钻孔与探槽揭示1976年河北唐山MS7.8地震发震构造晚第四纪强震活动特征

郭 慧 江娃利 谢新生

（中国地震局地壳应力研究所，北京 100085）

1976年发生在中国华北平原北部的唐山MS7.8地震是中国东部近300年来发生的最大地震。该次地震发生之后，诸多学者报道了展布在唐山市南侧长约8～11 km的地震地表破裂带。该地表破裂带由十余条NE方向、具右旋走滑特征的地表破裂呈左阶型式组成，总体走向NE30°，最大右旋位移1.5～2.3 m，多数地段的垂直位移0.5～0.7 m。此外，众多学者对该次地震的形变特征、震源破裂参数、唐山地区第四纪断裂活动和发震构造、唐山市古地震现象、深部构造、以及唐山断裂带的浅层人工地震探测结果进行了讨论。但鉴于唐山地震发震构造的复杂性及隐蔽性，在以往对其发震构造的认识中仍缺少有关唐山地震发震构造晚第四纪活动有说服力的地质依据。

为了推进对唐山地震发震构造的认识，揭示其晚第四纪活动特征，本项研究在分析前人资料和对唐山地震地表破裂遗迹开展调查的基础上，对唐山地震的地表破裂带实施了3个地点的钻孔联合剖面探测和一个地点的探槽开挖。

本项研究实施的3条钻孔测线布设在唐山市南侧31 km范围内。一条钻孔测线布设在唐山地震地表破裂带的西支唐山市康柏路牛马库(DZK1)，另两条钻孔测线布设在唐山地震地表破裂带的东支稻地镇孙家楼村(DZK2)及丰南县西河村(DZK3)。这3条钻孔测线相互相距4 km及27.5 km，共实施钻孔28个，总进尺1217 m，进行了51个地层样品的年代测试，其中包含7个14C测年样品。

探槽地点位于孙家楼西北500 m。该地点保留有唐山地震时形成的东高西低的地表变形带，该地点也是上述孙家楼钻孔测线(DZK 2)通过之处。开挖的探槽长35 m，深6.2 m，揭示出2次断错事件。该探槽上部地层落差约0.7 m，是1976年唐山MS7.8地震形成，该探槽下部地层落差1.5 m，扣去1976年唐山地震的落差后，其早期断层活动事件的落差为0.8 m。

依据野外地质调查资料及三条钻孔联合探测剖面和探槽剖面，本项研究获得以下3点主要认识。

（1）1976年唐山MS7.8地震地表破裂带的长度大于47 km，自唐山市市区南部向南过丰南县稻地镇孙家楼西侧至丰南县西河。

（2）该地震地表破裂带的几何展布分为南支和北支。北支以右旋走滑为主，地表垂直位移为西升东降；南支地表垂直位移表现为东升西降，兼具右旋走滑。这种断层活动方式无法用单一的正断层或逆断层的活动给予解释，而与断裂带右旋走滑活动产生的垂直位移场吻合。钻孔及探槽资料证实唐山断裂晚第四纪时期存在这种北支西升东降、南支东升西降的持续活动。

（3）探槽揭示的断面和钻孔揭示的地层断错现象表明，晚第四纪时期唐山断裂带曾发生多次断层活动事件。在1976年唐山地震之前3次断层活动的时间分别为距今7.61～8.13 ka，>14.57 ka和24.21～26.57 ka，连同1976年唐山地震在内这4次强震的时间间隔约为6.7～10.8 ka。在3条钻孔测线中，牛马库钻孔测线距今75.18 ka以来9次事件断层活动的平均间隔为8.4 ka。这种时间尺度的发震间隔比位于华北平原北部发生1679年三河-平谷断裂M8级地震夏垫断裂3000余年的强震间隔长约一倍。

本项研究结果表明，钻孔联合剖面探测匹配探槽开挖是获取平原区隐伏活动断裂晚第四纪多次活动地质依据有效的途径。