皖西北及邻区第四系分布与新构造运动特征

李 光,翟洪涛,李代娣,郑颍平,孟凡月,赵 朋

(安徽省地震局,合肥 230031)

皖西北及邻区第四系分布与新构造运动特征

李 光,翟洪涛,李代娣,郑颍平,孟凡月,赵 朋

(安徽省地震局,合肥 230031)

本文根据皖北及邻区区域调查报告[1]中第四系钻孔资料,通过插值法得到皖北及邻区第四系等厚线。结合该地区地震及断裂分布,分析皖北及邻区新构造运动特征,认为涡阳为研究区内破坏性地震最可能发生的地区。关键词:第四系厚度;构造;插值

0 引言

自有地震记载以来,安徽省共发生4次6级及以上地震[2-6],其中研究区分布有2次,分别为1481年涡阳6级地震和1831年凤台61/4级地震。研究区大部分被第四系覆盖,断裂隐伏于地下,这给直接研究断裂的活动特征造成了困难。本次根据第四系厚度变化,结合区域断裂的分布,探索研究区断裂活动特征,分析研究区断裂与破坏性地震的关系。

1 皖北地区第四系等厚线

1.1 第四系厚度资料来源

研究区第四系厚度资料来源主要为安徽省西北部区域地质调查报告中钻孔深度资料,根据亳县、阜阳、蒙城、宿县、蚌埠、灵璧、砀山幅区域地质调查报告[1]和近年来皖北地区地震安全性评价报告中的钻孔深度资料(第四系底部以第三系明化镇组为界),钻孔分布如图1所示。

由钻孔分布图可以看到,在亳州、利辛等地钻孔深度资料相对较少,在研究区东部泗洪、怀远等地钻孔较密集。在整个研究区的亳州、阜阳、颍上等地第四系厚度较大的地区未出现钻孔空区,在此基础上得到的第四系等厚线用来分析研究区的新构造运动也是适用的。

1.2 第四系厚度等值线图

根据前述钻孔深度资料,利用插值法直接得到研究区等厚线图(图2)。参考亳县、阜阳、蒙城、宿县、蚌埠、灵璧、砀山幅地质图、《安徽省区域地质志》及最新论文资料,标出研究区内断裂分布。根据《中国历史强震目录(公元前23世纪—公元1911年)》和《中国近代地震目录(1912—1990)》,并参考《中国地震目录》和《安徽省地震目录》标出研究区内破坏性地震。

图1 皖西北及邻区钻孔分布示意图

1.3 第四系厚度特征浅析

根据图2可以看出皖西北及邻区第四系厚度呈现出以下特征:

(1)皖西北及邻区第四系沉积厚度在淮北—蒙城—凤台一线东西两侧为西厚东薄。该线以东第四系厚度较小,且第四系等厚线较稀疏;该线以西第四系厚度较大,等厚线也较密集。

(2)研究区西侧呈现南北2个沉降中心,分别为亳州沉降中心和颍上沉降中心。

(3)在第四系等厚线分布图上可以看到,研究区第四系厚度在亳州、涡阳至怀远一线及淮北、涡阳、太和一线等厚线出现较大扭曲。

图2 研究区第四系等厚线及断裂地震分布图

2 皖西北及邻区第四系等厚线与新构造运动特征分析

2.1 第四系厚度与地震分布特征分析

自有地震记载以来,研究区共记载破坏性地震8次(据《安徽省地震目录》),其中6级及以上地震2次,分别为涡阳6级地震和凤台61/4级地震。从等厚线分布特点看,这2次地震及亳州的51/2级地震均位于亳州—涡阳—蒙城一线的等厚线异常区,该区第四纪以来构造环境显著变化(图2)。凤阳、固镇、灵璧等地的地震在第四系等厚线上未见明显新构造迹象,该区距离郯庐断裂较近,可能受该断裂带影响。

根据安徽省测震台网资料,自1970年以来,研究区发生多次小震(图3)。从图3中可以看到,研究区小震分布较分散,只在1979年固镇5.0级地震附近小震成团。

图3 皖西北及邻区第四系等厚线及现代小震分布图

2.2 第四系厚度与断裂分布特征分析

等厚线上呈现扭曲或厚度急剧变化的地区为值得注意的地区。根据断裂分布并结合第四系等厚线特征可以较好地分析断裂的活动性特征及活动方式,对判定研究区的新构造活动有很大帮助。

根据图2,皖北地区主要断裂有涡河断裂、太和—五河断裂、阜阳—凤台断裂、王老人集断裂、颍上—定远断裂、固镇—怀远断裂、临泉—刘府断裂、口孜集—南照断裂、三义—界牌集断裂、宿北断裂等[7-9]。

2.2.1 涡河断裂

据史料记载,沿断裂曾发生过较为频繁的有感地震。1481年毫州、涡阳间6级和1525年毫州51/2级地震,都发生在涡河断裂与北东向断裂的交汇部位。据考古资料:东汉和宋、辽、金时期修建的毫州地下屯兵道发生强烈变形,北向巷道和东西向巷道均有水平向位移,最大处位移累积量可达0.5～0.6m,严重的地段呈蛇曲状,巷道壁及底面向涡河方向(东)倾斜约 9°。

在毫州城南郊发掘清理五座汉魏时期曹操家族古墓群时,发现墓室均遭受不同程度的断裂、变形,严重者石门额崩裂掉块,石横梁断裂,并有30mm左右的水平位移,墓底石板发生拱曲。蒙城县城关的宋代砖塔向东倾斜约3°左右,东面塔棱有垂直裂缝,自塔顶一直贯穿到塔座。说明东汉以来该断裂可能有过2～3次较强烈的活动。

从图2中可以看到,断裂通过处第四纪等厚线变化较明显,亳州—涡阳—蒙城一线第四系厚度出现明显扭曲,表明该断裂第四纪以来有活动,对第四系沉降形成了一定的控制。

分析认为,该断裂为皖北地区较重要断裂,该断裂第四纪以来有强烈活动,为未来地震活动重点关注地区。

2.2.2 王老人集断裂

该断裂位于永成—阜阳一线,总体走向北北东。断裂两侧第四系厚度相差较大,控制着第四系分布。但从断裂两侧第四纪错动情况看,未见第四纪转弯迹象,表明该断裂未有水平活动痕迹。王老人集断裂与涡河断裂相似,位于北东向的第四系厚度异常带上,表明该断裂也为第四纪以来活动断裂。

断裂两侧小震活动频繁,1999年利辛4.2级地震及2006年阜阳3.6级地震均发生在断裂附近。该断裂与涡河断裂相交部位曾发生涡阳6级地震,分析认为,该断裂第四纪以来仍然有一定的活动,但活动性不如涡河断裂强烈。

2.2.3 口孜集—南照断裂

该断裂北起淮北百善集,向南经利辛、颍上和周集西,长约200km。断裂西侧由霍邱群～寒武系组成走向南北、向西倾斜的单斜构造,构成四十里长山。断裂东侧周集一带为霍邱群,钻孔揭示岩石破碎与王老人集断裂平行分布,位于王老人集断裂东侧,也位于北东向的第四系厚度急剧变化地区,表明该断裂控制着第四系的沉积。分析认为,该断裂为第四纪以来活动断裂。

2.2.4 三义—界牌集断裂

该断裂西北起自蒙城县三义集,向南东经怀远明龙山、淮南上窑、永康抵定远界牌集,断裂走向北西,向南西或北东陡倾。该断裂在1:50万彩色远红外卫星影像图上显示为连续性极好的线状色带,重力图上稍有反映,表现为断续的梯度密集带。

该断裂位于涡河断裂的东南部,走向北西,为涡河断裂的平行断裂,其对第四系沉积有一定的控制作用。

该断裂在卫星影像图上和重力一阶方向导数图上,均有明显的线状异常。在其与临泉—刘府断裂交汇处发生1831年明龙山61/4级地震。

2.2.5 固镇—怀远断裂

该断裂走向北东,自北向南经固镇、潘集、凤台、正阳关并继续向南西延伸。在远红外卫片上,断裂从北淝河、茨河和西淝河束颈部位穿过,并沿城东湖东缘向南西延伸。在重力方向导数图上显示为同方向的线状异常变异带,断裂通过处,近东西向重力异常带向北东向偏转。

在第四系等厚线图中,该断裂通过处未见第四系等厚线扭曲,第四系等厚线也未呈现密集分布状。

2.2.6 太和—五河断裂

该断裂总体走向近东西,为隐伏活动断裂。西自界首附近,向东经太和、利辛王市集南、蒙城庄周集北,向东延至五河,全长约140km。在重力一阶方向导数图上,断裂两侧表现出明显的差异异常。该断裂对基底隆起与褶皱、中生代凸起和凹陷有明显的控制作用,是一条切割较深、具多期活动的区域性控制断裂。

在第四系等厚线图中,断裂通过处也未见第四系等厚线扭曲,第四系等厚线也未呈现密集分布状。分析认为该断裂活动较涡河断裂弱,活动性甚至不如王老人集断裂。

2.2.7 临泉—刘府断裂

该断裂从河南省入境,经临泉县南西、阜阳市插花、利辛县刘寨、凤台县尚塘集、大兴集、怀远县明龙山至凤阳县刘府、殷涧一带,作NWW-SEE向延伸,长达265km。在经图像处理后的卫片上,该断裂呈现明显的线性异常影像。经钻探揭示,断裂北侧为太古界的五河群,南侧以震旦系及古生界为主。沿断裂存在线状重力异常带,向上延拓10～15km,仍存在明显交变带特征。在凤阳山区北麓,晚侏罗世火山岩呈串珠状沿断裂分布;龙山一带次级断裂发育,岩石破碎强烈。断面走向北西西,倾向北东东,倾角陡立,变形极为强烈,多次活动,黄色泥质灰岩和紫红囫地壳盖层色页岩相互掠裹揉皱,接触面有灰白色断层泥,反映具较新活动。发育弧形旋扭构造,显示自北向南推挤、翻转。

明龙山断层泥原态样品显微观测中发现l张生岩脉阵列、多期微脉相互切割和切砾微断裂等特殊变形标志,已有研究表明,它们代表粘蠕滑交替的变形特征。

明龙山断层泥石颗粒型貌刻蚀电镜扫描(SEM)结果也显示众多的粘滑方式标志,如快速运动形成的撞击楔人现象,表明最新活动方式是以粘滑为主。

据岩相古地理资料分析,临泉—刘府断裂可能是在蚌埠台拱不断隆起、淮南陷褶带不断下沉过程中形成的,沿断裂及与北北东向断裂交会处小震活动频繁。1831年在断裂近侧的明龙山一带发生61/4级地震。震中区前震旦纪结晶基底隆起,突兀于淮北平原之上,介质差异大,为地壳不均匀地段。

在第四系等厚线上,该断裂通过处,未见扭曲变形迹象,其两侧等厚线也未见较大变化,可能该地的61/4级地震与该断裂有一定的关系,但判定为发震构造依据尚不充分。

综合分析认为,这些断裂中,涡河断裂和口孜集—南照断裂、王老人集断裂及三义—界牌集断裂分布在第四系等厚线有明显变化的地区,根据等厚线及地震的分布,认为这几条断裂为研究区的主要活动断裂,为地震监测重点关注的地区。

2.3 研究区发震构造探讨

(1)研究区范围内破坏性地震尤其2次6级以上地震主要分布在亳州、涡阳、凤台一线,该区为涡河断裂及三义—界牌集断裂通过处,其在第四系等厚线图上有明显的被控制迹象,分析认为,该区为研究区内主要的发震构造区,需要重点关注。

(2)王老人集断裂和口孜集南照断裂两侧第四系厚度相差较大,虽然两断裂附近只在与涡河断裂相交部位发生涡阳6级地震,但这2条断裂附近有多次小震发生,也为值得注意的地区。

(3)淮北—蒙城—凤台一线东西两侧第四系厚度相差较大,该线上的凤台和涡阳均发生过6级及以上地震,该分界线也为值得注意的地区。

(4)研究区东部第四系厚度较小,第四系厚度变化特征不明显,故本文不做探讨。

2.4 小结

根据第四系等厚线与地震及断裂的分布特征对研究区进行研究,发现皖西北及邻区等厚线沿涡河一带有强烈扭曲,皖西北2次6级以上强震及亳州5.5级地震也发生在涡河沿线附近。分析认为,该一线为未来破坏性地震可能发生的地区。淮北—涡阳—阜阳一线与涡河断裂一线在等厚线图上的特征类似,但未有破坏性地震发生。涡阳为涡河一线和淮北—涡阳-阜阳一线交汇中心,涡阳为最值得关注的地区。在研究区的王老人集断裂、口孜集—南照断裂等对第四系厚度也有一定的控制作用,但沿线未有破坏性地震记载,该区第四系厚度是否为断裂直接控制有待进一步研究。

[1] 张克信,童金南,侯光久,等.区域地质调查报告[M].武汉:中国地质大学出版社,2005.

[2] 中国地震局震害防御司.中国历史强震目录(公元前23世纪—公元1911年)[M].北京:地震出版社,1995.

[3] 中国地震局震害防御司.中国近代地震目录(1912—1990)[M].北京:地震出版社,1999.

[4] 马元扑,李天敏,刘盛武,等.安徽地震史料辑注[M].合肥:安徽科学技术出版社,1983.

[5] 李善帮,武宦英,梅世蓉,等.中国地震目录[M].北京:科学出版社,1960.

[6] 庄昆元,刘盛武,李龙江,等.安徽地震目录[M].北京:中国展望出版社,1990.

[7] 陆镜元,曹光暄,刘庆忠,等.安徽省地震构造与环境分析[M].合肥:安徽科学技术出版社,1992.

[8] 安徽省地质矿产局.安徽省区域地质志[M].北京:地质出版社,1987.

[9] 姚大全,刘加灿,翟洪涛,等.涡阳—凤台地区地震活动和地震构造[J].安徽地质,2003,13(4):270-274.

Quaternary System Distribution and New Tectonic Movement Characteristics of Northwestern Anhui Province and Adjacent Area

LI Guang,ZHAI Hong-tao,LI Dai-di,ZHENG Ying-ping,MENG Fan-yue,ZHAO Peng
(Earthquake Administration of Anhui Province,Hefei 230031,China)

On the basis of quaternary system borehole data from geological investigation report of the northwestern Anhui province and adjacent area,this paper presents quaternary system isopach of the northwestern Anhui province and adjacent area.Combined with local seismicity and fault distribution,we analyze the tectonic movement of this area.The result shows that Woyang area may be the most risk area of destructive earthquake in the study area.

quaternary thickness;structure;interpolation

P313.2

A

1003-1375(2011)02-0035-05

2010-05-25

李光(1981-),男(汉族),助理工程师,主要从事地震地质、历史地震等方面的研究.E-mail:jorden1998@163.com