蕭山-球川斷裂富陽—建德段第四紀活動性研究1

張 鵬 張媛媛 馬志江 白 玉 王曉東 孫明行

1）南京工業(yè)大學，交通運輸工程學院，南京 210009

2）浙江省地震局，杭州 310013

3）上海申豐地震新技術應用研究所有限公司，上海 200011

引言

蕭山-球川斷裂是浙江地區(qū)1條大規(guī)模的北東向斷裂，在浙江省內全長約350km，沿線經(jīng)過平湖、海寧、杭州、富陽、桐廬、建德、常山等重要城市，向西南延至江西省內。該斷裂在蕭山以北被第四系覆蓋，可能仍繼續(xù)北延經(jīng)平湖進入上海。蕭山-球川斷裂由一系列平行的斷層組成寬約1—10km不等的斷裂帶，多為逆沖斷裂，總體走向45°—60°，斷面傾向北西為主，傾角約65°。沿斷裂帶有基性和酸性巖脈侵入，該斷裂形成于晚元古代，對斷裂兩側的震旦紀及古生代沉積有控制作用，東南盤上述地層出露零星，厚度小，而西北盤同期地層分布廣、厚度大。

浙江地區(qū)總體地震活動性較弱，但在蕭山-球川斷裂附近，歷史上曾發(fā)生3次破壞性地震，即929年杭州5級地震、1855年富陽4?級地震和1867年海寧鹽官4?級地震，這些地震的發(fā)生與蕭山-球川斷裂相關性較強?？梢娛捝?球川斷裂是浙江省內具有發(fā)生中強地震可能、地震危險性相對較強的斷裂。對穿越城市的重要斷層進行探測并評價其活動性是城市建設和防震減災工作中極其重要的基礎性工作（鄧起東等，2007；任俊杰等，2008）。確定蕭山-球川斷裂的展布情況及性質、最新活動時代，合理評價其地震危險性，對保障斷裂沿線人民生命財產(chǎn)安全和防震減災工作具有一定意義。

1 蕭山-球川斷裂概況

蕭山-球川斷裂形成于晚元古代，對震旦紀及早古生代、晚古生代沉積都有直接的控制作用（浙江省地質礦產(chǎn)局，1989）。蕭山-球川斷裂在不同時期的活動特征并不相同，在侏羅紀晚期，蕭山-球川斷裂以逆沖推覆運動為主，使唐家塢組、康山組置于上侏羅統(tǒng)黃尖組之上，表現(xiàn)為較強烈的擠壓特點；自早白堊紀以來，其開始轉入拉張期，形成了燕山期斷裂和斷陷盆地，并沉積了下白堊統(tǒng)朝川組（張微等，2008）。因此，蕭山-球川斷裂經(jīng)歷了早期左旋擠壓到后期右旋張扭的構造演化史。

作為浙江地區(qū)發(fā)育時間早、活動性強、規(guī)模大的區(qū)域性斷裂，對蕭山-球川斷裂富陽—鹽官段晚第四紀活動性的初步研究1浙江省工程地震研究所，2004.蕭山-球川斷裂（富陽—鹽官段）活動性研究報告.認為，其在第四紀晚期可能有過活動。但過去的研究對該斷裂的幾何結構和第四紀活動性研究程度很低，有關斷裂活動性的證據(jù)也不充足。

在近年來開展的杭州市活動斷層探測與危險性評價工作中2杭州市地震局，2009.杭州市活動斷層探測與地震危險性評價技術報告.，通過遙感影像解譯、野外地震地質探查、探槽開挖、淺層地震探測以及鉆孔探測等研究，論證了蕭山-球川斷裂杭州段的位置和幾何展布。該研究結果表明，斷裂形成了較寬的斷層破碎帶，斷層泥ESR年齡顯示蕭山-球川斷裂杭州段在中更新世有強烈的活動，但地球物理探測及探槽、鉆孔探測并未發(fā)現(xiàn)斷裂斷錯基巖上覆的晚更新世地層。由此，認為蕭山-球川斷裂杭州段最新活動時代為晚更新世之前（姚琪等，2008）。

本文綜合前人資料、衛(wèi)星影像和野外調查結果，將蕭山-球川斷裂自北向南分為4段，錢塘江以北為北段（鹽官—平湖段），從海寧鹽官向北延伸至嘉興平湖，全段除海寧大橫山外均為隱伏區(qū)，該段主要靠物探證據(jù)推斷斷裂的存在；孝豐-三門灣斷裂以北至錢塘江為杭州段（蕭山—錢江段），從蕭山向北延伸至錢塘江，該段斷裂主體隱伏于第四系之下，有斷續(xù)分布的零星露頭；孝豐-三門灣斷裂以南至建德市區(qū)為富陽—建德段，該段的展布形態(tài)以控制富春江谷地的山前斷層為主，遙感影像線性特征清楚；建德市區(qū)以南為南段，該段由多條北東向、北北東向斷層組成寬約10km的斷裂帶。針對蕭山-球川斷裂富陽—建德段，開展了野外地質調查、物探、探槽開挖等工作，以確定其空間展布和活動性。本文在上述工作的基礎上，對蕭山-球川斷裂富陽—建德段的第四紀活動特征進行了探討。

2 蕭山-球川斷裂富陽—建德段地貌特征

蕭山-球川斷裂富陽—建德段由孝豐-三門灣斷裂以南向南延伸至建德市區(qū)（圖1），全長約110km，本段斷裂在山體和平原交界部位通過，在衛(wèi)星影像上線性特征清晰。該段蕭山-球川斷裂在富陽東靈橋鎮(zhèn)、里山鎮(zhèn)帶發(fā)育于富春江東側，由多支平行的斷層組成，其中發(fā)育于山體和平原交界部位的分支斷層有多個露頭，發(fā)育于山體內的1支則形成北東走向線性非常清晰的溝谷（圖2（a））。在桐廬東一帶，蕭山-球川斷裂發(fā)育于山體西側，在地貌上山體與平原的界線非常平直（圖2（b）），表明該斷裂對地貌的控制極為明顯。山體西側發(fā)育洪積扇，形成向北西傾斜的洪積平原。在建德北一帶，蕭山-球川斷裂發(fā)育于山體之間的谷地部位，形成1條狹長的線狀谷地，對地貌的控制仍十分明顯，兩側山區(qū)發(fā)育的水系方向也截然不同。

為分析蕭山-球川斷裂富陽—建德段對地貌的控制作用，選擇過靈橋鎮(zhèn)高浦斷層剖面繪制了1條地質地貌剖面（圖3（a）），長7.1km；選擇過桐廬峙山村探槽繪制了另1條地質地貌剖面（圖3（b）），長5.6km。從2條地質地貌剖面可以看出，蕭山-球川斷裂對山前的第四系發(fā)育有明顯影響，對地貌的控制作用較為明顯。一方面，由于蕭山-球川斷裂帶通過的地方易受風化剝蝕，形成線性溝谷；另一方面，在桐廬一帶由于斷裂兩側巖性不同，北西側的奧陶系砂、泥巖更易遭受風化侵蝕，由此形成了線性非常好的地貌分界線。

圖2 蕭山-球川斷裂富陽—建德段三維衛(wèi)星影像Fig.2 Three-dimensional satellite image of Fuyang-Jiande segment of Xiaoshan-Qiuchuan fault

圖3 過蕭山-球川斷裂地質地貌剖面Fig.3 Geologic and geomorphologic profile across Xiaoshan-Qiuchuan fault

3 蕭山-球川斷裂富陽—建德段野外地質調查

3.1 靈橋鎮(zhèn)高浦剖面

靈橋鎮(zhèn)高浦剖面（G64考察點）位于杭州市富陽區(qū)靈橋鎮(zhèn)高浦，同為蕭山-球川斷裂分支斷裂露頭剖面。該處斷層破碎帶發(fā)育于凝灰?guī)r體內（圖4），斷層走向北東25°，帶寬約3m，帶內巖石破碎，中部發(fā)育5—30cm厚松軟黏土類物質，為灰白、灰黃色，粘性很大。斷層破碎帶西側呈紫紅色，碎裂巖發(fā)育；斷層破碎帶東側呈淡黃色，下部發(fā)育大塊堅硬的透鏡體，上部則發(fā)育韌性變形帶。沿斷裂帶西側發(fā)育花崗巖巖脈。從斷層發(fā)育特點看，蕭山-球川斷裂在本處的活動性質以走滑兼具逆沖為主。在斷裂帶松軟黏土類物質內采集的2個ESR測年樣結果為（52.98±5.20）×104a B.P.和（17.27±1.70）×104a B.P.。本處松軟黏土類物質為斷層破碎帶在流水淋濾作用下風化形成，并非新鮮斷層泥，因此本處斷層測年結果具有一定的不確定性。

圖4 靈橋鎮(zhèn)高浦蕭山-球川斷裂地質剖面Fig.4 Geological section of Xiaoshan-Qiuchuan fault exposed in Gaopu, Linqiao town

3.2 桐廬峙山村探槽

蕭山-球川斷裂在桐廬一帶衛(wèi)星影像線性特征明顯，斷裂發(fā)育在西側平原與東側山體的交界部位，在地貌上也有明顯的反映。探槽開挖點選在山坡向平原的過渡地帶（圖5）。在探槽開挖前，在該地區(qū)進行了多條高密度電法探測工作，獲得的電法剖面（圖6）表明，本區(qū)域蕭山-球川斷裂發(fā)育于不同巖性的接觸部位，斷裂兩側電阻率差異非常明顯。斷裂東側基巖為高電阻率的侏羅紀火山巖，西側基巖為低電阻率的奧陶紀泥巖。野外調查表明該地區(qū)山體西側發(fā)育第四系沖洪積物，表明具備開挖探槽進行第四紀活動性研究的地質條件。開挖的探槽TC1長21m，平均深度4m，經(jīng)度119.70°E，緯度29.75°N。

圖5 桐廬縣峙山村開挖探槽位置原始地貌Fig.5 The primitive landscape of the trench at Zhishan village

圖6 蕭山-球川斷裂高密度電法剖面Fig.6 The high density electrical sections of Xiaoshan-Qiuchuan fault

本探槽揭露的基巖面自東向西逐漸加深，并在斷裂附近形成1處基巖陡坎。斷層破碎帶寬約5m，由高度破碎的黃褐色火山巖和灰黑色斷層角礫、深褐色黏土組成（圖7）。分析表明，蕭山-球川斷裂的多次活動形成了本處的斷層破碎帶和基巖陡坎，此后斷裂帶上方沉積了層⑤，隨后斷裂帶新的活動又斷錯了層⑤。由層④逆沖于層③之上，判斷該次最新活動為逆沖活動；此后在上方沉積了層⑥、層⑦、層⑧、層⑨，在層⑥沉積后，斷裂帶未有明顯的活動。層⑧紅棕色黏土為本區(qū)較典型的中、下更新統(tǒng)之江群（Q1＋2zh）地層，初步判斷層⑤、層⑥、層⑦為早更新世地層。在本剖面共獲得了7個ESR測年結果，其采樣位置如圖7所示。根據(jù)測年結果層⑥、層⑦為中更新世地層；層⑧測年結果表明該層為中更新統(tǒng)頂部地層；層④、層⑤測年結果也屬中更新世。本剖面表明蕭山-球川斷裂在本處第四紀以來有過活動，但（27.98±2.5）×104a B.P.以來沒有新的活動，最新活動時代判斷為早、中更新世。

3.3 富春江大壩剖面

剖面（HZ-TL-003考察點）位于距富春江大壩東岸約100m的山邊，斷層為侏羅系與奧陶系地層的邊界（圖8），上盤為奧陶系紅褐色泥巖夾砂巖，擠壓揉皺強烈，巖石風化嚴重；下盤為侏羅系黃褐色凝灰?guī)r，斷層影響帶寬5—6m，巖石破碎，裂隙發(fā)育。該斷層為逆斷層，產(chǎn)狀20°/NW∠75°，斷面呈豎向波狀。斷層破碎帶內為碎裂巖、斷層角礫巖及斷層糜棱巖，斷層帶及影響帶寬度大于13m。斷層未斷錯上覆第四紀中更新世地層，根據(jù)斷層特征判斷其最新活動時代在早、中更新世1中國地震局地質研究所，浙江省工程地震研究所，2007．浙西核電廠初步可行性研究階段地震地質專題報告．。

圖7 桐廬縣峙山村探槽南壁鑲嵌照片（a）及解譯（b）Fig.7 The mosaic photos (a) and interpretation (b) of the south wall of the trench at Zhishan village

圖8 富春江大壩東岸蕭山-球川斷裂地質剖面Fig.8 Geological section of Xiaoshan-Qiuchuan Fault exposed in the east coast of Fuchun river

3.4 楊春橋鎮(zhèn)剖面

剖面（HZ-JD-003考察點）位于建德市楊春橋鎮(zhèn)西南公路北側山坡上，斷裂發(fā)育在震旦紀青灰色薄層硅質巖、粉砂質泥巖中（圖9），走向45°—52°，傾向北西，傾角46°—80°，破碎帶寬13m。斷裂帶由2條次級斷裂f1、f2組成，兩者間夾約9m的節(jié)理發(fā)育青灰色薄層硅質巖及粉砂質泥巖的碎裂巖。其中f1斷層帶寬0.8—2.2m，由節(jié)理密集帶、碎裂巖、斷層角礫和半膠結的斷層泥（4—20cm）組成1中國地震局地質研究所，浙江省工程地震研究所，2007．浙西核電廠初步可行性研究階段地震地質專題報告．，斷層泥的ESR年齡為（145.4±15.0）×104a。

圖9 建德市楊春橋鎮(zhèn)蕭山-球川斷裂地質剖面Fig.9 Geological section of Xiaoshan-Qiuchuan fault exposed in Yangchunqiao town

4 結論

蕭山-球川斷裂富陽—建德段由孝豐-三門灣斷裂以南向南延伸至建德市區(qū)，全長約110km。根據(jù)前人資料和野外調查結果分析，富陽—建德段的展布形態(tài)以控制富春江谷地的山前斷層為主，遙感影像線性特征清楚，對山前第四系發(fā)育有影響；各斷層剖面上斷層角礫較為松散，部分剖面發(fā)育較松軟泥質膠結物，表明第四紀以來有過活動。峙山村探槽開挖初步結果顯示斷裂進入了第四系底部。根據(jù)各剖面斷裂特征和探槽開挖結果判斷，該段最新活動時代為早、中更新世，活動性質以右旋走滑兼具逆沖為主。

浙江地區(qū)為弱地震活動區(qū)，斷層活動性弱，在這類地區(qū)開展斷層活動性鑒定工作具有較大的挑戰(zhàn)性。通過遙感、物探、地質調查多種手段相結合，尤其在探槽開挖工作中使用高密度電法剖面對斷層進行定位，使斷層的定位最終達到了較好的效果，不足之處在于該地區(qū)斷裂露頭多發(fā)育于基巖出露區(qū)，斷層頂部無第四系覆蓋，確定其最新活動時代較為困難。由于斷層泥易受淋濾作用等外部因素影響，ESR測年樣品結果往往有較大不確定性，測年結果難以達到較高定量化的精度。本次斷層活動性鑒定結果顯示蕭山-球川斷裂富陽—建德段最新活動時代為早、中更新世，與該地區(qū)所處的地震構造背景吻合。

致謝：野外工作得到了浙江大學陳漢林教授、饒剛研究員，江西省地震局盧福水高級工程師，山東省地震局王志才研究員等專家的指導幫助，在此表示衷心的感謝。