萬 波,靳超宇,索 銳
遼寧省及鄰近地區(qū)主要地震構(gòu)造及其危險性判定
萬 波,靳超宇,索 銳
(遼寧省地震局,遼寧 沈陽 110034)
遼寧省及鄰近地區(qū)的地震活動主要集中在海城地震區(qū)、下遼河—遼東灣、鴨綠江口和遼東半島西側(cè)的金州斷裂沿線,地震活動與地質(zhì)構(gòu)造之間具有高度的相關(guān)性,明顯受到了NE—NNE向和NW向兩組構(gòu)造的制約,構(gòu)造交會部位亦即地震活動條帶的結(jié)點是破壞性地震的多發(fā)區(qū)。研究表明,金州斷裂蓋州北—鞍山段、海城河斷裂、鴨綠江斷裂西支東港以南段等6條地震構(gòu)造(段)是區(qū)內(nèi)危險性最高的地震構(gòu)造,按照4級劃分原則,可將其確定為高危險等級;金州斷裂金州—普蘭店段、郯廬斷裂帶渤中北—遼東灣段、依蘭—伊通斷裂鐵嶺—開原北段等10條地震構(gòu)造(段)確定為較高危險等級;郯廬斷裂帶下遼河段、醫(yī)巫閭山西側(cè)斷裂等4條地震構(gòu)造(段)危險等級一般,其它地震構(gòu)造(段)的危險性較低。
遼寧省及鄰近地區(qū);地震活動;地震構(gòu)造;斷裂;盆地;活動性;地震危險性
自有記錄以來,遼寧省及鄰近地區(qū)共發(fā)生MS4.7級以上地震約70次(含大地震的余震)[1-2](圖1),其中7級以上地震1次、6~6.9級地震10次、5~5.9級地震39次,最大地震是1975年海城7.3級地震。1970年以來,區(qū)內(nèi)記錄小震數(shù)目總計在3萬多次,地震活動在海城地震區(qū)及遼東半島西側(cè)的金州斷裂沿線呈密集的條帶狀和團(tuán)簇狀分布,在沈陽—四平、大洼—北票、寧城附近、朝陽—北票、熊岳—莊河、葠窩水庫、普蘭店東、鴨綠江口、阜新—義縣、下遼河—遼東灣、庫倫旗及甘旗卡以北地區(qū)呈較低密度的條帶狀和團(tuán)簇狀分布,其它地區(qū)的地震分布相對較少。
總之,區(qū)內(nèi)地震條帶主要包括NE—NNE向和NW向兩組,在地震條帶結(jié)點部位多形成地震團(tuán)簇,這也是破壞性地震多發(fā)的地區(qū);而在時間分布上,區(qū)域地震活動表現(xiàn)出相對平靜與顯著活動相互交替的似周期性,存在著300~330a左右的地震活動周期[3]。
對比分析地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育和地震活動特征可以了解到,遼寧省及鄰近地區(qū)NE—NNE向、NW向地震活動空間條帶與區(qū)域NE—NNE向、NW向的斷裂構(gòu)造展布具有高度的相關(guān)性,地震明顯受到了郯廬斷裂帶、金州斷裂、鴨綠江斷裂、朝陽—北票斷裂、海城河斷裂等地質(zhì)構(gòu)造的制約,密度較高、強(qiáng)度較大的地震條帶其相關(guān)的斷裂構(gòu)造活動性也往往較強(qiáng);另一方面,在不同走向構(gòu)造的交匯部位盆地構(gòu)造較為發(fā)育[4-5],而盆地或其邊緣地震活動明顯增多,多形成地震團(tuán)簇,也是5~6級左右地震多發(fā)的地區(qū),如開原盆地、金州盆地、東港盆地等。
圖1 遼寧省及鄰近地區(qū)現(xiàn)今小震空間分布Fig.1 Small earthquakes distribution in the area of Liaoning province and its adjacent area
(1)海城地震區(qū):發(fā)生過1975年海城7.3級地震及多次大于5級的強(qiáng)余震,NW向海城河斷裂(海城河NW向構(gòu)造帶)是上述地震的發(fā)震構(gòu)造[6-7]。海城河NW向地震條帶內(nèi)的地震集中分布于海城南至岫巖一帶,向NW跨過了金州斷裂,向SE可延續(xù)到東港和鴨綠江口附近,其強(qiáng)度、頻度在區(qū)內(nèi)均是最高的。
(2)下遼河—遼東灣地區(qū):存在密度很低的地震條帶,但沒有明顯的團(tuán)簇狀分布。在構(gòu)造背景上,NE向的郯廬斷裂下遼河段、渤中北—遼東灣段發(fā)育,其中下遼河段斷裂及附近有遼中、營口等3次5級以上地震的記錄,最大為5?級,斷裂帶控制了下遼河斷坳盆地隆、拗相間的構(gòu)造格局[5],盆地內(nèi)第四系厚度最大達(dá)450m;渤中北—遼東灣段規(guī)模及活動性比下遼河段強(qiáng),控制了中、新生界地層的分布,具有三塹夾兩壘的長條狀壘塊結(jié)構(gòu)特征,沿線有多次5~6級左右地震,最大為6?級,地震活動水平有所增強(qiáng)。
(3)沈陽—四平地區(qū):區(qū)內(nèi)4?級以上破壞性地震與NE—NNE向依蘭—伊通斷裂基本吻合,且多發(fā)生在與赤峰—開原斷裂、渾河斷裂的交會部位,破壞性地震在鐵嶺、開原等地具有明顯的原地重復(fù)活動特征[4]。小震活動總體呈現(xiàn)出以NE—NNE向分布為主、NW向為輔的準(zhǔn)網(wǎng)格狀分布圖像,處在網(wǎng)格結(jié)點的沈陽、鐵嶺和開原北附近強(qiáng)度、頻度較高。在地質(zhì)構(gòu)造上,依蘭—伊通斷裂與赤峰—開原斷裂、渾河斷裂相互切割,形成了沿依蘭—伊通斷裂成條、沿赤峰—開原斷裂等成塊的格局[8]。此外,沿依蘭—伊通斷裂拉張式盆地發(fā)育,而這樣的拉分區(qū)較易發(fā)生中小強(qiáng)度的地震,發(fā)震地點多位于盆地邊緣或斷裂階區(qū)附近。
(4)金州斷裂沿線:斷裂沿線NE—NNE向地震活動疏密相間排列,密度較大的地段位于金州斷裂金州—普蘭店、普蘭店—九寨、九寨—蓋州北、蓋州北—鞍山等不同斷裂段的端點附近,而各斷裂段端點附近還往往發(fā)育NW向的構(gòu)造帶及相伴隨的地震條帶。根據(jù)現(xiàn)有記錄,沿金州斷裂有近10次4?~6級以上的破壞性地震,我省陸域范圍內(nèi)的兩次6級以上地震均發(fā)生在金州斷裂附近。這一地區(qū)NE—NNE向、NW向地震條帶構(gòu)成的網(wǎng)格狀分布及準(zhǔn)對稱特征表明遼東半島的地震活動受到了金州斷裂等NE—NNE向斷裂與其共軛的NW向構(gòu)造的制約[9]。
(5)熊岳—莊河地區(qū):該地區(qū)分布有NW向地震條帶,這是與金州斷裂NE—NNE向地震條帶具有共軛關(guān)系的遼東半島地區(qū)一系列NW向地震條帶的組成部分,其密度要遠(yuǎn)小于海城河NW向地震條帶,強(qiáng)度上也要低一個量級。帶內(nèi)地震在熊岳、蓋州地區(qū)密度相對較大,形成團(tuán)簇,在莊河附近也呈團(tuán)簇狀分布,但密度已明顯降低。沿該條帶發(fā)育有熊岳—莊河NW向構(gòu)造帶,其由多條斷續(xù)的小型分支斷裂組成[9],與金州斷裂、莊河斷裂等具有共軛交叉結(jié)構(gòu)特征,在共軛交會部位有熊岳盆地、莊河盆地等發(fā)育,而地震團(tuán)簇主要分布在盆地及周圍地區(qū)。
(6)普蘭店東地區(qū):分布有普蘭店—長海NW向地震條帶,條帶規(guī)模和地震密度要小于海城河、熊岳—莊河NW向地震條帶。帶內(nèi)已知發(fā)生過1861年6級地震,屬于中等強(qiáng)度地震活動條帶。沿該帶發(fā)育的普蘭店—長海NW向構(gòu)造帶由多條小型分支斷裂組成,連續(xù)性差,它與金州斷裂、皮口斷裂具有共軛交叉結(jié)構(gòu)特征[10],在共軛交會部位有普蘭店灣盆地等發(fā)育。
(7)鴨綠江口:地震活動沿鴨綠江斷裂分布,總體呈NE向,在東港附近存在著密度較低的NW向地震條帶。這一地區(qū)不僅是小震活躍區(qū),還記錄有5級和6級以上地震各2次,6級以上地震分別為1917年6.1級和1944年6?級[1],是除海城地震區(qū)外另一個地震活動水平較高的地區(qū)。鴨綠江斷裂是遼東半島東側(cè)規(guī)模巨大的第四紀(jì)斷裂,主要由東、西兩條分支斷裂組成,分段特征明顯;在鴨綠江口沿斷裂喇叭狀地塹盆地發(fā)育[5],如新義州盆地、東港盆地等。
(8)葠窩水庫地區(qū):主要呈密度較低的團(tuán)簇狀及總體NE向的帶狀分布,空間上與太子河斷裂大致吻合,發(fā)生過1974年4.8級地震。區(qū)內(nèi)太子河斷裂活動性較強(qiáng),由2~3個相互平行的次級斷裂組成,控制了局部盆地的發(fā)育。
(9)寧城附近地區(qū):呈密度較低的團(tuán)簇狀及總體NE—NNE向的帶狀分布,發(fā)生過1290年6?級地震。構(gòu)造上處在NE—NNE向嫩江—八里罕斷裂平莊—寧城活動段上,又位于平莊—寧城中、新生代斷陷盆地的邊緣。
(10)朝陽—北票地區(qū):主要沿朝陽—北票斷裂形成NE向的較密集小震帶狀分布,其中朝陽、北票兩地的地震占整個帶的75%以上,但北票附近多為礦震。記載有419年5?級地震。朝陽—北票斷裂由一系列斷續(xù)走滑斷裂組成,控制了一系列小型第四紀(jì)盆地的發(fā)育。
(11)阜新—義縣地區(qū):表現(xiàn)為密度較低的地震團(tuán)簇相間排列并總體上構(gòu)成NNE向地震條帶;地震活動水平較低,以小震為主,已知最大地震為1698年義縣5級地震。沿地震條帶發(fā)育NNE向醫(yī)巫閭山西側(cè)斷裂及其控制的阜新—義縣盆地,盆地四周多小震活動。
(12)大洼—北票地區(qū):表現(xiàn)為密度較低的地震團(tuán)簇相間排列并構(gòu)成NW向條帶。該地震條帶穿越了以NE—NNE向為主體的構(gòu)造區(qū),如郯廬斷裂帶下遼河段、醫(yī)巫閭山西側(cè)斷裂、朝陽—北票斷裂等,而地震團(tuán)簇實際上也大多分布于上述NE—NNE向構(gòu)造展布地帶。根據(jù)現(xiàn)有認(rèn)識,沿該NW向地震條帶未發(fā)現(xiàn)同向斷裂構(gòu)造發(fā)育。
(13)庫倫旗及甘旗卡以北地區(qū):為密度較低的團(tuán)簇狀及總體呈NW向的條帶狀分布。記載有1779年庫倫旗5?級地震,2013年又在甘旗卡附近發(fā)生過5.3級地震,該區(qū)以北的通遼附近1942年還發(fā)生過1次6級地震。構(gòu)造上處在赤峰—開原斷裂與柳河斷裂構(gòu)造交會部位。
在地質(zhì)構(gòu)造上,遼寧省及鄰近地區(qū)跨越了三個一級大地構(gòu)造單元,南部為中朝準(zhǔn)地臺,北部屬吉黑褶皺系和內(nèi)蒙—大興安嶺褶皺系[5]。區(qū)域新構(gòu)造運動以斷塊差異升降為主要運動形式,可劃分為大興安嶺上升隆起區(qū)、燕遼上升隆起區(qū)、下遼河—遼東灣沉降區(qū)、遼東—張廣才嶺上升隆起區(qū)、朝鮮北部強(qiáng)上升隆起區(qū)和北黃海沉降區(qū)等6個新構(gòu)造運動分區(qū)[11]。
從地球動力學(xué)背景分析,該區(qū)處在歐亞板塊的東部,太平洋板塊受到菲律賓海板塊的影響向NWW俯沖,形成了由太平洋(日本)島弧至內(nèi)蒙古高原一系列呈NE—NNE向的隆起和坳陷,遼東—張廣才嶺上升隆起區(qū)、下遼河—遼東灣沉降區(qū)和燕遼上升隆起區(qū)等即是該系列隆坳構(gòu)造的組成部分。區(qū)域先后經(jīng)歷了早—中侏羅世擠壓、中侏羅世晚期—早白堊世左旋平移、古近紀(jì)張性延伸和新近紀(jì)以來NE—NNE向右旋剪切運動等不同的應(yīng)力作用和構(gòu)造變形階段[5]。新近紀(jì)以來NEE向近水平擠壓構(gòu)造應(yīng)力場相對穩(wěn)定,受此應(yīng)力作用,下遼河、遼東灣—渤海前期地塹被更大面積的整體拗陷所代替;在島弧俯沖大陸邊緣作用下,區(qū)域NE—NNE向隆坳相間的主體構(gòu)造格架進(jìn)一步明確。由于現(xiàn)今近水平的構(gòu)造應(yīng)力作用,造成走滑型的斷層運動,其中NE—NNE向斷層為右旋走滑,NW向斷層為左旋走滑,而區(qū)內(nèi)幾乎所有地震都是以走滑型斷層作為發(fā)震構(gòu)造,這表明新近紀(jì)以來的構(gòu)造變形模式是現(xiàn)今地震活動的主要動力來源。
遼寧省及鄰近地區(qū)的斷裂構(gòu)造按走向可以劃分為近東西向、NE—NNE向、NW向和近南北向四組,根據(jù)區(qū)域構(gòu)造演化分析,近東西向斷裂形成最早,是伴隨結(jié)晶基底褶皺回返過程而產(chǎn)生的,延續(xù)完整性較差,近南北向斷裂形成較早,新生代以來活動不明顯[5],NE—NNE向斷裂發(fā)育廣泛、規(guī)模大、延續(xù)性好,多具有較寬的構(gòu)造破裂帶,表現(xiàn)為壓扭性的繼承性活動,NW向斷裂則多數(shù)規(guī)模不大,具有斜列狀、平行狀結(jié)構(gòu),連續(xù)性差但活動較新,常常切割其它走向的構(gòu)造,并與NE—NNE向斷裂構(gòu)成共軛剪切破裂,沿斷裂多強(qiáng)震發(fā)生。區(qū)內(nèi)第四紀(jì)構(gòu)造盆地十分發(fā)育,往往受到一組或多組斷裂構(gòu)造的控制,NE—NNE向、NW向斷裂在盆地的生成和發(fā)展過程中起到了主導(dǎo)作用,同時各盆地面積和沉降幅度與控盆斷裂的活動程度高度相關(guān),與地震活動也存在著密切的關(guān)系。
具有共軛剪切破裂特征的NE—NNE向、NW向兩組構(gòu)造是區(qū)域現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力作用下最易發(fā)生走滑運動的優(yōu)勢節(jié)面,作為這一剪切破裂的結(jié)果,金州斷裂、依蘭—伊通斷裂、鴨綠江斷裂等NE—NNE向斷裂和海城河斷裂等NW向斷裂控制了區(qū)內(nèi)絕大多數(shù)的地震活動[4][9],與之對比,近東西向、近南北向構(gòu)造鮮有地震發(fā)生。研究表明,華北地震區(qū)5級以上地震一般具有較明確的構(gòu)造背景[3][12-13],還常常與中—晚更新世活動斷裂(段)及第四紀(jì)斷陷盆地相關(guān),6級以上地震與規(guī)模較大的晚更新世斷裂關(guān)系則更為密切[4][8-9],在新構(gòu)造運動差異性大的地區(qū)地震較多[11],而強(qiáng)震活動主要與走滑型的活動斷層有關(guān)[12-13],同時發(fā)震斷層還需要相應(yīng)的粘滑結(jié)構(gòu)條件,因此,只有具備了相應(yīng)的構(gòu)造應(yīng)力條件、變形條件、粘滑結(jié)構(gòu)條件和一定規(guī)模條件的活動斷裂才可能成為發(fā)震構(gòu)造,而在與地震活動的關(guān)系方面,需要著重考慮古地震、歷史地震、現(xiàn)代中強(qiáng)地震以及小震活動的條帶狀、團(tuán)簇狀分布特征。
發(fā)震構(gòu)造最大潛在地震震級根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造分析及類比、歷史(古)地震活動強(qiáng)度和現(xiàn)今地震活動強(qiáng)度-頻度關(guān)系等進(jìn)行綜合判定。地質(zhì)構(gòu)造分析和類比方面,除了需與相同或相似地震地質(zhì)區(qū)(地震構(gòu)造區(qū))進(jìn)行構(gòu)造對比外,還須結(jié)合區(qū)域地震構(gòu)造環(huán)境來估計斷裂的發(fā)震能力,如在中國東部地區(qū)對中—晚更新世活動斷層要特別重視,而逆—走滑斷層的發(fā)震能力要強(qiáng)于正—走滑斷層以及強(qiáng)調(diào)斷層的粘滑活動方式等;對于規(guī)模條件,有統(tǒng)計資料認(rèn)為[13],20~40km長度的斷層破裂(段)發(fā)震的最大震級可達(dá)6~6.9,40~70km達(dá)7~7.4,70~120km達(dá)7.5~7.9,120~200km達(dá)8~8.5,200km以上可達(dá)8?,當(dāng)然,對于遼寧省及鄰近地區(qū)來說,由于具有地震破裂資料的發(fā)震斷層很少,因而在估計最大震級時,其破裂規(guī)模尺度就應(yīng)有所放大。地震活動方面,斷裂所處地震區(qū)(帶)地震活動的總體水平、地震活動空間分布不均勻性以及最大歷史(古)地震及其周期性特征是主要考慮的因素,當(dāng)歷史(古)地震資料比較完整時,可以依據(jù)發(fā)震斷裂(段)上已發(fā)生的最大地震作為發(fā)震構(gòu)造的最大潛在地震震級,而當(dāng)資料不完整時,可以采用將已知最大震級加0.5~1.0的方法確定最大潛在地震[14],還應(yīng)與資料完整地區(qū)進(jìn)行對比分析。
除上述經(jīng)驗判別法以外,還可以進(jìn)行一定的數(shù)學(xué)估計,數(shù)學(xué)估計目前主要有兩種方法:特征地震法和經(jīng)驗關(guān)系法[15]。特征地震法的建立有兩個前提,即大地震沿特定斷裂段的原地重復(fù)發(fā)生及重復(fù)發(fā)生地震的震級應(yīng)非常接近[16],震級變化范圍一般在0.5以內(nèi)。經(jīng)驗關(guān)系法考慮了斷裂作為地應(yīng)力釋放的場所,其幾何參數(shù)、運動特征等均對震級產(chǎn)生影響,以斷裂破裂規(guī)模與震級之間的正相關(guān)關(guān)系為依據(jù),通過斷裂破裂規(guī)模來估計最大震級[15-18]。
在遼寧省及鄰近地區(qū)13條主要地震構(gòu)造及約20條活動斷裂(段)研究的基礎(chǔ)上,依據(jù)地質(zhì)構(gòu)造、地震活動分析并結(jié)合經(jīng)驗判別方法綜合給出了最大地震震級的估值范圍(表1)。由于目前在古地震調(diào)查、斷裂(段)破裂特征及分段研究上還存在著不足,因此尚存在一定的不確定性,但仍可對區(qū)內(nèi)地震構(gòu)造(段)最大地震震級做出基本的判斷。
表1 主要地震構(gòu)造地震危險性綜合判別
地震是構(gòu)造應(yīng)力作用于地殼介質(zhì)產(chǎn)生破裂的結(jié)果,由于應(yīng)力變化的難于觀測以及地殼介質(zhì)的不均勻性、極端復(fù)雜性,根據(jù)目前地震理論的認(rèn)識,還不能對地震構(gòu)造的危險性予以確定性的定義和刻畫。目前通用的判定和劃分一般采用與地震活動分析對應(yīng)的相對分析方法,即將地震構(gòu)造按其發(fā)生相應(yīng)地震可能性的大小分別歸于高、較高、一般和較低四個等級,這實際上只是體現(xiàn)了一種相對性、概率性的劃分。
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遼寧省及鄰近地區(qū)的地震構(gòu)造危險性分析已有較多的成果,通過沈陽、大連等城市活斷層探測與地震危險性評價及“遼寧沿海地區(qū)斷裂構(gòu)造勘查及地震區(qū)劃”、“遼寧省地震構(gòu)造環(huán)境與強(qiáng)震風(fēng)險評估”等項目的完成更是積累了豐富的資料和經(jīng)驗。總之,考察地震構(gòu)造的危險性主要基于新構(gòu)造運動特征、地球物理場(深部構(gòu)造)及其變化、中上地殼結(jié)構(gòu)(脆韌性轉(zhuǎn)換帶)等地震構(gòu)造環(huán)境認(rèn)識和斷裂構(gòu)造的運動性質(zhì)(方式)、活動性、構(gòu)造組合(共軛)關(guān)系及其對盆地構(gòu)造的控制、第四系發(fā)育不均勻性、歷史地震(古地震)和現(xiàn)代地震的三維空間分布、構(gòu)造應(yīng)力環(huán)境以及對地應(yīng)力積累、釋放習(xí)性的認(rèn)識等;此外,本項研究還參考了測震學(xué)參數(shù)分析、前兆指標(biāo)研究等[19]?;谏鲜龇椒ǎ梢越o出遼寧省及鄰近地區(qū)主要地震構(gòu)造判定和地震危險性的基本劃分(表1、圖2)。
圖2 遼寧省及鄰近地區(qū)主要地震構(gòu)造地震危險性劃分圖Fig.2 Dangerous degree classification for the main seismic structure of Liaoning province and its adjacent area
4.1 郯廬斷裂帶渤中北—遼東灣段
斷裂處在新構(gòu)造下遼河—遼東灣沉降區(qū)內(nèi),亦處在上地幔隆起區(qū)和重、磁異常帶上。斷裂切割深,為巖石圈斷裂,其所控制的渤?!|東灣盆地地殼厚度很薄,只有29~32km,而第四系沉積巨厚,可達(dá)450m以上。斷裂由東、西兩支各2條近于平行的斷裂組成,受到分支斷裂活動作用,形成三塹夾兩壘的長條狀壘塊結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)今NEE向近水平擠壓構(gòu)造應(yīng)力作用下,顯示傾滑運動,在中—晚更新世有活動且幅度較大。有記載的最大地震為1922年遼東灣6?級地震。根據(jù)前述原則確定為具有發(fā)生7.0級左右地震的地震構(gòu)造特征,危險性較高。
4.2 郯廬斷裂帶下遼河段
處在下遼河—遼東灣沉降區(qū)內(nèi),并總體控制了下遼河平原的沉降,處在上地幔隆起區(qū)和重、磁異常帶上。屬于殼斷裂或巖石圈斷裂,區(qū)內(nèi)地殼厚度較薄,為30~34km左右,第四系厚度為100~450m左右。由3條分支斷裂組成,各分支兩側(cè)新構(gòu)造差異升降運動顯著,形成了下遼河盆地二塹夾一壘的構(gòu)造格局。在現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力作用下,正傾滑運動明顯,斷裂在早—中更新世有活動。有記載的最大地震為1599年遼中5級地震。確定為能夠發(fā)生6.0~6.5級地震的地震構(gòu)造,危險性一般。
4.3 依蘭—伊通斷裂沈陽—四平段
屬于郯廬斷裂帶的組成部分,是郯廬斷裂帶北延至沈陽西南發(fā)生分異后的西支主干斷裂,東支主干則為敦化—密山斷裂(遼寧省內(nèi)稱為渾河斷裂)。該斷裂段是遼東—張廣才嶺上升隆起區(qū)和下遼河—遼東灣沉降區(qū)等的邊界斷裂,處在重、磁異常梯度帶上,斷裂切割很深,屬于超巖石圈斷裂。在地貌上,斷裂是西部平原、緩丘與東部低山、丘陵的分界線,兩側(cè)第四系沉積差異顯著,斷裂在開原以南對第四系具有明顯的控制作用。最新運動性質(zhì)為右旋走滑兼正傾滑,與現(xiàn)今應(yīng)力場吻合。斷裂與近東西向的赤峰—開原斷裂等相交會,受斷裂切割,形成不同的活動段,其中沈陽—鐵嶺段、昌圖—四平段為中更新世活動,鐵嶺—開原北段為晚更新世活動,鐵嶺—開原北段還控制了小型開原盆地的發(fā)育。沿斷裂地震活動相對密集,在沈陽、鐵嶺、開原北等地記載有多次5~6級地震。確定依蘭—伊通斷裂沈陽—鐵嶺段、鐵嶺—開原北段能夠發(fā)生6.5級左右地震,昌圖—四平段能夠發(fā)生6.0級地震,其中沈陽—鐵嶺段、鐵嶺—開原北段危險性較高,昌圖—四平段危險性一般。
4.4 金州斷裂
展布于遼東半島西側(cè),斷裂兩側(cè)新構(gòu)造差異升降運動顯著,是西部下遼河平原、遼東灣海域與東部遼東低山、丘陵的分界線,對第四系具有顯著的控制。研究表明[4][9],遼東半島地區(qū)沿典型的NE—NNE向、NW向兩組優(yōu)勢的共軛剪切破裂面形成的平移走滑斷層十分發(fā)育,金州斷裂即是其中最主要的NE—NNE向斷裂,對遼東半島地區(qū)的地震具有重要的控制作用。在共軛交會部位,小型斷陷盆地發(fā)育普遍,如沿金州斷裂的蓋州盆地、熊岳盆地、普蘭店灣盆地、金州盆地等,這些盆地均是現(xiàn)代地震活動密集區(qū)以及破壞性地震的多發(fā)區(qū)。以盆地(或NW向共軛構(gòu)造)為邊界,金州斷裂可劃分為若干不同的段落,而各段最新運動性質(zhì)均以右旋走滑兼傾滑為主,與其共軛的NW向斷裂以左旋走滑為主,均與現(xiàn)今應(yīng)力場吻合,斷裂各段均為晚更新世活動。金州斷裂處在重、磁異常梯度帶上和上地幔隆起的邊緣[20],在海城、普蘭店等地均發(fā)現(xiàn)地殼內(nèi)存在低速—高導(dǎo)層或低速層,斷裂切割較深,屬于巖石圈斷裂。沿斷裂地震密集,形成NE—NNE向、NW向的地震條帶,在斷陷盆地附近亦即地震條帶結(jié)點破壞性地震多發(fā),包括遼寧省陸域記錄到的2次6級及以上地震。綜合分析確定金州斷裂金州—普蘭店段能夠發(fā)生6.0~6.5級地震、危險性較高;普蘭店—九寨段能夠發(fā)生6.5~7.0級左右地震、危險性較高;九寨—蓋州北段能夠發(fā)生7.0級左右地震、危險性高;蓋州北—鞍山段能夠發(fā)生7.5級左右地震、危險性高。
4.5 太子河斷裂
斷裂控制了局部地貌形態(tài)和第四系沉積,但總體差異不大,斷裂切割較深,屬于巖石圈斷裂。在空間展布上具有向南突出的弧形結(jié)構(gòu)和平行狀、斜列狀特征。該斷裂活動性最強(qiáng)、與地震關(guān)系最密切的是其小嶺—安平段,該段規(guī)模雖然不大,但具有晚更新世活動的地質(zhì)證據(jù)。斷裂段端部小震分布集中,且發(fā)生過1974年4.8級地震。確定該段能夠發(fā)生5.0~5.5級地震,但危險性水平一般。
4.6 海城河斷裂
屬于遼東半島地區(qū)重要的NW向構(gòu)造帶——海城河NW向構(gòu)造帶的NW段,也是目前認(rèn)定的區(qū)內(nèi)唯一一條全新世斷裂。這是一條新生性構(gòu)造,具有平行狀、斜列狀的斷續(xù)展布形態(tài)。斷裂在新構(gòu)造上雖沒有明顯的差異運動表現(xiàn),但沿構(gòu)造帶呈串珠狀的小型第四紀(jì)盆地十分發(fā)育,斷裂并控制了水系的發(fā)育,在局部地貌或微地貌形態(tài)上顯示出活動特征。斷裂屬于地殼斷裂,在中上地殼的多震層內(nèi)有低速、高導(dǎo)層存在[6][20]。最新運動性質(zhì)以左旋走滑為主,與現(xiàn)今應(yīng)力場吻合。沿斷裂地震活動密集、強(qiáng)度大、頻度高,形成密集的條帶狀、團(tuán)簇狀分布。
這是區(qū)內(nèi)地震危險性水平最高的斷裂構(gòu)造,確定能夠發(fā)生7.5級左右地震,危險性高。
4.7 鴨綠江斷裂
展布于遼東半島東側(cè),與金州斷裂一樣,它對遼東半島地區(qū)的地震活動也具有一定的控制作用。斷裂是遼東—張廣才嶺上升隆起區(qū)和朝鮮北部強(qiáng)上升隆起區(qū)的邊界,南端延入北黃海沉降區(qū),因此鴨綠江口地區(qū)是處在上述3個新構(gòu)造運動分區(qū)的交界地帶。斷裂切割較深,屬于巖石圈斷裂。在水豐以南,鴨綠江斷裂分為東、西兩支,東支斷裂和西支斷裂的東港以南段、水豐—東港段為主要的地震構(gòu)造(段)。東、西兩支平面展布上在鴨綠江口形成喇叭形,發(fā)育東港、新義州等構(gòu)造盆地,第四紀(jì)沉積顯示出差異性。斷裂直線性特征明顯,斷層崖廣布,控制了鴨綠江的發(fā)育,對地貌形態(tài)、第四系沉積具有明顯的控制。斷裂最新運動性質(zhì)以右旋走滑兼傾滑為主,與現(xiàn)今應(yīng)力場吻合。在東港盆地附近與海城河NW向構(gòu)造帶的SE延伸段形成共軛構(gòu)造格局。西支斷裂東港以南段最新活動時代為中更新世中晚期、水豐—東港段為中更新世,而東支斷裂為晚更新世。沿斷裂在鴨綠江口附近地震密集,記載的6級以上地震包括1917年6.1級、1944年6?級地震等。據(jù)此確定鴨綠江斷裂西支東港以南段能夠發(fā)生6.5~7.0級地震,水豐—東港段能夠發(fā)生6.5級左右地震,東支斷裂能夠發(fā)生7.0級左右地震;西支斷裂東港以南段、東支斷裂危險性高,西支斷裂水豐—東港段危險性較高。
4.8 朝陽—北票斷裂
處在燕遼上升隆起區(qū)內(nèi),斷裂兩側(cè)新構(gòu)造差異運動較小。控制了地貌形態(tài)和第四系的發(fā)育,沿斷裂有一系列的小型第四紀(jì)盆地發(fā)育。斷裂切割較淺,屬于基底斷裂,具有一定的斜列狀、平行狀特征。斷裂最新運動性質(zhì)為走滑兼正傾滑,總體上與現(xiàn)今應(yīng)力場吻合。該斷裂活動性最強(qiáng)、與地震關(guān)系密切的為其朝陽以北段,該段最新活動時代為晚更新世,沿斷裂段地震活動相對密集,記載有419年5?級地震。確定朝陽—北票斷裂朝陽以北段能夠發(fā)生6.0級左右地震,危險性較高。
4.9 醫(yī)巫閭山西側(cè)斷裂
斷裂西側(cè)屬于燕遼上升隆起區(qū),東側(cè)主要為下遼河—遼東灣沉降區(qū),新構(gòu)造差異升降明顯??傮w上控制了阜新—義縣盆地的發(fā)育,但盆地內(nèi)第四系沉積幅度較小,表明斷裂第四紀(jì)活動程度有限,斷裂的切割深度也較淺。斷裂最新活動時代為早—中更新世,性質(zhì)為正傾滑兼走滑,與現(xiàn)今應(yīng)力場大致吻合。沿斷裂有小規(guī)模地震集中分布,有1次5級地震記載。確定為能夠發(fā)生5.5~6.0級地震的地震構(gòu)造,危險性一般。
4.10 嫩江—八里罕斷裂
斷裂規(guī)模巨大,是大興安嶺上升隆起區(qū)和燕遼上升隆起區(qū)、松遼沉降區(qū)的邊界,控制了大型的松遼盆地及一些中小型盆地,如平莊—寧城盆地的發(fā)育。松遼盆地第四系厚度較下遼河盆地明顯為薄,顯示其第四紀(jì)活動程度相對較低。斷裂處在重、磁異常帶上,屬于巖石圈斷裂。區(qū)內(nèi)地震構(gòu)造段主要涉及平莊—寧城段,該段最新活動時代為晚更新世,運動性質(zhì)為走滑兼傾滑,與應(yīng)力場吻合。沿斷裂段地震分布較密集,記載發(fā)生過1290年6?級地震,其后700多年左右沒有相應(yīng)級別地震的記載。確定能夠發(fā)生7.0級左右地震,但危險性較高。
4.11 柳河斷裂
位于遼寧省中部的1條NW向斷裂,其北、南兩端分別與巨型的赤峰—開原斷裂和郯廬斷裂帶交會。斷裂處在新構(gòu)造差異升降的過渡帶上,沿斷裂構(gòu)成坳陷,第四系沉積十分發(fā)育,形成區(qū)別于下遼河盆地的NW向第四系沉積條帶。斷裂延伸平直、穩(wěn)定,控制了河流的展布,其兩側(cè)大的地貌形態(tài)比較均勻,與斷裂活動相關(guān)的微地貌變化發(fā)育較差。斷裂切割深度較淺,最新活動時代為早—中更新世,以傾滑為主。沿斷裂地震活動較多,中等強(qiáng)度地震主要發(fā)生于中間和兩端等特定構(gòu)造部位。確定能夠發(fā)生6.0~6.5級地震,危險性較高。
4.12 熊岳—莊河NW向構(gòu)造帶
處在遼東—張廣才嶺上升隆起區(qū)內(nèi),兩端延入下遼河—遼東灣沉降區(qū)和北黃海沉降區(qū),是遼東半島NW向構(gòu)造帶的組成部分,規(guī)模僅次于海城河NW向構(gòu)造帶。同海城河NW向構(gòu)造帶一樣,也屬于新生性構(gòu)造,并與金州斷裂、莊河斷裂等形成共軛構(gòu)造格局。處在重、磁異常轉(zhuǎn)換帶上,兩側(cè)地球物理場差異較大。具有斜列狀、平行狀展布特征,沿斷裂有一系列第四紀(jì)盆地發(fā)育。斷裂最新活動時代為中更新世,以左旋走滑為主,與現(xiàn)今應(yīng)力場吻合。沿斷裂特別是在兩端的熊岳盆地、蓋州盆地和莊河盆地附近地震密集,具有條帶狀、團(tuán)簇狀分布特征,發(fā)生過多次破壞性地震,最大為熊岳1940年5?級地震。確定能夠發(fā)生7.0級左右地震,危險性高。
4.13 普蘭店—長海NW向構(gòu)造帶
處在遼東—張廣才嶺上升隆起區(qū)的南部,兩端分別延入下遼河—遼東灣沉降區(qū)和北黃海沉降區(qū),是遼東半島NW向構(gòu)造帶的組成部分,規(guī)模次于熊岳—莊河NW向構(gòu)造帶。屬新生性構(gòu)造,與金州斷裂、皮口斷裂等形成共軛格局。具有斜列狀、平行狀特征,沿斷裂有小型第四紀(jì)盆地發(fā)育。在地殼多震層內(nèi)存在有低速層,與海城河斷裂的深部地殼結(jié)構(gòu)具有一定的可比性。斷裂最新活動時代為中更新世,以左旋走滑為主。沿斷裂地震分布較密集,形成NW向的地震條帶,記載有1861年6級地震。確定能夠發(fā)生6.5~7.0級地震,危險性較高。
4.14 其它的地震構(gòu)造
除上述主要地震構(gòu)造以外,還有一部分地震構(gòu)造如遼東半島地區(qū)的莊河斷裂、青堆子斷裂、皮口斷裂、大和尚山山前斷裂和撫順以東的渾河斷裂、遼西地區(qū)的張家營子—叨爾登斷裂等,雖然它們在第四紀(jì)時期的活動性相對較弱、活動程度較低,規(guī)模相對較小,或者沿斷裂的地震活動頻度、強(qiáng)度等與區(qū)內(nèi)主要地震構(gòu)造相比存在較大差距,較少記載有破壞性地震,現(xiàn)今小震的分布也沒有明顯的規(guī)律性,但也應(yīng)當(dāng)給予關(guān)注。由于這些斷裂構(gòu)造在第四紀(jì)存在活動且具有一定的規(guī)模,因此將它們列為危險性較低的地震構(gòu)造。
開展地震構(gòu)造的判定與危險性劃分需要對地質(zhì)構(gòu)造(就遼寧省及鄰近地區(qū)來說,主要涉及斷裂構(gòu)造和盆地)進(jìn)行詳細(xì)、系統(tǒng)的調(diào)查和研究,明確地質(zhì)構(gòu)造的活動性、分段性及其與地震活動的關(guān)系,了解地震構(gòu)造的深、淺部結(jié)構(gòu),同時還要掌握較為充分的地震數(shù)據(jù),特別是中強(qiáng)以上(特征)地震的數(shù)據(jù)資料。近幾十年來,雖然地質(zhì)、地震等部門開展了大量的調(diào)查和研究工作,但對于遼寧省及鄰近地區(qū)的地震構(gòu)造來說,目前的認(rèn)識仍存在著一定的不完整性和不確定性,尤其是在下遼河平原等第四系沉積區(qū),對一些隱伏構(gòu)造的了解還很不足,而這樣的第四系地區(qū)恰恰是盆地構(gòu)造發(fā)育區(qū),地震較為活躍;此外,遼寧省及鄰近地區(qū)人文發(fā)展歷史較短,對于具有長周期特征動輒幾百年至上千年的大地震事件來說,缺乏完整的歷史地震數(shù)據(jù)資料,甚至還不能涵蓋一個完整的地震活動周期,因而難以建立較為全面、完整的認(rèn)識并總結(jié)出地震活動規(guī)律。上述客觀情況要求進(jìn)一步加強(qiáng)對區(qū)內(nèi)未知地震構(gòu)造的調(diào)查和研究,并利用不斷創(chuàng)新的理論和方法完善地震構(gòu)造的認(rèn)識,分析地殼應(yīng)力在不同區(qū)塊和時段的積累、釋放規(guī)律,預(yù)測未來一定時段內(nèi)的地應(yīng)力釋放水平;同時,結(jié)合小尺度、高精度的衛(wèi)星和航空遙感影象解譯,分析地震構(gòu)造在微地貌上的表現(xiàn),通過探槽研究方法,揭示古地震活動特征,拉長對地震事件的認(rèn)知時段。通過綜合研究,才能更好地確定地震構(gòu)造的特征、地震震級及周期性規(guī)律,了解最晚特征地震的離逝時間,更為準(zhǔn)確地給出地震構(gòu)造的危險性判定結(jié)果。
[1] 吳戈, 等. 東北地震史料輯覽[M]. 北京: 地震出版社, 1992.
[2] 國家地震局震害防御司. 中國歷史強(qiáng)震目錄(公元23世紀(jì)至公元1911年)[M]. 北京:地震出版社,1995.
[3] 章淮魯, 等. 未來十年(1996~2005年)中國各地震帶地震活動強(qiáng)度及發(fā)震地點預(yù)測[C]. 中國大陸2005年前強(qiáng)震危險性預(yù)測研究[M]. 北京: 地震出版社,1997.
[4] 高常波, 鐘以章. 東北輸油管道場址斷層活動性與地震危險性研究[M]. 北京:地震出版社, 1998.
[5] 遼寧省地礦局. 遼寧省區(qū)域地質(zhì)志[M]. 北京: 地質(zhì)出版社, 1989.
[6] 朱鳳鳴, 等. 1975年海城地震[M]. 北京:地震出版社, 1980.
[7] 江娃利, 等. 遼寧海城NW向構(gòu)造全新世活動特征及古地震研究[C]//地殼構(gòu)造與地殼應(yīng)力文集[M]. 北京:地震出版社, 1999.
[8] 萬波, 廖旭, 等. 沈陽市(含撫順)活斷層探測與地震危險性評價[M]. 北京: 地震出版社, 2008.
[9] 萬波, 等. 遼東半島中強(qiáng)地震活動及其與構(gòu)造相關(guān)性[J]. 地震地質(zhì), 2013, 35(2): 300-314.
[10] 萬波, 等. 1861年普蘭店東6級地震發(fā)震構(gòu)造判定[J]. 中國地震, 2010, 26(3): 304-313.
[11] 萬波, 鐘以章. 東北地區(qū)的新構(gòu)造運動特征分析及新構(gòu)造運動分區(qū)[J]. 東北地震研究, 1997, 13(4): 64-75.
[12] 環(huán)文林, 等. 中國大陸內(nèi)部走滑型發(fā)震構(gòu)造的構(gòu)造應(yīng)力場特征[J]. 地震學(xué)報, 1994, 16(4): 455-462.
[13] 環(huán)文林, 等. 中國大陸內(nèi)部走滑型發(fā)震構(gòu)造粘滑運動的結(jié)構(gòu)特征[J]. 地震學(xué)報,1997, 19(3): 225-234.
[14] 中國地震局. JSGC-04城市活動斷層探測技術(shù)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程[S]. 北京: 地震出版社, 2005.
[15] Wells D L,Coppersmith K J. New Empirical Relationships among Magnitude, Rupture Length,Rupture Width, Rupture Area, and Surface Displacement[J]. Bulletin of the Seismological Society of America, 1994,84(4).
[16] 聞學(xué)澤, 等. 中國大陸東部中-弱活動斷層潛在地震最大震級評估的震級-頻度關(guān)系模型[J]. 地震地質(zhì),2007, 29(2): 236-253.
[17] Mark Leonard. Earthquake Fault Scaling: Self-Consistent Relating of Rupture Length, Width, Average Displacement, and Moment Release[J]. Bulletin of the Seismological Society of America, 2010,100(5A).
[18] 鄧起東, 等. 地質(zhì)地表破裂參數(shù)與震級關(guān)系的研究[M]. 北京: 地震出版社, 1992.
[19] 曹鳳娟, 焦明若. 基于層次分析的遼寧地區(qū)中強(qiáng)震預(yù)測指標(biāo)體系及效能評估[J]. 中國地震, 2012, 28(4): 415-424.
[20] 盧造勛, 等. 內(nèi)蒙古東烏珠穆沁旗至遼寧東溝地學(xué)斷面[J]. 地球物理學(xué)報, 1993, 36(6): 765-772.
Judgement for the Main Seismic Structures and Their Seismic Risk Classifications in Liaoning Province and Its Adjacent Area
WAN Bo,JIN Chao-yu,SUO Rui
(Earthquake Administration of Liaoning Province, Liaoning Shenyang 110034,China)
Seismic activities in the area of Liaoning province and its adjacent area mainly concentrate upon the regions such as Haicheng, Lower Liaohe-Liaodong gulf,the yalu river mouth and the western part of Liaodong Peninsula along the Jinzhou fault zone,etc. It has a high degree of correlation seismic activity and with seismic activity and geologic structures, earthquakes are tied by NE-NNE and NW trend structures, destructive earthquakes occurred frequently at the intersection parts of the two trend structures. The result shows that in this area,6 structures (or segments) such as the north of Gaizhou-Anshan segment of Jinzhou fault zone etc. which are the highest dangerous degree structures(or segments),10 seismic structural segments such as Jinzhou—Pulandian segment of Jinzhou fault zone etc. which are confirmed to be higher degree,such as Xialiaohe segment of Tanlu fault zone etc. which are confirmed to be common degree, and others are lower degree.
area of Liaoning province and its adjacent;seismic activity;seismic structure;fault;basin;activity;seismic risk
P315.2
A
10.13693/j.cnki.cn21-1573.2017.01.001
1674-8565(2017)01-0001-11
遼寧省本級項目“遼寧沿海地區(qū)斷裂構(gòu)造勘查及地震區(qū)劃” 項目(2010);“遼寧省地震構(gòu)造環(huán)境與強(qiáng)震風(fēng)險評估” 項目(2013)
2016-11-12
2017-01-16
萬波(1966-),男,遼寧省恒仁縣人,1995年畢業(yè)于遼寧師范大學(xué),碩士,副研究員,現(xiàn)主要從事活斷層、地震構(gòu)造、地震地質(zhì)災(zāi)害等方面的工作。E-mail: wanbo333@126.com