德州市城區(qū)地震構(gòu)造環(huán)境和地震活動性分析

董騰超 李 騰

1.中國地震局地殼應(yīng)力研究所，北京 100096；2.齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院），山東濟南 250353

德州市城區(qū)地處山東省西北部，在大地構(gòu)造分區(qū)上位于聊考斷裂帶北西側(cè)，地處華北斷塊區(qū)的冀東-渤海斷塊的東南部[1]。新構(gòu)造期以來，華北斷塊內(nèi)部仍呈現(xiàn)隆起區(qū)與沉降區(qū)相間分布的繼承性運動，控制著斷塊內(nèi)部的地震分布[2]。

德州市位于山東省西北部、黃河下游沖積平原，是山東省的北大門，北以漳衛(wèi)新河為界，與河北省滄州市為鄰；西以衛(wèi)運河為界，與河北省衡水市毗連；西南與聊城市接壤；南隔黃河與濟南市相望；東臨濱州市，德州市擁有“中國太陽城”“中國功能糖城”“中國優(yōu)秀旅游城市”等城市名片，被命名為“生物產(chǎn)業(yè)國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地”“國家火炬計劃新能源產(chǎn)業(yè)基地”和“國家可再生能源建筑應(yīng)用示范城市”，德州是國家交通運輸主樞紐城市。

隨著山東新舊動能轉(zhuǎn)換大幕拉開，德州作為山東省西北大門，地位也在躍升，各類建設(shè)工程顯著增加，人民生活水平逐漸提高，政府和社會公眾對防震減災(zāi)的需求不斷高漲，本文從地震構(gòu)造和地震活動性兩方面探討了相關(guān)問題，希望能夠為抗震設(shè)防提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1 地震構(gòu)造環(huán)境評價

1.1 區(qū)域大地構(gòu)造背景

德州市在大地構(gòu)造分區(qū)上位于聊考斷裂帶北西側(cè)，地處華北斷塊區(qū)的冀東-渤海斷塊的東南部，所處的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境主要涉及華北斷塊內(nèi)的魯西斷塊和冀東-渤海斷塊[1]。

1.2 區(qū)域新構(gòu)造運動特征

華北斷塊區(qū)在經(jīng)歷了晚白堊紀(jì)新生代初的侵蝕夷平后，新生代進(jìn)入一個新的發(fā)展階段，從始新世漸新世，華北盆地受北北東、北東向、北西向、近東西向斷裂系的控制，形成一系列由掀斜斷塊組成的隆起、斷陷帶[3]。而太行山、燕山、膠遼和魯西山地總體處于大面積抬升。早第三紀(jì)和晚第三紀(jì)之間的地殼運動，表現(xiàn)區(qū)域性抬升，并經(jīng)夷平，在北臺面之下形成甸子梁面，而華北盆地為坳陷，整體下沉形成統(tǒng)一的大型盆地。晚第三紀(jì)、第四紀(jì)的構(gòu)造運動表現(xiàn)繼承性，又顯示出新生性的特點。始新世以來，太行山隆起區(qū)發(fā)生了明顯的抬升，抬升幅度從東向西逐漸變大，東側(cè)北臺期夷平面海拔1000m左右，西側(cè)達(dá)到2000m；中新世末、上新世初，該區(qū)也經(jīng)歷了構(gòu)造穩(wěn)定期，晚第三紀(jì)夷平面(唐縣期)高出當(dāng)?shù)噩F(xiàn)今河床一般為100～300m，不會大于400m。太行山隆起區(qū)在隆起的背景上，一些老斷裂在晚第三紀(jì)至第四紀(jì)時期發(fā)生著差異運動，產(chǎn)生了一系列半地塹式的構(gòu)造盆地，且控制了地貌沉積的發(fā)育，如涉縣盆地、林縣盆地陽邑盆地、長治盆地、昔陽盆地等[4-6]。

（1）新構(gòu)造運動分區(qū)。區(qū)域范圍地處華北和揚子斷塊。根據(jù)新構(gòu)造運動發(fā)育歷史、類型、強度、地貌形態(tài)及主要控制斷裂的走向和活動特征以及地震活動性，區(qū)域范圍涉及2個一級區(qū)、5個二級區(qū)和19個三級區(qū)，區(qū)域新構(gòu)造分區(qū)如表1所示。

（2）新構(gòu)造運動基本特征。區(qū)域新構(gòu)造運動以斷裂和斷塊活動為主。根據(jù)區(qū)域新構(gòu)造時期地質(zhì)、地勢和地貌特點，本區(qū)新構(gòu)造運動具繼承性和新生性，時間上具階段性，空間上具差異性、掀斜性，概括以下3個基本特征：①整體性、間歇性的抬升和沉降；②斷塊活動的差異性和掀斜性；③斷裂、斷塊活動的繼承性、新生性[7]。

（3）新構(gòu)造運動與地震活動的關(guān)系。地震活動是新構(gòu)造運動的重要表現(xiàn)形式。德州市城區(qū)所在區(qū)域隸屬臨清斷陷區(qū)，區(qū)域內(nèi)強震多發(fā)生在新構(gòu)造單元之間的邊界或新構(gòu)造單元的邊緣部位，與新構(gòu)造單元之間的差異活動密切相關(guān)，如1679年三河-平谷8級地震發(fā)生在冀中斷陷與北京斷陷的邊界斷裂夏墊斷裂上，1976年唐山7.8級地震發(fā)生在燕山山前斷隆的南部邊緣地帶，1966年7.2級和1977年6級地震發(fā)生在邢衡斷隆上，1830年磁縣7.5級地震發(fā)生在臨清斷陷、內(nèi)黃斷隆和太行山東坡斷隆3個新構(gòu)造單元的交匯處。在晚第三紀(jì)強烈下陷的構(gòu)造單元內(nèi)也有強震發(fā)生，如渤中斷陷中的4次7級及其以上地震[8]。

2 區(qū)域主要斷裂構(gòu)造

區(qū)域范圍內(nèi)主要涉及華北地區(qū)的營濰斷裂帶、沂沭斷裂帶、魯西斷塊內(nèi)的斷裂構(gòu)造系、華北平原內(nèi)的斷裂構(gòu)造帶和太行山山前斷裂帶，另外還涉及魯東斷塊內(nèi)的幾條斷裂。

營濰斷裂帶、沂沭斷裂帶、華北平原內(nèi)的斷裂構(gòu)造帶和太行山山前斷裂帶構(gòu)成了大地構(gòu)造和新構(gòu)造分區(qū)的邊界，對區(qū)域強震具有明顯的控制作用。魯西斷塊和魯東斷塊內(nèi)的斷裂對中強地震具有控制作用。德州市所在的冀東-渤海斷塊內(nèi)還發(fā)育一系列北北東向斷裂，多數(shù)斷裂在第四紀(jì)時期有過一定程度的活動，構(gòu)成了中強地震的發(fā)震構(gòu)造，對區(qū)劃場地地震危險性有一定影響。

德州市城區(qū)內(nèi)發(fā)育的主要斷裂有衡水?dāng)嗔选⑽涑菙嗔?、滄東斷裂、陵縣-冠縣斷裂、陽信-義和莊斷裂、黃河崖斷裂、舊城斷裂和臨邑斷裂等8條斷裂，現(xiàn)分述如下。

2.1 衡水?dāng)嗔?/h3>

衡水?dāng)嗔咽且粭l北西西向次級斷裂。該斷裂在新樂往東沿磁河延伸至無極北，呈北西西向展布，傾向北東，傾角35～40°，斷裂往西轉(zhuǎn)向北北西沿沙河延伸，止于曲陽縣齊村北，正斷兼左旋走滑，長約70km[9]。

衡水?dāng)嗔言绲谌o(jì)時期活動十分強烈，構(gòu)成冀中坳陷與邢衡隆起的邊界，斷裂北側(cè)下降盤是冀中坳陷的深縣凹陷和饒南凹陷；斷裂南側(cè)上升盤是邢衡隆起的新河凸起和前磨頭凹陷。

2.2 武城斷裂

武城斷裂走向NE45°，傾向NW，傾角40°左右，正斷層，長度15km，它構(gòu)成大營凹陷的東界，控制了大營凹陷的發(fā)育。大營凹陷是下第三系沙四段和控店組為主的東斷西超的單邊斷陷[9]。

2.3 滄東斷裂

滄東斷裂位于華北平原的東北部，是華北地區(qū)的一條規(guī)模較大的斷裂。它北起天津?qū)幒樱蚰辖?jīng)滄州、南皮、吳橋和山東德州，直至臨清附近，總體走向NE30°左右，全長約350km，主要為正斷裂[10]。滄東斷裂是渤海灣盆地黃驊坳陷和滄縣隆起共有的主要邊界斷裂，且對臨清坳陷和衡水邢臺隆起的有關(guān)部分起分隔作用，其結(jié)構(gòu)、構(gòu)造形態(tài)及活動性質(zhì)和強度直接影響著相鄰構(gòu)造單元的形成和發(fā)展[10]。

滄東斷裂雖自中生代開始發(fā)育，但現(xiàn)今直接控制黃驊坳陷西界和臨清坳陷有關(guān)斷陷盆地的斷裂是新生代形成的。早第三紀(jì)地殼強烈拉張，使滄東斷裂東盤（上盤）下降，自北而南形成北塘、板橋、滄東、南皮、東光、德州和冠縣等凹陷，堆積了厚約2000～6000m的下第三系，而西盤則相對抬升為滄縣隆起，其上缺失下第三系。自晚第三紀(jì)以來滄東斷裂活動微弱。滄東斷裂不同區(qū)段的產(chǎn)狀、發(fā)育歷史和活動強度等存在較大差異，表現(xiàn)出鮮明的分段性。它以德州為界總體可分為南北四段，依次為臨清—德州、德州—泊頭、泊頭—唐官屯、唐官屯—寧河段。近場區(qū)涉及斷裂的南段臨清—德州段和中南段德州至泊頭段。

2.4 臨清—德州

長約100km。斷裂直線狀分布，斷面呈平面狀，傾向南東東，傾角大，達(dá)65～70°。斷裂的垂直斷距(落差)約2～3km，水平拉張斷距（伸展量）1～5km左右，它控制了臨清坳陷的德州和冠縣兩個凹陷，分別堆積了2000m和4000m厚的下第三系孔店組(E2k)、沙河街組（E2-3s）和東營組（E3d）[12]。

2.5 德州—泊頭

該段斷面為鏟狀形態(tài)，傾向南東，傾角較小，約30～40°，垂直斷距1～2km，水平拉張斷距1km左右，它控制了南皮和東光兩個凹陷，下第三系孔店組和沙河街組，厚2000～3000m[12]。

滄東斷裂第四紀(jì)活動由南向北變新，但斷裂晚更新世以來無明顯活動，滄東斷裂為第四紀(jì)早中期斷裂[12]。

2.6 陵縣-冠縣斷裂

陵縣-冠縣斷裂是黃驊坳陷和埕寧隆起的分界斷裂，走向NE30～40°，傾向北西，全長120km。

2.7 黃河崖斷裂

德濟斷裂北起德州西南，南至濟南桑梓店一帶。以廣齊斷裂為界分為兩段，北段為黃河崖斷裂，南段為桑梓店斷裂。本次近場區(qū)只涉及黃河崖斷裂。黃河崖斷裂總體走向315～321°左右，傾向南西，為一正斷層，全長100km。在禹城東切斷了廣齊斷裂，斷裂兩側(cè)N+Q地層不連續(xù)，說明該斷裂對第四系有明顯的控制作用[13]。

2.8 陽信—義和莊斷裂[13]

陽信—義和莊斷裂是濟陽拗陷內(nèi)部的次級斷裂，屬于蓋層斷裂，它構(gòu)成了無棣凸起與陽信凹陷的邊界斷裂，斷裂呈北東東向延伸，傾向南，傾角約60～80°，系高傾角斷裂，斷裂全長160km[13]。

2.9 臨邑斷裂

該斷裂是原商河-永安斷裂的西南分支，該斷裂在夏津縣東李家官屯附近與陵縣-冠縣斷裂相交，向東經(jīng)臨邑、商河，延伸至惠民附近。斷裂在陸地上長約100km。沿走向斷裂呈舒緩波狀展布，變化于北70～90°東，傾向南，為正斷層。該斷裂為第四紀(jì)早期活動斷裂。

2.10 舊城斷裂

舊城斷裂在武城縣南側(cè)通過，到平原縣北側(cè)中止，與陵縣-冠縣斷裂相交。近東西向展布，長約35km，傾向南西，為正斷層。

3 地震活動性分析

德州市城區(qū)的地震活動在空間分布上具有不均勻性，但是中、強地震特別是6級及其以上地震受活動斷裂帶的控制，沿活動斷裂呈帶狀分布，活動斷裂交匯處是地震多發(fā)處。東部地震主要受沂沭斷裂帶的控制，歷史上發(fā)生過公元前70年安丘7級地震、1668年郯城81/2級地震等[8]。西部地震主要受北東向滄東－聊考斷裂帶、太行山山前斷裂帶的控制。

地震帶是分析地震時間分布特征、估計未來地震活動趨勢及地震危險性分析中地震活動性參數(shù)估算的基本統(tǒng)計單元[13]。德州市城區(qū)位于華北地震區(qū)，主要涉及華北平原地震帶、郯廬地震帶地震帶。

郯廬地震帶以我國東部地區(qū)最大、切割最深的斷裂帶—郯廬斷裂帶為主體，該斷裂帶總體走向為北北東向，構(gòu)造活動和地震活動具有明顯的分段性。在區(qū)域研究范圍內(nèi)主要的構(gòu)造帶為沂沭斷裂帶（郯廬斷裂帶蘇魯段），以及該帶兩側(cè)與之平行或斜交的分支斷裂。該帶公元前70年發(fā)生安丘7級地震，1668年發(fā)生郯城81/2級地震，沂沭帶地震活動的特點是強度大、頻度低、復(fù)發(fā)周期長。

華北平原地震帶包括了很多斷裂帶，如聊考斷裂帶和滄東斷裂帶等。該地震帶歷史上發(fā)生過多次中、強地震，主要有：1679年三河-平谷8級地震；1830年磁縣71/2級地震；20世紀(jì)發(fā)生的強震有1937年菏澤7級地震、1966年河北寧晉東南7.2級和1976年唐山7.8級強震。華北平原地震帶在區(qū)域范圍內(nèi)發(fā)生的主要地震有1937年菏澤7級地震和1966年河北寧晉東南7.2級地震等，現(xiàn)代小震活動也較頻繁[8,15-17]。

4 結(jié)語

德州市在大地構(gòu)造上位于華北斷塊區(qū)的冀東-渤海斷塊的東南部。區(qū)域范圍內(nèi)主要涉及華北地區(qū)的郯廬斷裂帶、滄東斷裂帶、唐山-河間-磁縣斷裂、太行山山前斷裂帶和魯西斷塊內(nèi)的斷裂構(gòu)造系等。地震活動具有空間分布的不均勻性，但中、強地震特別是6級及其以上地震受活動斷裂帶的控制明顯，在分布上與活動斷裂的展布一致，地震多發(fā)在活動斷裂的交匯處。華北平原地震帶發(fā)生過多次中強震，且現(xiàn)代小震活動也較頻繁；郯廬地震帶地震活動的特點是強度大、頻度低、復(fù)發(fā)周期長。