张家口-宣化地区断裂构造与地震带分布

安少乐， 张　刚

(1.西安石油大学 地球科学与工程学院，西安 710065；2.中国石油长庆油田分公司 第三采气厂，内蒙古 乌审旗 017300)



张家口-宣化地区断裂构造与地震带分布

安少乐1， 张刚2

(1.西安石油大学 地球科学与工程学院，西安 710065；2.中国石油长庆油田分公司 第三采气厂，内蒙古 乌审旗 017300)

通过对张家口地区区域重力调查资料编图，系统探讨研究区内北西西向构造带、北北东构造带的地质构造背景及其与地震带分布的对应关系.认为区内地震活动受北西西向张家口-蓬莱构造带和北北东向山西断陷带的控制作用明显.新生代以来，在NEE-SWW向挤压，NNW-NNE向拉张应力作用下，NWW向张家口—蓬莱断裂带持续发育和活动.研究结果为深入研究该区地壳深部结构、地震活动等提供重要依据.

张家口-宣化地区；断裂构造；地震带

张家口-宣化地区是我国地质灾害多发的区域之一.区内发育有一规模宏大的NWW向活动断裂带，也是我国著名的地震集中带，它与北北东向断陷带共同组成了华北地区重要的活动构造带.该区域地震活动频繁而剧烈，一直以来吸引了国内外各类专家、学者的关注，前人在其形成、演化等方面开展了大量的研究工作[1-2].笔者试图通过对张家口地区区域重力调查资料编图，系统探讨形成北西西向构造带、北北东构造带的地质构造背景及其与地震带分布的对应关系，为深入研究该区地壳深部结构、地震活动等提供重要依据.

1　区域地质

研究区位于张家口-蓬莱构造带和山西活动构造带的交汇部位.区内三面环山，东北部为近东西向展布的冀北山地，海拔为1 000～1 500m，西南部为熊耳山、白马山等山脉，海拔1 000～2 200m，东南部为大马群山，海拔约1 500～1 800m，中部洋河标高海拔600m，周边不同方向延伸的山脉，将研究区构筑呈“三角形”地貌[3].

1.1构造演化

根据前人研究成果[4]，晚元古代末期—早元古代，华北地台结晶基底内逐步形成一条北西向弱化带；中侏罗纪—早白垩纪，华北地区发生强烈的构造运动，在北西-南东向挤压应力的作用下，华北地区广泛发育了一定规模的NNE-NE向断裂构造.新生代以来，在NNW向拉张应力环境下，NW-NWW向构造带继续发育，同时产生了一系列新的左旋走滑性质的NW-NWW向断裂.有研究表明，NNE-NE向构造带，自全新世以来活动逐渐减弱，而NW-NWW构造带活动性则不断增强，并逐渐发展成为华北地区近代重要的构造带或地震带.

图1　张家口-宣化地区布格重力异常

1.2岩浆活动

张家口—宣化地区构造运动强烈，岩浆活动频繁.自太古代以来，本区经历了多种构造体制的转化，并发生了多期构造热事件，发育了自前寒武纪至新生代不同时代的沉积建造和岩浆活动.太古代—元古代本区的岩浆活动主要表现为大规模的火山活动和岩浆侵入；中、晚元古代的岩浆活动并不明显，很少发现有岩浆活动的迹象；海西期岩浆活动变的较为剧烈，在尚义一赤城深大断裂两侧，形成一系列超基性—中性—酸性侵入岩体；印支期，本区南部局部有含磷超基性岩体，为超基性岩浆活动；燕山期是本区的重要造山期，岩浆活动异常强烈，岩浆侵入活动以中酸性为主；喜马拉雅期岩浆活动以基性岩浆喷发为主，主要表现为玄武岩浆的溢流、喷发，集中分布在尚义—张北一带，至今其深部物质仍有活动[5].

2　断裂特征与地震活动

由于研究区所处的构造位置独

特，使得区内构造复杂，断裂发育.前人的研究结果表明，张家口-蓬莱断裂带是由20多条不连续的NW-NWW或近EW向断裂组合而成，并多处与北东向断裂交汇.为了提取重力场反映的线性构造信息，本文对重力异常分别进行了0°、45°、90°和135°方向导数、重力总水平梯度等计算，来分析各种图件所反映的断裂构造信息.

从各种处理图件所反映的线性构造来看，该研究区内发育的主要断裂有3条，分别为F1、F2、F3(图1～图6)，其特征如下：

图2　断裂与水平一阶导数(0°)叠合图

图3　断裂与水平一阶导数(45°)叠合图

图4　断裂与水平一阶导数(90°)叠合图

图5　断裂与水平一阶导数(135°)叠合图

图6　断裂与总水平梯度叠合图

(1)张家口断裂(F1)：是张家口-宣化盆地的北缘控盆断裂，该断裂整体呈北西西走向，约310°，倾角60°～70°，局部被北北东向断裂切割，长约80km，由多条次级高角度正(或逆)走滑断层组成.地表上其北火焰山一猴儿山强烈隆起，以南主要为万全、张家口、宣化等山间断凹和尖山中强隆起.该断裂在布格重力异常表现为重力高与重力低的过渡带，场值在-86～-94mGal之间.总水平梯度等异常图件上表现明显，总水平梯度最大可达3.4E.在0°、45°、90°、135°方向梯度及水平总梯度图上均表现为异常的极值连线.该断裂北侧中生代地层抬升，形成低山丘陵地貌；南侧下降盘接受第四纪堆积.该断裂在新近纪晚期至第四纪早期活动强烈[6]，多次错断第四纪晚期堆积物.自晚更新世又开始活动，在其中段发生较大的垂向运动，是晚更新世—全新世活动断层[7].结合已有的地震活动分布资料推测，该断裂带是中、强地震活动发生的潜在区，应加强对其的观测与研究.

(2)洋河断裂(F2)：洋河断裂为张家口盆地中部一条北西向隐伏断裂，位于万全—沙岭子—宣化—下花园一线，主要地段与洋河一致.断裂大部分被第四系覆盖，仅宣化以东有出露，为断层面向北倾斜的逆断层，局部切割上侏罗统地层.该断裂在0°、45°、90°、135°方向梯度及水平总梯度图等异常图上表现不明显，但在卫星影像显示清楚[6].在重力场上表现为异常等值线扭曲带，由异常等值线特征推测，断裂横穿整个盆地，长近百公里，控制着盆地内的河流、阶地发育.沿该断裂地震活动分布相对密集，表明该断裂具有较强的活动性，应加强对其的研究工作.

(3)冼马林断裂(F3)：该断裂为张家口一蓬莱构造带的重要组成断层之一，呈北西走向，约320°，倾向北西，倾角70°，全长 50km以上，是由一组左阶斜列的北西向断层组合而成，各段之间均有北东向断裂交接.该断裂遥感影像清晰可辨，错断山盆地块，控制着沿线地貌的发育特征.断裂东北部为山丘地貌，出露中上白垩系；西南部是洪积扇平原，主要为第四纪堆积物，断裂主要表现为逆断性质，晚更新世-全新世仍有活动[6]，为第四纪断层.该断裂东南段有明显的重力异常梯级带，场值在-88～-80mGal之间，在0°、45°、90°、135°方向梯度及水平总梯度图上均有所反映，其在东南段表现最为明显.沿该断裂中小地震活动较为发育，表明其活动性较强，应加强对其的研究工作.

由研究区重力场所反映出的线性构造推断，张家口-宣化地区深层构造复杂.区内重力梯级带宽度可达数百米，从研究区北部的张家口断裂到南部的冼马林断裂，重力场所反映出区内地壳厚度较两侧薄，在新构造活动的影响和深部构造的控制下，形成了这种地貌形态和地壳厚度特征的差异，也反映出密集重力梯级带所处的挤压强烈地段和构造变形带，是孕育地震的场所.研究区东南部分布有9个地震活动点，其中出现5个5级以上地震，4个4.7～4.9级地震.从地震分布来看，中小地震多分布在走滑逆冲断裂附近，中强震则集中发生在挤压逆冲推伏构造地段，这可能由于走滑活动断裂带比挤压逆冲推伏构造带的应力更易于释放，能量不易累积，因此在走滑活动断裂区域不易孕育或诱发强震.

3　结语

1)研究区广泛发育NW-NWW、NE-NEE两组断裂构造，且NW-NWW为该区的主要断裂，发育规模大，作用时间长，活动性较强；NE-NEE为次级断裂，规模较小，作用时间短，活动性较弱.

2)新生代以来，在NEE-SWW向挤压，NNW-NNE向拉张应力作用下，NW-NWW向张家口-蓬莱断裂带继续发育和活动.

3)地震活动沿重力梯级带、断裂构造分布明显.区内地震活动大都分布在NW-NWW、NE-NEE两组断裂构造部位或附近，两者具有明显的对应性，尤其是与深部隐伏断裂带对应最为明显.

[1] 马杏垣，宿俭，吴大宁.中国活动板块体运动与构造变形[M].北京：地震出版社，1987.

[2]马杏垣，吴大宁.中国新生代的伸展构造[J].中国科技情报，1988，7(2)：1-2.

[3]宋津生，魏世英.张家口—宣化盆地地质构造与地震活动的初步分析[J].河北地质学院学报，1979(1)：56-63.

[4]徐杰，宋长青，楚全芝.张家口—蓬莱断裂带地震构造特征的初步探讨[J].地震地质，1998，20(2)：147-154.

[5]周月玲.洋河盆地北缘断裂带的几何结构与构造变形[D].北京：中国地震局地球物理研究所，2011.

[6]周江林.张家口盆地活动断裂研究[D].北京：中国地震局地球物理研究所，2011.

[7]尤惠川，邵翠茹，杨歧焱，等.张家口断裂发现第四纪晚期活动证据[J].震灾防御技术，2008，3(4)：474-477.

[8]张先康.张家口—渤海地震带及其两侧地壳上地壳构造与速度结构研究[M].北京：地震出版社，1988：1-16.

[责任编辑仲圆]

Distribution of Fault Structure and Seismic Beltin Xuanhua-Zhangjiakou Region

AN Shao-le1, ZHANG Gang2

(1.SchoolofEarthScienceandEngineering,Xi’anShiyouUniversity,Xi’an710065,China; 2.TheThirdGasProductionPlant,PetroChinaChangqingOilFieldCompany,WushenCounty017300,China)

Inthispaper,the< class="emphasis_italic">author

triestocompiletheregionalgravitysurveydataintheZhangjiakou-Xuanhuaregion,andinvestigatetheformationoftectonicbackgroundofthenorth-west-westtectonicbeltandthenorth-north-easttectonicbeltintheresearchregionanditscorrespondingrelationshipwithdistributionofseismicbeltsystematically.ItisconsideredthatcontroleffectoftheZhangjiakou-PenglaitectonicbeltwiththedirectionofNorth-West-WestandtheShanxifaultdepressionbeltwiththedirectionofNorth-North-Eastonseismicactivitiesintheresearchregionisobvious.SincetheCenozoic,undertheactionofextrusionstressintheNEE-SWWdirectionandthetensilestressintheNNW-NNEdirection,theZhangjiakou-PenglaitectonicbeltwiththedirectionofNWWisdevelopingandactivecontinuously.Theresearchresultsprovideanimportantbasisforfurtherstudyofdeepcrustalstructureandseismicactivityinthisregion.

Zhangjiakou-Xuanhuaregion;fracturestructure;seismicbelt

1008-5564(2016)03-0083-05

2015-10-11

安少乐(1989—)，男，陕西宝鸡人，西安石油大学地球科学与工程学院硕士研究生,主要从事应用地球物理研究.

TE121.2

A