濱北地區(qū)埕南斷層晚更新世活動證據(jù)及其地震危險性意義1

鹿子林 葛孚剛 薛俊召 許洪泰 倪永進 王紀強

1）山東省地震局, 濟南 250014

2）山東省地震工程研究院, 濟南 250021

引言

濱北地區(qū)主要是指山東省濱州市北部的無棣、沾化地區(qū)，該地區(qū)歷史上沒有發(fā)生過5 級以上地震，現(xiàn)代小震數(shù)量較少，分布也較為離散，與斷層沒有明顯的關聯(lián)（圖1），長期以來，認為該區(qū)域無發(fā)震構造，地震危險性較弱，這一認識還受另一個重要因素的影響，即該區(qū)處于黃河沖積平原，第四系厚度大，斷層都為隱伏狀態(tài)，精確位置難以確定，同時缺乏可靠的第四系層位標定和年代學數(shù)據(jù)，斷層活動性研究難度較大。缺乏有效的探測結果，加之地震活動性偏弱，造成了對該地區(qū)地震危險性的既有認識。

圖1 研究區(qū)地震構造圖Fig. 1 Seismotectonic map around the research area

“十三五”期間開展了濱州市活動斷層探測與地震危險性評價工作，對濱北地區(qū)的埕南斷層進行了較為詳細的研究。對隱伏區(qū)的斷層活動性研究目前已經(jīng)形成較為成熟的探測方法，即地球物理勘探和鉆孔聯(lián)合剖面探測相結合的方法（向宏發(fā)等，1993；鄧起東，2002；方盛明等，2002；向宏發(fā)，2003；張鵬等，2014；曹筠等，2015；劉華國等，2018；周月玲等，2018），地球物理勘探初步確定斷層位置，是鉆孔聯(lián)合剖面鉆孔布設的基礎（鄧起東等，2003；劉保金等，2006；柴熾章等，2006），鉆孔聯(lián)合剖面能準確厘定斷層精確位置及錯斷層位，是研究隱伏區(qū)斷層活動性的有效手段。淺層地震勘探是研究淺部地質(zhì)結構和構造的一種有效的手段（李金森等，1994；趙成斌等，1999；劉保金等，1999，2002，潘紀順等，2002；徐朝繁等，2002；花鑫升等，2018），本研究采用淺層地震勘探和鉆孔聯(lián)合剖面探測相結合的方法，準確厘定了濱北地區(qū)埕南斷層的精確位置及活動性，結果顯示埕南斷層具有晚更新世活動證據(jù)。

1 地震構造背景

埕南斷層是濟陽凹陷與埕寧隆起的分界斷層，斷層上盤是車鎮(zhèn)凹陷沉積蓋層，下盤是埕寧隆起太古代結晶基底，該斷層形成于印支運動時期，從中生代早期開始至第四紀持續(xù)活動，該斷層長期活動，斷層落差變化大，產(chǎn)狀變化快，是典型的多期構造應力共同作用下形成的多期、多段式斷層，埕南斷層在平面上走向分為若干段，分別是NWW 向及近EW 向的西段，近NE 向的中段和NW 向的東段，各段構造樣式及活動性變化都均有不同，本研究范圍主要涵蓋了西段及中段的一部分斷層（圖2），研究顯示西段和東段活動最早，形成于印支時期，其中西段控制了盆地的演化，中段形成于燕山期。至燕山運動尾幕，各段活動的不均衡性加強，斷層繼承性發(fā)展，喜山運動以來，受右旋走滑拉張影響，次級斷層逐漸發(fā)育，構造趨于復雜，上部逐漸被古近系巨厚砂礫巖體覆蓋（張家震等，2005）。目前埕南斷層處于活動性較弱的時期，但西段及中段對新近系明化鎮(zhèn)組仍有影響（武奉霞，2014），其中中段的NE-NEE 向段活動性最強（王蛟等，2005；杜彥男等，2020），西段碣石山鎮(zhèn)出露地表的古火山口附近分布第四紀玄武巖（王華林等，1991），說明西段和中段的活動時代至少是第四紀早期，斷層東段對新近系館陶組地層影響已很微弱，其活動性弱于西段和中段。

圖2 研究區(qū)地震構造圖Fig. 2 Seismotectonic map of the research area

2 第四系標準鉆孔及樣品年代學測試

為研究附近第四系，在無棣縣碣石山鎮(zhèn)李貝孫村西部、馬頰河南側(cè)布設第四系標準孔BK2，坐標（37°59′39.77″N，117°37′35.61″E），地質(zhì)上屬埕南斷層南側(cè)車西洼陷內(nèi)，鉆探進尺346 m，穿透了第四系底界（254.0 m），進入上新統(tǒng)（汪品先等，1981；張祖陸，1995；王世進等，1999；王海峰等，2016）。依據(jù)粒度、顏色等特征劃分地層231 層（其中1 層為現(xiàn)代人工填土，174～231 層為新近系明化鎮(zhèn)組），代表了目標區(qū)埕南斷層一帶地層層序，第四系劃分如下：

（1）全新統(tǒng)黃河組（Qhhh，2～14 層，1.6～14.4 m），上部為黃褐色、棕褐色粉土、粉質(zhì)黏土互層，局部含鐵錳結核，底部含小徑礫石。

（2）上更新統(tǒng)大站組（QPd，15～34 層，14.4～62.0 m），頂部為褐黃色、棕黃色粉砂、粉質(zhì)黏土、粉土，含鈣質(zhì)結核、鐵錳結核，中部為厚層黃褐色粉砂、粉土，底部為黃褐色粉質(zhì)黏土。

（3）中更新統(tǒng)于泉組（QPy，35～66 層，62.0～109.4 m），多個沉積旋回，表現(xiàn)為多個完整或不完整的黃褐色黏土-粉質(zhì)黏土-粉土-粉砂-中細砂沉積韻律。

（4）下更新統(tǒng)平原組（QPp，67～173 層，109.4～254.0 m），一系列薄層或中薄層的黃褐色、褐黃色粉質(zhì)黏土、粉土、粉砂沉積旋回，其間夾有幾個厚層的黏土、粉砂層，底部為堅硬的褐黃色黏土，含較多鐵錳氧化物，鈣質(zhì)結核直徑可達4 cm。

對10 件標準鉆孔樣品進行光釋光年代測試（表1），取樣深度3.2～57.0 m。對300 件樣品進行古地磁分析，對于所選取樣品先測量其自然剩磁強度，之后分別以2.5 、5.0 、7.5 、10 、12.5 、15 、17.5 、20 、30 、40 、50 、60 、80 、100 mT 的交變場進行退磁，選取退磁效果較好的66 個數(shù)據(jù)作為可信數(shù)據(jù)，退磁效果一般的99 個數(shù)據(jù)作為參考數(shù)據(jù)，編繪鉆孔古地磁極性柱，并與國際極性柱（Singer，2014）進行對比（圖3）。完成孢粉分析21 件，微體古生物分析21 件。

表1 BK2 孔樣品光釋光年齡及參數(shù)Table 1 Photoluminescence age and parameters of samples in hole BK2

圖3 BK2 孔古地磁極性柱Fig. 3 paleomagnetic polarity column of hole BK2

本研究取Q4/Q3界線為0.0117 Ma，大致對應深海氧同位素1 階段；Q3/Q2界線為0.126 Ma，大致對應古地磁布萊克（Blake）亞帶之底；Q2/Q1界線為0.78 Ma，對應古地磁布容-松山極性時界線（B/M）；Q/N界線為2.588 Ma，對應古地磁松山-高斯極性時界線（M/G）（Aitken，1998；蔡雄飛等，2007；王強等，2009；何付兵等，2018）。根據(jù)此界線劃分及光釋光實測數(shù)據(jù)，BK2 孔Q4底界位于8.0～15.0 m 之間，Q3底界位于57.0 m 以下。古地磁試驗揭露的3 個極性帶如下：

（1）0～106.0 m，以正極性為主的布容（Brunhes）極性帶，其間夾有幾個較薄的負極性漂移。

（2）106.0～253.0 m，以負極性為主的松山（Matuyama）極性帶，其中206.5 m 處的正極性漂移可能為Olduvai 亞帶。

（3）253.0 m 至鉆孔底部，以正極性為主的高斯（Gauss）極性帶。由此判斷該孔Q2底界約106.0 m，Q1底界約253.0 m。106.0 m 附近樣品退磁效果相對較差，可能存在一定浮動。

通過地層特征、孢粉和微體古生物分析（童國榜等，1998；李小艷等，2015；李守軍等，2016；趙秀麗等，2017），BK2 孔識別出海侵事件3 次，第10～14 層（8.0～14.4 m）具有海相地層特征，對應墾利海侵（第Ⅰ海相層，8～2.5 ka）；20 m、52 m 處分別發(fā)現(xiàn)了海相有孔類化石，分別對應了廣饒海侵（第Ⅱ海相層，39～24 ka）和無棣海侵（第Ⅲ海相層，100～70 ka）。根據(jù)BK2 孔巖芯及年代學試驗結果給出第四系劃分結果（表2）。

3 淺層地震勘探結果

在埕南斷層西段和中段交接部位，即西段東部和中段西部布設2 條淺層地震勘探測線WD-01、測線WD-51,測線長度分別為5.335 km、2.595 km，使用12 噸可控震源激發(fā)地震波，Zland 節(jié)點式地震儀采集信號，根據(jù)現(xiàn)場試驗確定采集參數(shù)如下：采集道數(shù)160 道，偏移距20 m，道距5 m，炮距20 m，覆蓋次數(shù)20 次，采樣間隔0.5 ms，記錄長度2 s，垂疊6 次，震源振動時長10 s，頻帶20～120 Hz。

埕南斷層在2 個淺層地震勘探剖面上均有清晰顯示，根據(jù)探測，東側(cè)WD-51 剖面反映的斷點F2 深度較西側(cè)WD-01 剖面反映的斷點F1 深度略淺，從淺層地震勘探結果看，埕南斷層中段的活動性強于西段。

圖4 跨埕南斷層淺層地震勘探時間剖面（局部）Fig. 4 Time profile of shallow seismic exploration across Chengnan fault （local）

4 鉆孔聯(lián)合剖面探測

根據(jù)地球物理勘探結果，在無棣縣X002 縣道西側(cè)跨埕南斷層F1 斷點布設6 個鉆孔WD1～WD6，剖面編號“WDX”（圖5），在西側(cè)的工業(yè)園2 路西側(cè)跨埕南斷層F2 斷點布設6 個鉆孔CNWD1～CNWD6，剖面編號 “WDE”（圖6），共完成12 個鉆孔，最大孔深120.0 m，最小孔間距6.0 m。鉆探揭示的地層為海陸交互相地層，受海退海進影響較大，地層相變較大，以前述地層劃分為依據(jù)進行對比和分析，按照地層沉積年代和沉積相進行分類，共分為10 套地層。

圖5 鉆孔聯(lián)合剖面（WDX）Fig. 5 Borehole joint profile（WDX）

圖6 鉆孔聯(lián)合剖面（WDE）Fig. 6 Borehole joint profile（WDE）

4.1 馬山子鎮(zhèn)X002 縣道西側(cè)WDX 剖面

①上部為黃褐色粉土、粉質(zhì)黏土、雜填土，含鐵質(zhì)氧化物、少量云母碎屑，偶見貝殼碎片。下部為灰褐-褐灰色粉砂、粉土、粉質(zhì)黏土，含有機質(zhì)、少量貝殼碎片，推測為墾利海侵沉積層。根據(jù)底部14C 測年結果為（7 920±30）a 和（8 230±30） a，為全新世地層。其中，上盤WD2、WD4、WD6 孔厚度分別為13.2、12.7、12.8 m，平均厚12.9 m；下盤WD5、WD3、WD1 孔厚度分別為12.6、12.9、13.2 m，平均厚12.9 m。

②黃褐-黃灰色粉砂、粉土、粉質(zhì)黏土，局部含少量貝殼碎片。其中，上盤WD2、WD4、WD6 孔層底深度分別為23.5、23.7、23.4 m，平均厚10.63 m；下盤WD5、WD3、WD1 孔厚度分別為23.7、22.8、22.7 m，平均厚9.83 m。

③以灰褐-褐灰色粉質(zhì)黏土、粉土、粉細砂為主，底部局部相變?yōu)辄S褐色粉細砂、粉土，含有機質(zhì)、少量貝殼碎片，推測為廣饒海侵沉積層。其中，上盤WD2、WD4、WD6 孔層底深度分別為41.7、42.1、42.6 m，平均厚18.6 m；下盤WD5、WD3、WD1 孔厚度分別為42.6 、43.3 、43.0 m，平均厚19.9 m。

④黃褐-黃灰色粉土、粉質(zhì)黏土、細砂，偶見貝殼碎片、鐵錳氧化物，本層釋光法測年結果為（92.3±5.5）ka和（107.2±7.6）ka，為晚更新世地層。其中，上盤WD2、WD4、WD6 孔層底深度分別為53.2、53.6、53.6 m，平均厚11.3 m；下盤WD5、WD3、WD1 孔厚度分別為51.6、51.6、52.0 m，平均厚8.77 m。該層上下盤沉積厚度差異稍大，上盤較厚。

⑤灰褐色粉質(zhì)黏土，含有機質(zhì)，有異味，見零星貝殼碎片，局部夾粉土薄層，本層釋光法測年結果大于120 ka，推測為無棣海侵沉積層，為晚更新世底部地層。其中，上盤WD2、WD4、WD6 孔層底深度分別為57.2、57.3、57.4 m，平均厚3.83 m；下盤WD5、WD3、WD1 孔厚度分別為56.1、56.0、55.6 m，平均厚3.5 m。

⑥黃褐-黃灰色粉質(zhì)黏土、粉土、粉砂，局部含鐵錳氧化物，含少量粒徑約1～3 cm 的姜石。根據(jù)上部地層測年結果，本層為中更新世地層。其中，上盤WD2、WD4、WD6 孔層底深度分別為74.8、72.3、69.9 m，平均厚14.93 m；下盤WD5、WD3、WD1 孔厚度分別為68.2、67.7、68.3 m，平均厚12.17 m。

⑦黃褐-褐黃色粉質(zhì)黏土、粉土，局部夾粉砂薄層，含鐵錳氧化物，偶見粒徑約1～2 cm 的姜石。其中，上盤WD2 層底深度為89.2 m，厚14.4 m；下盤WD5、WD3、WD1 孔厚度分別為80.2、80.3、79.7 m，平均厚12.0 m。WD4、WD6 孔層底深度分別為83.4、81.3 m，厚度分別為11.1、11.4 m。

⑧棕黃夾黃灰色，局部灰綠色粉質(zhì)黏土，局部夾粉土薄層，含鐵錳氧化物，局部含少量粒徑約1～2 cm的姜石。其中，上盤WD2 孔層底深度為100.5 m，厚11.3 m；下盤WD6、WD5、WD3、WD1 孔厚度分別為90.2、90.4、89.6、88.3 m，平均厚9.25 m。WD4 孔層底深度為93.2 m，厚度為9.8 m。

⑨黃褐-褐黃色，局部棕黃色粉砂、粉質(zhì)黏土，局部夾粉土薄層，含鐵錳氧化物，偶見姜石。對比BK2孔地層，結合地層沉積規(guī)律，推測本層為中更新統(tǒng)的底部。其中，上盤WD2 層底深度為112.0 m，厚11.5 m；下盤WD6、WD5、WD3 孔厚度分別為101.2、101.1、101.5 m，平均厚11.2 m。WD4 孔層底深度為101.7 m，厚度為8.5 m；WD1 孔距離斷面較遠，層底深度為102.5 m，厚度為14.2 m。

⑩棕黃-黃褐色，局部黃灰色或灰綠色粉質(zhì)黏土，含鐵錳氧化物，含少量粒徑約1～2 cm 的姜石。對比BK2 孔地層，結合地層沉積規(guī)律，推測本層為下更新統(tǒng)。

4.2 馬山子鎮(zhèn)工業(yè)園2 路西側(cè)WDE 剖面

本剖面長95 m，完成鉆孔6 個，鉆孔深為114.0～120.0 m，最小孔間距6.2 m，鉆孔進尺714.0 m。采用

①上部為黃褐色粉土、耕植土，含少量云母碎屑。下部為灰褐-褐灰色粉質(zhì)黏土、粉砂、粉土，含有機質(zhì)、少量貝殼碎片，推測為墾利海侵沉積層。根據(jù)底部14C 測年結果為（6 950±30）a，為全新世地層。其中，上盤CNWD2、CNWD5、CNWD6 孔層底深度分別為14.7、14.6、14.4 m，平均厚14.57 m；下盤CNWD4、CNWD3、WD1 孔層底深度分別為14.3、13.9、14.2 m，平均厚14.13 m。

②褐黃色粉質(zhì)黏土夾黃褐色粉砂，局部含少量貝殼碎片。其中，上盤CNWD2、CNWD5、CNWD6 孔層底深度分別為25.4、25.1、25.2 m，平均厚10.67 m；下盤CNWD4、CNWD3、CNWD1 孔層底深度分別為24.5、23.9、24.2 m，平均厚10.07 m。

③上部以灰褐-褐灰色粉質(zhì)黏土夾粉砂為主，下部以灰褐-褐灰色粉砂、粉細砂為主，含有機質(zhì)，含少量貝殼碎片，本層釋光測年結果為（82.9±5.3）ka 和（86.6±5.8）ka，推測為廣饒海侵沉積層。其中，上盤CNWD2、CNWD5、CNWD6 孔層底深度分別為44.9、44.7、45.3 m，平均厚19.4 m；下盤CNWD4、CNWD3、CNWD1 孔層底深度分別為44.3、43.3、43.5 m，平均厚19.5 m。

④黃褐-黃灰色粉土、粉質(zhì)黏土，底部為粉砂，偶見貝殼碎片、鐵錳氧化物，本層釋光法測年結果為（114.1±7.3）ka，為晚更新世地層。其中，上盤CNWD2、CNWD5、CNWD6 孔層底深度分別為56.4、55.8、53.6 m，平均厚10.3 m；下盤CNWD4、CNWD3、CNWD1 孔層底深度分別為51.1、51.3、50.7 m，平均厚7.67 m。該層上下盤沉積厚度差異稍大，上盤較厚。

⑤灰褐色粉質(zhì)黏土，含有機質(zhì)，有異味，見零星貝殼碎片，局部夾粉土薄層，推測為無棣海侵沉積層，本層為晚更新世底部地層。其中，上盤CNWD2、CNWD5 孔層底深度分別為62.1、61.6 m，平均厚5.75 m；下盤CNWD4、CNWD3、CNWD1 孔層底深度分別為56.7、56.7、56.5 m，平均厚5.6 m； CNWD6 孔層底深度為57.0 m，厚3.4 m。

⑥黃褐-黃灰色粉質(zhì)黏土、粉土、粉砂，局部含鐵錳氧化物，含少量粒徑約1～3 cm 的姜石。根據(jù)上部地層測年結果，本層為中更新世地層。其中，上盤CNWD2 孔層底深度為83.3 m，厚21.2 m；下盤CNWD6、CNWD4、CNWD3、CNWD1 孔層底深度分別為76.8、76.4、76.3、75.8 m，平均厚19.6 m；CNWD5孔層底深度為76.9 m，厚15.3 m。

⑦上部淺灰綠色，下部黃褐-黃灰色粉質(zhì)黏土夾粉土，含鐵錳氧化物，局部含少量粒徑約1～2 cm 的姜石。其中，上盤CNWD2 孔層底深度為90.1 m，厚6.8 m；下盤CNWD5、CNWD6、CNWD4、CNWD3、CNWD1 孔層底深度分別為80.2、80.3、80.1、80.4、80.3 m，平均厚3.82 m。

⑧黃褐-黃灰色，局部灰綠色粉質(zhì)黏土夾粉土薄層，含鐵錳氧化物，局部含少量粒徑約1～2 cm 的姜石。其中，上盤CNWD2 孔層底深度為99.1 m，厚9.0 m；下盤CNWD5、CNWD6、CNWD4、CNWD3、CNWD1孔層底深度分別為89.2、 90.0、89.6、89.9、89.8 m，平均厚9.44 m。

⑨黃褐-褐黃色，局部棕黃色粉細砂、粉土、粉質(zhì)黏土，含鐵錳氧化物，偶見姜石。對比BK2 孔地層，結合地層沉積規(guī)律，推測本層為中更新統(tǒng)的底部。其中，CNWD2 孔該層因斷層大部分缺失，層底深度為100.6 m；CNWD5、CNWD6、CNWD4、CNWD3、CNWD1 孔層底深度分別為100.3、99.9、100.4、100.2、100.7 m，平均厚10.6 m。

⑩棕黃-黃褐色，局部黃灰色或灰綠色粉質(zhì)黏土，含鐵錳氧化物、少量粒徑約1～2 cm 的姜石。對比BK2 孔地層，結合地層沉積規(guī)律，推測本層為下更新統(tǒng)。

5 斷層活動參數(shù)討論

a 標志層為晚更新世黃灰色粉土和黃褐色粉質(zhì)黏土的分界線，落差不明顯，可見該處地層未發(fā)生錯斷；b 標志層為晚更新世黃褐色粉質(zhì)黏土和黃褐色細砂的分界線，在WD5 孔和WD6 孔之間垂直落差約0.8 m，在WD5 孔和WD3 孔之間垂直落差約1.0 m；c 標志層為灰褐色粉質(zhì)黏土和黃褐色粉質(zhì)黏土的分界線（圖7），垂直落差1.3 m；d 標志層為褐黃色粉土、粉砂和黃褐色粉質(zhì)黏土的分界線，在WD2、WD4、WD6、WD5這4 個鉆孔間存在3 個落差，垂直落差范圍為1.7～2.4 m；e 標志層為黃褐-黃灰色粉質(zhì)黏土和淺灰綠色-棕黃色粉質(zhì)黏土的分界線，在WD2、WD4、WD6、WD5 這4 個鉆孔間存在3 個落差，垂直落差分別為1.1 m、2.1 m 和5.7 m；f 標志層為黃灰色粉質(zhì)黏土或粉土和黃褐色粉砂的分界線，在WD2、WD4、WD6 這3 個鉆孔間存在2 個落差，垂直落差分別為3.0 m、7.2 m；g 標志層為褐黃色粉質(zhì)黏土或粉土和棕黃-黃褐色粉質(zhì)黏土的分界線，在WD2、WD4 這2 個鉆孔間存在落差，垂直落差為10.2 m。依據(jù)鉆孔揭示的地層及垂直落差，綜合上、下標志層，推測b 標志層的2 處落差為古地貌變化造成，說明斷層未斷錯此標志層；WD2 和WD4 孔之間距離為25.0 m，d 標志層在此處落差相對較小，且上部c 標志層2 孔之間落差極小，不能確定該處落差為斷錯造成；e 標志層在WD5 和WD6 孔之間落差相對較小，且其上、下標志層2 孔之間落差極小，不能確定該處落差為斷錯造成。綜合分析認為，鉆孔聯(lián)合勘探結果揭示了f1、f2 斷面的存在，推測斷面位于WD2 孔與WD5 孔之間，f1 斷面斷錯了層⑩～層④，f2 斷面斷錯了層⑩～層⑥，在斷面附近（WD2 孔和WD5 孔之間）落差約1.3～10.2 m。鉆探實施過程中，在WD4 孔層⑨層厚為8.5 m，其他鉆孔層⑨層厚10.7～14.2 m，且在WD4 孔101.0～103.0 m 處巖芯中有多處規(guī)則排列斜裂縫（圖8），在101.7～102.0 m 處發(fā)現(xiàn)了發(fā)育鏡面擦痕的斷層面，斷層最大傾角約70°，指示正斷層性質(zhì)，推測f1 斷面從該處穿過WD4 孔；在層⑦WD4 孔82～84 m 處巖芯中有疑似斜裂縫，推測f2 斷層從該處穿過WD4 孔；在層⑥WD6 孔63.0～63.4 m 處巖芯中有傾角約70°的面（圖9），且其上、下土層中有規(guī)則排列斜裂縫，說明斷層已斷錯至該層，推測f1 斷層從該處穿過WD6 孔。層⑥頂部在WD2 和WD6 孔之間深度基本一致，無明顯落差，故f2 斷面未斷錯該層頂部，在WD6 和WD5 孔之間存在1.3 m 的落差，說明f1 斷面已斷錯至層⑤。層④中a 標志層無明顯落差，b 標志層落差推測為古地貌影響造成， f1 斷面上斷點埋深46.4 m。根據(jù)層④釋光測年結果為晚更新世地層，故該剖面中斷層最新活動時代為晚更新世。

圖7 WD5 孔（左）和WD6 孔（右）55.0～60.0 m 處巖芯Fig. 7 The core of 55.0～60.0 m in WD5 hole （left） and WD6 hole （right）

圖8 WD4 孔100.0～105.0 m 處巖芯Fig. 8 The core of 100.0～105.0 m in WD4 hole

圖9 WD6 孔60.0m～65.0 m 處巖芯Fig. 9 The core of 60.0～65.0 m in WD6 hole

a 標志層為晚更新世灰黃色粉質(zhì)黏土和褐灰色粉質(zhì)黏土的分界線，落差不明顯，可見該處地層未發(fā)生錯斷；b 標志層為晚更新世褐灰-灰褐色粉細砂和黃灰色粉質(zhì)黏土或粉土的分界線，垂直落差約1.0 m；c 標志層為黃褐色粉砂和淺褐灰色粉質(zhì)黏土的分界線，在CNWD5、CNWD6、CNWD4 這3 個鉆孔間存在2 個落差，垂直落差分別為2.5 m、2.2 m；d 標志層為灰褐色粉質(zhì)黏土和黃灰色粉質(zhì)黏土或粉土的分界線，垂直落差4.6 m；e 標志層為淺棕黃色粉質(zhì)黏土和灰綠色粉質(zhì)黏土的分界，垂直落差6.4 m；f 標志層為灰綠色粉質(zhì)黏土和褐黃-黃褐色粉質(zhì)黏土或粉土的分界，垂直落差9.9 m；g 標志層為黃灰-灰綠色粉質(zhì)黏土和黃褐-黃灰色粉質(zhì)黏土或粉土的分界，垂直落差9.9 m；h 標志層為黃褐色粉質(zhì)黏土和棕黃-褐黃色粉質(zhì)黏土或粉土的分界線，落差不明顯，可見該處未發(fā)生錯斷。

依據(jù)鉆孔揭示的地層及其垂直落差，鉆孔聯(lián)合勘探結果揭示了f1 斷面的存在，推測斷面位于CNWD2孔和CNWD4 孔之間，f1 斷面斷錯了層⑩～層③，在斷面附近落差約1.0～9.9 m。鉆探實施過程中，在CNWD2 孔97.0 m～100.0 m 處巖芯中有規(guī)則排列斜裂縫，且該孔缺失部分層⑨地層，層⑨底部h 標志層與其他各孔對應性較好，分布連續(xù)，無明顯落差，推測斷層從該處穿過CNWD2 孔；在CNWD5 孔63.0 m～63.5 m淺灰黃色粉質(zhì)黏土層中可見規(guī)則排列裂縫及疑似斷層面（圖10），說明斷層已斷錯至該層，推測斷面從該處穿過CNWD5 孔；在CNWD6 孔層⑤厚3.4 m，其他鉆孔層⑤厚一般大于5.0 m，且在CNWD6 孔55.0 m 處巖芯中有裂縫（圖11），推測斷層從該處穿過CNWD6 孔。層④底部c 標志層落差2.2 m 和2.5 m，頂部b標志層落差1.0 m，說明斷面已影響到層③；層③頂面a 標志層無明顯落差，f1 斷面上斷點埋深44.3 m。根據(jù)層③釋光測年結果為晚更新世地層，故該剖面中斷層最新活動時代為晚更新世。

圖10 CNWD5 孔60.0～65.0 m 處巖芯Fig. 10 The core of 60.0～65.0 m in CNWD5 hole

圖11 CNWD6 孔53.0～58.0 m 處巖芯Fig. 11 The core of 53.0～58.0 m in CNWD6 hole

綜上所述，通過鉆孔聯(lián)合剖面探測和淺層地震勘探，確定了埕南斷層的準確位置，并厘定了埕南斷層在研究區(qū)的活動性。從鉆孔聯(lián)合剖面揭示的地層資料看，埕南斷層是一條具有一定寬度、多個斷面的斷層，其中，f1 斷面為主斷面，晚更新世以來活動，f2 斷面為次級斷面，中更新世以來活動。剖面所揭示的地層深度范圍內(nèi)，斷層第四紀以來的累計位移量可達6.0～8.0 m。鉆孔揭示的斷層面顯示，斷層特征表現(xiàn)為正斷層，傾向南，斷層傾角約70°，上斷點埋深44.3～46.4 m，最新活動時代為晚更新世，最新活動時代斷距1.0～1.3 m。

6 結論

埕南斷層晚更新世活動這一發(fā)現(xiàn)表明，黃河下游及入?？诟浇嬖谝粭l晚更新世活動斷層，為黃河下游歷史地質(zhì)演化研究提供了新視角、新素材。這一發(fā)現(xiàn)，改變了對濱北地區(qū)為弱活動區(qū)的認識，采用歷史地震法、構造類比法、震級-頻度關系法以及斷層長度與震級統(tǒng)計關系等地震危險性概率分析方法，對埕南斷層的地震危險性進行了分析研究，結果表明埕南斷層具有發(fā)生中強地震的構造背景，需要對埕南斷層及整個濱北地區(qū)的地震危險性進行重新審視，濱北地區(qū)的潛在震源區(qū)劃分需要適時調(diào)整，進一步為新一代中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖的編制與修訂提供了較為確鑿的依據(jù)，對濱州北部沿海地區(qū)的地震危險性評價具有直接現(xiàn)實意義。

本文采用淺層地震勘探和鉆孔聯(lián)合剖面探測相結合的方法，分別在埕南斷層西段和中段開展探測，通過分析斷層上斷點、斷錯地層及年代學試驗，獲得了埕南斷層晚更新世活動的證據(jù)，并得到如下結論：

（1）淺層地震勘探剖面清晰的顯示埕南斷層具有正斷特征，傾向S 或SE，傾角70°～80°，可分辨的上斷點深度分別為55 m、52 m。

（2）鉆孔聯(lián)合剖面揭露了斷層的存在和上斷點深度，斷層有多組斷面組成，主斷面產(chǎn)狀與淺層地震勘探結果基本一致，上斷點埋深分別為46.4 m、44.3 m，垂直位移量1.0～1.3 m。

（3）鉆探揭露及年代學測試結果顯示，晚更新世地層底界埋深分別為55.6 m、56.5 m，根據(jù)斷層上斷點埋深判定其最新活動時代為晚更新世，為活動斷層。

（4）埕南斷層晚更新世活動證據(jù)的發(fā)現(xiàn)，說明濱北地區(qū)具有中強地震構造背景，改變了濱北地區(qū)地震活動性弱的既有認識，對科學評價濱州北部沿海地區(qū)的地震危險性具有直接現(xiàn)實意義。

致謝 中國地球物理勘探中心方盛明研究員、中國地震局地質(zhì)研究所冉勇康研究員、中國地震局地球物理研究所尤惠川研究員給予了現(xiàn)場指導和寶貴建議，自然資源部古地磁與古構造重建重點實驗室、山東省地震工程研究院實驗室分別完成了樣品古地磁和光釋光試驗，審稿專家為本文提出了修改完善意見，編輯老師對本文進行了細致的修訂，在此一并表示感謝。