广西灵山地区深部断裂系统的重力资料解释

任镇寰，李健梅，乔计花，宫会玲

(1.广东省地震局，广东 广州 510070；2.中国地震局地震监测与减灾技术重点实验室，广东 广州510070；3.广东省地震预警与重大工程安全诊断重点实验室（筹），广东 广州 510070；4.中国地质调查局发展研究中心，北京 100083)

广西灵山地区深部断裂系统的重力资料解释

任镇寰1，2，3，李健梅1，2，3，乔计花4，宫会玲1，2，3

(1.广东省地震局，广东 广州 510070；2.中国地震局地震监测与减灾技术重点实验室，广东 广州510070；3.广东省地震预警与重大工程安全诊断重点实验室（筹），广东 广州 510070；4.中国地质调查局发展研究中心，北京 100083)

采用重力资料系统处理，确认广西灵山地区深部存在近EW向、NW向、NE向三组断裂，它们的深度均可达到40 km，近EW、NW向断裂的强烈活动是1936年灵山63/4级地震发生的主要原因。

重力资料处理；深部断裂；灵山地区

0 前言

1936年4月1日上午9时30分广西灵山东北平山乡发生一次63/4级地震，震中烈度Ⅸ度，是广西有史以来最强的地震，也是南海北缘地震带内陆最强的一次地震，华南乃至国内地震学者都很关注这次地震。

作者曾多次赴现场考察，本次在 “广东及其邻区强震构造与震例研究”课题中，对华南地区采用重力资料系统处理方法研究深部断裂系统及其与强震构造的关系，这种方法包含10多种技术的系统软件，很大程度上减少了物探方法的多解性问题。课题中将灵山地区深部断裂系统单独划分出来，作专题研究，希望能帮助探讨该区发震构造等有关问题。由于华南地区范围比较大，资料处理是以1：100万布格重力图和相关数据为基础的，资料精度为0.0015。灵山地区研究范围确定为：N 22°～23°，N 108°～110°。资料处理获得的有效原创成果图共88幅，由于篇幅有限，本文只选取一小部分图。

根据重力资料系统成果图像解释研究，编制了灵山地区深部断裂系统图（图1），现就主要断裂分别予以解释，阐述。文中所有图的断裂名称、符号与图1一致。

1 深部断裂解释

1.1 近东西（EW）向断裂

图1 广东及邻区深部断裂系统与强震震中分布图Fig.1 Earthquake epicenter distribution of deep faults in Guangdong and its adjacent area

图2 灵山地区布格重力异常图Fig.2 Bouguar gravity anomaly map in Lingshan area

1.1.1 南宁近EW向断裂（F1）

图2为灵山地区布格重力异常图。在区域北部存在一条通过南宁的近EW向梯度带，西段南宁梯度带密集，东段等值线带较稀疏。布格重力异常上延40 km图中，近EW向等值线仍有反映①叶秀薇、任镇寰.广东及邻区强震构造与震例研究，广东省地震局，2010.。往东可连接藤县以东。这条梯度带，我们解释为南宁断裂的反映。

0°一阶方向导数图反映最清楚（着重反映EW向构造的方法）。在上延10 km图上，表现为一条近EW向完整的梯度带（图3），上延30 km、40 km时，则以NEE单一等值线向东延出图外（图4）。

图3 灵山地区布格重力异常上延10 km一阶方向导数等值线图（0°）Fig.3 The isogram(0°)of the first order directional derivative of Bouguar gravity anomaly upward 10 km in Lingshan area

图4 灵山地区布格重力异常上延40 km一阶方向导数等值线图（0°）Fig.4 The isogram (0°)of the first order directional derivative of Bouguar gravity anomaly upward 40 km in Lingshan area.

由于本断裂带存在的稳定性，除90°一阶方向导数图外，45°、135°图上均有一定程度的反映。在计算处理中直角相交方向者，信息互为屏蔽，以下 “一阶方向导数图”同理。在小波分析一、二、三、四阶细节和四阶逼近图上对本断裂有较好的反映（图5），在垂向二阶导数、总梯度模、局部重力异常图中，均有较好的反映（图6、7、8）。由上所述，本断裂存在是肯定的，且深度可达40 km。

1.1.2 灵山-容县断裂（F2）

本断裂横跨区域中部，在图2上EW向等值线带以灵山为中心可分为东、西两段，之间存在一条NW向（F4，详后）等值线带将之分隔却又阻挡了NW向等值线带往北的延伸。在0°一阶方向导数图上，同样对本断裂反映最清楚，图3还反映本断裂与NW向（F4）和NE向（F3）断裂（等值线）存在相互间断和阻截的关系。上延40 km，本断裂表现为等值线同步拐弯为EW向图像（图4），NE、NW向等值线基本上消失。

图5 灵山地区布格重力异常小波分析一阶细节等值线图Fig.5 The isogram of the first derivative wavelet detail of the Bouguer gravity anomaly in Lingshan area

图6 广东及邻区布格重力异常向上延拓30 km垂向二阶层数等值线图Fig.6 Isoline map of the vertical second derivatives of the Bouguergravity anomaly upward 30km in Guangdong and its adjacent area

图7 灵山地区布格异常上延20 km水平总梯度模等值线图Fig.7 The isogram of total horizontal gradient amplitude of the Bouguer gravity anomaly upward 20km in Lingshan area

图8 灵山地区局部重力异常等值线图Fig.8 The isogram oflocalgravity anomaly in Lingshan area

本断裂在一阶45°、135°方向导数图上均有一定程度的反映，在上延30、40 km二阶导数（图6）图象依然清楚。在总梯度模、小波分析、局部重力异常各图（图5、7、8）反映均很好。

总之，本断裂在各种图件上反映很稳定，较之F1更为完善，深度可达40 km。上述二条近EW向断裂归属于南海北缘地震带的高要-潮州（惠来）断裂带，位于其西端。

1.2 北东（NE）向断裂

NE向断裂区内主要为灵山-钦州断裂（F3），NE-SW方向斜贯中部，在图中可分出二条平行的分断裂，西部一条比较强势，表现为梯度带，东部一条表现为NE向同步拐弯图像。

135°方向一阶导数（着重研究NE方向构造）图上反映最好，二条分断裂图形更清晰（图9），它与灵山-容县断裂（F2）之间交互分割，致南、北方向连接受到干扰，当上延40 km时（图10），断裂形迹仍很清楚，西南部表现为等值线同步拐弯锐角NE向弧形，北段为NE向等值线带，凭此，本断裂深度亦可达40 km。

在一阶0°、90°，甚至在与之成直角的某些一阶45°方向导数图上也有一定程度的反映（图3、4、12、14）。说明断裂的稳定性。在垂向二阶导数图、总梯度模图、小波分析图（图5、6、7）均有较好的反映。在区域重力异常图、局部重力异常图（图8、11）都有一定程度的反映。

综上所述，本断裂在各种成果图件上均有较好的反映，存在是肯定的，且深度达40 km，它与近EW向灵山-容县断裂（F2）在区内中心部位相互交切，NW向灵山-浦北断裂（F4）亦与之交切。三者这种关系构成区内中心地区的构造复杂性。

该断裂往北延伸可至贵港、昭平、钟山，可能湖南江永-株州断裂与之为同一断裂，往南延伸至防城，进入北部湾。

1.3 北西（NW）向断裂

图9 灵山地区布格重力异常上延10 km一阶方向导数等值线图（135°）Fig.9 The isogram(135°)of the first order directional derivative of Bouguar gravity anomaly upward 10 km in Lingshan area

图10 灵山地区布格重力异常上延40 km一阶方向导数等值线图（135°）Fig.10 The isogram(135°)of the first order directional derivative of Bouguar gravity anomaly upward 40 km in Lingshan area

NW向断裂区内主要为灵山-浦北断裂（F4），NW-SE向穿过区内中心区，与EW向灵山-容县断裂（F2）、NE向灵山-钦州断裂（F3）相交（图1、2、3）。其实，它是红河系马山-湛江断裂的一段，图13以NW向斜列黑影带的图像反映本断裂向南、北伸展的概貌。北起河池以北，往南经马山、上林、灵山、湛江以南的广州湾地区，很可能与1605年琼山7级大震震中区NW向铺前港断裂相接。

在45°方向一阶导数（着重研究NW向构造的方法）图中（图14），本断裂反映为NW向等值线和同步拐弯的图形，明显受到F1、F2的切割，也分断（隔）了F1、F2，上延30、40 km（图15），断裂形迹主要以等值线NW向同步拐弯表达出来，证明它可深达40 km，与F1、F2的切割关系依然没有变化。

除135°一阶方向导数图外，在布格重力异常等值线图（图2）0°一阶方向导数图（图3、4）、小波分析图（图5）、二阶导数图（图6）、局部重力图（图8）、区域重力异常图（图11）等各种方法图上均有较好的或一定程度的反映。证明断裂存在的稳定性，且表达了其深度可达40 km。

在该断裂带系与近EW向（主要为NEE向）断裂带交汇区发生了许多强震，如1605年琼山7级、1936年灵山6级、1958年灵山苏村5级以及廉江-广州湾一系列≥6级地震，扩大视野分析，1611年电白6级，1994、1995年北部湾6.1、6.2级地震均属该断裂带系的强震，所以，该断裂带系值得特别关注。

2 断裂切割关系及其活动性

断裂间切割关系是研究其新、老次序以及活动性的重要环节和方法，重力资料也可在一定程度上解释。现就区内近EW、NE、NW向三组断裂间切割关系作一些解释和讨论。

前文在解释各组断裂的时候已分别提及到断裂间切割关系，但非系统阐述，现将之系统疏理和概要性总结。

图11 灵山地区区域重力异常等值线图Fig.11 The isogram of regional gravity anomaly in Lingshan area

图12 灵山地区布格重力异常上延40 km一阶方向导数等值线图（90°）Fig.12 The isogram(90°)of the first order directional derivative of Bouguar gravity anomaly upward 40 km in Lingshan area

总体来说，本区与其东部华南地区深部构造整体特征有所差异，或者说是特殊性。华南地区除东南侧端闽东南狭窄地带区域重力场和深部构造以NE向构造占主体地位外[1]，其它地区都是以近EW向构造为主体，而本区地处华南地区西侧端，三组断裂构造平分天下，或者说三足鼎 立（图2、8、11）。北部F2以北，F1以南，是一块重力值比较均匀的近EW向构造地块，相当于重力场坪地。西南部是以NE向构造为主体的区域，南东部是以NW向构造为主体的区域。三地块相汇于灵山一个小小的区域。近EW向、NE向、NW向三组断裂间切割关系相对不是频繁和明显，但仔细分析各种图件，三组断裂间还是存在相互切割关系。

综合分析，无论是NE向、NW向断裂往北延伸时，都会遇到近EW向F2的阻断，它们往北穿越EW向坪地带很困难，扩大区域（研究区外）分析，NE向、NW向断裂往南伸展时，也会受到近EW向F1的阻断干扰。

图13 灵山地区布格重力异常上延20 km一阶方向导数灰度图（45°）Fig.13 the Gray Scale Image(45°)of the first order directional derivative of Bouguar gravity anomaly upward 20 km in Lingshan area

另一方面，F2往东西方向延伸与NE、NW向断裂相聚时，也会较短距离受到NE、NW向断裂的间断（切割），比较起来，F2伸展更强势一些，当重力异常上延40 km时，0°一阶方向导数图（图4）中，NE、NW向断裂（F3、F4）基本上无反映，而当135°、45°一阶方向导数上延40 km时（图10、15），近EW向断裂特别是F2却信息不能消除，仍有较好的反映，更证明F2较之F3、F4要强势。至于NE与NW向断裂，比较明显的是NW向断裂切割或阻截NE向断裂的延伸，（图2、3、6、7、8、14），而很少见到NE向断裂切割或阻截NW向断裂的图像，那就是说，NW向断裂会较NE向断裂更新、更活动一些，推论之，EW、NE、NW向三组断裂间，EW向与NW向断裂活动次序上可能相当或同时，NE向断裂稍早一些。而EW向断裂活动强度可能大于NW向断裂，NW向断裂又较NE向断裂活动性强一些。这一点从新构造研究也可得出同样的结论。

NE向灵山-钦州断裂也通过震中区，是一组高角度逆断裂，隐伏在大步江谷地，它不是震区的发震构造，虽也有一定的活动性，但已不是很强[4、6]。

3 结论

图14 灵山地区布格重力异常一阶方向导数等值线图（45°）Fig.14 The isogram(45°)of the first order directional derivative of Bouguar gravity anomaly in Lingshan area

图15 灵山地区布格重力异常上延30 km一阶方向导数等值线图（45°）Fig.15 The isogram (45°)of the first order directional derivative of Bouguar gravity anomaly upward 30km in Lingshan area

通过重力资料系统处理，研究、解释和前人对1936年广西灵山63/4级大震地震影响场、新构活动的研究成果，确认灵山地区深部存在近EW向、NE向、NW向三组断裂系统。三组断裂深度都可达到40 km，它们的结构与研究区以东的华南地震区（南海北缘地震带）大部份地区不同，具有鲜明的自身特征。前者深部基本上是以近EW构造占主导地位，而本区三组断裂构造 “三足鼎立”，近EW向灵山-容县断裂（F2）以北主要是近EW向构造为主体，区域西南部主要为NE向构造主体，骨干断裂是灵山-钦州断裂（F3）；区域东南部主要是NW向构造为主体，骨干断裂是灵山-浦北断裂（F4）。三组断裂汇聚于灵山大震极震区域，它们之间互有切割关系，但近EW向F2切割NE、NW向断裂的力度、规模更强一些，此外，NW向断裂切割NE向断裂明显，而NE向断裂切割NW向断裂少见，由此可认为近EW向与NW向断裂活动更新一些，更强一些，NE向断裂活动稍早一些，相对弱一些。前人对灵山大震影响场，新构造活动研究也证实这一结论，近NEE向罗阳山北麓断裂是最活动的断裂，是主破裂、主要发震构造，NW向泗洲断裂也很活动，参与了大震的孕震、发震过程，NE向灵山-钦州断裂不是大震的发震断裂，但它在孕震发震过程中发挥何种作用，尚待进一步研究。或许近EW、NW、NE向三组构造（断裂）这种聚集的特殊结构乃灵山强震构造的特征。

[1]任镇寰，叶秀薇，黄剑涛，等.珠江三角洲地区重磁资料解释和深部断裂及其新构造意义 [J].第四纪研究， 2009， 29（3）： 625-632。

[2]任镇寰.第四纪地质学[M].北京：地震出版社，1983.

[3]陈恩民.华南十九次强震暨南海北部陆缘地震带概述 [J].华南地震，1984，4（1）：11-32.

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[6]任镇寰，杨廉法.1936年广西灵山6级地震极震区震害和地震影响场的研究，中国地震 [J].1996，12（1）： 83-92.

Abstract:Using the processing system of gravity data,this paper shows the existance of three group faults with direction of EW,NW and NE in deep area in Lingshan region of Guangxi.The depth of the three faults can be up to 40 km.The strong activities of EW and NW faults is the major reason of the earthquake with M=6occurred in 1936.

Keywords:Processing of gravity data； Deep faults； Lingshan region

Interpretation of Gravity Data of Deep Fault System in Lingshan Region of Guangxi

REN Zhenhuan1,2,3， LI Jianmei1,2,3， QIAO Jihua4， GONG Huiling1,2,3
（1.Earthquake Administration of Guangdong Province， Guangzhou 510070， China； 2.Key laboratory of Earthquake Monitoring and Disaster Mitigation Technology,CEA，Guangzhou 510070， China； 3.Key Laboratory of Guangdong Province Earthquake Early Warning and Safety Diagnosis of Major Projects， Guangzhou 510070， China； 4.Development Research Center,China Geological Survey Bureau,Beijing 100037,China）

P315.726

A

1001-8662（2012）02-0001-08

2011-12-06

任镇寰，男，1938年生，高级工程师，主要从事地震地质、第四纪地质、地震预报研究.E-mail：Renzhhoo@126.com.