殼下部與中地殼上部。根據(jù)地殼巖石隨深度變形機(jī)制[11]，震源所在部位為巖石韌性與脆性破裂過渡地帶。從巖石變形與破壞特征來看，在地殼0～14 km范圍內(nèi)，巖石主要表現(xiàn)為彈性變形、脆性破壞；從14 km至地殼更深處，隨著地應(yīng)力（圍壓）、溫度的增加，巖石主要表現(xiàn)為彈－塑性、塑性變形，破壞形式為韌性變形，到殼幔深度則表現(xiàn)出流變等特征。震中區(qū)處于區(qū)域重力異常等值線梯度最大處，磁力異常區(qū)兩局部正異常間的低值帶，莫霍面及居里面隆起區(qū)邊緣。

3.2 孕震構(gòu)造機(jī)制

本發(fā)震構(gòu)造模型是在收集已有資料，包括地震構(gòu)造資料[1－2]、地球物理資料[4]以 及前人研究成果的基礎(chǔ)上[1－4]，基于地殼結(jié)構(gòu)巖石變形特征等資料[11]，初步構(gòu)建的麻城6級地震發(fā)震構(gòu)造模型，并探索本次地震形成的構(gòu)造應(yīng)力環(huán)境、地殼巖石變形特征及動(dòng)力來源。本模型橫切F1、F2、F3三條斷裂，模型剖面位置在圖1中已經(jīng)標(biāo)示，模型示意圖如圖3所示。

圖3 麻城1932年6級地震孕震構(gòu)造機(jī)制示意圖

桐柏—大別地區(qū)現(xiàn)今局部構(gòu)造應(yīng)力P軸為北東向，麻城地震震源機(jī)制解表明[12]，P軸走向77°，仰角66°，T軸走向159°，仰角0°，錯(cuò)動(dòng)類型為正斷層性質(zhì)。李安然等[2]研究也認(rèn)為，麻城—團(tuán)風(fēng)斷裂帶現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力P軸方位為39°，T軸方位為150°。以上資料與認(rèn)識(shí)基本反應(yīng)了該區(qū)局部構(gòu)造應(yīng)力場環(huán)境。中國現(xiàn)今地殼應(yīng)力圖顯示，本區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場具有多級分區(qū)特征，構(gòu)造應(yīng)力場比較特殊和復(fù)雜。除此之外，桐柏—大別隆起新生代以來一直處于隆伸狀態(tài)。殼幔深度的上隆可能成為該區(qū)處于伸展構(gòu)造環(huán)境的主要?jiǎng)恿碓?，使得該斷裂具有正斷性質(zhì)。區(qū)域北東向的構(gòu)造主壓應(yīng)力成為該斷裂剪切走滑性質(zhì)的力源。麻城6級地震是在區(qū)域NEE向現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場作用下，殼幔尺度發(fā)生垂直隆升而產(chǎn)生的淺源地震。

4 結(jié)論

本文在已有資料的基礎(chǔ)上，分析了主要的發(fā)震構(gòu)造，結(jié)合區(qū)內(nèi)地球物理場資料，初步構(gòu)建了麻城1932年6級地震的孕震構(gòu)造機(jī)制。主要取得了以下認(rèn)識(shí)：

（1）麻城6級地震的發(fā)震構(gòu)造為麻城—團(tuán)風(fēng)斷裂帶，次級斷裂鷹山尖—古洞寺斷層、萬義—龍井?dāng)鄬釉诘貧ふ鹪瓷疃确秶苤鞲蓴嗔芽刂?，具有鏟式正斷組合構(gòu)造樣式特征；

（2）震中區(qū)處于區(qū)域重力異常等值線梯度最大處，磁力異常區(qū)兩局部正異常間的低值帶，莫霍面及居里面隆起區(qū)邊緣，區(qū)內(nèi)存在低阻層；

（3）麻城6級地震是在區(qū)域NEE向現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場作用下殼幔尺度發(fā)生垂直隆升而產(chǎn)生的淺源地震事件；

（4）殼幔深度的上隆可能成為該區(qū)處于伸展構(gòu)造環(huán)境的主要?jiǎng)恿碓矗沟迷摂嗔鸦顒?dòng)具有正斷性質(zhì)。區(qū)域北東向的構(gòu)造主壓應(yīng)力成為該斷裂具有剪切走滑性質(zhì)的力源。

本文獲得的認(rèn)識(shí)僅是初步的，還需要許多資料來支持這種機(jī)制，但是這對于弱地震活動(dòng)背景區(qū)的研究是一次有益的嘗試。

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