北京平原區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)研究

張 磊，王繼明，張曉亮，白凌燕，劉振華，王斌強(qiáng)，梁亞南

（1．北京市地質(zhì)調(diào)查研究院，北京 100195；2． 北京市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局，北京 100195）

北京平原區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)研究

張 磊1，王繼明2，張曉亮1，白凌燕1，劉振華1，王斌強(qiáng)1，梁亞南1

（1．北京市地質(zhì)調(diào)查研究院，北京 100195；2． 北京市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局，北京 100195）

本文選取北京平原區(qū)3條重要的控盆活動(dòng)斷裂，北西向的南口—孫河斷裂，北東向黃莊—高麗營斷裂和順義斷裂，對(duì)其第四紀(jì)以來的活動(dòng)性進(jìn)行深入研究。研究表明，目標(biāo)斷裂活動(dòng)性第四紀(jì)以來均表現(xiàn)為較強(qiáng)—弱—強(qiáng)—較強(qiáng)的特點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)各條斷裂活動(dòng)性的共性特征進(jìn)行總結(jié)，并以此表征本區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。本區(qū)新生界以來構(gòu)造運(yùn)動(dòng)顯著，古近紀(jì)時(shí)期，北京平原形成“兩隆一凹”的構(gòu)造格局；新近紀(jì)時(shí)期，該構(gòu)造格局解體，北京沖積平原初步形成；第四紀(jì)以來，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)繼承性發(fā)展，形成多個(gè)第四紀(jì)斷陷盆地，詮釋了構(gòu)造與建造之間的密切關(guān)系。同時(shí)，對(duì)北京地區(qū)構(gòu)造-氣候耦合關(guān)系進(jìn)行深入探討，明確了構(gòu)造-氣候旋回具有0．4Ma的周期性，中更新世以后，0．1Ma的準(zhǔn)周期開始成為主導(dǎo)周期的特點(diǎn)。該特點(diǎn)與青藏高原地區(qū)及中國大陸東部的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，具有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)；活動(dòng)斷裂；第四紀(jì)；磁性地層；北京

0 引言

新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，直接影響和決定著現(xiàn)代地貌的發(fā)育過程及其形態(tài)特征，影響著現(xiàn)代地殼的穩(wěn)定性，而地殼的穩(wěn)定性是城市規(guī)劃和建設(shè)需要首先考慮的問題。隨著工業(yè)化和都市化的發(fā)展，防止和減少地質(zhì)災(zāi)害、合理地進(jìn)行國土規(guī)劃與整治，已成為人類社會(huì)迫切需要解決的問題?？刂埔粋€(gè)區(qū)域構(gòu)造格架的主要因素是該地區(qū)的主要斷裂，而構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的發(fā)展也必然依托于主要斷裂的活動(dòng)而表現(xiàn)出來。那么闡述一個(gè)地區(qū)的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)史，就成為對(duì)主要斷裂產(chǎn)生、發(fā)展及其活動(dòng)歷史的研究。

北京地區(qū)的活動(dòng)斷裂發(fā)育，北東向及北西向斷裂相互交匯，因此北京地區(qū)已成為未來可能發(fā)生強(qiáng)震的構(gòu)造背景區(qū)。北京地區(qū)有資料記載的活動(dòng)斷裂構(gòu)造活動(dòng)，引發(fā)的強(qiáng)震就達(dá)25次之多。1679年平谷—三河8級(jí)大地震， 1966年河北邢臺(tái)地震后，華北地區(qū)進(jìn)入了新的地震活動(dòng)期。30多年里北京周邊地區(qū)發(fā)生了一系列破壞性地震，特別是1976年唐山 7.8級(jí)大地震波及北京，致使北京地區(qū)遭受不同程度的破壞和損失及人員傷亡。同時(shí)，這些隱伏斷裂具有較強(qiáng)的活動(dòng)性，它們不但控制該區(qū)的破壞性強(qiáng)震的發(fā)生，同時(shí)還引起了其他的地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象。隨著2016年首都第二機(jī)場主體建設(shè)工程及北京通州城市副中心建設(shè)工程的啟動(dòng)，北京2022年冬奧會(huì)申辦成功及推進(jìn)京津冀一體化協(xié)同發(fā)展，開展隱伏活動(dòng)斷裂研究已經(jīng)成為當(dāng)前城市規(guī)劃建設(shè)，防災(zāi)減災(zāi)工作急需解決的重要課題。

1 北京地區(qū)活動(dòng)斷裂研究史

北京地區(qū)開展活動(dòng)斷裂研究工作，大致可以分為四個(gè)階段：

第一階段：1976年以前的工作

北京地區(qū)的活動(dòng)斷裂最初研究可一直追溯到20世紀(jì)50年代末，在對(duì)北京平原地區(qū)進(jìn)行物探掃面時(shí)發(fā)現(xiàn)了幾條隱伏的基巖斷裂，并逐漸引起有關(guān)方面的重視。如：1969年原646廠《北京地區(qū)重力面積工作總結(jié)報(bào)告》一文中根據(jù)重力異常明確了南口—孫河斷裂的概念，且認(rèn)為其在孫河一帶截止于順義斷裂。明確提出“黃莊—高麗營斷裂、夏墊新斷裂、南苑—通縣斷裂”的名稱，且認(rèn)為順義斷裂與黃莊—高麗營斷裂在北京北部斜接。文中還提到1679年的地震與夏墊斷裂、二十里長山斷裂及薊縣斷裂的交匯有關(guān)。1975年原北京市地質(zhì)局水文一大隊(duì)所做《昌平平原地區(qū)電測深工作總結(jié)報(bào)告》一文中根據(jù)斷裂與第四系的關(guān)系提出“燕丹—高里（麗）營斷裂”的概念，也就是現(xiàn)在的黃莊—高麗營斷裂北東段。1976年水文隊(duì)重力組《北京豐臺(tái)區(qū)吳家場—五里店地區(qū)詳查簡報(bào)》文中提到“大灰廠—高麗營斷裂、良鄉(xiāng)—日壇斷裂”的概念。上述工作只是確定了上述斷裂的存在，并論述了各斷裂與第四系堆積的關(guān)系及與地震的相關(guān)性，對(duì)其活動(dòng)性并未明確厘定。

第二階段：地震地質(zhì)會(huì)戰(zhàn)工作

1976年的唐山地震之后啟動(dòng)了地震地質(zhì)會(huì)戰(zhàn)工作。會(huì)戰(zhàn)中利用人工地震地殼測深、天然地震轉(zhuǎn)換波、大地電磁測深和航空磁測, 調(diào)查平原區(qū)全新世沉積物分布、巖性、厚度、產(chǎn)狀及其與構(gòu)造活動(dòng)性的關(guān)系，調(diào)查研究平原區(qū)古河道變遷與構(gòu)造活動(dòng)的關(guān)系，通過考古方法研究近期構(gòu)造活動(dòng)等方面對(duì)北京平原區(qū)全新世以來的構(gòu)造活動(dòng)性進(jìn)行研究。地震地質(zhì)會(huì)戰(zhàn)成果認(rèn)為北京平原地區(qū)隱伏的全新世活動(dòng)斷裂包括南口—孫河斷裂、二十里長山斷裂、八寶山斷裂、黃莊—高麗營斷裂、良鄉(xiāng)—前門斷裂、南苑—通縣斷裂以及夏墊—馬坊斷裂，并依據(jù)各項(xiàng)資料按1:100000的比例尺劃定了各斷裂的位置。

第三階段：20世紀(jì)90年代工作

20世紀(jì)90年代，隨著世界范圍內(nèi)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查和預(yù)防工作越來越受到重視，各種勘查手段和理論、方法不斷更新。我國的地質(zhì)和地震工作者也從各個(gè)角度重新研究北京地區(qū)的活動(dòng)斷裂并評(píng)價(jià)了活動(dòng)斷裂對(duì)北京及周邊地區(qū)地質(zhì)安全的影響。這其中的主要工作包括：在《北京地區(qū)地殼結(jié)構(gòu)、應(yīng)力場與地震》，對(duì)北京地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，計(jì)算了北京地區(qū)的地應(yīng)力場，以及河間、邢臺(tái)、唐山等地震引起的應(yīng)力調(diào)整，研究了莫氏面隆起溫度升高引起的地應(yīng)力變化，根據(jù)地應(yīng)力變化計(jì)算了地震危險(xiǎn)度，分析了地震發(fā)生的可能性（王連捷等，1991）；在《北京市重點(diǎn)建設(shè)區(qū)區(qū)域穩(wěn)定性調(diào)查研究報(bào)告》中，研究內(nèi)容包括基巖地質(zhì)構(gòu)造、地震危險(xiǎn)性分析和地震小區(qū)劃（張永來等，1990）。在《首都圈地震地質(zhì)環(huán)境與地震災(zāi)害》中，應(yīng)用了當(dāng)時(shí)電測、磁測和重力編圖的最新成果，投入了鉆探、綜合測井、淺地震、常時(shí)微動(dòng)和放射性測量等工作，選用了一些較為先進(jìn)的技術(shù)和科學(xué)的方法，取得了顯著的成績（高文學(xué)等，1994年）。

第四階段：2000年之后的工作

2000年之后，北京地區(qū)活動(dòng)斷裂調(diào)查研究工作主體以北京地勘局和中國地震局系統(tǒng)主，中國地震局地質(zhì)研究所《首都圈地區(qū)地殼最新構(gòu)造變動(dòng)與地震》（徐錫偉等，2002），根據(jù)首都圈及其鄰近地區(qū)大地震震例的深地震反射探測、震區(qū)淺部地震斷層的淺層勘探和活動(dòng)構(gòu)造的定量研究，以及區(qū)域地殼速度結(jié)構(gòu)的研究等，2003—2007年，北京市地勘局開展了“北京市多參數(shù)立體地質(zhì)調(diào)查”工作（衛(wèi)萬順等，2007）。其中運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)分析法對(duì)北京平原區(qū)的地殼穩(wěn)定性進(jìn)行了初步的調(diào)查性評(píng)價(jià)。2008年，中國地震局地殼應(yīng)力研究所組織實(shí)施了《北京城市活斷層探測》項(xiàng)目（徐錫偉等，2008），對(duì)北京地區(qū)幾條重要的活動(dòng)斷裂開展了活動(dòng)性研究；2010—2013年，北京市地質(zhì)調(diào)查研究院開展了《北京平原區(qū)活動(dòng)斷裂監(jiān)測專項(xiàng)地質(zhì)調(diào)查》工作（蔡向民等，2013），對(duì)北京地區(qū)4條活動(dòng)斷裂進(jìn)行了精確定位及活動(dòng)性分析，同時(shí)結(jié)合沿線地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育情況，對(duì)斷裂帶附近重大建筑物及管線工程進(jìn)行了危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)；2016年，北京市地勘局組織實(shí)施了《通州城市副中心地區(qū)重大地質(zhì)問題調(diào)查與評(píng)價(jià)隱伏斷裂專題研究》（張磊等，2016）。其中針對(duì)通州區(qū)北部11條隱伏斷裂開展了精確定位及活動(dòng)性研究。

這些工作大量應(yīng)用了新技術(shù)、新方法和新理論，如高精度物化探、遙感、定年方法、槽探、模糊數(shù)學(xué)、區(qū)域地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)等。極大豐富了對(duì)北京地區(qū)活動(dòng)斷裂的研究內(nèi)容，提高了研究水平。尤其是研究了幾條主要活動(dòng)斷裂在全新世以來的活動(dòng)時(shí)間和活動(dòng)規(guī)律，為今后的研究工作提供了基礎(chǔ)。

2 平原區(qū)主要控盆斷裂活動(dòng)性研究

北京平原區(qū)上新世晚期以來，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)主體表現(xiàn)為構(gòu)造沉降運(yùn)動(dòng)的特征。然而，在區(qū)域伸展構(gòu)造環(huán)境影響和作用下，區(qū)內(nèi)隱伏著的北東和北西向兩組斷裂不斷活化，傾滑與走滑運(yùn)動(dòng)并存，切割區(qū)內(nèi)形成大小不等的微地塊，各地塊運(yùn)動(dòng)形式多樣，或抬升或掀斜或下陷，在橫向上構(gòu)成“兩隆一凹”的構(gòu)造格局（黃秀銘等，1991）。即：京西隆起，北京凹陷和大興隆起?？刂粕鲜龅貕K的邊界斷裂主要有北東向的黃莊—高麗營斷裂、順義斷裂、南苑—通縣斷裂和夏墊斷裂，北西向則為南口—孫河斷裂（圖1）。

70年代末期北京地震地質(zhì)會(huì)戰(zhàn)期間布設(shè)的鉆孔及地球物理勘測，證實(shí)該上述兩條斷裂在第四紀(jì)時(shí)期存在強(qiáng)烈活動(dòng)。過去30年里，眾多專家學(xué)者針對(duì)上述兩條斷裂開展了大量的研究工作，包括地表地質(zhì)調(diào)查（胡平等，2000；張世民，2005），綜合地球物理探測（常旭等，2008；胡平等，2010；張磊等，2014a），鉆探工程（張世民等，2008；張磊等，2014b；張磊等，2014c；張磊等，2015；張磊等，2016a；張磊等，2016b；）及槽探工程（江娃利等，2001；林傳勇等，2006），上述工作為本次的研究打下了基礎(chǔ)。

圖1 北京平原主要活動(dòng)斷裂展布及鉆孔位置圖Fig.1 Location of the main Fault of Beijing and Boreholes

2.1 北西向斷裂

（1）南口—孫河斷裂

南口—孫河斷裂是北京平原區(qū)一條重要的北西向的活動(dòng)斷裂，該斷裂北西端起自昌平縣南口鎮(zhèn)，向南東方向經(jīng)七間房、百泉莊、東三旗、孫河至通州，總體走向315°，長約80 km。北西段自南口至北七家，斷面傾向南西，控制了沙河凹陷；南東段自北七家至孫河段，斷面傾向北東。該斷裂是張渤帶北京段中最醒目的一條斷裂，北西段呈地塹式，由主斷裂及次級(jí)斷裂形成不同的階梯狀斷塊，南東段則表現(xiàn)為明顯的左行走滑的特征。

圖2.鉆孔ZK1、ZK3與標(biāo)準(zhǔn)極性柱對(duì)比圖Fig.2 The contrast diagram of magnetostratigraphy of the cores ZK1、ZK3 and polarity zones

本文中鉆孔ZK3和ZK1分別位黃莊—高麗營斷裂上下盤，孔距約0.5km，其中ZK3孔深616m，ZK1孔深116m。通過鉆孔磁性地層研究，淺部測年數(shù)據(jù)及區(qū)域第四紀(jì)巖石地層組合特征建立了鉆孔的第四紀(jì)地層格架。ZK1孔和ZK3孔的下更新統(tǒng)底界埋深分別為113m和493.8m；中更新統(tǒng)底界分別為51m和157.4m；上更新統(tǒng)底界分別為28.2m和87.7m；全新統(tǒng)底界分別為2m和7.2m（圖2，表1）。參考2016年國際地層年表第四紀(jì)地層劃分，計(jì)算得出各鉆孔的沉積速率（表1）。早更新世至全新世，ZK1孔沉積速率分別為 0.03mm/a、0.04mm/a、0.23mm/a、0.17mm/a；ZK3孔沉積速率分別為0.18mm/a、0.11mm/a、0.71mm/a、0.62mm/a，二者的沉積速率差反應(yīng)了南口—孫河斷裂北段的垂直活動(dòng)速率，早更新世、中更新世、晚更新世和全新世以來分別為0.15mm/a、0.07mm/a、0.48mm/a、0.45mm/a沉積速率變化與活動(dòng)速率變化均體現(xiàn)了相同的規(guī)律，即：較強(qiáng)—弱—強(qiáng)—較強(qiáng)的變化特點(diǎn)（圖3）。

圖3 鉆孔ZK1和ZK3沉積速率及活動(dòng)速率對(duì)比圖Fig.3 Comparison of borehole ZK1 and ZK3 of deposition rate and activity rate diagram

2.2 北東向斷裂

（1）黃莊—高麗營斷裂

黃莊—高麗營斷裂是一條隱伏的深大活動(dòng)斷裂。是北京凹陷和西山隆起的分界構(gòu)造。南起涿縣西城坊，經(jīng)坨里、黃莊、八里莊、高麗營至懷柔一線，總長110km，走向北東，斷裂面傾向南東，傾角約性質(zhì)為正斷層，最大斷距在1000m以上。斷裂于燕山運(yùn)動(dòng)末期形成，切割了侏羅系及其以前的地層，控制了白堊系和古近系、新近系及第四系沉積。該斷裂表現(xiàn)為鏟式斷層的特征，即：基巖斷裂傾角較緩，第四系內(nèi)則體現(xiàn)為高角度正斷層，局部表現(xiàn)為受縱彎作用形成的花狀結(jié)構(gòu)，具傾滑及右行走滑特征。

本文中鉆孔ZK04和ZK05分別位黃莊—高麗營斷裂上下盤，孔距約1km，其中ZK04孔深626m；ZK05孔深477m。通過鉆孔磁性地層研究，淺部測年數(shù)據(jù)及區(qū)域第四紀(jì)巖石地層組合特征建立了鉆孔的第四紀(jì)地層格架。ZK4孔和ZK5孔的下更新統(tǒng)底界埋深分別為550.6m和301m；中更新統(tǒng)底界分別為170.8m和107m；上更新統(tǒng)底界分別為100.5m和70m；全新統(tǒng)底界分別為5.2m和4.2m（圖4，表1）。參考2016年國際地層年表第四紀(jì)地層劃分，計(jì)算得出各鉆孔的沉積速率（表1）。早更新世至全新世，ZK4孔沉積速率分別為0.21mm/a、0.11mm/a、0.82mm/a、0.52mm/a；ZK5孔沉積速率分別為0.11mm/a、0.07mm/a、0.57mm/a、0.42mm/a，二者的沉積速率差反應(yīng)了黃莊—高麗營斷裂北段的垂直活動(dòng)速率，早更新世、中更新世、晚更新世和全新世以來分別為 0.07mm/a、0.04mm/a、0.23mm/a、0.10mm/a。 沉積速率變化與活動(dòng)速率變化均體現(xiàn)了相同的規(guī)律，即：較強(qiáng)—弱—強(qiáng)—較強(qiáng)的變化特點(diǎn)（圖5）。

圖4 鉆孔ZK04、ZK05與標(biāo)準(zhǔn)極性柱對(duì)比圖Fig.4 The contrast diagram of magnetostratigraphy of the cores ZK4、ZK5 and polarity zones

圖5 鉆孔ZK4和ZK5沉積速率及活動(dòng)速率對(duì)比圖Fig.5 Comparison of borehole ZK4 and ZK5 of deposition rate and activity rate diagram

（2）順義斷裂

順義斷裂西南起自健翔橋附近，經(jīng)天竺、首都機(jī)場附近，經(jīng)順義北、北小營到焦莊戶一帶，走向傾向南東，傾角左右，延長約40 km，為高角度正斷裂。沿?cái)嗔言陧樍x一帶發(fā)育地裂縫，該斷裂控制了北京凹陷北緣盆地的演化。該斷裂亦表現(xiàn)為鏟式斷層的特征，即：基巖斷裂傾角較緩，第四系內(nèi)則體現(xiàn)為高角度正斷層，局部表現(xiàn)為受縱彎作用形成的花狀結(jié)構(gòu)，具傾滑及右行走滑特征。

本文中鉆孔ZK012-1和ZK12-2分別位順義斷裂上下盤，孔距約1.5km，其中ZK12-1孔深298.9m，ZK12-2孔深719.4m。通過鉆孔磁性地層研究，淺部測年數(shù)據(jù)及區(qū)域第四紀(jì)巖石地層組合特征建立了鉆孔的第四紀(jì)地層格架。ZK012-1和ZK12-2孔的下更新統(tǒng)底界埋深分別為232m和706m；中更新統(tǒng)底界分別為115m和170m；上更新統(tǒng)底界分別為29.7m和66.5m；全新統(tǒng)底界分別為4m和10m（圖6，表1）。參考2016年國際地層年表第四紀(jì)地層劃分，計(jì)算得出各鉆孔的沉積速率（表1）。早更新世至全新世，ZK12-1孔沉積速率分別為 0.05mm/a、0.11mm/a、0.20mm/a、0.34mm/a；ZK12-2孔沉積速率分別為0.30mm/a、0.16mm/a、0.49mm/a、0.85mm/a，二者的沉積速率差反應(yīng)了順義斷裂的垂直活動(dòng)速率，早更新世、中更新世、晚更新世和全新世以來分別為0.25mm/a、0.05mm/a、0.29mm/a、0.51mm/a。沉積速率變化與活動(dòng)速率變化均體現(xiàn)了相同的規(guī)律，即：較強(qiáng)—弱—強(qiáng)—較強(qiáng)的變化特點(diǎn)（圖7）。

圖6 鉆孔ZK12-1、ZK12-2與標(biāo)準(zhǔn)極性柱對(duì)比圖Fig.6 The contrast diagram of magnetostratigraphy of the cores ZK12-1、ZK12-2 and polarity zones

圖7 鉆孔ZK12-1和ZK12-2沉積速率及活動(dòng)速率對(duì)比圖Fig.7 Comparison of borehole ZK12-1 and ZK12-2 of deposition rate and activity rate diagram

表1 地層沉積速率表Tab.1 Stratigraphic average sedimentation rate

3 北京新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)特征

構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的過程同時(shí)也是沉積建造的歷史，在沉積盆地形成發(fā)育的過程中，盆地不斷沉降，沉積不斷進(jìn)行，盆地外側(cè)不斷隆起，絕大多數(shù)沉積盆地中沉積物的快速堆積期與高原快速隆升增長階段相對(duì)（董文杰等，1997）。構(gòu)造格局控制了盆地的性質(zhì)、形狀、大小及沉積作用, 是沉積盆地形成的主控因素，也是沉積層序發(fā)育的關(guān)鍵因素，發(fā)展與形成在斷陷陸相湖盆中（程日輝等，2000）。同時(shí)，層序特征又是構(gòu)造活動(dòng)的響應(yīng)和記錄，所以盆地充填的沉積記錄是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)軌跡的間接反映（Van Wagoner et al，1990）。

北京地區(qū)新構(gòu)造活動(dòng)以活動(dòng)斷裂帶為主要表現(xiàn)形式，此外尚有由活動(dòng)斷裂直接或間接控制的隱伏斷陷盆地。新生代以來，該區(qū)新構(gòu)造活動(dòng)總體上表現(xiàn)為擠壓作用由強(qiáng)變?nèi)?、伸展作用由弱變?qiáng)，擠壓作用持續(xù)時(shí)間相對(duì)較短，伸展作用持續(xù)的時(shí)間長，擠壓作用和伸展作用交替出現(xiàn)，擠壓構(gòu)造和伸展構(gòu)造間互發(fā)育（馬寅生等，2002）．古近紀(jì)末至新近紀(jì)初北京地區(qū)具有區(qū)域構(gòu)造擠壓作用特征，而古近紀(jì)和新近紀(jì)至第四紀(jì)北京地區(qū)具有明顯的區(qū)域構(gòu)造伸展作用特征；晚第四紀(jì)以來，北京地區(qū)處于近東西向受壓狀態(tài)（秦向輝等，2014）。通過對(duì)上述3條主要隱伏活動(dòng)斷裂活動(dòng)性進(jìn)行分析，其共性特征能夠較好的表征本區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。研究表明，本區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)第四紀(jì)以來具有明顯的強(qiáng)弱交替變化現(xiàn)象，且活動(dòng)性與沉積演化之間具有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，充分體現(xiàn)出“構(gòu)造控制建造，建造反映構(gòu)造”的規(guī)律。

古近紀(jì)，本區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，以控盆斷裂的的差異性活動(dòng)為特征。NNE向斷裂開始活動(dòng)，它們大多利用了此前燕山運(yùn)動(dòng)時(shí)所形成的一系列NNE向斷裂結(jié)構(gòu)面，但其力學(xué)性質(zhì)有了改變，從壓扭性轉(zhuǎn)變?yōu)橐龔堈龜?。主要受黃莊—高麗營和南苑—通縣這兩條活動(dòng)斷裂的控制，形成了“兩隆一凹”的構(gòu)造格局，即：西山隆起，北京凹陷，大興隆起。北京凹陷內(nèi)沉積了始新統(tǒng)長辛店組和漸新統(tǒng)前門組，大興隆起之上則缺失了古近紀(jì)地層。

新近紀(jì)中新世，北京平原廣泛出現(xiàn)了少量的粘土質(zhì)沉積物，屬于扇緣沉積物，表明該時(shí)期沖積扇已進(jìn)入了初步建設(shè)時(shí)期。受隱伏斷裂南苑—通縣斷裂和夏墊斷裂控制，大興隆起開始緩慢沉降，開始接受沉積，各條斷裂出現(xiàn)了差異性活動(dòng)的特點(diǎn)，造成了區(qū)內(nèi)不同構(gòu)造位置沉積物分布及厚度的差異。上新世早期，區(qū)內(nèi)廣泛沉積了巨厚層的礫石層，標(biāo)志著沖積扇的大規(guī)模發(fā)育，各條斷裂持續(xù)活躍，活動(dòng)性均表現(xiàn)為逐漸增強(qiáng)的特征，體現(xiàn)在斷裂兩側(cè)沉積的可容納空間的差異性增大（沉積物厚度差異）。大興隆起解體，新的基底構(gòu)造格架基本形成，即：受到南苑—通縣斷裂，燕郊斷裂，姚辛莊斷裂和夏墊斷裂的共同控制，表現(xiàn)為大興隆起北部分化出的甘棠斷陷盆地，在經(jīng)歷了強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)之后，強(qiáng)度逐漸減弱，至上新世中期，本區(qū)出現(xiàn)了構(gòu)造夷平形成的準(zhǔn)平原，時(shí)代相當(dāng)于北京地區(qū)唐縣期的夷平面形成期，此時(shí)，大興隆起埋藏，北京東南平原初步形成，至上新世晚期，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度減弱，進(jìn)入穩(wěn)定期。

第四紀(jì)早更新世早期依然繼承上新世晚期的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，活動(dòng)強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，區(qū)內(nèi)各條隱伏斷裂重新活化，控制北京平原構(gòu)造格架的邊界斷裂，黃莊—高麗營斷裂強(qiáng)烈活動(dòng)，北京凹陷繼續(xù)接受沉積，與此同時(shí)，順義斷裂此時(shí)的活動(dòng)性明顯強(qiáng)于黃莊—高麗營斷裂，這種差異性的活動(dòng)最終造成了北京凹陷北緣盆地的解體，分化出新的凹陷盆地，即：后沙峪凹陷和俸伯凹陷（張磊，2016a）。北西向的南口—孫河斷裂受張渤帶整體構(gòu)造環(huán)境的影響，開始活化，沙河凹陷初步形成。中更新世，區(qū)內(nèi)3條活動(dòng)斷裂活動(dòng)性總體較弱，順義斷裂相對(duì)于黃莊—高麗營斷裂活動(dòng)性不甚明顯，北京凹陷北緣整體繼續(xù)下沉，本區(qū)該時(shí)期新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度處于整個(gè)第四紀(jì)以來最弱時(shí)期；晚更新世，黃莊—高麗營斷裂，南口—孫河斷裂再次活化，其活動(dòng)強(qiáng)大達(dá)到第四紀(jì)以來最大，其控制的沙河凹陷基本形成（張磊，2016b）。順義斷裂相對(duì)于黃莊—高麗營斷裂差異性活動(dòng)顯著，加速了北京凹陷北緣盆地的分化。需要說明的是，第四紀(jì)以來北京西山強(qiáng)烈隆升，尤其是晚更新世期間，山脈上升幅度幅度達(dá)72 m，上升速度達(dá)0.82 mm / a（郭旭東，2007），此時(shí)，北京平原各第四紀(jì)盆地的沉積速率及各控盆斷裂的活動(dòng)性均達(dá)到最大值，充分體現(xiàn)了北京地區(qū)盆山耦合作用下，構(gòu)造與建造的密切關(guān)系。全新世以來，各條斷裂繼續(xù)強(qiáng)烈活動(dòng)，體現(xiàn)在斷裂帶沿線地表地裂縫的發(fā)育和建筑物的破壞。地裂縫及建筑破壞與斷裂帶走向基本一致，且有逐年嚴(yán)重之勢。區(qū)域地應(yīng)力資料表明，本區(qū)全新世以來處于近東西向的擠壓應(yīng)力作用下（秦向輝等，2014），由于球殼效應(yīng)產(chǎn)生的縱彎作用，致使淺表松散層處于拉張環(huán)境下，進(jìn)而形成地表的破裂。

4 新構(gòu)造-氣候耦合關(guān)系研究

新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和東亞季風(fēng)共同控制著第四紀(jì)以來自然環(huán)境的演化歷史（吳錫浩等，1992）。新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是環(huán)境變遷的地球內(nèi)動(dòng)力，直接影響地形起伏和地貌形態(tài)，制約水系的變遷和沉積環(huán)境的演化。揭示氣候事件與構(gòu)造事件的關(guān)系，對(duì)于晚新生代構(gòu)造氣候旋回關(guān)系探索對(duì)于研究全球構(gòu)造活化與氣候惡化準(zhǔn)周期具有十分重要的意義。為了表述內(nèi)外地質(zhì)動(dòng)力之間的關(guān)聯(lián)和變化周期，朱照宇提出了“氣候一構(gòu)造旋回”，的概念，其含義為：在天體因素和地球軌道運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)一控制下，地球系統(tǒng)的氣圈、水圈和巖石圈均產(chǎn)生周期性變化，新構(gòu)造活化往往伴有氣候的急劇惡化(以變冷為主)（朱照宇等，1994a），其周期大約為0.4Ma，這種由地球星體運(yùn)動(dòng)所引起的構(gòu)造與氣候事件(包括相應(yīng)的地質(zhì)地球化學(xué)事件)的準(zhǔn)周期同步群發(fā)性稱為“氣候一構(gòu)造旋回”（朱照宇，1994b） 。

筆者對(duì)順義斷裂進(jìn)行了磁化率的天文調(diào)諧（圖8），通過旋回地層研究對(duì)其第四紀(jì)以來的活動(dòng)性進(jìn)行了探討。順義斷裂在早更新世時(shí)期強(qiáng)烈活動(dòng)的特點(diǎn)；早更新世晚期到中更新世早期，0.6～0.9 MaB.P.之間，斷裂的活動(dòng)速率表現(xiàn)較弱，平均活動(dòng)速率0.03mm/a；中更新世晚期，活動(dòng)速率曲線再次出現(xiàn)波動(dòng)，在0.4 MaB.P.和0.2 MaB.P.之間出現(xiàn)兩個(gè)波峰，對(duì)應(yīng)的活動(dòng)速率分別為0.11 mm/a和0.14 mm/a，由此可見順義斷裂在該段時(shí)期內(nèi)再次活化，斷裂活動(dòng)性強(qiáng)弱交替變化，且具有逐漸增強(qiáng)的趨勢，但活動(dòng)速率總體較早更新世弱（張磊等，2015）。

圖8 順義斷裂帶上下盤沉積速率、活動(dòng)速率隨時(shí)間變化曲線分布圖（張磊等，2015）Fig.8 Curve of the Deposition rate Ages and Activity（Zhanglei et al,2015）

北京平原順義斷裂的活動(dòng)性在整個(gè)第四紀(jì)表現(xiàn)出了明顯的周期性，這種周期性特點(diǎn)與青藏高原地區(qū)及中國大陸東部的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)具有較好的一致性。其中，2.2～2.4Ma和1.5～1.9Ma這兩次活動(dòng)特點(diǎn)，對(duì)應(yīng)了青藏運(yùn)動(dòng)的B幕（2.6MaB.P.）和C幕（1.7MaB.P.）（Li et al，1995；李吉均等，1998）；1.0～1.2Ma這一階段延伸至中更新世，順義斷裂的活動(dòng)性出現(xiàn)了明顯的減弱，活動(dòng)強(qiáng)度在0.9Ma時(shí)驟降，此時(shí)，孢粉所反映的北京地區(qū)的氣候也出現(xiàn)了明顯的轉(zhuǎn)折。北京沙河凹陷內(nèi)ZK3孔孢粉第4組合帶中（204.2～157.5m，1.0～0.78Ma），以出現(xiàn)柏科花粉峰值為特征，喜濕類型的百分含量較高，說明植被在某些時(shí)段一度由草原演化為以柏科為建群種的疏林草原，氣候變得較為冷濕，這與中更新世氣候轉(zhuǎn)型期全球氣候變冷、變幅增大相呼應(yīng)。同事，該時(shí)間段對(duì)應(yīng)了中國西部1.1MaB. P.昆侖古湖開始消退，隨即發(fā)生在0.7～0.6MaB. P.的劇烈運(yùn)動(dòng)形成新的拉分盆地結(jié)束事件,稱之為“昆黃運(yùn)動(dòng)” （崔之久等，1998）。最后，順義斷裂在0.4Ma和0.2Ma這兩個(gè)時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的活化，則可能為0.15MaB. P.前后發(fā)生的共和運(yùn)動(dòng)的緒動(dòng)體現(xiàn)。同時(shí)，也表明了具有的構(gòu)造-氣候旋回的0.4Ma準(zhǔn)周期自中更新世以后逐漸縮短，0.1Ma的準(zhǔn)周期開始在全球成為主導(dǎo)周期（李吉均等，2001）。

綜上，由于中更新世晚期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)改變了中國大陸的地貌格局, 以及構(gòu)造活動(dòng)中伴隨的大量地內(nèi)物質(zhì)的釋放, 從而對(duì)氣圈、水圈和生物圈產(chǎn)生了巨大的影響, 導(dǎo)致了地表環(huán)境的明顯變化。通過順義斷裂活動(dòng)性的研究及孢粉記錄的古氣候演化特征，充分說明了北京地區(qū)第四紀(jì)強(qiáng)烈的構(gòu)造活動(dòng)期正處于氣候環(huán)境的轉(zhuǎn)型階段。二者具有明顯的同時(shí)性,這些環(huán)境變化主體發(fā)生在1.0～1.2MaB.P.。

5 結(jié)論

（1）通過對(duì)目標(biāo)斷裂兩盤鉆孔開展綜合研究，包括磁性地層學(xué)，淺部地層年代及區(qū)域第四紀(jì)巖石地層組合特征等，建立了鉆孔的第四系剖面，為北京平原區(qū)開展第四系研究提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（2）基于斷裂所控制的地層平均沉積速率差異體現(xiàn)了新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)不同構(gòu)造單元沉積物分布的控制，對(duì)比分析第四紀(jì)以來不同時(shí)期鉆孔地層平均沉積速率差異性變化，對(duì)目標(biāo)斷裂的活動(dòng)性進(jìn)行研究分析，各活動(dòng)斷裂第四紀(jì)以來活動(dòng)性均表現(xiàn)為較強(qiáng)—弱—強(qiáng)—較強(qiáng)的特點(diǎn)。

（3）總結(jié)了本區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的總體特征。研究表明，本區(qū)新生界以來構(gòu)造運(yùn)動(dòng)顯著，古近紀(jì)時(shí)期，北京平原形成“兩隆一凹”的構(gòu)造格局；新近紀(jì)時(shí)期，該構(gòu)造格局解體，北京沖積平原初步形成；第四紀(jì)以來，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)繼承性發(fā)展，形成多個(gè)第四紀(jì)斷陷盆地，如：沙河凹陷，后沙峪凹陷和俸伯凹陷等，體現(xiàn)了構(gòu)造與建造之間的密切聯(lián)系。

（4）對(duì)北京地區(qū)新構(gòu)造與古氣候耦合關(guān)系進(jìn)行了探討。通過已有的古氣候及活動(dòng)斷裂的活動(dòng)性研究成果，明確了構(gòu)造-氣候旋回具有0.4Ma的周期性，中更新世以后，0.1Ma的準(zhǔn)周期開始成為主導(dǎo)周期的特點(diǎn)。該特點(diǎn)與青藏高原地區(qū)及中國大陸東部的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)具有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

開展第四紀(jì)隱伏活動(dòng)斷裂活動(dòng)性研究的難點(diǎn)在于年代學(xué)，目前的測年技術(shù)均存在一定的技術(shù)條件限制，因此無法實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)斷裂高分辨率的活動(dòng)性研究。此外，北京地區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)顯著，平原區(qū)的新構(gòu)造演化更是研究難點(diǎn)所在，尚存在許多未解決的問題，如：山區(qū)與平原區(qū)的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)響應(yīng)關(guān)系等，筆者雖然對(duì)之前的研究成果進(jìn)行了梳理總結(jié)，但受認(rèn)識(shí)水平所限，還需進(jìn)一步開展深入研究。

致謝：衷心感謝審稿專家及編輯部老師為成文定稿提出的寶貴意見。

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ZHANG Lei1, WANG Jimingi,2.ZHANG Xiaoliang1, BAI Lingyan1, LIU Zhenhua1, WANG Binqiang1, LIANG Yanan1
(1. Beijing Institute of Geological Survey, Beijing 100195; 2. Beijing Geological Prospecting and Developing Bureau, Beijing 100195)

In this paper, three important faults, which controlled the basin in the Beijing plain area, namely Nankou-Sunhe fault with strike of northwest direction, Huangzhuang-Gaoliying fault and Shunyi fault with strike of north-east direction, are studied, focusing on the Quaternary activity. The analysis results show that the target fault activity had a strong - weak - strong - strong characteristic since the Quaternary. On this basis, the common characteristics of each fault activity were summarized, and the characteristics of the neotectonic movement in this area were characterized. The neotectonic movement had been formed since the Neoproterozoic, and the tectonic pattern of the "two uplifts and one concave" was formed in the plains in the Paleogene. In the Neogene period,the tectonic pattern was disintegrated and the Beijing alluvial plain formed its initial shape. Since Quaternary,neotectonic movement had inherited the development, and formed a number of Quaternary rift basin, which interpreted the close relationship between the tectonic and construction. Meanwhile, the tectonic-climatic coupling relationship of Beijing area was discussed in depth, and it was clear that the tectonic-climate cycle had a periodicity of 0.4Ma, and after Middle Pleistocene, the quasi-period of 0.1Ma began to be the dominant cycle. This feature had a good correspondence with the Qinghai-Tibet Plateau region and the neotectonic movement in the eastern part of China mainland.

Neotectonic movement; Active fault; Quaternary; Magnetic stratigraphy; Beijing

中國地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目資助（12120113012000）

張磊（1982- ），男，碩士，高工，主要從事城市活動(dòng)斷裂研究工作。E-mail：ikkibaby@126.com

王繼明（1962- ），男，本科，高工，主要從事構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究。

A

1007-1903（2017）04-0006-010

10.3969/j.issn.1007-1903.2017.04.002