郯廬斷裂帶浮槎山段池河-太湖斷裂第四紀(jì)活動(dòng)特征

方良好，疏 鵬，路 碩，鄭穎平，解惠婷，楊源源，曹均鋒，潘浩波

（安徽省地震局，合肥 230031）

0 引言

郯廬斷裂帶是中國東部一條巨型NNE向斷裂帶，綿延2 400 km，對(duì)區(qū)域構(gòu)造、沉積古地理、巖漿活動(dòng)、礦產(chǎn)分布和強(qiáng)震活動(dòng)等均具有相當(dāng)重要的作用[1]。郯廬斷裂帶具有分段活動(dòng)特征，山東、江蘇斷裂活動(dòng)性最強(qiáng)，歷史曾發(fā)生公元前70年安丘7級(jí)地震和1668年郯城8級(jí)地震。前人對(duì)郯廬斷裂帶的研究也多集中在山東、江蘇段，并在多地發(fā)現(xiàn)晚更新世-全新世活動(dòng)斷層[2-7]。斷裂帶往南進(jìn)入安徽后，一般認(rèn)為活動(dòng)性較弱[8]。但近年來，隨著郯廬斷裂帶安徽段工作的不斷開展，在安徽明光以北揭露出晚更新世-全新世活動(dòng)斷層剖面[9-11]。再往南進(jìn)入合肥盆地后，郯廬斷裂帶絕大部分呈隱伏狀態(tài)，地貌特征與北部明顯不同，對(duì)其活動(dòng)特征的研究程度較低，一般認(rèn)為具有早、中更新世活動(dòng)性[12-13]。

郯廬斷裂帶安徽段發(fā)育4條主干斷裂，從西向東依次為五河-合肥斷裂、石門山斷裂、池河-太湖斷裂和嘉山-廬江斷裂[14]。其中，池河-太湖斷裂沿明光、池河、太湖一線展布，構(gòu)成合肥盆地與張八嶺-浮槎山、大別山與潛山盆地的界線（圖1b）。前人對(duì)該斷裂的研究主要集中在合肥盆地以北[9-11,15]，以及合肥盆地以南大別山東麓太湖段[16]，而對(duì)合肥盆地段的研究程度則較低。為研究池河-太湖斷裂合肥盆地段的第四紀(jì)活動(dòng)特征，本文選取斷裂線性特征較好的浮槎山段開展工作，以期獲得斷裂的第四紀(jì)活動(dòng)特征參數(shù)，為進(jìn)一步深入研究郯廬斷裂帶合肥盆地段第四紀(jì)活動(dòng)特征提供基礎(chǔ)資料。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

浮槎山段斷裂所在區(qū)域地處華北板塊、揚(yáng)子板塊和秦嶺-大別造山帶的交匯部位（圖1a）[17]。區(qū)內(nèi)地貌受郯廬斷裂帶的控制，主要表現(xiàn)為合肥盆地及其東部的丘陵隆起區(qū)。合肥盆地是侏羅紀(jì)以來發(fā)育的陸相沉積盆地[18]，盆地發(fā)育早期受大別造山帶影響較大，中后期郯廬斷裂帶的影響成為主導(dǎo)因素[19]。新近紀(jì)至第四紀(jì)早期，合肥盆地活動(dòng)反轉(zhuǎn)，整體處于隆起狀態(tài)，大部分地區(qū)缺失新近系和下更新統(tǒng)[19-21]；中更新世早中期開始，盆地由隆起轉(zhuǎn)為較弱的下降，沉積了下蜀組雜色粘土、粉質(zhì)粘土[22-23]和全新世沖、湖積地層。盆地東側(cè)丘陵隆起區(qū)主要由晚太古代-元古代變質(zhì)巖系組成，受斷裂活動(dòng)影響，地貌上呈長條狀展布，大部分地區(qū)缺失第四紀(jì)沉積，在山間及現(xiàn)代河流兩岸有少量第四系堆積。

圖1 池河-太湖斷裂構(gòu)造圖

池河-太湖斷裂浮槎山段位于肥東凹陷東緣[12]，斷裂沿浮槎山西緣展布，線性特征明顯。本文在浮槎山西緣開展野外調(diào)查，發(fā)現(xiàn)典型斷層剖面，采集年代樣品；垂直斷裂布設(shè)1條淺層地震勘探測線，獲得了近地表高精度淺層地震剖面；結(jié)合本區(qū)第四系發(fā)育情況，對(duì)該斷裂第四紀(jì)活動(dòng)特征進(jìn)行了分析和討論。

2 斷裂活動(dòng)的地質(zhì)剖面特征

本文研究區(qū)是中等強(qiáng)度地震活動(dòng)區(qū)[24-25]，斷裂第四紀(jì)以來，尤其是晚第四紀(jì)以來活動(dòng)不甚強(qiáng)烈。池河-太湖斷裂浮槎山段宏觀地貌較為清晰，沿桴槎山的西緣展布，宏觀地貌上表現(xiàn)為線性低丘（桴槎山）與盆地（肥東凹陷）的分界線（圖1c）。為了確定斷裂的形跡及其活動(dòng)性，沿長條狀低丘邊緣進(jìn)行詳細(xì)地追索，在斷裂經(jīng)過的采石場、探槽剖面中發(fā)現(xiàn)典型斷層剖面，并采集了斷層泥ESR年齡樣品。本文所描述的2個(gè)剖面均位于低丘與平原的過渡帶上。

2.1 后黃村斷層剖面

肥東縣后黃村附近，在人工采石開挖的剖面中揭露出該斷裂（位置見圖1c中tc1），斷層f1、f2位于元古代灰白色石英巖與白堊紀(jì)棕灰、棕紅色砂巖之間，斷層性質(zhì)正斷層。f1、f2之間為棕灰、棕紅色砂巖構(gòu)成的斷層破碎帶，厚1.0～1.5 m（圖2）。f1左側(cè)的棕灰、棕紅色砂巖也有較強(qiáng)的破碎，沿f1斷面還發(fā)育厚1 cm左右較新鮮的褐色斷層泥，取斷層泥ESR樣品，測試結(jié)果為（152±30）ka。

圖2 后黃村附近斷層剖面

2.2 長崗斷層剖面

該探槽剖面位于肥東縣長崗附近（具體位置見圖1c中tc2）。其所在位置斷層的線性地貌特征非常明顯，宏觀上為低丘與盆地的界線，微觀上為地形的坡折帶，兩側(cè)地貌明顯不同（圖3）?？缭撈抡蹘ч_挖了一探槽，探槽長約16 m，寬約2 m，深1.5～3.5 m。探槽剖面共揭露出7條走向NNE或NNW向的斷層f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7，它們?cè)谄拭嫔辖燥@示正斷層性質(zhì)。其中，f1、f2構(gòu)成元古代石英砂巖和白堊紀(jì)砂巖的界線，是剖面中最主要的2條斷層（圖4）。

圖3 長崗附近斷層地貌

圖4 長崗探槽北壁照片及剖面

具體分析如下：

U1-1：灰黑色含泥質(zhì)、砂質(zhì)碎石層，上覆薄層含砂礫石的有機(jī)質(zhì)粘土。

U1-1：為灰黑色砂質(zhì)粘土，頂部有少量碎石，該層底部較平直，未受斷層活動(dòng)影響。

U2-1：白堊紀(jì)灰紅色破碎砂巖，含灰白色石英脈，內(nèi)發(fā)育多條斷層，受斷層影響，巖石較破碎。

U2-2：白堊紀(jì)磚紅色砂巖，該層較完整。

U3-1：元古代灰褐色石英砂巖。

U3-2：元古代灰褐色破碎石英砂巖，受斷層影響，巖石較破碎，該層與U3-1無明顯界線。

U4：:斷層破碎帶，由巖石碎塊及粉末組成，風(fēng)化程度較高，較松散，發(fā)育有2條斷層f1、f2，沿f2發(fā)育有較新鮮的斷層泥，取斷層泥ESR樣品，測試結(jié)果是（188±23）ka。

3 斷層活動(dòng)的淺震剖面特征

為了進(jìn)一步確定斷裂近地表構(gòu)造特征，在斷層剖面tc1和tc2之間，第四系沉積洼地處跨斷裂布設(shè)了1條長約5 km的淺層地震反射剖面cx1（具體位置見圖1c）。本次工作所采用的觀測系統(tǒng)和參數(shù)為：采樣長度1 s、采樣間隔0.5 ms、M18/612型可控源激發(fā)、道間距2 m、炮間距10 m、160道接收、16次覆蓋。

圖5是cx1測線的時(shí)間疊加剖面及其解譯結(jié)果。該剖面揭示的T0地層反射在整條剖面均能可靠追蹤，其反射能量較強(qiáng)，表明它是一個(gè)波阻抗差異明顯的分界面。根據(jù)該區(qū)地質(zhì)資料，圖1c中鉆孔170和鉆孔174的第四系底界埋深分別為42 m和36 m，根據(jù)時(shí)間深度轉(zhuǎn)換關(guān)系T0的底界在40 m左右，因此可以推測T0是第四系的底界。

從反射波時(shí)間剖面可以看出，基巖內(nèi)部地層的反射特征在剖面的東西兩段明顯不同：在剖面東段，基巖地層基本呈近水平形態(tài)展布，反射能量很弱；剖面西段的基巖地層反射同相軸由東向西傾伏，與上覆地層界面呈角度不整合接觸關(guān)系，且反射能量明顯強(qiáng)于東段。

根據(jù)圖5揭示的反射波組特征，在該地震剖面上解釋了2個(gè)斷點(diǎn)，分別用FP1和FP1.1標(biāo)出。FP1在剖面上視傾向NW，表現(xiàn)為正斷層性質(zhì)，其可分辨的上斷點(diǎn)位于測線樁號(hào)1 550 m的下方，埋深約為42 m左右。FP1.1是FP1的分支斷裂，視傾向SE，表現(xiàn)為正斷層性質(zhì)，其可分辨的上斷點(diǎn)位于測線樁號(hào)300 m的下方，埋深約為63 m左右，在該深度上它的垂直斷距為4～6 m。FP1斷點(diǎn)向上斷錯(cuò)至T0即第四系底界，是一條第四紀(jì)斷裂。

圖5 cx1測線時(shí)間疊加剖面a及其解譯結(jié)果b

4 斷裂第四紀(jì)活動(dòng)分析

池河-西山驛斷裂是郯廬斷裂帶的主干斷裂之一，對(duì)本區(qū)的宏觀地貌具有一定的控制作用，斷裂東南為NNE向展布的長條狀山體桴槎山，西北為肥東凹陷（圖6），說明斷裂具有一定的新活動(dòng)特征。

圖6 池河西山驛斷裂桴槎山段斷裂地貌特征

通過斷層泥ESR測年方法測定斷層最后一次活動(dòng)時(shí)代一直廣受地質(zhì)界的關(guān)注[26-28]。一般認(rèn)為，斷層泥ESR測年結(jié)果可以用來研究斷裂晚新生代以來活動(dòng)的情況[29]。本次調(diào)查所揭示的剖面中，斷層帶內(nèi)物質(zhì)膠結(jié)程度低，沿?cái)嗝姘l(fā)育有較新鮮的斷層泥，斷層泥ESR測年結(jié)果分別為（152±30）ka BP和（188±23）ka BP。這2個(gè)測年結(jié)果相近，反映郯廬斷裂帶浮槎山段池河-太湖斷裂中更新世有過活動(dòng)。

新近紀(jì)至第四紀(jì)早期，合肥盆地整體處于隆起狀態(tài)，大部分地區(qū)缺失新近系和下更新統(tǒng)[19-21]。本次淺層地震勘探結(jié)果顯示，斷層最新活動(dòng)斷錯(cuò)至第四系底界，沒有明顯地錯(cuò)動(dòng)，說明斷裂在第四紀(jì)時(shí)活動(dòng)程度較弱。

郯廬斷裂帶浮槎山段池河-太湖斷裂的活動(dòng)情況與斷裂所在地區(qū)的新構(gòu)造環(huán)境有關(guān)。據(jù)野外探測結(jié)果、歷史與現(xiàn)代地震活動(dòng)性，普遍認(rèn)為郯廬斷裂帶合肥盆地及以南段總體活動(dòng)較弱，沒有超過6級(jí)以上的地震記載[30]。池河-太湖斷裂在合肥盆地以北明光-池河段，及合肥盆地以南桐城-太湖段活動(dòng)時(shí)代均被鑒定為中更新世[15-16]，說明池河-太湖斷裂浮槎山段與其南、北段具有相似的第四紀(jì)活動(dòng)特征。

綜合斷層地貌特征、斷層泥測年結(jié)果、淺層地震勘探結(jié)果及區(qū)域斷裂構(gòu)造對(duì)比，認(rèn)為郯廬斷裂帶浮槎山段池河-太湖斷裂最新活動(dòng)時(shí)代為中更新世，但第四紀(jì)以來活動(dòng)程度較弱。

5 結(jié)論

通過對(duì)郯廬斷裂帶浮槎山段池河-太湖斷裂較詳細(xì)地調(diào)查和追蹤、典型剖面的分析和年齡樣品測試、跨斷層淺層地震勘探，經(jīng)綜合分析得到以下認(rèn)識(shí)。

1）郯廬斷裂帶浮槎山段池河-太湖斷裂沿浮槎山西緣展布，線性特征明顯；斷層剖面及淺震解譯結(jié)果顯示，該斷裂位于元古代石英巖與白堊紀(jì)砂巖之間，具有相似的構(gòu)造特征，有正斷分量。

2）綜合斷層地貌特征、斷層泥測年結(jié)果、淺層地震勘探結(jié)果及區(qū)域斷裂構(gòu)造對(duì)比，認(rèn)為郯廬斷裂帶浮槎山段池河-太湖斷裂最新活動(dòng)時(shí)代為中更新世，但第四紀(jì)以來活動(dòng)程度較弱。斷裂的第四紀(jì)活動(dòng)情況與其所在地的弱地震活動(dòng)水平有關(guān)。

致謝文中ESR樣品由中國地震局地質(zhì)研究所地震動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室新年代室測試；淺層地震反射勘探由中國地震局地球物理勘探中心實(shí)施，在此一并表示感謝。