臨漳-大名斷裂活動(dòng)特征1

冉志杰　彭遠(yuǎn)黔　孟立朋　孫麗娜　溫　超　王　燕（河北省地震局，石家莊 050021）

臨漳-大名斷裂活動(dòng)特征1

冉志杰彭遠(yuǎn)黔孟立朋孫麗娜溫超王燕
（河北省地震局，石家莊 050021）

冉志杰，彭遠(yuǎn)黔，孟立朋，孫麗娜，溫超，王燕，2016.臨漳-大名斷裂活動(dòng)特征.震災(zāi)防御技術(shù)，11（2）：230—238. doi：10.11899/zzfy20160206

臨漳-大名斷裂位于覆蓋層較厚的平原地區(qū)，處于隱伏狀態(tài)，為獲得斷裂的淺部構(gòu)造特征以及活動(dòng)特征，在斷裂上采用高分辨淺層地震探測(cè)方法，獲得了兩條高質(zhì)量疊加時(shí)間剖面圖以及深度剖面圖，這些圖像清晰地顯示了斷裂的淺部構(gòu)造以及活動(dòng)特征。探測(cè)結(jié)果表明，臨漳-大名斷裂活動(dòng)時(shí)代具有分段性，臨漳段斷裂上斷點(diǎn)埋深120m，最新活動(dòng)時(shí)代為中更新世早期；大名段斷裂上斷點(diǎn)埋深105m，最新活動(dòng)時(shí)代為晚更新世中期。

臨漳-大名斷裂高分辨地震勘探斷裂活動(dòng)特征

引言

臨漳-大名斷裂西起臨漳附近，向東經(jīng)魏縣南、大名南、龍王廟、馬陵至朝城南，在朝城鎮(zhèn)以北與聊蘭斷層相交，走向北西西，它是古生代以來長(zhǎng)期活動(dòng)的一條邊界大斷裂，控制內(nèi)黃隆起和臨清凹陷的發(fā)育。許華明等（2010）認(rèn)為，臨漳-大名斷裂是磁縣-大名斷層的東段，上斷點(diǎn)埋藏較深，在1200m左右，斷裂向上影響到中更新統(tǒng)，判斷臨漳-大名斷裂為中更新世斷裂（中國(guó)地震局地殼應(yīng)力研究所，2014）。斷裂沿線是一條活動(dòng)較強(qiáng)的地震帶，沿該斷裂附近，已發(fā)生過多次較大的地震。

盡管一些學(xué)者對(duì)臨漳-大名斷裂進(jìn)行了一些研究，但對(duì)其構(gòu)造和活動(dòng)特征，尤其是淺部特征認(rèn)知不足，因此有必要對(duì)該斷裂開展進(jìn)一步研究。

臨漳-大名斷裂位于覆蓋層較厚的平原地區(qū)，處于隱伏狀態(tài)，需采用有效的探測(cè)方法確定斷裂的上斷點(diǎn)埋深、斷裂的最新活動(dòng)年代等活動(dòng)特征。隱伏斷裂探測(cè)主要采用反射波探測(cè)方法（徐明才等，2005；劉保金等，2002，2008；何正勤等，2010；楊歧焱等，2015），因此，針對(duì)該斷裂采用高分辨淺層地震勘探方法對(duì)斷裂開展探測(cè)，以便獲得斷裂的活動(dòng)特征。

1　斷裂構(gòu)造及地震活動(dòng)特征

1.1斷裂構(gòu)造

臨漳-大名斷裂位于臨漳以東的華北平原隱伏區(qū)中，西起臨漳附近，向東經(jīng)魏縣南、大名南、龍王廟、馬陵至朝城南，走向北西西，全長(zhǎng)90km，傾向北東，傾角50°—60°。它是古生代以來長(zhǎng)期活動(dòng)的一條邊界大斷裂，控制內(nèi)黃隆起和臨清凹陷的發(fā)育。位于邯鄲東南的成安-大名QX90-355石油地震剖面顯示（圖1），斷裂表現(xiàn)為鏟式斷層，斷層切穿新近系以下地層，斷入基底，石炭紀(jì)—二疊紀(jì)地層被明顯斷開，落差約3000—7000m。斷層控制丘縣凹陷白堊紀(jì)和古近系的沉積，古近紀(jì)時(shí)期該斷裂活動(dòng)較弱，在下降一側(cè)未形成明顯的沉降中心，魏縣西南一帶厚度最大為2000m。新近紀(jì)以來有強(qiáng)烈活動(dòng)，使沉降中心由凹陷中部向該斷裂轉(zhuǎn)移，新近紀(jì)—第四系厚達(dá)1900m。臨漳-大名斷裂西段落差較大，始新統(tǒng)底面落差為2100m，漸新統(tǒng)底面落差1300m，新近系底面（T2）垂直落差200m。東段落差，始新統(tǒng)底面1200m，新近系底面300m。

圖1　邯鄲東南QX90-355石油地震解釋剖面圖（據(jù)華北油田，1999）Fig.1　Seismic profile and interpretation of QX90-355 section in Southeast of Handan （according to North China Oil Field，1999）

1.2地震活動(dòng)

斷裂沿線是一條活動(dòng)較強(qiáng)的地震帶，沿?cái)嗔迅浇l(fā)生過較大的地震，如344年臨漳5—6級(jí)地震、953年大名4?級(jí)地震、1654年朝城5?級(jí)地震、1889年大名5級(jí)地震、1968年大名4.2級(jí)地震。近年來沿?cái)嗔殉Ｓ?級(jí)以下地震活動(dòng)。從斷裂附近的震中分布圖來看（圖2），地震震中分散，沒有明顯的密集性，但呈現(xiàn)出地震沿?cái)嗔逊植嫉奶卣鳌?/p>

2　臨漳-大名斷裂淺層地震勘探

2.1測(cè)區(qū)第四紀(jì)地層

第四紀(jì)地層層序劃分是判斷由淺層地震勘探結(jié)果得到斷層活動(dòng)時(shí)代的重要依據(jù)，利用地層層序劃分結(jié)果與地震勘探時(shí)深轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，從而可確定斷層上斷點(diǎn)和最新活動(dòng)時(shí)代。

河北省地區(qū)第四系地層由老至新的劃分是：下更新統(tǒng)出露地層以泥河灣組河湖相堆積及其下伏冰磧—冰水堆積物為代表，平原地區(qū)為固安組地層。中更新統(tǒng)出露地層上段為一套相當(dāng)于周口店期的紅黃土、紅色亞粘土所構(gòu)成的湖積-沖洪積層，下段由紅色泥礫為主構(gòu)成的冰磧冰水堆積物，平原地區(qū)為楊柳青組地層。上更新統(tǒng)出露地層為以馬蘭黃土代表的黃土堆積，以及下伏的沖洪積或冰水冰緣堆積物—砂礫石層，平原地區(qū)為歐莊組地層。全新統(tǒng)為一套近代以沖積、洪積及湖沼為主的堆積物。

圖2　臨漳-大名斷裂構(gòu)造、震中分布及淺層測(cè)線位置圖Fig.2　Location of geophysical prospecting lines，the Linzhang-Daming fault and the distribution of earthquake epicenters

測(cè)區(qū)位于河北省平原地區(qū)，第四紀(jì)地層發(fā)育特征如下：

全新統(tǒng)（Qh）：為沖洪積層及超覆于以上各套地層之上的殘積層、風(fēng)積層，為一套亞砂土和亞粘土，巖性單調(diào)，變化不大。

上更新統(tǒng)（Qp3）：上段上部為淺黃色粉土質(zhì)亞砂土、亞粘土，下部為亂礫石層。中段主要為粉土質(zhì)亞砂土、亞粘土，含大量鈣質(zhì)結(jié)核，夾古土壤層及砂、礫、碎石透鏡體。下段為粗顯層理的亞砂土、砂礫石及卵石層，局部地區(qū)為卵石、礫石混有砂、泥的雜亂堆積，通稱“黃土礫石層”。

中更新統(tǒng)（Qp2）：為紅色泥礫層一套冰磧-冰水堆積物，其中礫石、卵石含量占50—70%，混雜紅色粘土及砂巖屑，以石英砂巖為主，下部則見片麻巖、火成巖的卵石及塊石，并已風(fēng)化成砂土狀。

下更新統(tǒng)（Qp1）：由直徑10—20cm及50cm以上的卵石或漂礫與含量約占40—50%的粘土及砂、礫組成雜色泥礫層，呈雜亂堆積。

圖3為永年、沙河、磁縣、臨漳、大名、肥鄉(xiāng)、南和等地典型鉆孔地層剖面對(duì)比圖（陳望和等，1987）。

臨漳全新統(tǒng)（Qh）底面埋深25m；上更新統(tǒng)（Qp3）分上、中、下三段，其底板埋深分別為39m、58m、79m；中更新統(tǒng)（Qp2）分上、下兩段，其底板埋深分別為120m、193m；下更新統(tǒng)（Qp1）分上、下兩段，其底板埋深分別為230m、266m。

大名全新統(tǒng)（Qh）底面埋深38m；上更新統(tǒng)（Qp3）分上、中、下三段，其底板埋深分別為76m、126m、200m；中更新統(tǒng)（Qp2）分上、下兩段，其底板埋深分別為248m、280m；下更新統(tǒng)（Qp1）分上、下兩段，其底板埋深分別為387m、470m。

圖3　第四系地層剖面對(duì)比圖（陳望和等，1987）Fig.3　Comparison of the Quaternary stratigraphic section（from Chen Wanghe et al.，1987）

2.2測(cè)線位置

為了查明臨漳-大名斷裂的活動(dòng)特征，在臨漳、大名附近各布設(shè)了一條淺層地震勘探剖面，LZ01測(cè)線位于臨漳北史莊村西，全長(zhǎng)1000m，測(cè)線走向NE30°，剖面起點(diǎn)114°43'29.28"E，36°18'20.46"N；終點(diǎn)114°43'50.78"E，36°18'47.90"N；DM01測(cè)線位于大名舊治村西，全長(zhǎng)800m，測(cè)線走向NE40°，剖面起點(diǎn)115°07'34.61"E，36°14'47.76"N；終點(diǎn)115°07'53.50"E，36°15'07.90"N。兩條剖面均跨過了臨漳-大名斷裂（圖2）。

2.3數(shù)據(jù)采集和處理方法

數(shù)據(jù)采集采用美國(guó)GEOMETRICS公司生產(chǎn)的STRTAVISORNZXP96高分辨率數(shù)字地震儀，地震波采用70kg沖擊震源單點(diǎn)激發(fā)，每個(gè)點(diǎn)激發(fā)18次，沖擊夯源沖擊置于地面的金屬墊板，以便提高震動(dòng)能的耦合轉(zhuǎn)換效率；每道采用6個(gè)60Hz組合檢波器串接收，以便提高檢波器的靈敏度。

為合理選取數(shù)據(jù)采集參數(shù)，進(jìn)行了擴(kuò)展排列試驗(yàn)。圖4為擴(kuò)展排列地震試驗(yàn)記錄（96道），試驗(yàn)采用道間距4m，偏移距0m，采用全通頻帶記錄。由圖4所示的地震試驗(yàn)記錄可知，干擾波較為發(fā)育，主要表現(xiàn)為強(qiáng)面波、直達(dá)波、淺層折射波。面波的頻率和視速度較低，反射波的頻率和視速度較高。在近炮點(diǎn)記錄道上，淺層反射信息豐富，受面波干擾嚴(yán)重。在遠(yuǎn)炮點(diǎn)記錄道上，地震記錄的信噪比較高，有效反射波不受干擾波干擾，為獲得淺層反射波，宜采用小偏移距。

圖4　擴(kuò)展排列試驗(yàn)Fig.4　Extended permutation test

通過試驗(yàn)和綜合分析，最終選用的工作參數(shù)為：道間距4m，炮間距16m，偏移距8m，單點(diǎn)疊加次數(shù)18次，72道接收，記錄長(zhǎng)度0.7s，采樣間隔0.25ms，15Hz低切濾波器和250Hz高切濾波器。采用9次覆蓋、單邊排列激發(fā)的淺層地震反射技術(shù)。

數(shù)據(jù)處理采用水平多次疊加的方法，主要處理方法有：真振幅恢復(fù)、地表一致性振幅補(bǔ)償、數(shù)字濾波、初至靜校正、反褶積、速度分析、動(dòng)校正、剩余靜校正、疊加、偏移、時(shí)深轉(zhuǎn)換等。

2.4地震反射剖面特征

LZ01測(cè)線位于臨漳北史莊村西，全長(zhǎng)1000m，由疊加速度獲得層速度，淺層地震勘探時(shí)間剖面經(jīng)時(shí)深轉(zhuǎn)換獲得其深度剖面，圖5展示了整個(gè)淺層地震勘探剖面。根據(jù)該剖面的波組特征，解釋了兩組反射波TQ3、，其中：TQ3為上更新統(tǒng)底界面產(chǎn)生的反射波，為中更新統(tǒng)上段底界面產(chǎn)生的反射波。TQ3反射波組特征明顯、連續(xù)性好，在整個(gè)剖面上可連續(xù)追蹤對(duì)比。根據(jù)臨漳地層資料TQ3為上更新統(tǒng)底界面產(chǎn)生的反射波。

在圖5所示的淺層地震剖面上，在測(cè)線樁號(hào)340m（CDP171）附近反射時(shí)間170ms以下的反射波同相軸出現(xiàn)明顯消失、錯(cuò)動(dòng)現(xiàn)象，表明此處存在斷裂，斷層地表投影坐標(biāo)114°43'36.65"，36°18'29.79"，斷層傾向北，為高角度的正斷層，斷層上斷點(diǎn)埋深120m，錯(cuò)斷了以下的反射波界面，未錯(cuò)斷上更新統(tǒng)（）底界，斷層活動(dòng)時(shí)代為中更新世早期。

圖5　LZ01測(cè)線淺層地震剖面Fig.5　Shallow seismic profile along LZ01 prospecting line

DM01測(cè)線位于大名舊治村西，全長(zhǎng)800m，由疊加速度獲得層速度，淺層地震勘探時(shí)間剖面經(jīng)時(shí)深轉(zhuǎn)換獲得其深度剖面，圖6展示了整個(gè)淺層地震勘探剖面。根據(jù)該剖面的波組特征，解釋了3組反射波、、TQ2，其中：為上更新統(tǒng)內(nèi)的反射波界面，TQ3為上更新統(tǒng)底界面產(chǎn)生的反射波，TQ2為中更新統(tǒng)底界面產(chǎn)生的反射波。反射波組特征明顯、連續(xù)性好，在整個(gè)剖面上可連續(xù)追蹤對(duì)比。根據(jù)大名地層資料為上更新統(tǒng)上段底界面產(chǎn)生的反射波。

在圖6所示的淺層地震剖面上，在測(cè)線樁號(hào)500m（CDP251）附近反射時(shí)間150ms以下的反射波同相軸出現(xiàn)明顯錯(cuò)斷和消失，表明此處存在斷裂，斷層地表投影坐標(biāo)115°07'44.72"E，36°15'01.79"N，斷層傾向北，為高角度的正斷層。

對(duì)比時(shí)深轉(zhuǎn)換剖面，斷層上斷點(diǎn)埋深105m，錯(cuò)斷了TQ3、TQ2反射波同相軸，即斷層錯(cuò)斷了上更新統(tǒng)、中更新統(tǒng)（、）底界，未錯(cuò)斷上更新統(tǒng)上段底界，斷層活動(dòng)時(shí)代為晚更新世中期。

2.5綜合對(duì)比解釋

據(jù)陳望和等（1987）的地層資料，LZ01測(cè)線所位于的臨漳全新統(tǒng)（Qh）底面埋深25m；上更新統(tǒng)（）底板埋深為79m；中更新統(tǒng)（）分上、下兩段，其底板埋深分別為120m、193m。LZ01測(cè)線淺層地震勘探（圖5）表明，斷層上斷點(diǎn)埋深120m，錯(cuò)斷了中更新統(tǒng)下段（），未錯(cuò)斷到上更新統(tǒng)（）底界。斷層活動(dòng)時(shí)代為中更新世早期。

圖6　DM01測(cè)線淺層地震剖面Fig.6　Shallow seismic profile along DM01 prospecting line

DM01測(cè)線所位于的大名全新統(tǒng)（Qh）底面埋深38m；上更新統(tǒng)（）分上、中、下三段，其底板埋深分別為76m、126m、200m；中更新統(tǒng)（）底板埋深280m。DM01測(cè)線淺層地震勘探（圖6）表明，斷層上斷點(diǎn)埋深105m，斷層錯(cuò)斷了上更新統(tǒng)（）、中更新統(tǒng)（）底界，未錯(cuò)斷上更新統(tǒng)上段（）底界，斷層活動(dòng)時(shí)代為晚更新世中期。

綜合分析LZ01、DM01測(cè)線淺層地震勘探剖面可見，臨漳-大名斷裂是一條高傾角、正斷層性質(zhì)斷裂帶，視傾向北東。斷層上斷點(diǎn)埋深105—120m，最新活動(dòng)時(shí)代為中更新世早期—晚更新世中期。

3　結(jié)論

許華明等（2010）認(rèn)為，臨漳-大名斷裂是磁縣-大名斷層的東段，該段上斷點(diǎn)斷錯(cuò)至古近系頂，埋深1200m左右，新近紀(jì)及第四紀(jì)地層沉積穩(wěn)定。圖3所示臨2鉆孔與大21鉆孔之間晚更新世底界落差110m左右，全新統(tǒng)底界落差10m左右，顯示兩鉆孔之間存在斷裂構(gòu)造，斷裂活動(dòng)時(shí)代為全新世?？鐢鄬铀你@孔資料顯示（圖7），臨漳-大名斷裂為中更新世斷裂。位于臨漳和大名的兩條淺層地震勘探剖面表明（圖5、圖6），臨漳-大名斷裂上斷點(diǎn)埋深105—120m，最新活動(dòng)時(shí)代為中更新世早期—晚更新世中期。

跨斷層鉆孔剖面中鉆孔間距較大，達(dá)到十多千米，地層埋深橫向?qū)Ρ日`差較大，對(duì)斷層活動(dòng)時(shí)代的確定存在偏差，通過跨斷層淺層地震勘探所確定的斷裂活動(dòng)時(shí)代應(yīng)更加可靠。

在相距37km的兩條剖面探測(cè)結(jié)果顯示，臨漳-大名斷裂活動(dòng)時(shí)代具有分段特征：臨漳段斷裂上斷點(diǎn)埋深120m，最新活動(dòng)時(shí)代為中更新世早期；大名段斷裂上斷點(diǎn)埋深105m，最新活動(dòng)時(shí)代為晚更新世中期。

應(yīng)用高分辨淺層地震探測(cè)方法探測(cè)到了臨漳-大名斷裂的位置和活動(dòng)特征，為該斷裂的進(jìn)一步研究提供了可靠的依據(jù)。

圖7　前大西堡—張村集水文鉆孔剖面（據(jù)河北省地礦局水文隊(duì)資料）Fig.7　The borehole profiles in Qiandaxibu-Zhangcunji（from Hebei Bureau of Geology and Mineral Resources）

陳望和，倪明云等.1987.河北第四紀(jì)地質(zhì).北京：地質(zhì)出版社.

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Active Characteristics of the Linzhang-Daming Fault

Ran Zhijie，Peng Yuanqian，Meng Lipeng，Sun Lina，Wen Chao and Wang Yan
（Earthquake Administration of Hebei Province，Shijiazhuang 050021，China）

The Linzhang-Daming fault is blind fault and buried in the plain area which is covered by the thick cap rock.Two high quality time sections and the depth profiles were obtained with high resolution shallow seismic detection method for analysis of the characteristics of shallow structure and activity.The results show the shallow structure and activity of fault characteristic information.The fault is of segmentation，in which the breakpoint of Linzhang segment is at the depth of more than 120m with early stage of middle Pleistocene and the breakpoint of Daming segment is at the depth of more than 105m with middle period of Late Pleistocene.

Linzhang-Daming fault；High resolution shallow seismic detection；Activity characteristics of fault

河北省地震科技星火計(jì)劃項(xiàng)目“河北省1:25萬構(gòu)造圖編制”（DZ20150504104）資助

2015-08-18

冉志杰，男，生于1979年。高級(jí)工程師。主要從事于地震活動(dòng)性研究。E-mail：ranzhijie0927@126.com

彭遠(yuǎn)黔，男，生于1965年，高級(jí)工程師。主要從事工程地震研究。E-mail：pengyq84531@126.com