海河断裂东段联合地质剖面研究

王志胜 陈宇坤 闫成国 杨 菲 刘 芳

（天津市地震局，天津 300201）

海河断裂东段东起渤海海域西部，西至葛沽附近的沧东断裂，全长45 km，包括陆地和海域两个区段。断裂晚第四纪以来及现代的活动情况和运动学特征主要通过联合地质剖面和GPS形变观测资料的研究来确定。而反映断层活动历史的地层变形形迹，只能通过钻孔勘探、样品测定等分析对比手段才能获得直接的证据。同时，隐伏断裂的联合地质剖面研究也是对各种物探、化探结果的最终验证。为确定海河断裂东段的活动性，根据浅层人工地震的探测结果，在以往研究的基础上，分别在邓善沽、大沽船厂及南疆大桥开展了钻孔联合地质剖面研究。钻孔联合地质剖面的布设主要依据人工地震及海上声纳探测的结果，分别采用等间距法和对折定位法，进行了布设。钻探的主要目的一是证实断层的存在，二是揭示各断层的最新活动时代，各层位垂直断错幅度、断层运动速率等断层活动参数。

根据浅层人工地震勘探结果，在邓善沽地区开展了钻孔勘探工作，HP2、HP3、HP4等3个钻孔分别位于海河断裂主断层及其分支断层上，HP2钻孔位于主断层上升盘，HP3、HP4孔位于南倾主断层的下降盘，这两个钻孔之间还存在一条向北倾的分支断层，与上述南倾的主断层在剖面上构成“Y”字形构造，HP3孔又正好位于“Y”字形地堑中，这样HP3钻孔相对两侧钻孔地层的层位落差基本上能反映“Y”字形断层的断错幅度。结合微体古生物鉴定结果及对天津地区晚更新世以来的四次海侵层的研究，认为 HP2孔与HP3孔之间确实存在一条向南倾的正断层，该断层上断点埋深16 m左右，达到了第一海相层底板，造成该底板落差2.4 m，14C确定的活动时代为7200±140或9550±105a B.P.，已达全新世早、中期，并推断该断层这一时间以来垂直活动速率为0.333～0.251 mm/a。

大沽船厂钻孔剖面及测年样品结果的鉴定结果表明，HS11和HS14之间的4个钻孔地层连续性较好，层位基本可以对比，无断层错动的迹象；虽然HS11和HS12号钻孔的第一套厚砂层顶部出现4.4 m的落差，但其下部地层较为连续，而断层不可能出现“上断下不断”的现象，这表明HS11和HS12号钻孔之间没有断层，其砂层顶部的落差可能是由于河流侵蚀造成的。而HS14和HS15号钻孔之间的地层则出现较为明显的落差，显示南盘下降、北盘上升的正断性质，其中厚砂层顶部5.1 m的落差，其底部也有3.5 m的落差，其下的粘土层也相应的被错断。结合土样的测年结果推断，断层错断了距地表26 m左右的厚砂层顶部，而没有错断距地表18.6 m左右的泥炭层，即该处的上断点埋深至少已达到26 m，断距为5.1 m，其最新的活动时代至少达到晚更新世晚期。

南疆大桥剖面及测年样品结果的鉴定结果表明，从该剖面的布设分析，人工地震所探测到的断层应出露在zk14孔与zk15孔之间，且向S倾。因此，从zk14孔和zk15孔各海相层底板埋深的变化情况分析，一海底虽然起伏较大，但从年代学土样结果显示相同深度附近的年代基本一致，故不存在断层活动的证据。但从二海顶板处土样的测年结果分析，zk15孔较zk14孔深6.9 m，与断层倾向一致；从二海底板埋深分析，zk15孔则深出zk14孔7.3 m，与断层倾向一致；从三海底板埋深分析，zk15孔则深出zk14孔7.6 m，与断层倾向一致，且变化幅度逐渐增大。从变化方向分析，二海顶板、二海底板及三海底板倾向与断层倾向一致，且其幅度均逐渐增大，且与人工地震的探测结果相一致。结合土样的测年结果推断，该处的上断点在22.7 m左右，断距在6.9 m左右，其最新的活动时代至少达到晚更新世晚期。

综上所述，通过3个钻孔联合地质剖面，特别是海相地层的对比，综合人工地震、年代学分析结果研究，认为海河断裂东段属于晚更新世至全新世活动断裂，上断点埋深很浅，最新活动时代已进入了全新世早中期，倾向SW。