郯廬斷裂帶新沂-五河段晚第四紀(jì)活動(dòng)的新證據(jù)

鄭穎平 姚大全 張毅 張瑋晶 翟洪濤 趙朋 李光

1)安徽省地震局，合肥市長(zhǎng)江西路558號(hào) 230001

2)中國(guó)地震應(yīng)急搜救中心，北京 100049

0 引言

郯廬斷裂帶是中國(guó)東部地區(qū)最重要的一條斷裂帶，斷裂帶在不同段落具有不同程度的新活動(dòng)性。已有研究表明，郯廬斷裂帶新沂-五河段新活動(dòng)特征明顯(翟炳松等，1992;晁洪太等，1994;姚大全等，1995)，而有歷史記載以來該段缺乏強(qiáng)震記錄，這是否能夠真實(shí)地反映該段落的地震活動(dòng)水平，在這樣一個(gè)構(gòu)造段落上未來是否會(huì)突發(fā)高強(qiáng)度地震，要弄清這些問題且科學(xué)評(píng)價(jià)該斷裂段的未來地震危險(xiǎn)性，開展斷裂帶活動(dòng)性研究工作則十分必要。

本文在前人工作的基礎(chǔ)上，圍繞郯廬斷裂帶的新沂-五河段開展了新活動(dòng)研究工作，通過對(duì)重點(diǎn)地段的地震地質(zhì)調(diào)查，結(jié)合探槽技術(shù)等，對(duì)郯廬斷裂帶新沂-五河段斷裂活動(dòng)習(xí)性、新活動(dòng)特征等進(jìn)行了初步探討，以期為深入研究郯廬斷裂帶新沂-五河段大地震復(fù)發(fā)規(guī)律等提供重要的基礎(chǔ)研究資料。

1 研究概況

前人在地震地質(zhì)考察中，已陸續(xù)發(fā)現(xiàn)郯廬斷裂帶新沂-五河段新活動(dòng)跡象(謝瑞征等，1991;翟炳松等，1992)，在新沂嶂山閘發(fā)現(xiàn)的古地震裂縫(丁夢(mèng)麟等，1981)及在泗縣赤山發(fā)現(xiàn)的逆斷型崩積楔(湯有標(biāo)等，1990;姚大全等，2003)等均為新活動(dòng)的直接證據(jù)。為進(jìn)一步補(bǔ)充完善郯廬斷裂帶新沂-五河段新活動(dòng)證據(jù)，在前人研究的基礎(chǔ)上我們補(bǔ)充開展了地震地質(zhì)調(diào)查研究工作。

2 研究區(qū)第四系特征

研究區(qū)主要出露全新世地層，該層以黑土層為主，偶見灰褐色層，成分為淤泥質(zhì)砂質(zhì)粘土，稍密，軟塑;下伏晚更新世地層，主要為姜黃-棕黃-灰黃色粘土、亞粘土，含鐵、錳結(jié)核及鈣結(jié)核，鈣結(jié)核向下部逐漸富集，底層部局部形成鈣質(zhì)結(jié)核層，該層巖性致密、堅(jiān)硬，柱狀節(jié)理發(fā)育，碎裂時(shí)斷面呈蒜瓣?duì)?中更新世地層多見紅棕色粉砂質(zhì)亞粘土;早更新世地層主要為砂礫層夾灰綠色粘土。

3 沿線地震地質(zhì)調(diào)查及重點(diǎn)地段探槽開挖

工作中沿新沂-五河段開展了地震地質(zhì)調(diào)查，主要通過衛(wèi)片解譯、斷裂沿線地貌調(diào)查并結(jié)合前人研究資料進(jìn)行分析，選擇重點(diǎn)地段進(jìn)行探槽開挖，現(xiàn)場(chǎng)編錄斷裂新活動(dòng)跡象(圖1)。

圖1 郯廬斷裂帶新沂-五河段地震構(gòu)造簡(jiǎn)圖

3.1 新沂馬陵山

在新沂南馬陵山一帶，斷裂通過處地貌上有不同的表現(xiàn)，西部為線狀低丘，東部為平坦的第四系平原(圖1)。

3.2 宿遷曉店

沿橋北鎮(zhèn)往南，在曉店一帶宿遷地震臺(tái)東選擇開挖了一處探槽(圖1)，探槽長(zhǎng)為2m，寬2m，深1.5m，該探槽揭露出西側(cè)白堊紀(jì)砂巖與東側(cè)晚更新世粘土層呈斷層接觸，且砂巖覆于粘土層上，斷面傾向南西，傾角為62°(圖2)。

圖2 宿遷曉店探槽揭示剖面

由宿遷往南，斷裂隱伏于第四系之下，至泗洪重崗山及泗縣赤山一帶，線狀低丘再次出現(xiàn)(圖1)。

3.3 泗洪重崗山地區(qū)剖面

本次在重崗山泗洪地震臺(tái)西側(cè)選擇3處地點(diǎn)重點(diǎn)進(jìn)行了探槽開挖(圖1)，這3處探槽表現(xiàn)出的共性為，東側(cè)白堊紀(jì)紅色砂巖逆沖覆于西側(cè)晚更新世粘土層之上，但有的探槽壁呈現(xiàn)出白堊紀(jì)砂巖與晚更新世粘土層呈交錯(cuò)狀接觸，有的存有楔狀體。

3.3.1 重崗山南側(cè)探槽(圖1中tc1)

在重崗山南青陽(yáng)鎮(zhèn)后陳村一麥地開挖了探槽1。探槽走向近東西，槽長(zhǎng)5m，寬2m，深3m;探槽北壁揭示出東側(cè)白堊紀(jì)磚紅色砂巖逆沖于晚更新世地層之上，砂巖含圓礫成份，晚更新世粘土層呈黃褐色，富含鐵錳結(jié)核，上覆第四紀(jì)耕殖層細(xì)砂成份高，含鐵錳結(jié)核，該層未受到錯(cuò)動(dòng)。主斷面走向15°，傾向南東東，傾角40°，在斷層兩側(cè)粘土層和白堊紀(jì)砂巖中以及上覆耕殖層中取得光釋光樣品tc1-OSL01及tc1-OSL02(圖3)。

圖3 青陽(yáng)鎮(zhèn)后陳村南探槽1剖面

3.3.2 重崗山中部探槽(圖1中tc2)

向北距離探槽1約230 m處開挖了探槽2，其走向近東西，槽長(zhǎng)4m，寬2m，深3m。探槽北壁揭示出東側(cè)白堊紀(jì)磚紅色砂巖整體呈現(xiàn)出逆沖覆于晚更新世地層之上的現(xiàn)象，局部出現(xiàn)犬牙交錯(cuò)狀。從揭露的探槽北壁看，有3個(gè)楔狀體存在，表現(xiàn)為較軟的晚更新世粘土層嵌入較硬的白堊紀(jì)磚紅色砂巖之下。在槽壁的底端出露的砂巖與粘土層的接觸面上見斷面，局部有擦痕，斷面走向14°，傾向南東東，總體傾角57°，該斷面往東為寬約50cm的粘土與磚紅色砂巖雜揉帶。在楔狀體粘土層中取得光釋光樣品 tc2-OSL01、tc2-OSL02、tc2-OSL03及tc2-OSL04(圖4)。

3.3.3 重崗山北部探槽(圖1中tc3)

向北距離1號(hào)探槽1360m處開挖了組合探槽3。探槽走向分別為近南北向和近東西向，近南北向探槽長(zhǎng)2m，寬1m，深3m，表現(xiàn)為紅砂巖覆于黃色粘土層之上。近東西向探槽長(zhǎng)4m，寬1m，深約4m(圖5)，在該近東西向探槽中揭露出斷裂活動(dòng)的豐富遺跡。探槽南壁表現(xiàn)為東側(cè)白堊紀(jì)磚紅色細(xì)砂巖與西側(cè)富含鐵、錳結(jié)核的晚更新世粘土層呈斷層接觸，在砂巖與粘土層接觸處出露一個(gè)倒三角形楔狀體，磚紅色砂巖碎石塊混雜堆積其中，楔狀體尖滅處距離地表約2m，在下伏粘土層中取得光釋光樣品 tc3-OSL02。楔狀體上覆厚約80cm的細(xì)砂層，在由地表向下約50cm處的細(xì)砂層中取得光釋光樣品 tc3-OSL01(圖6)。

圖4 重崗山中部探槽2剖面

圖5 重崗山北部近東西向探槽(鏡像南)

3.4 泗洪峰山探槽

在五河以北的峰山一帶，探槽(圖1)揭露西側(cè)白堊紀(jì)紅色砂巖逆沖覆于晚更新世粘土層上(圖7)。

4 斷裂沿線地震活動(dòng)

郯廬斷裂帶新沂-五河段有歷史記載以來僅于1829年在五河發(fā)生了一次MS地震，距今180多年來未記錄有破壞性地震發(fā)生;1970年以來地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，該段現(xiàn)代小震記錄到的最大地震震級(jí)為ML3.8(圖1)，地震頻度低，震級(jí)小，能量釋放有限。

圖6 重崗山北部近東西向探槽剖面

圖7 泗洪峰山探槽

5 認(rèn)識(shí)與討論

通過郯廬斷裂帶新沂-五河段大量的地震地質(zhì)調(diào)查，及在重點(diǎn)地段的探槽開挖，發(fā)現(xiàn)了該段晚第四紀(jì)以來仍有活動(dòng)的新證據(jù)，綜合斷裂帶沿線地震活動(dòng)分析，本文對(duì)該段斷裂晚第四紀(jì)以來活動(dòng)習(xí)性等得出如下認(rèn)識(shí):

(1)郯廬斷裂帶新沂-五河北段新活動(dòng)證據(jù)充分，由新沂向南經(jīng)宿遷、泗洪至淮河邊，探槽揭露總體表現(xiàn)為晚白堊紀(jì)磚紅色砂巖逆沖覆于晚更新世粘土層之上。

(2)在新沂-五河段，斷裂通過基巖區(qū)，線性構(gòu)造發(fā)育，多表現(xiàn)為平原區(qū)隆起的線狀低丘;斷層通過處常見構(gòu)造崩積楔和斷層陡坎，局部地段表現(xiàn)為沖溝右旋扭錯(cuò)及構(gòu)造裂縫。

(3)本段歷史地震活動(dòng)強(qiáng)度小，頻度低，現(xiàn)代小震活動(dòng)頻度和強(qiáng)度也相對(duì)低，能量釋放程度與本段新活動(dòng)強(qiáng)烈的地質(zhì)地貌表現(xiàn)相比，表現(xiàn)出異常性;結(jié)合前人對(duì)本段進(jìn)行研究取得的年代樣品測(cè)試資料，推測(cè)可能原因?yàn)楸径沃饕?級(jí)以上強(qiáng)震的孕震場(chǎng)所，7級(jí)以上強(qiáng)震的復(fù)發(fā)間隔時(shí)間長(zhǎng)。

郯廬帶新沂-五河段晚第四紀(jì)以來新活動(dòng)證據(jù)明顯，最新一次大震離逝時(shí)間已超過1300年(姚大全等，2003)，本段未來具有發(fā)生強(qiáng)震的可能，且危險(xiǎn)性有可能在逐步提高。