对1976年河北唐山MS 7.8地震地表破裂带展布及位移特征的新认识

郭 慧 江娃利 谢新生

(中国地震局地壳应力研究所，北京 100085)

对1976年河北唐山MS7.8地震地表破裂带展布及位移特征的新认识

郭 慧 江娃利 谢新生

(中国地震局地壳应力研究所，北京 100085)

1976年河北唐山MS7.8地震发生之后，诸多资料报道了唐山市南侧展布的长8～11km的地震地表破裂带。该地表破裂带由10余条NE方向、具右旋走滑特征的地表破裂呈左阶形式组成，总体走向N30°E，最大右旋位移2.3m，多数地段的垂直位移为0.5～0.7m。近年有学者提出，在更大范围内出现的地表破坏现象。分辨这些地表破坏现象构造属性的有效途径是，采用地质学的方法揭示地表破裂两侧的地层分布及其位移特征。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，在唐山市南侧31km范围内，选择3个具有唐山地震地表破裂现象的地点实施了钻孔联合剖面探测，并在其中一个地点实施了开挖探槽。这3条钻孔测线相距4km及27.5km，共钻孔28个，总进尺1 217m，采集了51个地层样品进行年代测试，其中包含7个14C测年样品。调查结果表明，这3条钻孔测线揭示出，地表之下20～60m冲积平原黏土和粉细砂地层与滨海平原淤泥质黏土和粉砂互层的地层断错现象。这些地层的断错特征是随着深度加大地层断错量值呈现单次位移量的倍数增加。孙家楼探槽开挖证实了孙家楼钻孔揭示的断层存在。由此表明1976年唐山MS7.8地震的地表破裂带向南可延伸至丰南县西河以南，总长度＞47km。这次大地震是晚第四纪曾发生多期位移事件的唐山断裂带的最新活动。该地震地表破裂带的位移特征是北段以右旋走滑为主，兼有西升东降垂直位移;南段以东升西降的倾滑活动为主，兼有右旋走滑活动。这种位移特征不能单独用断层的逆冲或正倾滑活动给予解释，而是断裂带右旋走滑位移场的体现。将该项研究获得的唐山地震地表破裂带的展布及活动方式与唐山地震后依据形变资料展示的唐山地震垂直位移场和水平位移场进行比对，显示了两者之间空间位置及运动方式的吻合。此外，文中根据该地区地质断裂的平面分布及剖面特征，讨论了唐山强震构造与该区地质构造的关系，提出了应进一步开展哪些调查工作的建议。

地表破裂带 钻孔 探槽 唐山地震 发震构造

0 引言

1976年7月28日唐山MS7.8地震造成了惨重的人员伤亡(傅征祥等，2005)，究其主要原因，除地震震级高、释放能量大之外，还与地震发生在人口密集而又缺乏防震抗震意识的较大工业城市有关①国家地震局地震地质大队，1976，关于唐山钢厂新厂区地震基本烈度意见，中国地震局地壳应力研究所档案室编号P315.912。。唐山市建筑物缺少抗震设防受到当时对唐山地域地震构造认识的制约。在1966年河北邢台MS7.2地震之后，北京及周边地区已开始地震地质构造调查(李四光，1977)。在1976年唐山地震以前，虽有研究人员依据唐山东侧的滦县地域在历史上曾发生2次M6¼地震，注意到该区未来仍有发生同等震级地震的可能，但对唐山市未来发生7级以上强震的危险性缺少认识①中国科学院地质研究所，1970，京津唐地区地震地质特点及地震危险区的探讨，中国地震局地壳应力研究所资料室编号00463。。如今，尽管唐山地震已过去34年，由于平原区地震构造的隐蔽性，对唐山地震的发震构造仍存在诸多疑问。加强对唐山地震发震构造的调查，对揭示华北平原隐伏发震构造的特征仍具有启示意义。

唐山地震以后，众多学者对该次地震的形变特征、震源破裂参数(陈运泰等，1979;Butler等，1979;李钦祖等，1980;张之立等，1980;黄立人，1981;张祖胜等，1981;谢觉民等，1984)、地表破裂带展布(虢顺民等，1977;王景明等，1981;杨理华等，1982;杜春涛等，1985)、唐山地区第四纪断裂活动和发震构造(马瑾等，1980;强祖基等，1982;桂焜长等，1987)、唐山市古地震现象(王挺梅等，1984)、深部构造以及唐山断裂带的浅层人工地震探测结果(李建华等，1998;郝书俭等，2001;尤惠川等，2002)展开了讨论，构建了对唐山地震发震构造的基本认识。其中，有关唐山地震形成的地表破裂带，多数调查者认为(虢顺民等，1977;杨理华，1982;杜春涛等，1985)，其北端起自唐山市胜利路，以多级左阶雁行的方式向南延至安机寨附近，长8～11km，总体走向N30°E。该地表破裂带以右旋走滑为主，最大右旋走滑位移2.3m，多数地段的垂直位移为0.2～0.7m。但也有一些学者表达了不同的看法。例如，有关唐山地表破裂带的宽度。王景明等(1981)认为，除上述的地表主破裂带外，在其两侧尚存在3条规模较小、与之平行展布、位移量1～3cm的地表破裂。这3条地表破裂分别与地表以下唐山煤矿的Ⅰ号、Ⅲ号及Ⅴ号断层东面的张丁庄断层对应，地表主破裂带与唐山煤矿Ⅴ号断层对应。有关唐山地表主破裂的规模，王景明等(1981)认为，位于唐山市地表主破裂带的两端仍断续有地表破裂存在，向南延至西河和付庄，该地表破裂带的总体长度达90km。同时，杜春涛等(1985)，吴忱等(1985)在介绍唐山地震的地表形变时，也曾提及展布在西河和付庄的地表破坏现象。此后，邱泽华等(2005)根据唐山地震后在西河、付庄等地的地表塌陷现象及唐山地震的形变资料，提出与前人不同的对唐山地表破裂带展布的认识。其后出现了相关讨论(江娃利，2006)。

基于上述，本项研究在调查现今地表仍可见到的唐山地震形成的地表破裂遗迹的基础上，为了确认这些地表破裂现象是否由地震断层形成，我们在唐山市南31km的范围内，选择跨唐山地震地表破裂的3个地点实施了钻孔联合剖面探测，在其中1个地点实施了探槽开挖。由此获得对唐山地震地表破裂带展布长度超过47km的新认识。以下从唐山市地质构造、第四系展布特征入手，对唐山地震的地表破裂特征进行讨论。

1 唐山市地质构造特征

1.1 地质构造特征

唐山市地处燕山南缘，紧邻华北平原北部(图1a)，大地构造背景归属于燕山台褶带南缘的开滦台凹。开滦台凹主要由中元古界至上古生界组成。在晚古生界的石炭纪和二叠纪时期，该区沉积环境稳定，地层发育齐全，沉积了1 200m厚的煤系地层。中生代时期该区缺失沉积，燕山构造活动强烈，形成一系列NE走向的褶皱和断裂。这些褶皱具隔挡式特点，背斜窄，向斜宽，走滑断层发育。从图1b与图1c可见，唐山地区中生代形成的褶皱自西向东分别被称之为丰台背斜、车轴山向斜、碑子院背斜、开平向斜、大佟庄背斜。新生代以来，该地区南北构造分异明显，北部形成残山，南部总体下沉接受沉积，上新统与第四系向北形成超覆，伴随有断裂活动(虢顺民，1985)。

图1 唐山地域地质构造平面分布与剖面图Fig.1 Geological structure and sections of Tangshan region.

唐山市周边地区的现今地形特点为北高南低，市内有基岩残山分布。唐山市所在的开平向斜的大部分地域现今被第四系掩盖。据钻探资料揭示，区内地层从老到新有古生界奥陶系、石炭系、二叠系和新生界第四系。与华北其他地区一样，该区缺失上奥陶系、志留系、泥盆系和下石炭系(图1b，c)。开平向斜位于中朝准地台燕山褶皱带南缘，华北凹陷区的北端。由于受燕山运动影响，区内形成不对称的开阔向斜构造。开平向斜走向NE，长约60km，宽约12km，向斜轴自NE向SW方向倾伏。该向斜轴北翼地层陡倾角，一般40°以上，局部呈直立或倒转，边缘次级褶皱发育，并伴生NE走向的正、逆断层，向斜的东南翼地层平缓，一般为20°左右。

因为唐山地区富含煤田资源，中国地质学前辈在20世纪20年代即在唐山地区开展了野外调查(赵亚曾等，1929)。图1d，e展示了唐山开平向斜西侧和北侧的地层分布。其中图1d是唐山市NE侧开平向斜北缘地层岩性的展布。图1e是本项研究实测的巍山剖面。该剖面横跨巍山断裂带以西地段，长3.5km，展布6条断层。其中F1位于陡河附近，其余5条断层展布在基岩之中。断层走向均为NE方向，断面倾向既有NW方向，也有SE方向。

1.2 新构造活动

继中生代的隆起之后，在新生代第三纪时期唐山地区仍是隆起，到第四纪时期接受沉积。依据前人资料(刘国栋等，1982)，唐山地区第四系等值线总体呈EW方向展布(图2)，第四系沉积厚度100～800m，沉积特征是北薄南厚。在丰南县南北两侧第四系等值线的形态有明显不同。在丰南县北面，唐山断裂带西侧的第四纪凹陷呈现狭长的NNE方向，凹陷内的最大沉积厚度达400m，断裂两侧第四系落差200m。在丰南以南的唐山断裂带东侧存在一个宽缓的NE向草泊第四纪凹陷，也称尖字沽凹陷。该凹陷第四系最大厚度达800m，断裂两侧第四系落差＞200m。

与上述第四纪凹陷对应的基岩构造分别为古生代地层组成的荆各庄向斜与开平向斜。唐山市北面的荆各庄向斜，构造上是一向SE方向缓倾的开口向斜(图1b)。该向斜与其东侧凤山背斜之间被NE向陡河断层阻隔。荆各庄向斜上部覆盖的松散第四纪显示了西北薄东南厚的沉积特征(图3a)(刘惠敏等，1986)。①国家地震局地震地质大队，1976，唐山大震构造背景的初步分析，中国地震局地壳应力研究所资料室编号01718。

在此还需一提的是，依据国家地震局地震地质大队的资料 ，该区的第四系200m和300m等值线在古冶东南侧出现局部变形，显示NNE方向沉积厚度加大。这与其后展示的徐家楼断裂控制的第四纪凹陷的现象(图3d)相互呼应。

1.3 断裂带展布

唐山地区以NE向断裂带展布为主，其中大部分断裂隐伏于平原之下，故断裂的展布及活动性主要是依据石油物探、浅层地震探测、钻探和地质、地貌调查等方法综合确定。以下简要介绍该3条断错第四纪断裂的展布及活动特征。

唐山断裂带，NE走向，主要由3条平行的断裂组成，穿过唐山市，自西向东三者分别被称为陡河断裂、长山－巍山断裂与古冶－唐山－王兰庄断裂。陡河断裂为荆各庄向斜与凤山背斜之间的断裂，控制了荆各庄第四纪凹陷的东界(图3a)。图3b为唐山矿地质剖面图②开滦(集团)有限责任公司唐山矿业分公司，2009，21号地质剖面简图。。在该剖面图中，陡河断裂被称为Ⅰ号断层，长山－巍山断裂被称为Ⅱ号和Ⅲ号断层，古冶－唐山断裂被命名为Ⅳ号和Ⅴ号断层。据已有的资料②中国矿业大学资源与地球科学学院，北京龙软科技发展有限公司，2008，开滦(集团)有限责任公司唐山矿业分公司矿井地质报告。，在这5条断层中，Ⅲ号逆断层垂直断距＞370m;Ⅴ号逆断层垂直断距＞500m。1976年唐山地震的发震构造与该断裂带中的古冶－唐山断裂有关。

图2 唐山第四系等厚线分布图(据刘国栋等，1982;国家地震局地震地质大队，1976资料编制①同第509页①。Fig.2 Isopach map of the Quaternary system in the Tangshan area.

昌黎断裂，位于唐山南侧，总体走向NEE。在第三纪时期华北平原发生大规模断陷时，该断裂是燕山隆起与华北平原断陷区的分界，控制了断裂带南侧4 000m厚的第三系沉积，也是唐山地区新生代活动最强烈的断裂。该断裂向NE延伸进入渤海，向SW止于汉沽附近NW向的蓟运河断裂。据人工地震测深表明该断裂深达莫霍面(刘国栋等，1982)。根据钻孔资料，断裂两侧第四系落差可达500m(图1c，图3c)。该文钻孔资料展示的西河断裂属于该断裂带的SW段。

徐家楼断裂，位于唐山市东侧、开平向斜东翼。在区域地质图上(图1b)，该断裂延伸长度达40km。从已有的徐家楼钻孔剖面①同509页②。可见，该断裂断错第四系，是目前已知唐山地区为数不多的第四纪断裂之一(图3d)。从该断裂的展布与1976年唐山地震序列的震中位置推测，该断裂有可能与1976年7月28日发生的MS7.1地震有关。

2 钻孔联合剖面及探槽调查

2.1 唐山地震地表破裂带分布

在前人资料的基础上，我们对1976年唐山地震地表破裂遗迹进行了野外调查。现今在一些地点仍可见到唐山地震时形成的地表破裂遗迹。例如，唐山市吉祥路的树行被错断、女织寨乡礼尚庄的地表陡坎;稻地镇孙家楼西北昔日的地表陡坎，现今由于种地已形成斜坡;以及丰南县西河村地表的残存陡坎。原唐山十中小路和地下管道的错断与唐柏路牛马库树行的错断，已作为唐山地震遗址保留。表1是1976年唐山地震地表破裂遗迹点位分布。

表1 1976年唐山地震地表破裂遗迹与保留的地震遗址野外调查点位Table 1 Field investigation sites along the surface rupture zone and the earthquake remains of 1976 Tangshan earthquake

续表1

在此需要提及，唐山地震后的前人调查资料(虢顺民等，1977;王景明等，1981;杜春涛等，1985)已显示了在礼尚庄至安机寨一带的地表破裂带分为平行的东西两支。例如，虢顺民等(1977)指出，在礼尚庄南北两侧地表陡坎的垂直位移方向不同，北侧的地表陡坎为西升东降，而南侧的地表陡坎为东升西降。王景明等(1981)调查资料表明，在这两条分支断裂中，东支地表破裂的垂直位移和水平位移均较西支地表破裂大，即东支地表破裂的NW侧出现0.7～0.8m下降，并出现0.9m右旋位移;而西支地表破裂右旋位移为0.7m，东南侧下降约0.15m。本项调查见到的礼尚庄东升西降的地表陡坎、获得的205国道唐山地震时的地表破坏信息以及孙家楼西北侧的地表变形遗迹，证实这种现象的分布。

图4 1976年唐山地震地表破裂带展布及钻孔测线、探槽平面图Fig.4 Map of the surface rupture zone of the 1976 Tangshan earthquake indicating the borehole profiles and trench.

此外，图4也标出了前人资料显示的位于本项调查范围NE侧的另外3个地表破裂点位(表1)，其中编号17的点位为唐山地震时在地表形成的NE方向褶皱①同509页②。，18号点位为展布在雷庄与佘庄之间分布的一系列N10°E～15°的挤压鼓包①，19号点位为分布于三山院的N25°E的地表裂缝和地表陡坎①。值得注意的是，点位18和19正是1976年唐山强震活动序列中MS7.1地震震中的位置，也是前面所述断错第四系的徐家楼断裂的位置。文中称该3个点位组成的段落为未完全出露的地表破裂带。

在上述唐山地震的地表破裂遗迹中，我们选择了3个地点实施钻孔联合剖面探测与1个点位的探槽开挖。其中1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2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)。探槽地点位于孙家楼西北(图4)。这里仅介绍这3条钻孔联合剖面的断错地层现象。有关对剖面地层的描述、地层的时代及断层活动的期次见另文(郭慧等，2011)。

2.2 钻孔联合剖面探测

在唐山市实施的3条钻孔测线中，牛马库钻孔测线DZK1与孙家楼钻孔测线DZK2之间相距4km，孙家楼钻孔测线DZK2与西河钻孔测线DZK3之间相距27.5km。在这3条钻孔测线上共实施钻孔28个，总进尺1 217m。采集了51个地层样品进行年代测试，其中包括7个14C测年样品。以下简要介绍各钻孔测线的探测结果。

2.2.1 牛马库钻孔测线(DZK1)

牛马库钻孔测线位于康柏路牛马库地震遗址北侧(图5a)。该测线方向N65°W，在101m范围内共钻孔11个，孔深25.4～35.4m，最大孔距17.0m，最小孔距为4.0m，总进尺333m。

牛马库钻孔联合剖面的地层由亚砂土、亚黏土和粉细砂组成，依据各地层间的岩性差异将地层划分为13层。各个钻孔中的地层岩性可大体相互对比。剖面两端地层近水平分布 (图5a)。

由该剖面的各个钻孔地层分布可见，本应近水平分布的地层，在DZK1－9孔与DZK1－8孔之间的所有层位均出现东侧下降，各层落差幅度为0.5～6.2m。其中，层①顶面、层③、层④与层⑨底面的落差呈现跳跃式增加，分别为0.5m、1.5m、4.1m与4.7m，代表了包含唐山地震在内的4次地震活动事件的垂直位移。各层位的垂直位移量由上向下呈现单次垂直位移量倍数量级跳跃式增加，揭示出这些地层的落差是断层多期活动的结果。牛马库地震遗址位于该测线南面30m，其碑文记载1976年唐山MS7.8地震在该点地表形成0.3m的垂直位移。该钻孔测线层①顶面的落差为0.5m，与唐柏路牛马库地震遗址的位移记录相匹配。

2.2.2 孙家楼钻孔测线(DZK2)

孙家楼钻孔测线位于稻地镇孙家楼村庄稼地内。据当地老乡介绍，唐山地震时该点地表破裂的NW侧下降0.8m。其后由于老乡种地将地表陡坎改造为斜坡。该钻孔测线方向N55°W，在124m范围内共实施8个钻孔，孔深30.0～61.5m不等，最大孔距39m，最小孔距6.0m，总进尺436m。其中钻孔DZK2－4，7，5，8孔位于探槽所在地(图5b)。

该钻孔联合剖面图(图5b)地层以粉细砂为主，含中粗砂，并与亚砂土、黏土相间分布，显示了冲积平原的沉积。该剖面依据地层岩性差异划分为20层。各个钻孔的地层岩性大体可相互对比，剖面两端地层近水平分布。

由钻孔联合剖面图(图5b)可见，该剖面层位在DZK2－5与DZK2－7、DZK2－7与DZK2－4、DZK2－4与DZK2－6之间出现西侧下降现象。其中，层①顶面(地表)、层②、层③、层⑩与层○14底面的落差呈现跳跃式增加，分别为0.8m、1.9m、2.7m、3.4m与5.2m，代表了5次地震活动事件的垂直位移。由下向上层位的断距减小。由此表明钻孔之间的断面以高角度向西倾斜。地表0.8m的落差是1976年唐山地震时断层活动造成的，非其他原因的地层塌陷。

需强调指出的是，在该测线位于探槽处的钻孔DZK2－4，7，5，8孔中，钻孔DZK2－4，7，8孔均揭示出一层薄层桔黄色与黑色亚砂土的混杂，该层位是断层活动事件E2的标志层。与探槽中的层⑤是同一层，也是探槽揭示的早期事件标志层。

2.2.3 西河钻孔测线(DZK3)

西河钻孔测线位于西河村西侧(图5c)。根据当地人介绍，该点在1976年唐山地震时形成约1.3m的地表垂直落差。在1976年唐山地震以后，地表经过多次人工改造，现今已被整为平地。在该钻孔测线邻近地段，仍可看到唐山地震时形成的残留陡坎，高约1.1m。该钻孔测线方向N15°W，在128m范围内共钻孔9个，孔深31.0～61.4m，最大孔距32m，最小孔距5.0m，总进尺448m。

该钻孔联合剖面图的地层特点是近半数厚度的地层为灰黑色淤泥质的亚砂、亚黏及粉砂、中细砂，在灰黑色淤泥质地层之间的灰黄色亚砂及黏土中含大量生物碎屑。依据地层岩性差异把该剖面地层划分成11层，各钻孔之间的地层岩性可大体对比，且剖面两端地层近水平分布(图5c)。

由此判断这些钻孔之间的断面西倾，倾角约70°～80°。1976年唐山地震后出现的地表约1.3m的垂直位移，不是其他原因形成的非构造塌陷，而是地震形成的下部地层同时存在断错的地表破裂带。

由钻孔联合剖面图 (图5c)可见，该剖面地层在DZK3－7与DZK3－9、DZK3－7与DZK3－8、DZK3－3与DZK3－4之间西侧下降。其中，层②、层⑤、层⑥与层⑧底面的落差分别为2.7m、3.4m、4.8m与5.6m，代表了唐山地震之前4次地震活动事件的垂直位移。下部层位的断距大于上部层位的断距，说明该测线地层的落差是断层多期活动的结果。

2.3 孙家楼探槽

孙家楼探槽在孙家楼钻孔测线实施之后布设。该探槽位置的选定，既考虑了1976年唐山地震地表形变遗迹，也考虑了钻孔探测结果。该探槽走向N65°W，长35m，上宽7m，下宽1.5m，深6.2m。

探槽北壁剖面的顶部地层为灰黑色垆土，地表耕植土，中部地层为含钙核的亚黏土，下部地层为亚砂土与细砂。该剖面依据地层的岩性划分为7层(图5d)。从图5d可见，探槽北壁F1断面从探槽下部一直向上延伸至探槽顶部，造成主断层F1西侧地层下降。在主断层F1西侧还有3条断面F2～4，这3条断面断错探槽下部地层⑤～⑦，向上未延伸至地表，为早期活动的断层。

在该探槽剖面上，层①为地表耕植土，层①底界落差0.7～0.8m。层③只在断层下降盘出现，厚度约0.4m。在断层两侧，上升盘层④厚度约1.8m，下降盘厚度约2.2m，两者相差0.4m。其中，位于下降盘层④的上部地层出现混杂堆积现象。层⑤为薄层灰色与桔黄色亚砂土，总落差为1.5m。其中主断层断错层⑤的垂直位移为0.8m，F2～4断错层⑤的垂直位移为0.7m，断层下降盘层④增加的厚度加上层③的厚度为0.8m，这与F2～4断面层⑤形成的垂直位错相同。F2－4向上未延伸至层③以上的地层，因此这3条断面在层④沉积之后发生断层活动，即属于1976年唐山地震前的事件，事件发生后堆积形成层④上部的混杂堆积以及层③。F2－4及F1西侧近垂直的黏土条带均是此次事件形成。

探槽南壁地层剖面与北壁相同，且断错形态也基本相同，同样展布4条平行断面。两壁面的不同之处是，南壁的3条平行断面(F2～4)不是位于主断面(F1)西侧而是位于主断面东侧(图5d)。另外，探槽北壁主断面(F1)顶部出现张性开裂，南壁断层上升盘距离主断面约2m处出现张裂楔，两者内都充填有黑色垆土。地面之下的张裂楔是1976年唐山地震活动造成的。

该剖面4条断面平行展布形成于2次断错事件，E1与E2。F1断面形成于1976年唐山地震，产状为N46°E/NW∠69°。F2～4断面为早期断层活动形成，产状为N15°E/NW∠73°。该剖面最新活动为1976年唐山地震(E1)，垂直位移为0.8m;早期活动为事件E2，其发生在层④堆积之后，层③堆积之前，垂直位移为0.8m。由此表明这两次事件发生地震的震级相当。根据探槽两壁面F1与 F2～4的展布及断面产状，可见 F2～4断裂带走向为N15°E;F1走向为N46°E，切割F2～4。

2.4 钻孔及探槽获得的认识

本项研究结果及结合前人资料，得到以下2点主要认识:

(1)上述3条钻孔测线资料表明，在唐山地震出现地表破裂的位置，不仅地表出现破裂，而且地表之下20～60m深度的地层也存在断错现象。这种地层断错的量值随着深度增加接近倍数的增长，是断层多期活动的显示。在3条钻孔测线中，各次事件的垂直同震位移为0.5～3.8m，接近或大于1976年唐山MS7.8地震当地的垂直位移(郭慧等，2011)。

(2)依据3条钻孔联合剖面图与1个探槽开挖结果，可以证明1976年唐山地震出现的地表破裂带向南可以延伸至西河以南，长度＞47km。根据该地表破裂带的位移方式，将其分为南、北两支。北支起始于唐山市胜利路，穿过复兴路西界、十中、牛马库，呈雁行状延至安机寨北侧，长约11km，以右旋走滑为主，兼有西升东降。南支展布于西礼尚庄、孙家楼、西河、付庄一线，长约41km，以东升西降为主，兼有右旋走滑。这两支地表破裂在孙家楼—礼尚庄一带形成相距约1km、长约5km、平行展布的重叠区。1976年唐山MS7.8地震的微观震中邻近该地表破裂的重叠区展布。1976年唐山MS7.1地震的微观震中邻近图4所示的、依据前人资料推测的地表破裂的北端分布，接近前面所述的孙家楼断裂展布位置。

3 重新认识的唐山地震地表破裂带与其他资料的比对

以下简介本项研究获得的重新认识的唐山地震地表破裂带的展布及活动方式与唐山地震其他资料的对比情况。

(1)张祖胜等(1981)根据1976年唐山地震前后的水准复测资料，认为唐山地震引起的地壳垂直运动的最大落差＞1m。上升区与下降区均呈NE向分布。上升区主要在唐山西北，为一个NE走向的条带状隆起，最大升幅为178mm;下沉区主要分布在唐山、宁河，下降幅度达784mm和1 551mm。各沉降中心的连线以及各沉降区的长轴也基本上呈NE向分布。本项研究获得的唐山地震地表破裂带的展布与张祖胜等(1981)的唐山地震垂直形变带的对比见图6a。从图中可见，唐山地表断裂带北支表现为西升东降，南支表现为东升西降的活动方式，与该次地震的垂直形变场完全吻合。

(2)黄立人(1981)根据1976—1971年的水平位移资料，用广义逆矩阵法重新分析得到了唐山地震的水平位移场。由图6b可见，该水平位移场显示的断裂方向总体为NE向。本项研究获得的地表破裂带的东西两侧测量点所表现的运动方式为右旋位移。在地表破裂带附近其位移量最大。两者之间有较好的吻合。

(3)邱泽华等(2005)在对唐山地面塌陷的研究中提出了一条与唐山地震相关的断层。该断层长90km，地面垂直错距3m，断面倾向NW，分为南、北两段，南段被称为付庄－西河断裂(图6c)。由图6c可见，本项研究获得的唐山地震地表破裂带与其南段位置大体吻合，北段略有出入。

图6 唐山地震地表破裂带展布与其他资料的对比Fig.6 Comparison of the distribution of the Tangshan earthquake surface rupture zone with other data.

(4)依据刘国栋等(1982)和国家地震局地震地质大队资料综合展示的唐山地区的第四纪等值线图上，本项研究获得的唐山地震地表破裂带大体位于尖字沽第四纪凹陷的东侧 (图2)。该破裂带位于区内尖字沽第四系凹陷与徐家楼断裂东侧第四纪断陷之间的位置，与该断裂带垂直位移和右旋走滑形成的位移场吻合。

(5)在刘国栋等(1982)绘制的唐山地区航磁剖面异常平面图 (图6d)基础上，展示了本项研究获得的唐山地震地表破裂带。

4 结论与建议

4.1 结论

本研究得出以下结论:

(1)1976年唐山地震地表破裂带向南可以延伸至西河以南，总长度＞47km。该地表破裂带分为南、北两支。北支起始于唐山市胜利路，穿过复兴路西界、十中、牛马库，呈雁行状延至安机寨北侧，长约11km，活动方式以右旋走滑为主，兼有西升东降的垂直位移。南支展布于西礼尚庄、孙家楼、西河、付庄一线，长约41km，以东升西降垂直位移为主，兼有右旋走滑。地表破裂带的展布及活动方式与形变垂直位移场和水平位移场相吻合。

(2)唐山地震的构造背景表明，在唐山市及周边展布的唐山断裂带，是形成于中生代并在第四纪继续活动的开平向斜西翼逆冲断裂带的延续。由此值得关注的是，同是归为唐山断裂带的陡河断裂、长山－巍山断裂和古冶－唐山断裂在晚第四纪时期的活动可能存在差异。至少在1976年唐山地震中，陡河断裂和巍山－长山断裂不活动或活动幅度很小。在唐山地震中，古冶－唐山断裂向南与西河断裂、向北与徐家楼断裂一同活动，共同组成该次地震的发震构造。本次钻孔资料证实，在晚第四纪时期西河断裂与古冶－唐山断裂同步活动。即在晚第四纪时期，西河断裂的活动方式与第三纪时期已有所不同。在唐山地震中，该断裂是断面北西侧下降，而中生代及第三纪时期西河断裂是断面南东侧下降。由此表明，该区的晚第四纪活动断裂的格局与控制第三系的边界断裂的格局已有所不同。

4.2 建议

有关下一步工作，提出以下3点建议:

(1)目前已获得的资料表明，唐山地震地表破裂带均位于唐山市南部。由此出现的问题是，对于在唐山市以北至三山院沿线出现的唐山地震地表破裂现象，是否也应当开展相应的开挖及钻孔联合剖面探测，以获取断裂活动的地质证据。在该段开展工作时，也可考虑对徐家楼断裂的晚第四纪活动开展调查。

(2)本项研究认为唐山地震形成的地表破裂带沿尖字沽第四纪凹陷东侧分布。这种认识仅提供了寻找唐山发震构造与第四纪凹陷之间相互关联的线索。还需要有针对性的对尖字沽第四纪凹陷的沉积特征、凹陷与主控断裂之间的关系开展探测研究。

(3)对唐山市南部展布的区域性控制新生代沉积的NE向昌黎断裂的晚第四纪活动展开调查。

在本项工作中，硕士研究生黄伟参加了钻孔及探槽工作，中国地震局地壳应力研究所孙昌斌及硕士生盛强参加了探槽开挖工作。

在此感谢审稿人提出的宝贵意见。

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NEWEVIDENCE FOR THE DISTRIBUTION OF SURFACE RUPTURE ZONE OF THE 1976 MS7.8 TANGSHAN EARTHQUAKE

GUO Hui JIANGWa-li XIE Xin-sheng
(Institute of Crustal Dynamics，China Earthquake Administration，Beijing 100085，China)

After the occurrence of the1976 MS7.8 Tangshan earthquake，some data reported that the surface rupture zone was 8 to 11km long to the south of Tangshan city.The rupture zone was composed by more than ten NE-trending right-lateral strike-slip left-stepping en echelon ruptures，with a general strike of N30°E and a maximum displacement of 1.5 ～2.3m and a vertical displacement of 0.2 ～0.7m in most sections.Recently other scholars proposed the surface ruptures appeared in a larger area.An effective way for identifying the tectonic property of the surface ruptures is to use geological method to reveal the distribution and displacement of the strata on the two sides of the surface ruptures.Based on the previous studies and field survey data，we carried out composite borehole profile studies at three sites and trenching at one site across the surface rupture zone of the Tangshan earthquake in a range of 31km to the south of Tangshan city.The three borehole profiles are 4km and 27.5km apart from one another.The total number of boreholes in the three profiles is28，and the total drilling footage is1217m.The ages of51 samples from three borehole profiles have beenmeasured，including seven14C samples.The drilling investigations on the 3 profiles revealed offset phenomena at the depths of20 ～60m beneath the ground surface.The strata consistof sediments of alluvial-proluvial plain，dominated by clay and silty sand，and of littoral plain，dominated bymuddy clay and silt.Those offset phenomena show that the displacement amount of stratum increased asmultiples of a single displacementwith increasing depth.The trenching data verified the faultwhich was revealed by the drillings.Based on the above，we proved that the surface rupture zone of the 1976 earthquake extends to Xihe in Fengnan County and its total length reachesmore than 47km.The 1976 Tangshan earthquake is the newest activity of the Tangshan Fault that had multi-stage activities in the Late Quaternary.The displacement feature of the surface rupture zone is that the north branch is mainly of right-lateralstrike-slip motion，and the vertical displacementof the surface is up on thewestand down on the east，on the other hand，the vertical displacement on the south branch is up on the east and down on the west，accompanied by some right-lateral slip.Such a faulting style cannot be explained by the movement of a single reverse or normal fault，but is consistentwith the vertical displacement field induced by the right-lateral strike-slip of the fault belt.The distribution and rupture style of the newly found surface rupture zone are consistentwith the vertical and horizontal displacement field of the Tangshan earthquake.In addition，in the light of the geological structure sections of this area，we discussed the relationship between seismogenic structure of Tangshan earthquake and geological structure，and proposed the suggestions about the nextwork.

surface rupture zone，borehole，trench，Tangshan earthquake，seismogenic structure

P315.2

A

0253－4967(2011)03－0506－19

10.3969/j.issn.0253 － 4967.2011.03.002

2011－02－15收稿，2011－05－22改回。

中国地震局地壳应力研究所基本科研业务专项(ZDJ2007－1)资助。

郭慧，女，1985年生，2011年在中国地震局地壳应力研究所获得固体地球物理学专业硕士学位，研究实习员，现主要从事活动构造研究，电话:15101022544，E－mail:huifeiyang@163.com。