夏垫断裂带深部构造特征与第四纪活动性讨论

何付兵 白凌燕 王继明 刘 予 蔡向民孙永华 张 磊 方同明 郭高轩

1)北京市地质调查研究院，北京 100195

2)北京市水文地质工程地质大队，北京 100195

0 引言

夏垫断裂带是首都东部地区一条NNE向的岩石圈尺度的区域性深断裂带，其形成和演化对于北京平原地区的构造演化起着至关重要的作用。该断裂带新生代断距大(可达3～4km)、延伸较长(可达70km)，切割深(岩石圈尺度)，是控制大厂凹陷形成和演化的盆地边界断层，构成了大厂凹陷与大兴隆起的分界线(北京市地质矿产局，1991)。不仅如此，夏垫断裂带历史上还曾发生过多次强震活动，公元1679年在北京及附近地区历史记录上最大的三河－平谷8级地震就发生在该断裂带上(贺树德，1987)。

国内外众多专家学者借助地质、微地貌、物探、化探、钻探等不同方法，对夏垫断裂带进行过探讨(孟宪梁等，1983;向宏发等，1988，1994;高清武，1992;冉勇康等，1997;江娃利等，2000b;徐锡伟等，2000;赵金仁等，2004;高景华等，2008;毛昌伟等，2010;高战武等，2010)。通过对1679年夏垫断裂带上发生的三河－平谷地震区的地质、地貌等各类现象综合分析，对该次地震的宏观震中、发震机制、破裂方式进行了广泛而深入的研究，并探讨了夏垫断裂带主干断裂性质、规模、产状，区域上的构造应力场特征、地质构造背景、大震的重复性及晚更新世以来的活动特征等系列问题。然而，由于夏垫断裂带基岩隐伏埋藏深的原因，关于夏垫断裂带的组成、空间展布、第四纪以来的活动特征及断裂带的分段性却鲜有论述。为此，本文借助2010—2012年北京市国土局、地勘局、地震局联合开展的“北京平原区活动断裂监测专项地质调查”项目，结合搜集的前人资料，对夏垫断裂带空间展布、第四纪以来的断裂活动性、断裂带分段等问题进行分析和讨论，尤其是对夏垫断裂带的深部和浅部的空间展布特征进行研究，得到一些全新的认识，为北京平原区地震危险性评价和灾害评估提供一定的科学依据。

1 研究方法与工作量布置

1.1 研究方法

本次工作的主要目的是揭示夏垫断裂带的空间展布特征，并研究其第四纪以来的活动性。考虑到夏垫断裂带为首都东部平原区隐伏断裂带这一特征，对断裂带空间展布特征研究主要借助物探手段进行。重力勘探最大特征是检测有密度差异的地质体，夏垫断裂带沿线及附近地区，新生代地层厚度、断距均较大(埋深可达5km，断距3～4km)，半固结新生代地层(岩性)同基岩地层(岩性)密度存在较大差异，借助高精度重力勘探能较为精确地揭示夏垫断裂带在基岩中的大致位置。通过对重力剖面测量数据的反演、水平一阶导数处理等，可获得断裂带基岩断点位置、断裂数量等，洞悉断裂带深部空间展布特征;高分辨率浅层二维地震探测是研究活动构造常用的有效方法(Demirbag et al.，2003;陈宇坤等，2007;高景华等，2008)。本次地震剖面测量重点探测夏垫断裂带在150～700m深度新生代地层的特征，通过对地震剖面的综合解译，反映夏垫断裂带中－浅层次断裂的构造变形特征;由于二维地震测量不能兼顾浅部及中－浅部，本次二维地震工作不能最佳揭示断裂带中断裂的上断点问题。夏垫断裂带上断点埋藏较浅，局部破裂至地表，而在断层埋深较浅的地区，高密度电阻率法二维层析成像是可行的勘探方法(孙景慧等，2004;李清林等，2006)，其反演的断面图同样能直观、形象地反映断面电性异常体的形态、规模和产状。因此，借用高密度电阻率法一方面验证浅层二维地震解译成果，探讨其构造变形特征，另一方面用以确定断裂带上断点埋深，揭示断裂最新的活动时间。然而，由于高密度电阻率法受体积效应影响，其分辨率有限，加上夏垫断裂带地表多覆盖人工耕作层，该层电性较为单一，对测量结果产生了明显影响。可见，夏垫断裂带虽在夏垫一带出露地表，但该方法确定的上断点也不能直接揭露到地表。

断裂带活动性研究方法众多(邓起东，1991)。基于本次研究第四纪以来的断裂带活动特征的需要，对活动性研究主要借助钻探方式进行，即在物探工作成果基础上，沿着夏垫断裂带上下盘，布设多孔基岩钻探，并搜集沿线其他地区信息齐全、分布于上下两盘、可进行地层对比的钻孔资料，组成近垂直断裂带的多条联合钻孔剖面。通过对各联合钻孔的分析，简单探讨夏垫断裂带第四纪以来在不同地区的活动特征，并探讨断裂带分段性。

1.2 工作量布置

1.2.1 物探工作

各物探剖面布置结合前人研究成果及实地踏勘进行。在整合前人资料基础上，于平面图上绘出夏垫断裂带主断裂的大致分布位置，并以此主断裂位置为中心，垂直主断裂(NW－SE)方向延伸布置剖面(图1)。剖面布设本着由粗到细、由深向浅的原则进行，先用重力勘查确定断裂带的深部特征，再用人工地震勘查中－浅部特征，最后用高密度电阻率法补充地震勘探获取浅部至近地表层特征，物探各条剖面布设见图1。

图1 夏垫断裂带物探、联合钻孔剖面位置分布及空间展布图Fig.1 Location of the geophysical survey line，composite drilling section，and the spatial extension of the Xiadian Fault zone.

本次各项物探实物工作中，高精度重力测量仪器为美国产柯斯特(LCR－D)高精度重力仪和加拿大产CG－5重力仪，布格重力异常总精度为0.1×10－5m/s2，共计实施重力测量剖面18条，总长度约194km;二维地震剖面测量地震数据采集系统为法国生产的Sercel 428XL千道遥测地震仪和美国GEOMETRICS生产的STRATAVISOR NZ－60P数字地震仪，激发震源为车载Minivib T－15000纵波震源和Minivib T－2500纵横波震源。地震测量道间距≤5m，覆盖次数≥12，每条测线根据地质情况选择合理的偏移距，共实施二维地震剖面23条，总长度约90km;高密度电阻率法测量仪器为美国AGI公司生产的8通道SuperSting R8 IP8 channel Memory Earth Resistivity and IP Meter。高密度电阻率法测量每一点测量至少循环2次以上，每一点最大重复测量误差控制在2%以内，最终测量数据反演借用AGI EarthImager软件进行。该法测量剖面共计25条，总长度约11km。

图2 夏垫断裂带典型结构图Fig.2 Typical fault zone structure on the Xiadian Fault zone.

通过不同物探方法对同一地区从深部到地表多方法断裂勘探“接力拼接”，可获得断裂带垂向结构，典型断裂带垂向结构见图2。同时，获得各种物探方法推测的断点坐标(包括深部、中－浅部、超浅部及地表断点坐标)及中－浅部的断裂产状特征。进一步对深部断点坐标进行地表投影，获得断裂带在基岩深度上的空间展布，而对中－浅部、浅部断点坐标进行产状延伸地表投点，并结合地表调查获取的断点位置，获得断裂带在第四纪地层中的展布，具体展布特征见图1。

1.2.2 钻探工作

本次钻探工作布置是在全部物探综合解译、断裂带精确定位后进行，布置在整个断裂带最典型的物探剖面上，满足各钻孔连续沉积、取心率高(可取样分析)并能进行精确地层对比等要求。本次施工4口钻孔zk7、zk8、zk9、zk10，位于夏垫断裂最北边平谷马坊地区，具体钻孔位置见图1。4口钻孔NW－SE向展布，全部为基岩钻孔，孔间距依次为2.62km、0.94km、1.71km。钻孔中沉积连续，地层具有明显的可对比性(钻孔对比见何付兵等另文《北京平谷马坊地区第四纪钻孔层序地层与沉积相分析》)。夏垫断裂带位于zk8和zk9之间，基岩断距44.8m(包括地表高程差0.1m)。

2 地球物理探测的断裂解释依据与特征

2.1 高精度重力剖面

本次工作典型重力剖面成果见图2d。布格重力异常曲线的形态较为简单，除断裂带最北部2条剖面(25和26测线)由于新生代地层厚度较薄，重力剖面效果不理想外，其余所有测线均表现出西高东低2级台阶式。重力值明显跨越了2个梯级带，东部为重力低值区，而西部为高值区，且差值很大。此类异常通常对应着一个深大断裂(刘燕戌等，2009)，说明夏垫断裂带是一条区域上的深大断裂带。对布格重力异常求解水平方向一阶导数，获取水平梯度异常曲线，可进一步揭示断裂带主断裂位置、断裂数量等特征(彭一民等，1981)。夏垫断裂带水平梯度异常曲线的形态相对较为复杂，可归纳为3类，且在空间分布上具有明显的规律:第1类形态呈狭窄“V”型式，主要分布于北部马坊—西集一带;第2类形态呈宽阔“U”型式，主要分布于中南部西集—大杜社一带;第3类形态为宏观西高东低2级到多级台阶式，主要分布于南部大杜社—凤河营一带。由于水平梯度异常曲线可揭示各测点的重力变化幅度，因此在断裂解译过程中，曲线上的极值(峰值)常被用来解译为断裂(揭景荣等，2008;刘燕戌等，2009)。“U”型或2级到多级台阶式水平梯度曲线形态宏观上表现为宽阔状极值(峰值)区间，有别于“V”型突变的极小值，可推测为系列断裂(断裂带)或断裂产状较为平缓。本次结合地震、地质及钻井资料推测其可能同中深部断裂带分布宽度有关。夏垫断裂带的水平梯度异常曲线形态的复杂性揭示了断裂带深部结构(深部基岩中)的复杂性。从北向南，由“V”型到“U”型再到2级台阶式曲线形态揭示断裂带宽度越来越宽的特征。基于此，推测夏垫断裂带于基岩中宽度北部较窄，南部相对宽阔，最宽宽度可达到4km以上。

2.2 浅层人工二维地震剖面

本次工作典型二维地震剖面见图2c。浅层地震剖面各反射界面大都可清晰追踪，声学反射特征均表现为较弱反射界面同透明－半透明相相间平行连续分布，尤其是断裂带上盘(下降盘)，体现断裂带两侧复杂的河流－湖泊交互演化复杂而连续沉积的环境。本次工作多数地震剖面从底部往顶部依次可识别3个地震反射面R1—R3，结合本次钻孔zk08和zk09分析:R2、R3界面表现为砂类及黏土类细粒沉积物与砾砂层或卵石层夹黏土层的分界线，古地磁测试结果表明R3界面为中、晚更新世界面，R2为早更新世地层内部的一组界面;而R1界面表现为基岩和第四纪地层之间的界限，呈现第四纪地层底部的波阻抗的特点。

根据地震解译结果，夏垫断裂带第四纪沉积层的厚度在不同地区具明显的变化，同下部地层接触关系复杂。断裂带西集以南段(图2c)多在300～400ms附近反射波组为第四系底界面的反射波(R1界面)，三河—西集段多在500～600ms(图2c)，第四系直接整合于下部新近纪地层之上。而三河以北段新生代地层厚度较薄，第四系直接超覆不整合于基岩老地层之上。

地震各剖面解译断裂多处，揭示夏垫断裂带的结构特征，表现为由2～3条切穿第四纪地层的主干断层和若干仅发育于第四纪、新近纪或古近纪地层中的新生次级断层组合成断裂带产出。断裂两侧反射波同相轴发生明显错断，反射波特征清楚、波组或波系之间关系稳定;断裂多倾向SE，少数倾向NW，构成小型地堑、地垒构造或花状构造，局部还构成阶梯状断层。解译断层倾角差异较大，30°～70°不等，且具有明显分段特征①何付兵，王继明，张磊，王志辉，等，2012，夏垫断裂精确定位与活动性综合调查专题研究成果报告。，表现为三河—西集地区较缓，而三河以北和西集以南段较为陡立。同时，各条主、次断裂之间的距离差异较大，从几m到几km，但基本控制在2～3km宽度范围内，断层性质均为正断层。

2.3 高密度电阻率法剖面

本次工作典型高密度电阻率法剖面见图2b。从电阻率反演图上看，南、北段存在较大差异，大致以西集一带为界。马坊—西集一带剖面浅部低阻，地层横向视电阻率略有变化，10～20km以下为高阻层，视电阻率变化明显;西集—凤河营一带则剖面浅部高阻，地层横向视电阻率基本连续，20～25km以下则转换为低阻层，视电阻率多发生畸变。

高密度电阻率法探测剖面上的横向电性梯度带、高角度线性特征明显的低阻条带或电性畸变带往往反映剖面上的断裂(李清林等，2006;杨荣丰等，2006)。这3类特征现象在夏垫断裂带中均有所显示，是本次划分断层的主要依据。通过高密度电阻率法剖面揭示，夏垫断裂带多数形成横向电性梯度带，电性层位不连续，剖面上往往有明显电位错断和低阻通道现象，且通道一直延伸到剖面底端，两侧地层西高东低，可清晰揭示断层分布。高密度电阻率法反映的断层多数倾向东，上断点位置能延升到近地表，倾角较为陡立，同二维人工地震反映特征基本一致。

3 探测结果讨论

3.1 断裂带的组成与平面展布

基于以上物探揭示的不同深度地层构造变形特征，把夏垫断裂带分解为基岩断裂带和第四纪断裂带2个组成部分。所谓基岩断裂带指的是通过高精度重力剖面反演、一阶导数处理等方法提取的断点(简称基岩断点)进行地表投影后连接而成的断裂带，其主要体现夏垫断裂带在深部基岩层中的空间展布与组成特征。而第四纪断裂带指的是通过二维地震及高密度电阻率法、地表调查等途径提取的断点(简称上断点)进行产状延伸至地表位置(点)连接而成的断裂带，其主要揭示夏垫断裂带在浅表层次的新生代地层及第四纪地层中的展布、组成等特征。具体基岩断裂带和第四纪断裂带分布特征见图1。

图1揭示:夏垫断裂带基岩断裂带呈宽带状产出，NNE走向，整个断裂带在北京境内延伸约50km，宽2～4km。在平面上，断裂带与NWW向张家湾断裂带交切而分成南、北2段。北段起于北京平谷马坊一带，经河北燕郊、夏垫、大厂至北京通州西集一带，长约26km。带内由2条主干断层构成，前人称靠近西侧的一段为夏垫断裂，靠近东侧的一段为西集断裂，本次研究认识同前人基本一致;南段起于北京通州西集一带，经郎府、永乐店至凤河营一带，长约24km。带内由3条主干断层构成，由西向东分别命名为姚辛庄断裂、夏垫断裂和永乐店断裂(图1)，走向同样近平行，不同于前人认识①北京市地震地质会战办公室，1982，北京平原区全新世构造活动调查研究(工作报告)。。

夏垫断裂带第四纪断裂带空间展布宏观走向上基本同基岩断裂一致，分布位置多展布于基岩断裂西侧(图1)，验证了断裂带主倾向SE，也体现了夏垫断裂带第四纪活动具有继承性特征。同基岩断裂相比，断裂带浅层在平面上分布完整性差，断裂带宽度增大，各段宽度差异较为明显。断裂带由十几条NNE向的次级断层组成，大致由北向南宏观上被切割成2段(图1)。北段大致从北京平谷马坊经河北燕郊至通州西集一带，由2条主断层和众多分支断层构成，宽度约500m。主断层彼此之间基本平行，分别对应基岩夏垫断裂和西集断裂，也同赵成彬等(2011)认识基本一致。分支断层仅分布于主断层北端尾部，呈树枝状斜列分布于主断层西侧，同主断层斜交;南段从北京通州西集至凤河营一带，平面上呈“众”字形展布。北端的西集—觅子店一带呈单条断层产出，同基岩断裂平行，根据产状推测对应于基岩断裂中的夏垫断裂。而南端的北京通州觅子店至凤河营一带，由一系列小角度交叉的NNE向断层组成，基本同基岩断裂平行，断层密集集中，难以判定主次，断裂带宽约3km。

3.2 断裂带新生代地层中的结构与第四纪运动学性质

前人资料表明，夏垫断裂带已切穿了整个地壳，剖面上表现为上陡下缓具铲式结构的正断层(彭一民等，1981;向宏发等，1988，1994)。第四纪活动是对早期活动的继承和发展，表现为强烈拉张裂陷性质，同时还兼具右旋走滑作用(孟宪梁等，1983;向宏发等，1988，1994)，新形成的破裂断层切割老夏垫断裂(彭一民等，1981;孟宪梁等，1983;向宏发等，1988，1994)。本次基于不同物探方法，本着对同一地区从深部到地表“接力拼接”的研究方法，探究夏垫断裂带基岩—新生代地层中断裂带结构，并揭示其第四纪运动学性质。

首先，整合夏垫断裂带全部综合剖面②同495页①。及主次断层几何产状统计，断裂带第四纪活动时，主干断裂断点向上拓展而非新生断裂切割老断裂。主干断裂向上拓展的同时侧向上构造变形范围逐渐加大，新生众多浅层次的次级小断裂，这些众多次级小断层往往无根或最终交会于基岩断裂中。第四纪断裂带较基岩断裂带明显增宽，可能反映深部构造对浅部构造的控制作用。

其次，正同上述，由于该断裂带南段和北段基岩断裂特征的差异，其断裂带新生代地层中的结构也有所不同。夏垫断裂带北段在新生代地层中的典型结构如图2e(左)，由2条主断层和众多次级断层构成。地震测线显示两大主断层直接切入第四纪近地表地层，局部甚至露头可见，同基岩2条主断层良好的对应(图1)，说明断裂带该段全段第四纪均有活动，且活动较强烈。2条主断层均倾向SE，走向近平行，新生代断距、产状存在差异，这同前人成果基本一致①。具体表现为:1)西集断裂总断距大(最大可达3km)，但第四纪断距仅有100～200m，总体产状相对较缓，全段有较大变化，北端60°～70°，南端仅30°左右，使得基岩断裂和第四纪断裂平面展布位置距离较远(图1);2)夏垫断裂断距小，北端断距受山前断裂和皮各庄隐伏断裂综合影响，仅有40～300m不等，南端最大也仅有1.2km。但其第四纪断距大，可达500m。夏垫断裂总体产状较陡，全段变化不大，约70°。

夏垫断裂带南段新生代地层中的典型结构如图2e(右)，断裂带基岩展布和浅层展布对应关系较差(图1)，难以分清主次断裂及具体基岩断裂中哪几条或3条都在活动。但从这些断裂的分布位置及综合二维地震解译断裂产状考虑，推测可能为基岩断裂带中间分布的夏垫断裂在活动。同时，这进一步体现第四纪断裂仅仅是基岩断裂活动的最新表现，受基岩断裂带控制，而其活动强度直接控制其对第四纪地层的破坏程度。夏垫断裂带南段基岩断裂带第四纪活动强度相对较弱，使其对第四纪地层的破坏较弱，第四纪断裂带空间展布不连续。夏垫断裂带南段主次断层走向近平行，倾向多为SE，少数NW，倾角均较陡立，且全段变化不大，约70°。新生代断距同北段基本相似，由西向东逐渐增大，以永乐店断裂最大(可达3km)，夏垫断裂次之(可达1km)，而姚辛庄断裂最小(钻孔显示局部位错量仅十几m)。新生代断距中，第四纪断距更小，仅夏垫断裂有几十m至百余m的断距。

综合剖面还显示，夏垫断裂带新生代以来各主次断层主要表现为张性正断作用，在垂直方向上有较大的位移量，尤其断裂带的北段，同北京地区第四纪以来强烈的伸展环境(北京市地质矿产局，1991)相对应。同时，断裂带第四纪以来还表现出，次生断裂极其密集，平面上断裂带两端次级断裂与主断裂构成“人”字形展布，断裂带尾部次级断层发育且与主断裂带成小角度斜交组合的空间展布，综合剖面中主次断裂构成花状构造组合等，还揭示出第四纪以来夏垫断裂带具有右旋走滑运动性质。

3.3 断裂带的活动性

断裂两盘地层厚度、断裂位错量是断裂活动特征的重要指示(邓起东，1991)。本文利用联合钻孔资料和搜集的其他钻孔资料，统计夏垫断裂带中全新世及晚、中、早更新世两盘地层厚度及断裂相对位错量，体现断裂带及断裂带控制的地块活动特征。具体统计计算结果见表2。由表2可知:1)断裂带全新世及晚、中、早更新世上盘地层厚度均大于下盘，综合断裂带两侧钻孔均表现为连续沉积①同495页①。(见何付兵另文《北京平谷马坊地区第四纪钻孔层序地层与沉积相分析》)。夏垫断裂带发生同沉积作用，可进一步推测其活动方式为缓慢稳定滑动(蠕滑)。2)断裂带上盘早、中、晚更新世地层厚度由北向南先增大后减小，体现该阶段夏垫断裂带上盘均存在2个沉积中心。根据沉积地层厚度分布关系②郭高轩，徐巍，潘小平，等，2007，北京市平原区新生界立体地质调查成果报告。，该阶段沉积中心分别位于北部的夏垫一带和南部的永乐店一带，而中部表现为相对沉积慢的地区。今西集一带凉水河和潮白河两河流于断裂带下盘所处区域一直相互平行流动不相汇，而过夏垫断裂带后则突改方向汇聚到一起(图1)。基于此，我们是否可以推测更新世所表现的这2个沉积中心界线位于今西集一带凉水河和潮白河两河流之间(北运河一带)?前人工作表明该地区发育张家湾断裂②。夏垫断裂带下盘地层厚度早、晚更新世表现为由北向南逐渐增厚，中更新世则表现为先增厚后减薄，体现基本不同的沉积特征。如此不同的沉积特征必然体现断裂带的活动影响。李华章等(1989)认为上新世末到第四纪以来，由于应力场的改变，形成一系列NW向断裂，与NE向断裂相交，形成大小菱形地块。可见，推测造成这种沉积格局的原因可能同该阶段强烈的NW向构造有关，NW、NE向断裂构造切割的地块升降幅度的不同，使得夏垫断裂带上盘以中部(今潮白河与凉水河之间)为中心向南北部掀斜，也体现了夏垫断裂带活动的不均一性，即中部弱两端强。而当时河流流向明显不同于现在，夏垫断裂带跨过了古北京湾(黄兴根等，1987)。3)全新世地层厚度上盘由北向南由5.8m增厚到约15m，下盘则由3.4m增厚到约13m，体现全新世以来夏垫断裂带上、下盘所处的地块沉积中心均位于南部地区，明显不同于更新世沉积。4)断裂带内上、下两盘全新世沉积底界垂向累积位错量为1.7～4.8m，全段差异较大，同前人认识一致(向宏发等，1988)。晚、中、早更新世以来上下盘沉积底界垂向累积位错量分别为6～26m、26～167m和44～330m，全段差异同样较大，其中最大累积位错量也位于夏垫地区，向南、北逐渐减小。夏垫地区是该断裂带第四纪活动最强烈的地区。

表1 夏垫断裂带第四纪以来活动量统计表Table 1 Parameters of the Quaternary activity of the Xiadian Fault zone

活动断裂最新活动时代的确定主要根据断裂与地层的切割关系以及地层的时代(邓起东等，2002;李西双等，2008)。夏垫断裂带马坊—西集一带局部地区地表可见破裂、地震陡坎，断裂带切割全新世晚期地层，最新活动时代可确定为全新世晚期。夏垫断裂带西集—凤河营一带地表—近地表构造形迹全无，断裂带完全隐伏。对其最新活动时代的确定可借助高密度电阻率法解译上断点埋深，参考北京市多参数立体地质调查项目中对北京平原区第四纪地层埋深资料①来讨论。统计本次高密度电阻率法测得上断点埋深等相关资料见表2。由表2可知，夏垫断裂带西集—凤河营一带最新活动时代为晚更新世晚期—全新世早期。

表2 高密度电阻率法探测夏垫断裂带各断裂上断点埋深Table 2 Depth of up-breakpoint on the Xiadian Fault zone obtained by high-density resistivity method

3.4 断裂带与地震分布

前人工作认为:夏垫断裂带马坊—西集一带小震密集，中强震多，地震分布和断裂带主干断裂呈现较好的对应关系(张先康等，2002)，1679年三河－平谷8.0级地震、1536年西集西6.0级地震均位于该断裂带上。查证北京及周边地区发生的中、强地震历史记录，中强地震多发生于该断裂带的北段，如上述的1679年、1953年地震事件。而夏垫断裂带南段几乎没有中强震。虽1665年通县6.5级地震是夏垫断裂带该段沿线及附近地区发生的最强地震，但其位于断裂带的西部，更有可能受南苑－通县断裂带的控制，其他2.0～4.9级的几次地震则位于断裂带东部大厂凹陷内。

本次整理2002—2011年北京境内监测微小地震记录(图3)，断裂带北段小震集中，而南段则较为分散，过牛堡屯—永乐店一线后更鲜有地震发生。这些微小地震在北段同断裂带对应关系较好，而南段同各主次级断裂对应关系也不强。不仅如此，这些微小地震震源深度上也存在较大差异，北段5～10km浅源和20～30km的中深度地震均有发育，南段则仅发生5～10km浅源地震，而该深度于南段地区仅仅表现为基岩下1～2km。

图3 北京东部地区微小地震分布图Fig.3 Distribution map of small earthquakes in the eastern Beijing area.

3.5 断裂带分段性

由于地质构造、应力状况及环境条件的不同，断层的活动往往呈现明显的分段现象，不同段落的活动特征也必然各异。丁国瑜等(1993)概括了活动断裂分段的4种原则方法，即断层形态的几何学分段、断层的结构分段、断层的活动性分段和断层的破裂分段。本文根据断裂带的空间分布、结构、产状、活动性探讨沿断裂带的地震活动特征，尝试对夏垫断裂带进行活动性分段。夏垫断裂带以张家湾断裂为界可以划分为2段，地理位置上大致位于潮白河与凉水河之间。

北段位于潮白河主河道以北地区，张家湾断裂以北，NE走向，其主要特征是:1)发育2条近平行的第四纪主断裂，次级断裂发育较少，仅在北端尾部发育，走向变化大，呈NNE—NE向，上断点埋藏浅，局部可达地表;2)基岩主断裂发育为2条，由西向东分别为夏垫断裂和西集断裂，断距依次增大;3)剖面结构相对简单，断裂带宽度较窄，主断裂倾角相对平缓;4)第四纪活动，最新活动时间为全新世晚期，基岩垂向滑动距离差异较大，北小南大，区域向北掀斜运动明显，而第四纪垂向滑动距离较大，第四纪活动较强;5)地震活动多，中浅源地震发育，地表发育地震陡坎(孟宪梁等，1983)。

南段位于潮白河主河道以南地区，张家湾断裂以南，同样为NE走向，其主要特征是:1)第四纪断裂断续展布，走向变化不大，呈NE向，上断点埋藏较深，次级断裂发育较多;2)基岩主断裂发育为3条，由西向东分布为姚辛庄断裂、夏垫断裂和永乐店断裂，断距依次增大;3)剖面结构相对复杂，断裂带宽度较宽，主断裂倾角相对陡立;4)同样第四纪活动，但最新活动时间为晚更新世—全新世早期，基岩垂向滑动距离差异不大，而第四纪垂向滑动距离较小，第四纪活动强度较弱;5)地震活动少，多为浅源地震，地表发育为线形凹陷①同495页①。。

4 结论

通过上述研究，对夏垫断裂带空间展布、第四纪以来的断裂活动性得到一些新的认识:

(1)夏垫断裂带可以分解为基岩断裂带和第四纪断裂带2个部分。

(2)基岩断裂带由主干断裂和次级断裂构成。在马坊—西集一带断裂带由2条主干断裂，即夏垫断裂和西集断裂构成，前者断距相对较小，后者相对较大，断裂带宽度较窄。而在西集—凤河营一带断裂带由3条主干断裂，即姚辛庄断裂、夏垫断裂和永乐店断裂构成，断距依次增大，断裂带宽度较宽。

(3)第四纪断裂带是基岩断裂带向上延伸的部分，更是断裂带最新活动的直观表现，其展布宽度大于基岩断裂带宽度，表现为受基岩断裂带活动控制。夏垫第四纪断裂带同样由主干断裂和次级断裂构成。断裂带马坊—西集一带由2条主干断裂和分布于北端尾部的次级断裂构成，与基岩断裂带中夏垫断裂和西集断裂一一对应关系较好，前者产状较为陡立，后者则较为平缓，最新活动时间均为全新世，活动强度大。夏垫第四纪断裂带西集—凤河营一带断裂分布不连续，很难分清主次断裂，体现基岩断裂活动强度较弱，对第四纪地层影响破坏的不连续性。断裂带中各主次断裂产状均较为陡立，而最新活动时间为晚更新世晚期—全新世早期。

(4)断裂带内上、下两盘全新世沉积底界垂向累积位错量为1.7～4.8m，全段差异较大，同前人认识一致(向宏发等，1988)。晚、中、早更新世以来上、下盘沉积底界垂向累积位错量分别为6～26m、26～167m和44～330m，全段差异同样较大，全段中最大累积位错量也位于夏垫地区，向南、北逐渐减小。夏垫地区是该断裂带第四纪活动最强烈的地区。

(5)根据断裂带的空间分布、结构、产状、活动性以及沿断裂带的地震活动特征，探讨了对夏垫断裂带进行活动性分段的问题。夏垫断裂带可以划分为南、北2段，界线大致为张家湾断裂带，地理位置上大致位于潮白河和凉水河之间。北段第四纪活动性强，中强震及微小地震时有发生，而南段第四纪活动性弱，仅发育微小地震。

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