滦县县城周边断裂的初步研究

冉志杰，杨岐炎，吕国军，骆艳欣，彭远黔

（1.河北省地震局，石家庄 050022；2.石家庄市地震局，石家庄 050055）

滦县县城周边断裂的初步研究

冉志杰1，杨岐炎1，吕国军1，骆艳欣2，彭远黔1

（1.河北省地震局，石家庄 050022；2.石家庄市地震局，石家庄 050055）

通过卫星影像资料和地质资料，结合浅层地震勘探结果，对滦县县城附近的响堂断裂、坨子头断裂以及唐山断裂进行初步研究，确定3条断裂的活动性质及产状。研究表明滦县县城附近第四系埋深在70～120m范围内，3条目标断裂都错断了第四系底界，断层上断点位于第四系地层中。

断裂；地震勘探；卫星影像；滦县

0 引言

滦县位于唐山市东部，首都圈地震重点监视防御区内，地处燕山南麓滦河西岸，处于NE向宁河－昌黎断裂、NW向蓟运河断裂、EW向桐柏断裂以北的第四纪凹陷与燕山基岩隆起的交接地带（图1）。此带北部为燕山新生代隆起区，现今仍以上升运动为主；南部在第三纪，与燕山地区一起处于隆起状态，缺失第三纪堆积。第四纪随着华北平原拗陷向北扩展，下沉接受堆积，第四系厚度为0～100m。

滦县新城区南部附近存在响堂断裂、坨子头断裂、芝麻山西断裂，滦县西北部存在唐山断裂带，这些断裂尚未专门开展过活断层探测，断层结构和准确位置尚不清楚，断层活动性也有待进一步确定。尽管滦县县城周边断裂所处的构造位置很重要，与附近中小地震活动也有一定的关系，但却长期未被重视，对断层最新活动性的调查和研究一直非常薄弱，仅限于工程场地地震安全性评价工作中的基本调查和初步分析。近年来，针对不同的场地条件而采用不同的地球物理探测方法通过在一些区域的探测成果对研究断层的定位、展布范围以及上断点埋深等方面均取得了令人满意的效果［1－3］。因此，本文结合地质资料、卫星影像资料，根据浅层地震勘探结果，对响堂断裂、坨子头断裂，以及唐山断裂带沿北东方向延伸段进行了初步研究［4－6］。

1 地质构造背景

唐山块陷，形态上为一走向NEE的菱形块体，四周被具有新活动的4条大断裂和深断裂所包围。断块的南界是宁河－昌黎深断裂，北界是榛子镇断裂，二者走向都是NEE向，东界是滦县－乐亭大断裂，西界是蓟运河深断裂，二者走向均呈NW向。唐山菱形块体被强烈活动着的深断裂和大断裂包围着，是一个强烈活动的断块［7］。

滦县－乐亭大断裂控制了山海关块隆和唐山块陷的活动，前者上升，后者下沉。断面倾向NE，为高角度的逆冲断层。在马城一野鸡沱之间由4条平行的断层组成，形成于前古生代，新构造运动强烈，滦县以西有一系列NNW走向的断裂残山。断裂东侧为上升海岸，砂丘、海蚀阶地、陆连岛发育，西侧为下降海岸，三角洲、湿地发育。断裂两侧分布着3个历史时期的滦河冲积扇，它是滦河在断裂新活动控制下迁移的结果，反映了断裂两侧多次升降差异运动的存在。响堂断裂、坨子头断裂、芝麻山西断裂为近于等距排列的NNW至NNE向断裂，属于滦县－乐亭大断裂向北延伸的活动断裂组。

（1）响堂断裂：北起高坎，经响堂，南至李兴庄附近，长约18～20km，走向340°，倾向 NW，倾角80°～85°，为一斜冲逆断裂。据钻探资料，基岩倾向断距250m。此断裂大部分隐伏，在小山庄北见黑云变粒岩逆冲于长城系石英砂岩之上。

（2）坨子头断裂：为一隐伏断裂，走向NE340°，倾向SW，逆断裂，全长20km。断裂由地质资料推断得到，断裂西侧为一系列NW340°方向展布的残山，断裂线通过位置显示基岩埋深的负地形，坨子头断裂判断为1945年滦县西6级地震的发震构造。

图1 地质构造图

（3）芝麻山西断裂：位于前两断裂以西，地质资料推断为隐伏断裂，走向北西340°，倾向SW，属高角度逆断裂，大于25km。芝麻西断裂为滦县7.1级地震的发震构造。

（4）唐山断裂带：断裂带主要由3条平行的断裂组成，此外还有一系列褶皱伴生［8］。

①唐山－古冶断裂：其西南段走向NE30°，东北段走向50°。断裂南端被一条近东西向横断裂（丰台－丰南断裂）所切，全长约30km。唐山以南一段由2条平行的断层组成，两断层间距约500m，断面倾向北西，倾角70°～80°，西边一条为正断层，东边一条为逆断层。该断裂为全新世活动断裂。

②陡河断裂：该断裂走向NE，由南、北2段组成。东北段为倾向NW的正断层，西南段由2条相距约200m的平行小断层组成，断面都倾向NW，正断层，全长约50km，活动时代为中、晚更新世。

③唐山－巍山－长山南坡断裂：该断裂由一些断续出露的断层组成，走向NE，倾向NW，倾角很陡，近于80°，以挤压逆冲性质为主，断面多沿地层层面分布。根据地层对比分析，估计断距不大，断层长约20km，断裂活动时代为早更新世。

上述3条断裂向西南延伸后，在丰南附近合并为一条，延伸到磨坊桥附近消失，全长约40km，通称为唐山断裂带。

2 卫星影像解译

当前，随着勘探工作的不断深人，施工地表越来越复杂，工区类型越来越多样化，野外踏勘的难度不断加大，二次测量的数量和难度也有增大的趋势。为了减少野外踏勘的难度和二次测量的次数，同时为了满足当前高精度、多道数的勘探施工要求，提高工作效率以及物探施工的采集质量，因此在物探施工中引进了大量遥感图像资料来满足地震勘探生产需要［9］。

滦县县城以西为平原区，局部有山丘出露，地势较为平坦，县城以东为山丘区。图2为滦县县城南部卫星影像图，在县城西侧，出露山丘沿NW方向串珠状排列，形成线性构造影像，县城东侧一系列陡坎沿NW方向排列，根据地质资料推测，上述线性构造影像是响堂断裂和坨子头断裂存在的间接标志。

图2 响堂断裂和坨子头断裂卫星影像

图3为滦县县城北部卫星影像图，在县城西侧雷庄镇附近出露的山丘沿NE方向错列，在县城东北部平原区与山丘区分界线沿NE方向，形成线性构造影像，根据地质资料推测，上述线性构造影像是唐山断裂带存在的间接标志。

图3 唐山断裂卫星影像解译

3 浅层地震勘探

浅层地震反射波法可利用地下介质物性差异界面上的地震反射波的运动学和动力学特征，通过人工激发产生的弹性波在地下的传播规律来推断地下岩层分布结构和岩石性质。当地层出现破碎、密集微裂隙时，便会出现更加灵敏的响应。因此地震勘探对识别断层、裂隙破碎带等方面发挥重要作用［10－12］。

根据场地条件卫星影像解译结果，在滦县新城区南部布置了2条测线，即为探测NWW向坨子头断裂和NWW向响堂断裂而布设的测线，在滦县新城区北部为探测北东向唐山断裂带布设了1条测线。

野外数据采集使用美国GEOMETRICS公司NZXP高分辨率地震仪，激发震源为70kg夯源、接收用CDJ-100型100Hz垂直检波器。数据采集参数根据现场试验确定为：采样间隔0.25ms，记录长度700ms，72道接收，50Hz陷波，15Hz低切滤波，500Hz高切滤波。观测系统为道间距4m、炮间距16m、最小偏移距16m、9次覆盖地震反射波法。

地震数据处理采用加拿大地震处理软件Vista7.0完成，即：首先定义地震数据的空间属性，继而进行数据预处理，如切除、剔道，然后进行频谱分析、速度分析等参数处理，再进行滤波、静校正、反滤波、动校正、叠加等常规处理手段，最后进行深度偏移成像，形成可供解释的深度偏移剖面。

（1）坨子头断裂测线

测线位于滦县新城南部西双山村南，沿近东西向滦古公路布设，地震剖面长1296m，图4是地震反射时间剖面和地质解释剖面，在该测线上解释了2个断点，标识为 F1－1、F1－2。断层 F1－1位于剖面CDP161左右，T1反射波同相轴出现了明显的错断和产状突然变化，断层F1－1为倾向西的正断层，倾角75°，对应T1反射面的断距约为6m。断层F1－2位于剖面CDP301左右，T1反射波同相轴也出现了明显的错断和产状突然变化，断层F1－2为倾向西的逆断层，倾角75°，对应T1反射面的断距约为10m。结合地质构造资料判断，断层F1－2为坨子头断裂在地震剖面上的显示。从地震勘探结果可见，伴随坨子头断裂还有一条左旋的正断层。

（2）响堂断裂测线

测线位于滦县新城东南吴坎村北，沿近东西向村级公路布设，剖面长912m，图5是地震反射时间剖面和地质解释剖面，在该测线上解释了1个断点，标识为F2。断层F2位于剖面CDP135左右，T1反射波同相轴出现了明显的错断和产状变化，断层F2为倾向西的逆断层，倾角70°对应T1反射面的断距约为50m。结合地质构造资料判断，断层F2为响堂断裂在地震剖面上的显示。

图4 坨子头断裂地震勘探剖面

（3）唐山断裂测线

测线位于滦县新城北部孔庄村北，沿近南北向田间道路布设，剖面长568m，图6是地震反射时间剖面和地质解释剖面，在该测线上解释了两个断点，标识为 F3－1、F3－2。断层 F3－1位于剖面 CDP78左右，T1反射波同相轴出现了明显的分叉、合并，断层F3－1为倾向南的逆断层，倾角65°，对应T1反射面的断距约为5m。断层F3－2位于剖面CDP194左右，T1反射波同相轴出现了明显的错断，断层F3－2为倾向南的正断层，倾角，65°，对应T1反射面的断距约为7m。结合地质构造资料推断，断层F3－1、F3－2为唐山断裂带在地震剖面上的显示。从地震勘探结果可见，唐山断裂带在滦县县城北部为2条断层组成，断层相距230m。

5 结论

根据卫星影像解译结果在滦县新城区附近应用浅层地震勘探技术对响堂断裂、坨子头断裂以及唐山断裂进行了探测，探测结果表明：

（1）坨子头断裂为倾向西的逆断层，倾角75°，断距约为10m，伴随坨子头断裂还有一条左旋的正断层，两断层相距280m。

（2）响堂断裂为倾向西的逆断层，倾角70°，断距约为50m。

（3）唐山断裂带沿北东方向延伸段为两条断层组成，断层相距230m。一条断层为倾向南的逆断层，倾角65°，断距约为5m。另一条断层为倾向南的正断层，倾角，65°，断距约为7m。

根据地层资料，滦县县城附近第四系埋深在70～120m范围，浅层地震勘探表明以上3条断裂都错断了第四系底界，断层上断点位于第四系地层中，为进一步确定断层的上断点埋深，有待开展横波地震勘探和钻探工作。

图5 响堂断裂地震勘探剖面

图6 唐山断裂带地震勘探剖面

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The preliminary study of the faults nearby Luanxian County

RAN Zhi-jie1，YANG Qi-yan1，LV Guo-jun1，LUO Yan-xin2，PENG Yuan-qian1
（1.Earthquake Administration of Hebei Province，Shijiazhuang 050021，China；
2.Earthquake Administration of Shijiazhuang City，Shijiazhuang 050055，China）

Combined with satellite images，geological data and seismic exploration results，the nature of fault activity and fault occurrence of Xiangtang fault，Tuozitou fault and Tangshan fault were determined.The results show that the Quaternary depth is from 70to 120mnearby the Luanxian County，the bottom boundary of the Quaternary strata was faulted by the three target faults，the upper breakpoint of the fault located in the Quaternary strata.

fault；seismic exploration；satellite images；Luanxian

P542.3

A

1003－1375（2013）02－0008－05

10.3969／j.issn.1003－1375.2013.02.002

2012-12-19

河北省地震局地震科研基金重点项目“夏垫断裂带夏垫段横波地震勘探研究”（2012011）

冉志杰（1979－），男（汉族），工程师，主要从事工程地震研究和地球物理探测工作.E-mail：13931173966＠126.com