郯庐断裂带鲁苏晥段未来强震可能发生地段初探

2016-02-13李清河张元生侯康明金淑梅周彩霞

地震地质 2016年4期

关键词：断裂带剖面

熊振李清河* 张元生侯康明金淑梅周彩霞

1)江苏省地震局，南京 210014 2)中国地震局兰州地震研究所，兰州 730000

郯庐断裂带鲁苏晥段未来强震可能发生地段初探

熊振1)李清河1)*张元生2)侯康明1)金淑梅1)周彩霞1)

1)江苏省地震局，南京 210014 2)中国地震局兰州地震研究所，兰州 730000

郯庐断裂带深部速度结构强震地震预测

0 引言

郯庐断裂带亦称郯城-庐江断裂带，是中国东部的1条巨型断裂带，亦为重要的大地构造分区界线。郯庐断裂带向下延伸切穿了地壳，到达上地幔，其下莫霍面埋深较两侧明显加大，达35～36km(国家地震局地质研究所，1987； WENGetal.，1990; 刘保金等，2015)。郯庐断裂带两侧重力、磁场存在明显差异，地表为地热异常带，深部常为深源岩浆上升的通道。该断裂是1条规模巨大的岩石圈断裂，全长2,400余km，走向NNE，断裂切割了不同地质构造单元。

通过地震地质、天然地震层析成像、深部结构、地震活动和现今地壳运动速度场等方面资料的分析和对比研究，认为在郯庐断裂带中泗洪南(王集)—嘉山一带存在发生7级或7级以上强地震的可能性。

1 郯庐断裂带鲁苏皖段概况

图1 郯庐断裂带鲁苏皖段邻近地区地震构造图Fig. 1 Seismic tectonic map for the Shandong-Jiangsu-Anhui segment of the Tancheng-Lujiang fault zone and the adjacent area.

郯庐断裂带鲁苏皖段主要由4条主干断裂组成(F1—F4)，在F1和F2之间还发育了F5断裂(图1)。早期为左旋走滑兼逆冲运动方式，38Ma后转化为右旋走滑运动方式(张岳桥等，2008； Huangetal.，2012)。在山东境内，4条主干断裂组成两堑夹一垒的构造格架，进入江苏后断裂带明显变窄。该断裂带被一系列NWW断裂所切割，在长期的发展演化过程中，断裂表现出明显的分段活动特征。研究者目前对郯庐断裂带的分段性有着不同的认识，但总体上大同小异。国家地震局地质研究所(1987)根据卫星影像资料将郯庐断裂带分为3段(简称三分法)：北段(肇兴—昌图)、中段(昌图—淮河南岸)和南段(淮河南岸—广济)。晁洪太等(1995)及郯庐活动断裂带地质填图课题组(2013)将郯庐断裂带分为4段(简称四分法)：鹤岗—铁岭段、下辽河—莱州湾段、潍坊—嘉山段和嘉山—广济段。这2个划分方案基本相同，所不同的是四分法将三分法的中段细分为2段。郯庐断裂带鲁苏皖段在三分法中属于中段(昌图—淮河南岸)，在四分法中属于潍坊—嘉山段。

2 郯庐断裂带鲁苏皖段强震可能地段与1668年7月25日郯城级地震震中处地震地质条件对比分析

对某个地区地震活动性分析及地震活动趋势预测，首先要研究该地区的区域构造稳定性，其次要对该区可能的发震构造进行研究(熊振等，2011)。前人对华北和青藏高原周缘地区的研究结果表明，存在上地幔局部上隆、莫霍界面断裂、地壳陡变及低速-高导体或低速区等深部构造特点可能是发生强震的深部构造条件(王椿镛等，1993；刘福田等，2003；董瑞树等，2003)。此外，地震的预测工作目前较普遍接受的2个原则分别是：历史地震重演原则和地质构造类比原则。历史地震重演原则为：历史上发生过破坏性地震的地区，将来仍有可能发生类似强度的地震。地质构造类比原则为：对已发生过破坏性地震地区的地质构造条件进行分析研究，然后外推到具有相同或类似构造条件的地区，据此推断地质构造条件相同或类似的地区有可能发生震级相近的破坏性地震。

2.1 浅层地震地质特征对比分析

2.2 深地震勘探资料对比分析

图2 连云港—临沂—平邑人工地震测深剖面(据国家地震局地质研究所，1987)Fig. 2 Lianyungang-Linyi-Pingyi deep seismic sounding profile(after Institute of Geology, State Seismological Bureau, China，1987).

与郯庐断裂带对应的深部表现出了典型的断裂破碎带震相，其波组数目、到时和视速度等均有一反常态的突变现象。如Pm波的到时跃变，波组增多，波形紊乱，能量强烈衰减，视速度出现较大变化，相邻接收点Pm波的到时和能量变化大得难以对比。在整个剖面中，郯庐断裂带所在地段是深部构造最复杂的地段，对应地表F1、 F2处的莫霍面深30～31km，是1个宽8～10km的破碎带，而对应地表F3、 F4处的莫霍面只表现为向E倾斜的缓坡，基本无破碎现象。因此认为，整个郯庐断裂带的F1与F2在临沂地区向深部延伸可能是1个E倾的巨大破碎带，与根据航磁资料化极上延曲线梯度变化推测的产状是一致的；另外，在临沂西(郯庐断裂带西侧)的费县一带有1地幔上隆，莫霍面深约30～31km，称为方城隆起。再往西，费县—泗水的莫霍面深34km。而郯庐断裂带东侧临沭一带的莫霍面向下坳陷，深达35～36km。与浅部的郯庐断裂带相对应的深部正好处于方城隆起与临沂坳陷的过渡缓坡上(国家地震局地质研究所，1987)。

图3 HQ13线跨郯庐断裂带深地震剖面地质解译图(据Weng et al.，1990)Fig. 3 Deep seismic sounding profile of HQ13 exploration line across Tanlu fault zone(after Weng et al.，1990).A 西部边界断裂； B 东部边界断裂； C 华北板块变质岩中的逆冲断层； D 扬子板块中的逆冲断层； E 郯庐断裂带东侧古近纪盆地中的正断层； F 郯庐断裂带内的古近纪盆地底面； G 华北板块中下层拉伸地层； H 扬子板块中下层拉伸地层；莫霍面

郯庐断裂带中泗洪南(王集)—嘉山一带附近地区，前人为研究其深部结构而进行的探测方面的研究工作主要有： 1)奉贤-符离集人工地震勘探剖面，该剖面为中国GGT剖面奉贤—阿拉善左旗断面(亦称HQ13线，Wengetal.，1990)的一部分； 2)近EW向的泗阳—睢宁跨郯庐断裂带深地震勘探测线勘探剖面。

Weng等(1990)对HQ13线郯庐断裂带部分进行了分析，认为郯庐断裂带西部边界陡直(图3 A线)，将B线解释为郯庐断裂带东部边界。图3 中西部边界断裂(A线)与逆冲断层(D线)等穿过莫霍面。结合对郯庐断裂带深、浅层地质特征分析，认为图3 中逆冲断层(C线)上延部分作为郯庐断裂带东部边界为宜。

中国地震局地球物理勘探中心近期在泗阳—睢宁跨郯庐断裂带再次实施了1条近EW向长约100km的深地震勘探测线勘探工作(刘保金等，2015)。在该深地震剖面上郯庐断裂带西部边界陡直，郯庐断裂带中 “两堑夹一垒”的特征在此处仍然存在，在郯庐断裂带下部莫霍面存在破碎带(图4)。

图4 泗阳—睢宁跨郯庐断裂带深地震剖面地质解译图(刘保金等，2015)Fig. 4 Siyang-Suining deep seismic sounding profile across Tanlu fault zone(modified from LIU Bao-jin et al.，2015).

图5 10～15km深度P波速度平面分布图Fig. 5 Velocity distribution patterns at depth 10～15km.

图6 15～20km深度P波速度平面分布图Fig. 6 Velocity distribution patterns at depth 15～20km.

2.3 地震层析成像资料分析对比

根据江苏省及附近地区破坏性地震深度的统计分析，在江苏省境内破坏性地震深度多数在10～20km。根据近年全球范围内的8级以上大地震报道，震源深度也多在这一范围内。因此，此处仅分析10～20km深度范围内的内部结构特征。

2.4 地震活动性资料分析

大震发生地除地震构造环境相似外，地震活动性也常有相似之处。小震活动可能有多种成因所致，如抽取地下水、采矿等人类活动可能诱发地震，水库蓄水也可能诱发地震，这种诱发地震震级通常较小。因此，此处主要分析MS4以上地震的活动资料。

图7 中国东部地区地震震中分布图(资料截至2013年12月)Fig. 7 Distribution of epicenters for eastern China areas(earthquakes before Jan 2014).

照片1 泗洪峰山采砂坑中的古地震砂土液化现象(砂树)Photo 1 Sand liquefaction on the geologic section of the sand pit about Fengshan Hill，Sihong County(“sandy tree”)

照片2 泗洪孙牌坊采砂坑中的古地震砂土液化现象(砂线)Photo 2 Sand liquefaction on the geologic section of the sand pit about Sunpaifang，Sihong County(“sandy line”)

图8 泗洪峰山采砂坑中的古地震砂土液化现象(砂树)Fig. 8 Sand liquefaction on the geologic section of the sand pit about Fengshan Hill，Sihong County(“sandy tree”).

图9 泗洪孙牌坊采砂坑中的古地震砂土液化现象(砂线)Fig. 9 Sand liquefaction on the geologic section of the sand pit about Sunpaifang，Sihong County(“sandy line”).

2.5 区域地形变资料分析对比

3 主要结论与讨论

根据历史地震重演原则和地质构造类比原则，认为郯庐断裂带鲁苏皖段在泗洪南(王集)—嘉山一带存在发生7级或7级以上强地震的可能性。

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PRELIMINARY DISCUSSION ON THE POSSIBLE AREA OF STRONG EARTHQUAKE OCCURRENCE IN FUTURE ALONG THE SHANDONG-JIANGSU-ANHUI SEGMENT OF TANCHENG-LUJIANG FAULT ZONE

XIONG Zhen1)LI Qing-he1)ZHANG Yuan-sheng2)HOU Kang-min1)JIN Shu-mei1)ZHOU Cai-xia1)

1)EarthquakeAdministrationofJiangsuProvince，Nanjing210014，China2)LanzhouInstituteofSeismology，ChinaEarthquakeAdiministration，Lanzhou730000，China