蘇皖交界北西向斷裂構(gòu)造地震危險(xiǎn)性分析

鄭穎平，翟洪濤，趙 朋，李 光

(安徽省地震局，安徽 合肥 230001)

0 引言

近年來(lái)蘇皖交界區(qū)域(東經(jīng) 117.85°～120.00°，北緯 31.36°～34.00°)不斷有地震發(fā)生，2012年7月20日在江蘇高郵市與寶應(yīng)縣交界地區(qū)發(fā)生Ms4.9級(jí)地震，震源深度5 km，此次地震震中烈度達(dá)Ⅵ度，Ⅴ度區(qū)影響范圍達(dá)422 km2，極震區(qū)房屋倒塌、破壞，給社會(huì)和人民生活帶來(lái)一定的影響。

蘇皖交界區(qū)地震構(gòu)造背景顯示［1－2，4］，此區(qū)仍是中、強(qiáng)地震孕育的場(chǎng)所。

1 北西向斷裂構(gòu)造

研究區(qū)內(nèi)北西向斷裂主要為分布于蘇皖邊界處的自來(lái)橋—來(lái)安斷裂、無(wú)錫—宿遷斷裂、湖熟—溧陽(yáng)斷裂和板橋—南渡斷裂等四條主要斷裂(圖1)。本次對(duì)自來(lái)橋—來(lái)安斷裂補(bǔ)充了野外調(diào)查工作，并在重力異常部位增設(shè)了淺層地震手段，以期獲得自來(lái)橋—來(lái)安斷裂的最新活動(dòng)證據(jù);對(duì)研究區(qū)內(nèi)的其他北西向斷裂主要以收集前人研究資料為主，并加以分析。

(1)自來(lái)橋—來(lái)安斷裂 (圖1中F5，下同)

該斷裂又稱(chēng)施官集斷裂。斷裂自明光市自來(lái)橋北，向東南經(jīng)來(lái)安楊郢、長(zhǎng)山、施官，延伸至六合南的龍池附近，呈310°展布，長(zhǎng)度約100 km。該斷裂為一條物探解釋的隱伏斷裂，在布格重力異常圖上，斷裂東北側(cè)為負(fù)異常區(qū)，西南側(cè)為正異常條帶;在航磁異常圖上，該斷裂大致沿北西向航磁零等值線附近通過(guò)。

斷裂主要發(fā)育在新生代地層中，斷裂帶寬14 km，其西南側(cè)張八嶺群內(nèi)次級(jí)北西向斷裂、褶皺和片理發(fā)育。燕山中期的輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)玢巖沿?cái)嗔褍蓚?cè)分布;燕山晚期的石英二長(zhǎng)斑巖、石英閃長(zhǎng)巖巖體及石英二長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)玢巖、煌斑巖脈均與斷裂同向展布，密集成帶。斷裂橫穿六合—全椒凹陷，自來(lái)橋—八百里橋斷坳受其控制，上新世至早更新世大規(guī)模的玄武巖即沿此深斷裂帶噴溢，玄武巖中見(jiàn)大量橄欖石團(tuán)塊和晶體，說(shuō)明巖漿來(lái)源很深。在黃崗、靈巖山見(jiàn)到兩條切穿上新統(tǒng)的斷層，方向亦為北西向。

本次在來(lái)安縣長(zhǎng)山北采石坑開(kāi)展野外調(diào)查，發(fā)現(xiàn)多組北西向斷面出露。該組斷裂發(fā)育于新近紀(jì)淺灰色玄武巖內(nèi)，走向均為北西向，近直立。斷面較平滑，可見(jiàn)擦痕，顯示斷層具有斜滑性質(zhì)。斷面兩側(cè)巖石相對(duì)破碎，頂部蓋有第四紀(jì)礫石層。未見(jiàn)有軟弱斷層物質(zhì)發(fā)育(圖2)。

圖1 蘇皖交界斷裂構(gòu)造簡(jiǎn)圖Fig.1 Fault Structure diagram in the Junction of Anhui and Jiangsu Province

根據(jù)在來(lái)安縣長(zhǎng)山所發(fā)現(xiàn)北西向斷裂的產(chǎn)狀特征，結(jié)合重力異常所顯示的位置，此次在施官鎮(zhèn)東側(cè)布置一條約3 km的淺層地震測(cè)線qz5，測(cè)線走向近東西向(圖3)，受地形影響走向稍有變化。

qz5測(cè)線為探測(cè)自來(lái)橋—來(lái)安斷裂布設(shè)的測(cè)線，其時(shí)間剖面和深度解釋剖面見(jiàn)圖4，縱波時(shí)間剖面上可以識(shí)別出 T0、T1、T2、T3、T4、T5 等多組震相，剖面的顯著特征是在樁號(hào)1 300～1 600 m和樁號(hào)2 200～2 800 m范圍內(nèi)多組反射震相缺失，樁號(hào)1 300～1 600 m兩側(cè)反射層位略有向下彎曲，呈現(xiàn)一種擠壓狀態(tài)，判斷斷層存在，斷層自下而上基巖界面 T1錯(cuò)斷，覆蓋層內(nèi)未見(jiàn)明顯錯(cuò)斷。樁號(hào)2 200～2 800 m兩側(cè)反射同相軸均呈向下傾斜的形態(tài)，各反射層位沒(méi)有明顯錯(cuò)斷，判斷為不同期次的火山充填物。

沿該斷裂有一些小地震活動(dòng)，如1980年3月在六合縣瓜埠鄉(xiāng)發(fā)生了一個(gè)小震群，計(jì)18次小震，最大震級(jí)為ML2.1級(jí)。

綜上所述，該斷裂是一條形成于中生代而晚第三紀(jì)又強(qiáng)烈活動(dòng)的斷裂，在上新世仍有活動(dòng)，未見(jiàn)晚更新世以來(lái)有新活動(dòng)的證據(jù)。根據(jù)上述推測(cè)該斷裂為第四紀(jì)早中期活動(dòng)斷裂。

(2)無(wú)錫—宿遷斷裂(F4)

圖2 長(zhǎng)山北采石坑出露的斷面Fig.2 An Exposed Section of North Quarry in Changshan

圖3 自來(lái)橋—來(lái)安斷裂淺震測(cè)線布置示意圖(紫色實(shí)線qz5為測(cè)線位置)Fig.3 Seismic Monioring Line in Zilaiqiao-Lai’an Fault Line(the purple line qz5)

圖4 qz5淺震縱波勘探測(cè)線時(shí)間剖面及解釋深度剖面(橫向比例尺1∶4 000，縱向比例尺1∶4 000)Fig.4 Time and Depth Cross Section of qz5 Seismic Monitoring Line(The horizontal scale 1∶4 000，vertical scale 1∶4 000)

該斷裂西北起自宿遷，向東南經(jīng)洪澤、高郵、鎮(zhèn)江、常州、無(wú)錫延至蘇州以南，由一些北西向斷裂斷續(xù)分布而成，總體走向?yàn)镹W向，在地貌上表現(xiàn)為沿?cái)嗔寻l(fā)育的一系列湖泊。整個(gè)斷裂大體可以分為三段，即蘇州—無(wú)錫段(南段)、無(wú)錫—江都段(中段)、洪澤湖—宿遷段(北段)。

宿遷—洪澤湖段和江都—無(wú)錫段，沿?cái)嗔逊植加幸幌盗泻?，它是由皖東經(jīng)江蘇至杭州灣的現(xiàn)代臺(tái)階式地形地貌的臺(tái)階線，在衛(wèi)星影像上線性特征明顯，是新構(gòu)造分布的界線，因此，推測(cè)為第四紀(jì)早期活動(dòng)斷裂。該斷裂與北東向的陳家堡—小海斷裂交匯附近，歷史上于1624年2月發(fā)生了Ms6級(jí)地震。

(3)湖熟—溧陽(yáng)斷裂(F11)

該斷裂位于南京—上坊—湖熟—溧陽(yáng)一線，斷裂走向 310°～320°，傾向 SW，傾角較陡，為正斷裂，在衛(wèi)片上反映為暗色線性影像。地質(zhì)上該斷裂是北東東走向的寧鎮(zhèn)山脈與北北東走向的寧蕪山脈的分界斷裂。北東側(cè)的寧鎮(zhèn)山脈古生代地層形成線性延伸的復(fù)式褶皺，J3－K2地層較零星，而南西側(cè)寧蕪山脈發(fā)育了巨厚的J3－K2沉積，古生代地層則深埋地下。地貌上寧鎮(zhèn)山脈的山體和背斜構(gòu)造向西南延伸被該斷裂截止。如南京東南湯侖復(fù)背斜從東北向西南延伸到該斷裂附近突然消失，北東走向的青龍山(最高海拔277 m)向西南延伸到該斷裂東北盤(pán)迅速尖滅，在斷裂西南盤(pán)變?yōu)楹０?0～50 m的波狀崗地，幕府山、紫金山、大連山等山體延至該斷裂時(shí)也突然中斷，斷裂西南側(cè)為較平坦的平原和崗地。

該斷裂在重力和航磁異常圖上亦有清晰反映，沿?cái)嗔汛嬖谝粭l北西向的重力異常梯度帶，從浦口至上坊尤為明顯。南西側(cè)為布格重力負(fù)異常區(qū)，最小值－28×10－5m/s2，北東側(cè)為布格重力正異常區(qū)，在紫金山一帶重力值高達(dá)26×10－5m/s2。從航磁異常圖上可以看出，斷裂南西側(cè)為雜亂的磁場(chǎng)區(qū)，北東側(cè)為高正磁異常區(qū)，在紫金山一帶幅值達(dá)70 nT。

江蘇省地震工程研究院2003年垂直該斷裂布設(shè)了淺層地震測(cè)線，斷裂沒(méi)有斷錯(cuò)晚更新世以來(lái)地層。剖面顯示為西南盤(pán)下降，東北盤(pán)上升，傾向南西，視傾角40°～60°的正斷層，視斷距 2～3 m，基巖上方第四系底界面不連續(xù)，但中上部層面沒(méi)有受到擾動(dòng)。

根據(jù)斷裂沿線地質(zhì)地貌、淺層地震反射勘測(cè)等綜合分析，湖熟—溧陽(yáng)斷裂中生代時(shí)期活動(dòng)強(qiáng)烈，新生代早、中期繼承性活動(dòng)，最新活動(dòng)時(shí)代為早、中更新世，活動(dòng)性質(zhì)為正斷層。該斷裂與近東西向的幕府山—焦山斷裂交匯附近于548年10月發(fā)生了Ms5?4級(jí)地震。

(4)板橋—南渡斷裂(F12)

圖5 研究區(qū) Ms≥4級(jí)震中及斷裂分布圖Fig.5 Ms≥4■4 Earthquakes Epicenters and Faults in the Research Area

斷裂位于板橋—吉山—鳳凰山一帶，約呈305°～310°方向延伸，斷層面傾向北東，傾角較陡，北東盤(pán)(上盤(pán))下落，斷裂破碎帶寬約0.8～2.5 km不等。沿?cái)嗔鸦鹕交顒?dòng)強(qiáng)烈，呈角礫狀的火山巖發(fā)育廣泛。斷裂切割了黃馬青組、象山群，同時(shí)也切割了龍王山組—大王山組火山巖，沿?cái)嗔哑扑閹в屑?、臥兒崗閃長(zhǎng)玢巖侵入，說(shuō)明該斷裂中生代活動(dòng)強(qiáng)烈，尚未發(fā)現(xiàn)該斷裂晚第四紀(jì)以來(lái)有新活動(dòng)的跡象。該斷裂與北東向的茅山東側(cè)斷裂交匯附近于1979年7月發(fā)生了Ms6.0級(jí)地震。

研究區(qū)內(nèi)的4條北西向斷裂均為第四紀(jì)早、中期活動(dòng)斷裂，雖然未發(fā)現(xiàn)斷裂晚第四紀(jì)以來(lái)活動(dòng)的證據(jù)，但在東部地區(qū)，早—中更新世以來(lái)活動(dòng)的斷裂也應(yīng)加以注意，該類(lèi)斷裂具有發(fā)生中等強(qiáng)度地震的可能［3］。

2 北西向斷裂構(gòu)造與地震活動(dòng)

2.1 歷史地震分布與斷裂的關(guān)系

研究范圍內(nèi)有無(wú)錫—宿遷斷裂、自來(lái)橋—來(lái)安斷裂等4條北西向斷裂，除自來(lái)橋—來(lái)安斷裂外，其他北西向斷裂與北東向斷裂或近東西向斷裂交匯處均有Ms≥4■4級(jí)地震發(fā)生(圖5)。

自有地震記載以來(lái)，在研究區(qū)內(nèi)共記載Ms≥4■4級(jí)地震20次，其中近70%的地震發(fā)生于北西向斷裂與其他走向斷裂交匯處，最大地震震級(jí)為Ms6.0級(jí)。

圖6 研究區(qū)ML≥2.0級(jí)震中及斷裂分布圖Fig.6 ML≥2.0 Earthquakes Epicenters and Faults in the Research Area

2.2 現(xiàn)代小震分布與斷裂的關(guān)系

圖6 給出了研究區(qū)范圍內(nèi) ML≥2.0級(jí)地震及斷裂的分布圖，除自來(lái)橋—來(lái)安斷裂外，研究區(qū)域內(nèi)現(xiàn)代小震密集分布于北西向斷裂與其他走向斷裂交匯處;在北西向斷裂與北東向斷裂所夾持的區(qū)域，出現(xiàn)北西向的自來(lái)橋—來(lái)安斷裂與無(wú)錫—宿遷斷裂及北東向的滁河斷裂所夾持的區(qū)域內(nèi)現(xiàn)代小震發(fā)生頻次低，且局部有“空白”異常(圖 6)。

3 未來(lái)地震危險(xiǎn)性分析

根據(jù)前述，綜合分析蘇皖交界地區(qū)北西向斷裂活動(dòng)特征、斷裂構(gòu)造和地震活動(dòng)性關(guān)系，認(rèn)為本區(qū)域北西向斷裂構(gòu)造與北東向斷裂構(gòu)造交匯處有發(fā)生5.0級(jí)地震的構(gòu)造背景，其未來(lái)地震危險(xiǎn)性值得關(guān)注:

(1)危險(xiǎn)區(qū)位置:位于蘇皖交界沿?fù)P州、六合、高郵、盱眙、洪澤一帶，該帶內(nèi)主要有兩條北西向斷裂，即自來(lái)橋—來(lái)安斷裂和無(wú)錫—宿遷斷裂。

(2)震級(jí):不大于Ms5.0級(jí)。

(3)依據(jù):研究區(qū)域北西向斷裂活動(dòng)時(shí)代均為早中更新世，斷裂之間相互切割，構(gòu)造較為復(fù)雜;與研究區(qū)內(nèi)其他被北西向斷裂構(gòu)造所夾持的區(qū)域相類(lèi)比;研究區(qū)內(nèi)近年來(lái)地震相對(duì)較活躍，如金湖地震、高郵 Ms4.9級(jí)地震等;區(qū)域總體位于中強(qiáng)震活動(dòng)區(qū)。

［1］ 謝瑞征，徐徐，黃偉生.蘇浙皖滬地區(qū)中強(qiáng)地震潛在震源區(qū)判定標(biāo)志的研討［J］.地震學(xué)刊，1997，(1):11－20.

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