黃河中下游活動(dòng)斷層探測(cè)新發(fā)現(xiàn)專(zhuān)題簡(jiǎn)介

李 峰 劉華國(guó)

黃河流域是我國(guó)地質(zhì)環(huán)境最復(fù)雜、生態(tài)環(huán)境最脆弱的地區(qū)之一，也是我國(guó)遭受地震災(zāi)害最為嚴(yán)重的流域。中國(guó)歷史上死亡人數(shù)最多的4 次地震有3 次發(fā)生在黃河流域，如1556 年陜西華縣8?級(jí)地震和1937 年8 月山東菏澤7 級(jí)地震。黃河中下游的防洪工程體系作為我國(guó)黃淮海平原的生態(tài)安全保障，也是保障我國(guó)“黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展”戰(zhàn)略安全的重要依托，而分布在黃河河道附近的地震活動(dòng)斷層是威脅黃河堤防工程體系和沿岸城市地質(zhì)安全的關(guān)鍵危險(xiǎn)源。

近年來(lái)，在中國(guó)地震局和內(nèi)蒙古、山西、陜西、河南、山東各省區(qū)地方政府的大力支持下，沿黃河中下游開(kāi)展了一系列活動(dòng)斷層探測(cè)工作，取得了部分與黃河相交斷裂的活動(dòng)性新認(rèn)識(shí)，發(fā)現(xiàn)了新的一些活動(dòng)斷層，在前人工作基礎(chǔ)上進(jìn)一步明確了這些斷層的展布位置與活動(dòng)特征，對(duì)認(rèn)識(shí)區(qū)域地震危險(xiǎn)性、識(shí)別沿黃河中下游的地震危險(xiǎn)源有重要影響。

黃河中游河段自?xún)?nèi)蒙古托克托縣河口鎮(zhèn)至河南洛陽(yáng)市孟津縣，途經(jīng)區(qū)域除晉陜峽谷屬于鄂爾多斯塊體內(nèi)部的構(gòu)造穩(wěn)定區(qū)外，在北部起點(diǎn)附近與位于鄂爾多斯塊體北部的河套盆地南邊界斷裂鄂爾多斯北緣斷裂相交。劉華國(guó)等查明鄂爾多斯北緣斷裂由多條晚更新世活動(dòng)的分支斷層組成，其東段在托克托縣附近橫穿黃河，在深、淺地震反射剖面上呈“Y”字形分布，是一條規(guī)模較大的盆地邊界斷裂。黃河中游南段與鄂爾多斯塊體東南部的汾渭地塹系相交，其以峨嵋臺(tái)地、中條山隆起為界，自北向南分為臨汾盆地、運(yùn)城盆地和靈寶-三門(mén)峽盆地，過(guò)黃河以西后歸并入渭河盆地。其中構(gòu)成臨汾盆地北邊界的韓城斷裂、南邊界峨嵋臺(tái)地北緣斷裂和構(gòu)成運(yùn)城盆地南邊界的中條山北麓斷裂、構(gòu)成靈寶-三門(mén)峽盆地南邊界的華山山前斷裂均為全新世活動(dòng)斷層，在2011-2015 年開(kāi)展了1:5 萬(wàn)活動(dòng)斷層填圖，研究程度和斷層定位精度較高，均具有全新世活動(dòng)段和7.5 級(jí)以上發(fā)震能力。構(gòu)成運(yùn)城盆地北邊界的雙泉-臨猗斷裂和構(gòu)成靈寶-三門(mén)峽盆地東南邊界的溫塘斷裂為晚更新世活動(dòng)斷層，喬龍等通過(guò)三門(mén)峽城市活斷層項(xiàng)目明確了溫塘斷裂晚更新世活動(dòng)的可靠證據(jù)，但橫跨晉、陜兩省的雙泉-臨猗斷裂尚未開(kāi)展過(guò)專(zhuān)項(xiàng)探測(cè)。近年來(lái)在附近開(kāi)展的陜西渭南、山西運(yùn)城、河南三門(mén)峽等城市活斷層探測(cè)項(xiàng)目，不斷發(fā)現(xiàn)有新的盆地內(nèi)部隱伏活動(dòng)斷層。從目前資料看，韓城斷裂、雙泉-臨猗斷裂與黃河相交，峨嵋臺(tái)地北緣斷裂、中條山北麓斷裂、溫塘斷裂在延伸方向上均直抵黃河，溫塘斷裂可能是1815 年山西平陸6?級(jí)地震的發(fā)震構(gòu)造，鄰近的華山山前斷裂是1556 年陜西華縣8?級(jí)地震的發(fā)震構(gòu)造，需要考慮上述斷裂在發(fā)生中強(qiáng)以上地震時(shí)對(duì)黃河堤防穩(wěn)定性可能產(chǎn)生的威脅。

黃河中游流經(jīng)河套盆地、鄂爾多斯斷塊隆起、汾渭盆地、豫西隆起至華北盆地，三大盆地構(gòu)成的侵蝕基準(zhǔn)面呈階梯狀下降，盆地普遍發(fā)育活動(dòng)斷層。有理由推測(cè)上述斷裂的長(zhǎng)期活動(dòng)導(dǎo)致史前黃河流域自河套古湖到三門(mén)古湖之間的侵蝕基準(zhǔn)面下降，是黃河形成、貫通的重要因素。

自孟津以下的黃河下游河段穿過(guò)了華北盆地內(nèi)部以新鄉(xiāng)-商丘斷裂、聊城-蘭考斷裂等為界的多個(gè)次級(jí)新構(gòu)造單元。張揚(yáng)、趙顯剛等通過(guò)“河南省地震構(gòu)造探查工程”，在新鄉(xiāng)-商丘斷裂上新發(fā)現(xiàn)延津段、永城段為晚更新世活動(dòng)，該斷裂作為南華北盆地與北華北盆地和魯西隆起的分界線(xiàn)，近北西西向展布，具有走滑性質(zhì)。歷史上黃河河道多次變遷，在南流時(shí)流向與新鄉(xiāng)-商丘斷裂平行，而現(xiàn)代黃河干流的流向在蘭考以北由近東西折向北東，可能受到北東走向的聊城-蘭考斷裂新活動(dòng)的影響。根據(jù)前人研究，聊城-蘭考斷裂為全新世-晚更新世活動(dòng)斷層，在范縣-東明一帶具有全新世活動(dòng)特征，是1937 年菏澤7 級(jí)地震的發(fā)震構(gòu)造，李濤等最新探測(cè)成果認(rèn)為河南境內(nèi)聊城-蘭考斷裂南段的構(gòu)造樣式為伸展走滑斷裂尾端“馬尾扇”結(jié)構(gòu)，其最新活動(dòng)時(shí)代是中更新世中晚期，晚更新世以來(lái)不活動(dòng)，可能屬于斷裂尾端效應(yīng)。

在新鄉(xiāng)-商丘斷裂以南，近東西走向的開(kāi)封斷裂帶距黃河南岸約20 km，孫杰等通過(guò)鉆孔聯(lián)合剖面揭示開(kāi)封斷裂東支的最新活動(dòng)時(shí)間為晚更新世。在新鄉(xiāng)-商丘斷裂以北，黃河北岸的太行山東南緣距黃河約30 km，發(fā)育近東西走向的盤(pán)古寺-新鄉(xiāng)斷裂和北東走向的湯東斷裂，也具備中強(qiáng)以上地震的發(fā)震能力。郁軍建等根據(jù)物探剖面、地質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)孔和地層剖面出露特征，確定盤(pán)谷寺-新鄉(xiāng)斷裂分為3 段，并改變了前人對(duì)東、西2 段活動(dòng)時(shí)代的認(rèn)識(shí)。該斷裂西段最新活動(dòng)時(shí)代為中更新世，中段最新活動(dòng)時(shí)代為晚更新世早期；東段活動(dòng)性稍復(fù)雜，經(jīng)歷了正斷-逆沖-正斷的運(yùn)動(dòng)過(guò)程演變，其最新活動(dòng)時(shí)代為晚更新世早期且向兩端活動(dòng)性逐漸降低，1587 年修武東6 級(jí)地震可能與該斷裂有關(guān)。在盤(pán)古寺-新鄉(xiāng)斷裂東段以北，北東走向的湯陰地塹南段是由湯東斷裂和湯西斷裂共同控制的地塹構(gòu)造，其中湯東斷裂為晚更新世活動(dòng)斷層，彭白等在鶴壁城市活斷層項(xiàng)目中聯(lián)合應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)和淺層人工地震方法，結(jié)合沉積速率推測(cè)湯東斷裂西支的最新活動(dòng)時(shí)代為22～24 ka。

在黃河三角洲地區(qū)，鹿子林等在濱州城市活斷層探測(cè)中，采用淺層地震勘探和鉆孔聯(lián)合剖面探測(cè)相結(jié)合的方法，獲得近東西走向的埕南斷裂及其南側(cè)與之平行的陵縣-陽(yáng)信斷裂等錯(cuò)斷晚更新世地層的證據(jù)，其最大潛在地震為6.5 級(jí)，改變了濱北地區(qū)地震活動(dòng)性弱的既有認(rèn)識(shí)。

根據(jù)影像解譯和歷史研究，黃河下游的流向與周邊沉積特征受到構(gòu)造活動(dòng)制約，由此推測(cè)歷史上黃河改道可能與斷裂活動(dòng)及周邊斷塊差異性升降有關(guān)。例如，黃河河道最早有記載的禹河故道（早于公元前602 年）沿著太行山東南緣的湯陰地塹、臨清凹陷、冀中凹陷發(fā)育，經(jīng)過(guò)現(xiàn)代白洋淀的位置由海河口入海，基本與濟(jì)源-邢臺(tái)-保定-唐山新生地震斷裂帶走向重合，近年來(lái)在雄安新區(qū)附近發(fā)現(xiàn)了牛東斷裂等晚更新世活動(dòng)斷層，不排除今后在這一區(qū)域還會(huì)發(fā)現(xiàn)新的活動(dòng)斷層。此后黃河向東擺動(dòng)，北宋故道流經(jīng)臨清凹陷、黃驊凹陷，漢唐故道由濟(jì)陽(yáng)凹陷入海，上述3 組黃河北流的故道之間有滄縣凸起和埕寧凸起相隔?，F(xiàn)代黃河河道流經(jīng)內(nèi)黃凸起以南的開(kāi)封凹陷、東濮凹陷和濟(jì)陽(yáng)凹陷，而歷史上黃河繞過(guò)魯西隆起向南流并奪淮入海的金元故道、明清故道，又受到北西走向斷裂控制的一系列凹陷影響，不排除今后在這一區(qū)域也可能發(fā)現(xiàn)新的活動(dòng)斷層。

總體來(lái)看，黃河下游歷史故道經(jīng)過(guò)的地區(qū)，大多位于存在地震風(fēng)險(xiǎn)、卻尚未開(kāi)展過(guò)活動(dòng)斷層探測(cè)的空白區(qū)域，例如魯西地區(qū)的德州、聊城、菏澤與豫東地區(qū)的商丘，有必要通過(guò)加強(qiáng)跨省或跨地區(qū)的政策協(xié)調(diào)，推動(dòng)開(kāi)展相關(guān)活動(dòng)斷層探測(cè)工作規(guī)劃。