郯庐断裂带重岗山—王迁段晚更新世以来的活动习性

沈小七　姚大全　郑海刚　杨源源　翟洪涛郑颖平　王　俊　赵　鹏　肖伟鹏

（安徽省地震局，合肥　230031）

郯庐断裂带重岗山—王迁段晚更新世以来的活动习性

沈小七姚大全*郑海刚杨源源翟洪涛郑颖平王俊赵鹏肖伟鹏

（安徽省地震局，合肥230031）

活动断裂最新错动与地震事件的关系是重要的基础研究课题。文中选定郯庐断裂带泗洪县重岗山—王迁段，开挖大型探槽，识别编录晚第四纪以来变形和史前地震事件，分析其活动期次和特性。结果表明，郯庐断裂带重岗山—王迁段晚第四纪以来曾发生强烈的挤压逆冲活动，在重岗山表现为晚白垩世砖红色砂岩向西高角度逆冲于晚更新世黄褐色黏土之上，在王迁则表现为黄白色上新世砂岩向西逆覆于晚第四纪沉积之上，且存在部分张裂现象。通过14C测年分析，得到重岗山—王迁段的2次古地震事件，其年代依次为（11 755±45）～（10 525±45）a BP与（10 135±50）a BP。郯庐断裂带重岗山—王迁段晚更新世以来逆冲活动强烈，而且一直持续到全新世初期。

郯庐断裂带重岗山—王迁段晚更新世史前地震活动

0　引言

郯庐断裂带是东亚大陆上的一系列NE向巨型断裂系中的一条主干断裂带，在中国境内延伸约2 400km，切穿中国东部不同大地构造单元，规模宏伟，结构复杂。不仅是地壳断块差异运动的接合带，也是地球物理场变异带和深源岩浆活动带。1957年航磁大调查时，该断裂带被发现，1964年合肥工业大学徐嘉炜教授首先确立郯庐断裂带大平移的存在（徐嘉炜，1980）。

有历史记载以来，郯庐断裂带及其附近两侧，大大小小的地震活动从未间断过，说明它是处于活动状态的断裂，是一条地震活动带。如1668年7月25日发生山东郯城8½ 级大地震，1888年6月13日渤海发生7½ 级，1969年7月14日渤海中部发生7.4级地震，1975年2月24日辽宁海城发生7.3级地震（顾功叙，1993）。

郯庐断裂带可以分为3个段落：北段（肇兴—沈阳）有史记载只发生过5.8级地震，但最新研究表明该段有发生多次强烈地震活动的地质遗迹（闵伟等，2011）；中段（沈阳—宿迁段）发生8½ 级地震1次，M7.0～7.9地震7次，6级以上强震主要集中在该段（晁洪太等，1999）。南段（宿迁—广济），一般认为介质相对较软，结构比较简单，地震活动强度不大，但较北段略高（施炜等，2003）。

姚大全等（2012）通过对郯庐带南段地区，尤其是赤山等地进行大型探槽的开挖和考古工程中的古地震痕迹研究，发现有过多次史前强震发生的痕迹。国内很多学者均进行了相关的研究，并取得郯庐断裂带泗洪段有较强新活动的类似认识（谢瑞征等，1990，1991；李家灵等，1991，1994；晁洪太等，1994；李起彤等，1994；张鹏等，2011）。近年来，郯庐断裂带苏皖交界段多次被列为地震重点危险区，由于该段处于中国东部经济较为发达地区，社会影响较大，因此，加强该段的断层活动习性和史前地震研究，对防震减灾事业发展具有重大的现实意义。

1　郯庐断裂带重岗山—王迁段基本特征

该段位于江苏泗洪县西北部的重岗山—王迁（图1），是突起于淮北平原之上并呈NNE向伸延的低缓丘岗，海拔约40m，最高点海拔为56m。该段东侧出露晚白垩世砖红色砂岩和上新世胶结松散的砂岩（下草湾组的湖相沉积），其上不均匀覆盖了中更新统黄皮砾石层及更新的地层；该段西侧则广泛分布黄褐色中、上更新统黏土和更新的时代堆积。在剖面上表现为逆断性质，它将断裂东侧的晚白垩世砖红色砂岩和上新世胶结松散的砂岩逆冲于西侧的晚更新世褐黄色黏土之上。

图1　重岗山—王迁地区构造略图Fig．1　Tectonic sketch of Chonggangshan-Wangqian area．

近来，笔者在重岗山至王迁村一带5～6km的距离，调用大型挖掘机，开挖了大型探槽6个，对该段进行了较为系统的分析研究，并采集了大量样品。

2　重岗段探槽特征分析

针对重岗山附近的红层和土层交会情况，对比附近的地质构造条件，项目组先期在重岗山附近开挖3个探槽，分别编号Tc1（33°32′27.60″N，118°9′18.00″E）、Tc2（33°32′35.52″N，118°9′18.72″E）和Tc3（33°33′12.24″N，118°9′22.32″E）。总体来看，该段的白垩纪红色砂岩均逆冲于晚更新世地层上，显示了逆冲运动特征（图2，3，4）。

图2　Tc1剖面Fig．2　Cross section of Trench Tc1．

图3　Tc2剖面Fig．3　Cross section of Trench Tc2．

图4　Tc3剖面Fig．4　Cross section of Trench Tc3．

探槽Tc1、Tc2和Tc3北壁均揭示出东侧白垩纪砖红色砂岩逆冲于晚更新世地层之上。Tc1的晚更新世黏土层呈黄褐色，富含铁锰结核；上覆全新世堆积，细砂成分高，含铁锰结核，该层未受到错动。主断面走向15°，倾向SEE，倾角40°（图2）。Tc2的北壁底端出露的砂岩与黏土层的接触面上见断面，局部有擦痕，断面走向14°，倾向SEE，总体倾角57°（图3）。而探槽Tc3中揭露出丰富的断裂活动遗迹，南壁表现为东侧白垩纪砖红色细砂岩与西侧富含铁、锰结核的晚更新世黏土层呈断层接触（图4）。

3　王迁段探槽特征分析

王迁段位于重岗山北，本次开挖了Tc4（赵庄探槽）、Tc5（王迁探槽－1）和Tc6（王迁探槽－2）共3个大型探槽（图1a），其各自特征分别在下文陈述。

3.1Tc4（33°34′57.36″N，118°9′40.79″E）

该剖面位于江苏省泗洪县双沟镇赵庄村东，是泗洪重岗山断裂的北延部分，呈现NNE向延伸的线状构造地貌。顺原有砂坑北壁刮削深挖成大型剖面，上部宽15m，下部10m，剖面高12m，变形现象丰富（图5）。

图5　Tc4剖面Fig．5　Cross section of Tc4．

剖面的西侧从上到下依次为黑褐色腐殖层薄层，黄褐色厚层黏土，含铁锰结核，砖红色泥质砂岩，褐黄色黏土内有赭红色土的包裹体，里面有很多线状的裂隙，说明受到扰动，再向下则出现晚白垩纪红砂岩（K2），与黏土交会处风化强烈。东侧为弱固结的下草湾组砂岩，年代相当于上新世（N2）。砂岩自上至下显示出密集的裂隙带，见泥质充填，颜色鲜艳，呈现白色脉状裂隙组，下部约有20多条。两者之间为狭窄断层面，断面陡立，向SE倾，到顶部向NE翻转，断层面出露处耕植土层变薄，显示受到断层扰动。取断层下盘黏土样和顶覆土样共7件年龄样品，断面断错物质原态薄片样品8个。中国科学院广州地球化学研究所和北京大学核物理与核技术国家重点实验室14C年龄测试报告显示，Cshzz－2样的年龄为（11 755±45）a BP，Cshzz－3为（10 525±45）a BP。据顶部耕植土层受断层扰动，认为断层在（10 525± 45）～（11 755±45）a BP有过1次活动，代表了1次全新世早期的地震事件。

3.2Tc5（33°35′13.02″N，118°9′43.42″E）

在泗洪王迁村南部的庄稼地里开挖探槽Tc5。剖面的顶部为晚第四纪以来沉积的黏土、亚黏土（Qh），其下西侧发育的黏土，混杂了风化的红色砂岩。东侧则为上新世下草湾组弱固结砂岩（N2）。两者呈逆断接触，砂岩呈高角度逆冲于晚第四纪黏土之上，顶覆薄层耕植土。该断裂面附近，可见1个黑土组成的楔状体；在探槽的南壁，可以清楚地看到楔状体边界斜切主断面，代表了晚期的1次局部张裂，其后填充黑色土层；该张裂可能为逆冲过程中断层下降盘垮落拉张所致，为逆冲挤压运动的伴生现象。本次工作在探槽北壁采了7个热释光年龄样品，5个薄片样品，沿着探槽揭露的断层面和黑色黏土附近采集了数个热释光样品和薄片样品（图6）。中国科学院广州地球化学研究所14C年龄测试报告显示，Cshwq－3的年龄为（10 135± 50）a BP，该年龄样位于黑土充填楔内，说明在（10 135±50）a BP之后断裂上发生过1次古地震事件。

图6　Tc5的北壁和南壁Fig．6　Cross section of the northern and southern wall of Tc5．

3.3Tc6（33°35′14.00″N，118°9′43.56″E）

在泗洪王迁村南部的庄稼地附近，距离赵庄剖面北500m左右，沿着田边流水沟的方向，开挖了探槽，总长度约10m，高度3.2m，宽度约1m，上面的全新统及腐殖层被剥离，回填一些新的耕植土约0.5m。该探槽揭示的断面产状走向NNE，紧贴断面见断层泥，厚0.1～0.4m，里面有一些砂的包裹体；断面东为下草湾组弱固结砂岩（N2），靠近断面显示强烈变形，具复杂变形组构，局部显定向条带，似流水状，有掠裹的痕迹。变形带的宽度底部1m，中部1.45m，上1.55m；断面西为晚更新世黄褐色黏土，其中混杂了砂岩碎块形成的透镜体或楔状体，为逆断型崩积楔。探槽南、北壁主要成分、构造要素等均能很好的对比，构造线延伸稳定，但宽度有所差异。该探槽揭示的现象反映了砂岩的逆冲活动较为强烈，在其顶部形成弧形冲击，砂岩和土混杂向上翻转。下草湾组砂岩变形的成分顺断层的走向，向NW倾，先逆冲，后弧形地弯曲。砂层中出现多条裂隙，本次工作在探槽北壁采了6个热释光年龄样品，11个薄片样品（图7）。中国科学院广州地球化学研究所和北京大学核物理与核技术国家重点实验室14C年龄测试报告显示，Cshwq－2的年龄为（8 155±45）a BP，说明断裂最新1次活动应该在（8 155±45）a BP之前。

图7　Tc6北壁剖面Fig．7　Cross section of the northern wall of Tc6．

4　综合分析结论

通过本次探槽工作，揭露了郯庐断裂带重岗山—王迁段的活动习性。由Tc4得到（11 755±45）～（10 525±45）a BP发生过1次古地震事件；由Tc5得到（10 135±50）a BP之后存在1次古地震事件；由Tc6得到（8 155±45）a BP之前可能有1次事件，综合Tc5揭露事件认为这次事件有可能发生于（8 155±45）～（10 135±50）a BP。因此本次探槽研究揭露了郯庐断裂带重岗山—王迁段的至少2次古地震事件。姚大全等（2012）在郯庐断裂赤山段通过逆断层崩积楔识别出多次古地震事件，通过光释光测年控制部分事件年代依次在（177.7±10.6）ka～（161.0±9.6）ka BP、（161.0±9.6）ka～（159.1±9.5）ka BP、（161.0±9.6）ka～（159.1± 9.5）ka BP和（159.1±9.5）ka～（138.5±8.3）ka BP，特别是揭示最新1次事件发生于（117.7± 7.14）ka BP以来，但没能控制住更精确的年代。从赤山段和重岗山段地质构造关系看，两者构成相向对冲格局，即赤山段晚白垩世砂岩和早中更新世砾石层向东逆覆于晚第四纪沉积之上，重岗山段晚白垩世砂岩和上新世砂岩向西逆覆于晚第四纪沉积之上，中间形成宽约6km的晚第四纪挤压性断陷盆地（图8）（汤有标等，1990）。这种逆冲活动一直持续到晚第四纪，最终形成对冲型晚第四纪盆地和赤山、重岗山等一系列沿相互平行的线状低缓山体。姚大全等（2012）在盆地西侧的赤山段揭露了（117.7±7.14）ka BP以来的1次古地震事件，本次研究揭露了盆地东侧的赤山—重岗山段（11 755±45）～（10 525±45）a BP与（10 135±50）a BP存在2次古地震事件，说明盆地东、西两边界断裂在全新世早期的古地震事件具有可比性，但是具体事件序列能否对应还需要更深入的研究。另外，在重岗山—王迁段未能揭示晚更新世时期的古地震事件，在赤山段却较丰富，这可能与探槽开挖地点选取或者两断裂段的差异活动有关，还需进一步深入研究。

图8　赤山和重岗山段相向对冲略图（汤有标等，1990）Fig．8　Sketch map of opposite movement between Chishan and Chonggangshan segments．

总的来说，郯庐断裂带重岗山—王迁段晚第四纪以来曾发生强烈的挤压逆冲活动，在重岗山表现为晚白垩世砖红色砂岩高角度逆冲于晚更新世黄褐色黏土之上，在王迁则表现为黄白色上新世砂岩向西逆覆于晚第四纪沉积之上，且存在局部张裂现象；从目前探槽研究成果看，这种逆冲挤压活动很可能以强烈地震形式表现，从而形成了赤山至重岗山之间的对冲构造格局；该段可以厘定的2次古地震事件年代区间为（11 755±45）～（10 525±45）a BP与（10 135± 50）～（8 155±45）a BP，说明郯庐断裂带重岗山—王迁段晚更新世以来逆冲活动强烈，而这种强烈活动一直持续到全新世初期。

更多断错物质的年代测定和微观分析研究正在进行，后续深入研究成果有待发表。

致谢文章素材采集和撰写过程中得到徐嘉炜教授的指导，特此感谢！

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Abstract

The relationship between the latest displacement of active fault and seismic events is an important basic problem．Taking the Sihong segment of the Tan-Lu Fault as the main research area，we selected the Chonggangshan-Wangqian segment as the study section by Google map terrain analysis，excavated 6 large scale trenches，identified and cataloged the Late Quaternary deformation events and prehistoric earthquake relics，analyzed activity stages and behavior of the section．The result indicates that the Chonggangshan-Wangqian segment of the Tan-Lu Fault has undergone intense compression and thrust movement since the Late Quaternary．It is displayed that the brick-red sandstone of Upper Cretaceous thrust at high angle over the yellowish-brown clay of the Late Pleistocene in Chonggangshan segment，while the white or yellow sandstone of Oligocene in Wangqian segment thrust westward over the Late Quaternary sediments，accompanied by rifting activity．By the14C dating，we get two paleoearthquake events，and their age is（11 755±45）～（10 525±45）a BP and about（10 135±50）a BP，respectively．This suggests that the Chonggangshan-Wangqian segment of Tan-Lu Fault zone has undergone strong thrust movement since the late Pleistocene，and this activity had continued to the early Holocene．

THE RESEARCH ON ACTIVITY BEHAVIOR OF CHONGGANGSHAN-WANGQIAN SEGMENT OF TAN-LU FAULT ZONE SINCE LATE PLEISTOCENE

SHEN Xiao-qiYAO Da-quanZHENG Hai-gangYANG Yuan-yuan ZHAI Hong-taoZHENG Ying-pingWANG JunZHAO PengXIAO Wei-peng
（Anhui Earthquake Administration，Hefei230031，China）

Tan-Lu Fault，Chonggangshan-Wangqian segment，late Pleistocene，prehistoric earthquake activity

P315.2

A文献标识码：0253－4967（2015）01－0139－10

10．3969／j．issn．0253－4967．2015．01．011

沈小七，男，1969年生，1991年毕业于北京大学地震地质专业，理学学士，高级工程师，主要从事地震预报、地震地质及史前地震识别研究工作，电话：0551－62528689，E－mail：ahqxs＠sina．com。

2013－09－22收稿，2014－06－24改回。

中国地震局地震行业科研专项（201308012）资助。

姚大全，男，研究员，E－mail：daquany＠aheq．gov．cn。