武漢區(qū)域地質(zhì)與區(qū)域的穩(wěn)定性分析

李國(guó)勝，張志成，蒙核量，徐華

(武漢市測(cè)繪研究院，湖北 武漢 430022)

武漢區(qū)域地質(zhì)與區(qū)域的穩(wěn)定性分析

李國(guó)勝*，張志成，蒙核量，徐華

(武漢市測(cè)繪研究院，湖北 武漢 430022)

依據(jù)資料收集和野外地質(zhì)調(diào)查獲得的大量數(shù)據(jù)和信息，探討了武漢都市發(fā)展區(qū)區(qū)域地質(zhì)中的一些問(wèn)題，對(duì)地殼的穩(wěn)定性進(jìn)行了初步的分析。燕山運(yùn)動(dòng)破壞了巖體的完整性，地應(yīng)力不易大量集中與突然釋放，武漢是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定地區(qū)。但是，區(qū)域具有中強(qiáng)地震活動(dòng)水平，未來(lái)百年不排除發(fā)生六級(jí)地震的可能。文中涉及到的內(nèi)容，利于土地、地下空間、水資源、礦產(chǎn)資源等的開(kāi)發(fā)和利用。

武漢；區(qū)域地質(zhì)；穩(wěn)定性

1 前 言

武漢都市發(fā)展區(qū)地處長(zhǎng)江中下游湖北省東部，以武漢三鎮(zhèn)構(gòu)成的主城區(qū)為中心、以外環(huán)高速公路附近的鄉(xiāng)、鎮(zhèn)行政邊界為基本界線，東到陽(yáng)邏、雙柳、左嶺、豹澥，西至走馬嶺、蔡甸城關(guān)鎮(zhèn)、常福，北抵天河、橫店、三里，南達(dá)紗帽、金口、鄭店和五里界，地理坐標(biāo)橫跨東徑113°55′43″～114°41′13″，縱躍北緯30°16′12″～30°51′49″，包括1個(gè)主城區(qū)、2個(gè)開(kāi)發(fā)區(qū)和6個(gè)新城區(qū)。雖然還沒(méi)有記載到該范圍內(nèi)發(fā)生過(guò)大的地震，但它的地質(zhì)構(gòu)造、區(qū)域的穩(wěn)定性對(duì)地下空間、水資源開(kāi)發(fā)和土地使用等有重要的影響，一直引起廣泛的關(guān)注。丁寶田研究了新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的特征及地殼的穩(wěn)定性[1]。謝廣林等新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)早期、晚期與斷裂的關(guān)系[2]。譚術(shù)魁等探討了武漢區(qū)域地質(zhì)的問(wèn)題[3]。本文依據(jù)系統(tǒng)的資料收集整理和重力、磁法、電法、淺層地震等野外地質(zhì)調(diào)查，在前人認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，探討武漢都市發(fā)展區(qū)區(qū)域地質(zhì)中的一些問(wèn)題，如地貌、地層、斷裂和地殼運(yùn)動(dòng)，以利于土地、地下空間和礦產(chǎn)資源等的開(kāi)發(fā)利用，滿足武漢經(jīng)濟(jì)的快速的發(fā)展和趕上城市工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的步伐。

2 地貌和地層

武漢都市發(fā)展區(qū)居于三面環(huán)山向西敞開(kāi)的“橫八字”形不完整半封閉型盆地中心，地勢(shì)低洼，長(zhǎng)江、漢江交匯于此，形成以平原地貌為主、殘丘孤崗時(shí)斷時(shí)連、周邊湖泊環(huán)繞的地貌格局。地面高程介于 18 m～200 m之間。地勢(shì)總體平坦，呈東南高、西北低、局部殘丘矗立的特征，以丘陵與平原相間的波狀起伏地形為主，最高山峰為武昌頂冠峰，海拔 197.7 m，最低為長(zhǎng)江、漢江河床，分別為 -16.8m和 -7.7 m。166個(gè)湖泊星羅棋布，被譽(yù)為百湖之市。主要地貌類型有河湖階地、崗狀平原、構(gòu)造剝蝕殘丘和低丘陵四種(如圖1所示)，各自所占比例分別為29.00%、22.95%、14.54和6.93%，水域占26.58%。

圖1 武漢都市發(fā)展區(qū)地貌圖[4]

圖2 區(qū)域大地單元?jiǎng)澐謭D[5]

武漢都市發(fā)展區(qū)內(nèi)地層可劃分為26個(gè)地層單位(如表1所示)。其中，白堊—古近系碎屑巖盆地分布面積約 1 624.04 km2，約占總面積的46.82%，為武漢都市發(fā)展區(qū)分布最廣的地層。

武漢都市發(fā)展區(qū)地層劃分[5] 表1

續(xù)表2

武漢都市發(fā)展區(qū)內(nèi)地表第四系分布廣泛，基巖露頭總體上較零星，除志留紀(jì)、泥盆紀(jì)和二疊紀(jì)分布相對(duì)較廣外，多數(shù)地層僅偶有極少量露頭，出露不全。第四系以來(lái)堆積的松散土體，主要分布于堆積低平原和崗狀平原區(qū)，由盆地邊緣向盆地中心逐漸增厚，至東西湖區(qū)達(dá)到 50 m～60 m、最大厚度超過(guò) 80 m。沉積巖占絕大多數(shù)，巖漿巖和變質(zhì)巖總體不太發(fā)育。巖漿巖主要見(jiàn)于北部和東南部，變質(zhì)巖僅見(jiàn)于北東角新洲區(qū)鳳凰山一帶。

3 地質(zhì)構(gòu)造

發(fā)生于三疊紀(jì)晚期的印支造山運(yùn)動(dòng)，奠定了測(cè)區(qū)北部大別造山帶與南部揚(yáng)子臺(tái)褶帶的主體構(gòu)造格架，燕山期濱太平洋活動(dòng)，造成北東向斷裂體系、斷陷火山盆地和侵入巖漿活動(dòng)的疊加，喜山期陸內(nèi)演化形成了區(qū)內(nèi)斷、拗陷盆地沉積，成就了測(cè)區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造格局。

(1)斷裂

發(fā)生于三疊紀(jì)晚期的印支造山運(yùn)動(dòng)，奠定了該區(qū)北部大別造山帶與南部揚(yáng)子臺(tái)褶帶的主體構(gòu)造格架，燕山期濱太平洋活動(dòng)，造成北東向斷裂體系、斷陷火山盆地和侵入巖漿活動(dòng)的疊加，喜山期陸內(nèi)演化形成了區(qū)內(nèi)斷、拗陷盆地沉積，成就了調(diào)查區(qū)內(nèi)復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造格局。

以襄(樊)一廣(濟(jì))基底式深大斷裂與團(tuán)(風(fēng))——麻(麻)活動(dòng)性大斷裂呈“十字”交匯于東緣，構(gòu)成了武漢地區(qū)地殼的基本結(jié)構(gòu)面。與之相配套的規(guī)模較大的壓性、扭性斷裂結(jié)構(gòu)面分屬切穿基底的北西～北西西向斷裂系、深入基底內(nèi)部的北西～東西～北東向斷裂系、切穿沉積蓋層的北北東向斷裂系和切穿紅層深入蓋層的北東向斷裂系，它們共同控制了不同時(shí)代地層的發(fā)育、地貌輪廓和地震活動(dòng)。

①北西向斷裂系

北西向斷裂系是古亞洲斷裂體系的重要組成部分，主要斷裂具有規(guī)模大、延伸遠(yuǎn)、切割深、長(zhǎng)期活動(dòng)、控制性強(qiáng)等特點(diǎn)，具有基底斷裂性質(zhì)。延入?yún)^(qū)內(nèi)的主要斷裂有襄樊—廣濟(jì)斷裂和英店—青山口斷裂。

雖然近年來(lái)企業(yè)在科研項(xiàng)目管理上有所改進(jìn)，但有些科研項(xiàng)目的質(zhì)量仍有待提高。不少項(xiàng)目申報(bào)者只重視科研項(xiàng)目的申報(bào)環(huán)節(jié)，為了申請(qǐng)下項(xiàng)目，動(dòng)用各種關(guān)系資源。申報(bào)成功以后，卻把項(xiàng)目束之高閣，快要結(jié)題了才簡(jiǎn)單應(yīng)付。這種現(xiàn)象的產(chǎn)生和科研項(xiàng)目考評(píng)體系不完善是分不開(kāi)的。一般而言，科研項(xiàng)目在考評(píng)時(shí)注重?cái)?shù)量、經(jīng)費(fèi)和級(jí)別，這類量化指標(biāo)容易導(dǎo)致重?cái)?shù)量輕質(zhì)量的問(wèn)題；結(jié)項(xiàng)時(shí)多以論文級(jí)別來(lái)評(píng)判，助長(zhǎng)了科研成果的低水平和泛濫，嚴(yán)重制約科研項(xiàng)目質(zhì)量的提高。

襄樊—廣濟(jì)斷裂是分隔秦嶺褶皺系和揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)的區(qū)域性大斷裂，襄樊以西露頭，以東多隱伏。襄樊以東斷裂走向北西，傾向北東，傾角60°～80°，構(gòu)造破碎帶寬 50 m～100 m，斷裂沿線形成寬大的擠壓破碎角礫巖帶、糜棱巖帶和斷錯(cuò)形成的構(gòu)造巖塊混雜出露，歷經(jīng)多次構(gòu)造性質(zhì)的演化。第四紀(jì)以來(lái)斷裂繼承性活動(dòng)明顯，并控制孝感—長(zhǎng)江埠和武漢以東長(zhǎng)江第四紀(jì)槽地的形成。沿?cái)嗔褞в械卣鸹顒?dòng)記錄，如1633年的黃岡(4.7級(jí))至2006年的隨州三里崗(4.7級(jí))，并有地下熱水分布或溫泉出露，證實(shí)了該斷裂的長(zhǎng)期活動(dòng)性。

英店—青山口斷裂是分隔桐柏—大別中間隆起與武當(dāng)—隨州褶皺帶的區(qū)域性大斷裂，呈北西向經(jīng)隨州英店、廣水入本區(qū)，向南東至黃陂以下隱伏，可能與襄廣斷裂歸并。斷裂帶由數(shù)條斷層組成，總體傾向北東。東段青山口—黃陂一帶控制了江漢盆地的北部邊界，北為群峰矗立的山地，南為略有起伏的準(zhǔn)平原。斷裂帶內(nèi)構(gòu)造角礫巖、碎裂巖、糜棱巖等動(dòng)力變質(zhì)巖發(fā)育，有時(shí)寬達(dá)千米，總體顯示壓性或壓剪性。挽近時(shí)期斷裂復(fù)活明顯，表現(xiàn)為斷裂附近紅層發(fā)生褶皺變形；第四紀(jì)時(shí)期則表現(xiàn)為不均衡的斷塊運(yùn)動(dòng)，總體顯示北側(cè)上升、南側(cè)輕度向南掀斜的特點(diǎn)。

②北東向斷裂系

北東向斷裂系是濱太平洋斷裂系的重要組成部分，延入?yún)^(qū)內(nèi)的斷裂主要為武漢—嘉魚斷裂，與區(qū)外的平行斷裂切割區(qū)域構(gòu)造線，呈北北東向帶狀或雁列狀展布，并大致顯示一定的等距性。力學(xué)性質(zhì)以壓剪性為主，局部出現(xiàn)張剪性特征。斷裂對(duì)燕山期巖漿巖和白堊—新近紀(jì)紅色盆地有控制作用，對(duì)近代地貌有深刻影響，是武漢地區(qū)的主要發(fā)震構(gòu)造。

武漢—嘉魚斷裂(又稱“長(zhǎng)江斷裂”)為表層斷裂，大體沿長(zhǎng)江展布，走向北東30°，向南與洪湖斷裂的沿江分支相接。斷裂通過(guò)武漢分割龜、蛇二山，切穿泥盆紀(jì)-早三疊世地層，航磁反映明顯。第四紀(jì)以來(lái)，斷裂控制著長(zhǎng)江槽谷的生成和發(fā)展。近代沿?cái)嗔褞r(shí)有地震發(fā)生，震級(jí)小于4級(jí)。

(2)褶皺

褶皺較發(fā)育，總體為線狀褶皺，呈北西—南東走向，局部近東西向，少數(shù)呈北東向。背斜較寬闊，一般隱伏地下，構(gòu)成山間谷地；向斜狹窄，構(gòu)成殘丘骨架，表現(xiàn)隔槽式組合特征。大致沿大集、沌口、流芳嶺一線為界，以北褶皺形成緊閉同斜線狀類型，長(zhǎng)寬比大，軸面北傾，形態(tài)規(guī)整。堅(jiān)硬的石英砂巖中發(fā)育稀疏的軸面劈理，而薄層狀的硅質(zhì)巖、頁(yè)巖等內(nèi)部次級(jí)小褶皺發(fā)育，常見(jiàn)有褶斷現(xiàn)象；以南褶皺相對(duì)開(kāi)闊，形態(tài)不協(xié)調(diào)，樞紐在垂向上波狀起伏，造成褶皺傾伏和揚(yáng)起，使得走向上核部地層發(fā)生變化，褶皺寬度也相應(yīng)變化，并發(fā)育次級(jí)小褶皺。向南褶皺逐漸由倒轉(zhuǎn)變?yōu)檎＃冃螐?qiáng)度逐漸減弱，軸面劈理不發(fā)育，形成開(kāi)闊褶皺。規(guī)模較大、出露相對(duì)完整的褶皺主要有：團(tuán)魚山—青山復(fù)式向斜(ZZ1)、漢口—新界復(fù)式背斜(ZZ6)、大橋倒轉(zhuǎn)向斜(ZZ13)、鍋?lái)斏健跫业贽D(zhuǎn)背斜(ZZ14)、新隆—豹子澥復(fù)式倒轉(zhuǎn)向斜(ZZ19)、百鐮湖—廟嶺倒轉(zhuǎn)背斜(ZZ20)、龍泉山倒轉(zhuǎn)背斜(ZZ26)、大軍山向斜(ZZ31)、橫山—紙坊背斜(ZZ32)、金口—官家畈向斜(ZZ35)和紗帽—翰林山(貓耳洞背斜)背斜(ZZ36)。

(3)盆地

武漢都市發(fā)展區(qū)盆地包括侏羅紀(jì)陸相盆地和白堊—第三紀(jì)紅色盆地(俗稱“紅盆”)，侏羅紀(jì)陸相盆地僅見(jiàn)于東湖高新區(qū)東南部梁子湖一帶。白堊—第三紀(jì)紅色盆地分布廣泛，以紅色碎屑巖堆積為特征，其是在燕山運(yùn)動(dòng)晚期，造山作用后期，發(fā)生區(qū)域性拉張松弛作用，導(dǎo)致地殼拉開(kāi)或差異升降形成一系列斷陷盆地，晚期形成凹陷盆地。由于其一般分布于地勢(shì)較低的部位，地表多為第四紀(jì)松散堆積物所掩蓋，紅盆地層露頭較為零星。主要包括：麻城—新洲斷(凹)陷盆地、武湖斷(凹)陷盆地、金銀湖凹陷盆地、南太子湖盆地、流芳斷(凹)陷盆地、江夏斷(凹)陷盆地和梁子湖盆地。

4 地震與區(qū)域穩(wěn)定性

地震活動(dòng)主要位于華北地震區(qū)南部地震活動(dòng)相對(duì)弱的郯廬地震帶南部、華北平原地震帶南部和華南地震區(qū)長(zhǎng)江中游地震帶的交界部位。破壞性地震主要在六安—霍山、黃岡—黃石、九江、鐘祥等地相對(duì)集中分布，涉及的地質(zhì)單元主要有桐柏—大別隆起區(qū)、江漢—洞庭沉降區(qū)和幕阜山隆起區(qū)，其他地區(qū)有地震零星散布。

據(jù)中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖(GB18306-2001)地震動(dòng)峰值加速度(g)分區(qū)，調(diào)查區(qū)內(nèi)黃陂——蔡甸——漢南一線<0.05、其余地區(qū)均為0.05，對(duì)應(yīng)地震基本烈度值分別<Ⅵ度和Ⅵ度(如圖3所示)。武漢都市發(fā)展區(qū)地震活動(dòng)頻繁，多屬弱震，震級(jí)小，烈度高，震級(jí)介于0.5～2.0

級(jí)之間。1996年，武漢被國(guó)務(wù)院列為13座國(guó)家級(jí)地震重點(diǎn)監(jiān)視、防御城市之一。

圖3 武漢城市圈地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖

1-g=0.1；2-g=0.05；3-g0.05；4-地震最大水平加速度；5-地震烈度

區(qū)域地震活動(dòng)對(duì)武漢市的安全和建設(shè)影響巨大，主要涉及歷史破壞性地震、現(xiàn)代地震活動(dòng)的時(shí)間、空間、強(qiáng)度等。區(qū)域地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)主要指以斷裂活動(dòng)性、地震活動(dòng)性和斷塊穩(wěn)定狀態(tài)分析評(píng)價(jià)。襄樊—廣濟(jì)斷裂、青山口—黃陂斷裂、烏龍泉斷裂、武漢—洪湖斷裂、湯遜湖斷裂和麻城—團(tuán)鳳斷裂第四紀(jì)均有過(guò)不同程度的活動(dòng)，時(shí)代限于早、中更新世，晚更新世以來(lái)沒(méi)有明顯活動(dòng)跡象。由于燕山運(yùn)動(dòng)破壞了巖體的完整性，地應(yīng)力不易大量集中與突然釋放，相對(duì)鄰區(qū)而言，武漢是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定地區(qū)。但是，區(qū)域具有中強(qiáng)地震活動(dòng)水平，目前仍處于第二活躍期的后期，未來(lái)百年不排除發(fā)生六級(jí)地震的可能性。

5 結(jié) 論

本文在大量地質(zhì)調(diào)查資料的基礎(chǔ)上，從武漢都市發(fā)展區(qū)地貌、地層劃分以及褶皺、斷裂、盆地等地質(zhì)構(gòu)造出發(fā)，分析了區(qū)域地殼的穩(wěn)定問(wèn)題。由于燕山運(yùn)動(dòng)破壞了巖體的完整性，地應(yīng)力不易大量集中與突然釋放，相對(duì)鄰區(qū)而言, 武漢是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定地區(qū)。但是，區(qū)域具有中強(qiáng)地震活動(dòng)水平，目前仍處于第二活躍期的后期，未來(lái)百年不排除發(fā)生六級(jí)地震的可能。武漢抗震烈度為Ⅵ度，屬于低烈度抗震設(shè)防地區(qū)，城市區(qū)域地殼構(gòu)造為準(zhǔn)穩(wěn)定性地殼。隨著城市的快速發(fā)展和擴(kuò)張，對(duì)于穿越城市地區(qū)的斷裂及其城市直下型地震需要引起城市建設(shè)者的足夠重視。

[1] 丁寶田. 根據(jù)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及地貌特征試論武漢地區(qū)地殼穩(wěn)定性[J]. 測(cè)繪地理信息，1985(3).

[2] 謝廣林，饒揚(yáng)譽(yù)，蔣藺珍等. 武漢地區(qū)的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與區(qū)域穩(wěn)定性評(píng)價(jià)[J]. 地殼形變與地震，1993(3).

[3] 譚術(shù)魁，鄧健如. 武漢市區(qū)域地質(zhì)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)[J]. 湖北大學(xué)學(xué)報(bào)·自然科學(xué)版，1995(3).

[4] 武漢市測(cè)繪研究院. 武漢都市發(fā)展區(qū)環(huán)境地質(zhì)專項(xiàng)調(diào)查總報(bào)告[R]. 湖北省地質(zhì)調(diào)查院，2015.

[5] 武漢市測(cè)繪研究院. 武漢都市發(fā)展區(qū)基巖地質(zhì)調(diào)查專項(xiàng)成果報(bào)告[R]. 湖北省地球物理勘察技術(shù)研究院，2016.

Wuhan Regional Geology and Stability

Li Guosheng，Zhang Zhicheng，Meng Heiliang，Xu Hua

(Wuhan Geomatics Institute，Wuhan 430022，China)

This paper discusses some issues in regional geology in Wuhan urban development area on the basis of data collection and field geological survey. The preliminary analysis of regional stability is carried out. Yanshan movement destroyed rock integrity in the region so it isn't easy for stress concentration and sudden release，Wuhan is a relatively stable. The region is still in middle to strong earthquake activity level，however，and the occurrence possibility of earthquake magnitude VI is not ruled out in the next one hundred year. The results conducted from this paper are good for development and utilization of land，underground space，water resources and mineral resources.

Wuhan；regional geology；stability

1672-8262(2017)01-164-05

P642.4

B

2016—04—27 作者簡(jiǎn)介：李國(guó)勝(1965—)，男，高級(jí)工程師，從事工程地質(zhì)、巖土工程勘察設(shè)計(jì)等技術(shù)和管理工作。