山西平陆黄河沿岸震积层特征研究

史双双，赵　强，董　斌，韩晓飞，张龙飞

(1.山西省地震局，山西　太原　030021；2.太原大陆裂谷动力学国家野外科学观测研究站，山西　太原　030025)



·地震地质·

山西平陆黄河沿岸震积层特征研究

史双双1，2，赵强1，2，董斌1，2，韩晓飞1，2，张龙飞1，2

(1.山西省地震局，山西太原030021；2.太原大陆裂谷动力学国家野外科学观测研究站，山西太原030025)

摘要：山西省是中国东部地震活动最强烈的省份之一，汾渭地震带历史时期曾发生过多次强震。通过对新发现的山西平陆地区黄河沿岸震积层剖面进行研究，简述剖面中软沉积物变形的特征、规模及变形构造类型，结合该地区历史地震资料和黄河水文资料，分析与震积层对应的历史地震事件。该研究可为地震事件及其变形构造的深入研究提供基础资料和参考依据。

关键词：历史地震；震积层；软沉积物变形

0引言

震积层(岩)(seismite)原义指一个构造活动区未固结的水下沉积物受到地震活动改造再沉积的沉积层(岩)，首先由A.Seilacher于1969年提出[1]，现泛指地层中具有古地震事件记录的岩层。全新世和现代沉积物中的地震引起的构造变形研究，开始于上世纪七十年代[2]，对现代沉积物中震积构造的认识可用来确定地震复发间隔[3-7]，可以通过震积层及震级序列的研究，确定古地震事件及其发生时间范围和地震强度。

汾渭地震带历史上发生过多次6级以上地震，对平陆一带造成Ⅷ度以上影响的历史地震有灵宝盆地1815年平陆6级地震和渭河盆地1556年华县8级地震(见图1)。震积层的变形构造绝大多数是由Ms≥5地震引起[8]。山西平陆地区黄河沿岸发育的地层中变形构造为首次发现，记录了某次大地震事件引起的变形构造。通过对山西平陆地区黄河沿岸震积层剖面的研究，查明震积层变形构造的特征，为确定地震事件的年代序列具有重要意义。

1研究区概况

本次研究发现的目标剖面位于山西省平陆市黄河北岸三门峡水库一带，地处汾渭断陷带灵宝断陷盆地(见图1)，剖面在水库蓄水期拔河高度1.2 m，剖面所在位置的地貌属于黄河一级阶地，发育全新世地层。

2剖面特征描述

2.1岩性特征

图1　研究区地理位置图Fig.1　Location of study area

该剖面位于窑头村东南1 km处庄稼地与黄河水相接处(见第2页图2a)，剖面总长约340 cm，高约96 cm(见第2页图2b)，主要发育粉土、亚黏土及粉砂层。按照岩性自上而下可分为四层：

①粉土。厚度15 cm，黄褐色—深褐色，底面平整，含有植物根系，湿润—饱和，不发育变形构造。

②亚黏土。厚度23～28 cm，红褐色，底面不平整，该层下部发育液化卷曲变形构造，环形层中夹有褐黄色粉砂细层。

③粉砂。厚度36～42 cm，褐黄色，细微纹层发育，呈黑色，夹有红褐色黏土条带，条带呈碟形，其上发育大量液化卷曲变形构造及变形条带。

④亚黏土。厚度15～18 cm，该层未完全揭露，呈红褐色，稍湿，顶面不平整。

2.2液化卷曲构造

液化卷曲构造是软沉积物液化变形中的一种，通常在薄层、条带状土层中可被识别。由图2可以看出，液化卷曲构造主要发育于亚黏土层的下部及粉砂层。其中，粉砂层的液化流动构造较为明显，在整个剖面均有分布；卷曲构造以黑色泥质条带和红褐色黏土条带为特征(见图2d)，而亚黏土层底部的卷曲条带则以红褐色黏土条带为主(见图2c)。

图2　剖面层位划分及液化卷曲构造Fig.2　Stratigraphic division of the section and liquefaction structures

2.3碟形构造

碟状构造是液化泄水变形中的一种，主要发育于纹层状或薄层砂岩和泥质岩互层的岩石中。由于一系列向上的液化泄水，上覆薄层软沉积物被一系列液化泄水砂岩脉冲断，并被向上泄水的细脉牵引弯曲，被液化泄水破坏改造的纹层或薄层呈向上弯曲的碟形[9]。

剖面中最大规模的碟形构造发育于变形粉砂层的底部，该变形构造长约58 cm，呈向上弯曲的典型碟形，碟形构造的底由深褐色的黏土条带组成，条带宽0.8～2.0 cm，之上黑色细微纹层变形强烈，发育大量的液化卷曲构造(见第3页图3)。

3认识与结论

以上识别了平陆地区黄河沿岸软沉积物变形构造，通过研究该地区的地貌背景和构造属性得知，剖面区的地貌特征是以富含水的松散砂层为主的堆积阶地。水平的沉积层中出现了以上各个独立的变形构造，意味着沉积过程中的动力事件，这些动力事件可以由沉积负载、风暴流、波浪和地震等因素引起[10-13]，但是液化构造绝大多数是由Ms≥5地震引起[8]。因此认为，在山西平陆地区黄河沿岸记录的软沉积变形构造对应着某次古地震事件，该变形层序列为震积层。综合上述分析可知，亚黏土层底部发育变形构造，因此变形时间发生于亚黏土层沉积之后，未变形粉土层沉积之前。

历史上发生过的对该地区影响烈度较大的地震共有2次，一次是1556年陕西华县8级地震，震中距离研究区133 km，影响烈度是Ⅷ度；另一次是1815年山西平陆6级地震，震中距离上述震积层剖面8 km，对研究区的影响烈度为Ⅷ～Ⅸ度。震积层拔河高度1.2 m，属全新世地层，上覆未变形层只有15 cm，根据黄河近现代沉积速率[14-15]，推测其形成年代接近现代。综上所述认为，该研究发现的山西平陆黄河震积层可能对应于上述2次历史地震中的1次地震事件，进一步的结果还需年代测试数据进行验证。

图3　碟形构造Fig.3　Dish structure

参考文献：

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Identification of Seismites Along the Yellow River Coast in Pinglu Area in Shanxi

SHI Shuang-shuang1,2, ZHAO Qiang1,2, DONG Bin1,2, HAN Xiao-fei1,2, ZHANG Long-fei1,2

(1.Earthquake Administration of Shanxi Province, Taiyuan Shanxi 030021, China;2.State Key Observatory of Shanxi Rift System, Taiyuan Shanxi 030025, China)

Abstract:Shanxi province is one of the provinces in the east of China in which earthquake activity is strong. Fenwei Seismic Zone encountered many strong earthquake attacks in historical period. A seismites profile along the Yellow River coast in Pinglu area in Shanxi is newly identified and studied. Characteristics, size and types of the soft sediment deformation structures are described. Combined with the historical earthquake data in this area and the Yellow River hydrological data, historical earthquake events associated with seismites are analyzed. These studies provide basic data and valid evidence for the further study of historical earthquake events and their deformation structures.

Key words:Historical earthquake; Seismite; Soft sediment deformation structure

中图分类号：P315.2

文献标志码：A

作者简介：第一史双双(1984—)，女，湖北省随州市人。2012年毕业于中国地质大学(武汉)资源学院，博士研究生，工程师。

基金项目：山西省地震局科研项目(SBK-1633)。

收稿日期：2015-11-27

文章编号：1000-6265(2016)01-0001-03