河北隆尧现今地裂缝与1966年邢台地震关系

郭 慧，王 鑫

(中国地震局地壳应力研究所，地壳动力学重点实验室，北京 100085)

河北隆尧现今地裂缝与1966年邢台地震关系

郭 慧，王 鑫

(中国地震局地壳应力研究所，地壳动力学重点实验室，北京 100085)

通过对隆尧现今地裂缝与1966年河北邢台地震时的地裂缝、余震、等震线、地形变等资料进行对比，证明了隆尧地裂缝的形成与1966年邢台地震有关。隆尧地裂缝的再次出露，对1966年邢台地震发震构造的研究提供了研究基础。

隆尧现今地裂缝；1966年邢台地震；发震构造

0 引言

现今地裂缝作为一种地质灾害受到了地质学者的关注。20世纪20年代初美国德克萨斯州的Goose Creek油田地区地裂缝的出现揭开了地裂缝研究的序幕[1-2]。1958年我国在陕西西安首次发现地裂缝，是现今我国研究最早的地裂缝，至今已在18个省区发现存在地裂缝灾害现象。1979—1990年期间在全国范围内对地裂缝活动活跃地区进行了勘察、普查工作，新发现了大量的地裂缝，如北京地区新发现76条[3]、汾渭地区新发现180多条[4]以及河北平原新发现151条[5]等。对于这些地裂缝的成因存在以下几种看法：古河道成因说[6]、微裂隙闭锁-开启成因说[7-8]、差异沉降成因说[9]、优势面理论[10]、断裂倾滑成因说[11]、综合成因说等。

河北隆尧地裂缝是华北平原地区目前发育规模最大的一条地裂缝。该地裂缝20世纪60年代开始出露，其在农田、乡道、河渠等地呈零星展布，2003年该地裂缝大量出露于地表，并开始活动，2006年左右由于地裂缝造成了村内房屋裂缝及公路开裂，受到地质灾害调查与防治部门的关注。该地裂缝展布于隆尧县南，长度达30 km，走向自西向东由NWW转为NEE向。近年来对该地裂缝的成因研究也存在各种争论，主要为断裂活动、与地震相关、地下水开采及综合成因等[12-16]。

依据历史地震目录记载，邢台地区在1966年发生5次6级以上地震，地震震中分别位于隆尧现今地裂缝的南北两侧。3月8日马栏6.8级地震距离隆尧地裂缝最近，为2.7 km；3月26日6.2级地震距离最远，约为40 km(图1)。震后现场考察显示该次地震形成了大规模的地裂缝[17]，有的地裂缝与隆尧现今地裂缝位置一致。近年来跨隆尧地裂缝开挖的探槽揭示出其与地下断层连通[15]，而断层活动是否与1966年邢台地震有关，即隆尧地裂缝的成因是否与地震活动有关仍存在争议。

本文在前人资料的基础之上，阐述隆尧地裂缝展布特征及其成因，分析1966年邢台地震震后现场调查资料、震源参数、地震余震分布及地形变等特征，并将其与隆尧现今地裂缝的展布特征及运动方式进行对比，揭示隆尧地裂缝与1966年邢台地震两者之间的关系，为隆尧现今地裂缝的成因研究提供依据。

1 邢台地区地质构造背景

邢台地区地处华北平原太行山东缘的东侧，地势平坦。地震区在地质构造上位于华北平原沉降带冀中坳陷的南部。1966年邢台5次强震震中均位于束鹿断陷盆地内，该断陷盆地是受早第三纪的新河断裂所控制的半地堑状盆地，长70 km，宽14～20 km(图1)。盆地西侧为隆尧凸起，该凸起呈斜坡状向东倾没于束鹿断陷盆地之下；东侧边界为新河断裂，并直接与衡新凸起毗邻；盆地顶部覆盖有上第三系—第四系松散沉积层，第四纪地层覆盖厚度可达300～550 m左右[18](图2)。

图1 邢台地区断裂与1966年邢台地震群震中分布图

图2 束鹿断陷盆地地质剖面图(依据文献[19]修改，剖面位置见图1)

该地区内发育有多条NNE与近EW向展布的断层，震中附近的主要断裂有NNE向的百尺口断层、艾辛庄断层、牛家桥断层、新河断层与NWW转NEE向的隆尧断层(图1)。其中新河断层为“铲形”正断层，依据1966年7.2级地震的等震线烈度与震源机制解获知，该断层为7.2级地震的发震断层[20]；隆尧断裂位于束鹿盆地的南端，控制着该盆地与南侧巨鹿断陷的边界，其地理位置与隆尧现今地裂缝一致。

2 河北隆尧现今地裂缝

2.1 隆尧地裂缝展布特征

河北隆尧地裂缝位于隆尧县以南，西端起始于崔庄，走向NWW，经过周村、周张庄、柏舍、西店子，切断澧河，转为NEE向经过东店马、西清湾，穿过小漳河后转为NE向，穿越毛尔寨等村，总长度大于30 km(图3)。该地裂缝的主要运动方式为正断，南盘下降[15-16]。依据其发育规模(包括长度、宽度、深度)、灾害情况，属于一条典型的巨型地裂缝。

该地裂缝出现的时间有先后，活动形式也有不同。本文依据地裂缝的展布特征，以澧河河道为界将该地裂缝分为2段。西段以NWW走向为主要特征，自崔庄延伸至澧河河道以东，长度约为17 km，该段以垂直运动为主，最大垂直位错50 cm，兼有走滑运动，位错仅数厘米，左旋与右旋运动均有显示，其最早于20世纪80年代出现，以串珠状塌陷的形式出露，2006年开始加重，逐年发展为现今的规模；东段以NE走向为主要特征，自澧河河道延伸至毛尔寨村以东，长度约为15 km，该段以垂直位错为主，错动量相对较小[16]。该段地裂缝距离1966年地震震中较近，震后出现大量地裂缝，现今规模已减弱，但方向性更加稳定。由地裂缝与河道展布的走向可以看出，地裂缝与河流呈直角或近直角相交，因此其成因与河道无关(图3)。

注：图中黑色粗实线为地裂缝展布位置图3 河流隆尧现今地裂缝展布图(依据文献[15]修改)

隆尧地裂缝整体展布具有方向性稳定、连续性好及与断裂位置一致的特点。曹建玲等[16]跨地裂缝布设的4条水准监测测线及4个地面形变固定监测点表明，地裂缝既有垂直运动又有水平运动，至今仍在持续活动。依据近期的观测资料，最大的地表沉降位于西段的南小河村，可达53 mm/a，最大的水平错动位于西段的西店子村，可达25 mm/a。

2.2 隆尧地裂缝成因

河北隆尧地裂缝的地质调查与研究起始于20世纪80年代[21]，由于近年来地裂缝活动逐渐增强而受到越来越多的关注，但地质学家对于该地裂缝的成因尚存在各种争议。对于该地裂缝的成因有构造地裂缝与非构造地裂缝2种说法：一种说法认为，隆尧地裂缝为构造地裂缝，其形成、发育和活动与断层蠕滑型活动有关，地下水过量开采也是地裂缝形成的重要因素[12-15]；另一种说法认为，隆尧地裂缝为非构造地裂缝，其成因仅是因为地下水位下降导致地表不均匀沉降引起的[16]。

近年来，有关隆尧现今地裂缝的主要研究进展为在西店子村东澧河河道内跨隆尧地裂缝开挖了大型探槽，该探槽揭示出现今地裂缝与地下断层相连，断层走向NW80°，倾角85°，北升南降，地表地层垂直位移0.10～0.15 m，探槽地层揭示出的最大垂直位移为2.92 m，依据地层构造特征揭示出该断层发生过多期断层活动事件。因此，前人认为隆尧地裂缝属于构造型地裂缝，与断层活动有关[15]。

但对前人获得的结论存在以下2点疑问：①澧河探槽内所揭示的地层出现垂直位错，且随着地层向下，垂直位移呈倍数增加并揭示出断层活动事件，如果将该垂直位错定义为断层的蠕滑现象，则垂直位错不会出现倍数增加，因此探槽揭示的断层活动应与地震活动有关；②该地区近年来发生过1966年邢台地震，地震破裂是否由于该地区较厚的第四纪沉积物堆积，使得地震位错被吸收导致地表没有出露或仅部分出露，而由于近年来的人类活动使得地震破裂逐渐显露地表？

鉴于对以上问题分析，本文将从1966年邢台地震震后现场调查、震源参数、余震分布、地形变等资料与隆尧地裂缝特征进行对比，证明隆尧现今地裂缝的成因与1966年邢台地震有关，与裂缝相连通的断层活动亦与1966年邢台地震有关。

3 1966年邢台地震群

1966年邢台地区3月8日至3月29日短时间内共发生6级以上大震5次，这些地震分别为发生在南端的3月8日马栏6.8级地震，3月22日王府附近的6.7级地震和发生在中部东汪一带的7.2级地震，而后3月26日6.2级地震发生在北部的百尺口附近，3月29日巨鹿北6.0级地震再次回到马栏6.8级地震震中附近(图1)，这5次地震的震中相距约50 km，此地震序列被归属为震群型地震[17,22]。其中以3月8日的马栏6.8级地震和3月22日的东汪7.2级地震破坏最重，成为邢台地震群的强震爆发阶段。

1966年邢台地震距今已发生了50年，对该次地震发震构造的研究成果颇多。大多数学者认为浅部的铲形断层、缓倾角的滑脱面和中下地壳的陡倾角深断裂的组合为该次地震的发震构造[19-20,23-30]。许多学者利用形变测量、地震波及测震学等资料获取邢台地震震源机制解和地震矩等震源基本参数(表1)。

1966年邢台地震后对6.8级与7.2级2次地震所形成的地表裂缝带进行了实地调查[17]，其中3月8日马栏6.8级地震造成的地裂缝主要呈NNE、NWW与NEE方向展布，排列形式多样，多数为张性裂缝与张扭性裂缝，且具有水平和垂直错动性质[31-32]。该地区河流发源于太行山东缘，向北东方向穿过邢台地区汇入渤海，总体走向呈NNE或NNW向(图4)。由地裂缝与邢台地区的河道分布可见，有的地裂缝在河道附近分布且与河道平行，这些地裂缝的形成与河道有关；但部分地裂缝的走向与NNE走向的河道呈近垂直或钝角相交，因此该部分地裂缝可以排除受河道的影响，为构造型地裂缝。3月22日东汪7.2级地震形成的地裂缝主要呈NE、NEE走向展布，小部分呈NWW向，该次地震所形成的地裂缝范围较广，在其东侧约90 km的卫河河道附近仍可见到与河道平行的地裂缝。该次地震的地裂缝多数与河道有关，有的地裂缝走向与河道垂直或钝角相交，其形成原因与河道无关，属于构造型地裂缝[31-32]。但由于当时调查资料粗糙，没有将2次地震的构造地裂缝与非构造地裂缝区分开来。

表1 1966年邢台强震震源参数表[17]

图4 1966年3月8日6.8级地震地裂缝展布图(地裂缝资料参考文献[17])

4 隆尧地裂缝与1966年邢台地震资料对比

依据1966年邢台地震5次6级以上地震震中与隆尧现今地裂缝的地理位置可以看出，3月8日马栏6.8级地震、3月29日巨鹿北6.0级地震与隆尧现今地裂缝相邻，其余3次地震位于隆尧现今地裂缝的北侧(图1)。由震中位置推断隆尧现今地裂缝的形成与1966年3月8日马栏6.8级地震的关系更为密切，由以下几个方面分别讨论隆尧地裂缝与1966年邢台地震有关的证据。

4.1 与3月8日马栏6.8级地震地裂缝分布对比

由1966年邢台地震震后现场调查获得的马栏6.8级地震地裂缝分布图(图4)可知，在澧河以东一直延伸到西清湾附近，存在一组走向为NEE、与河道近垂直展布的震后地裂缝，其展布位置与隆尧地裂缝东段相吻合，西清湾至毛尔寨段存在零星的走向NE的震后地裂缝展布，但与隆尧地裂缝东段的位置存在差异；澧河以西的隆尧地裂缝西段没有震后裂缝展布的资料，而现今已无法分辨震后地裂缝的遗迹，因此无法获知隆尧地裂缝西段是否存在与其位置相近的震后裂缝展布。

由地裂缝的活动形式可知，其西段的垂直与水平位错较大，而东段则仅出露地裂缝，位移量很小。分析其原因是1966年邢台地震后，东段(东店马村至毛尔寨村)形成了地裂缝，且产生了垂直与水平位错，但由于该地区的砂土液化现象较多，地裂缝分布广泛且无规律，导致当时的地震现场调查很难区分地震地裂缝与非构造型地裂缝，震后由于雨水冲刷、人类活动等导致地裂缝闭合，近年来由于地下水的开采又重新出露地表，但位移量小；西段(崔庄村至东店马村)距离地震震中较远，地震后地表没有出现地裂缝，其形变被邢台地区较厚的第四系沉积物所吸收，近年来由于地下水开采，使得地裂缝出露地表，且伴随有垂直与水平位错，其地理位置与隆尧断裂一致。因此初步判定隆尧现今形成的地裂缝的成因与1966年邢台地震时的断层活动有关。

4.2 与震源参数对比

1966年邢台地震后，前人现场调查分别给出了6.8级与7.2级地震的等震线分布图[17]。1966年3月8日的马栏6.8级地震震源深度10 km，震中最大烈度Ⅸ度强，极震区呈NNE向的椭圆状，长轴长约17.6 m、短轴长约5.8 m；1966年3月22日东汪7.2级地震震源深度约9 km，震中最大烈度Ⅹ度，极震区呈NE向的不规则椭圆状[32](图5a)。

注：黑色实线为3月8日6.8级地震等震线， 黑色虚线为3月22日7.2级地震等震线；a 1966年邢台6.8级与7.2级地震等震线与现今地裂缝对比图[17] 注：地震资料为1966年3月至1985年12月震级大于1级以上地震 b 1966年邢台地震余震分布与隆尧现今地裂缝对比图 图5 1966年邢台地震等震线与余震分布图

图5a为1966年邢台6.8级与7.2级地震等震线分布图，其中马栏6.8级地震等震线总体走向NE，呈北端窄、南端变宽的不规则椭圆形。隆尧现今地裂缝东段横穿极震区，并与其呈小角度相交，其西段可延伸至Ⅶ度区内，Ⅶ度区的形状特征表明马栏6.8级地震除NE向断层活动外，也存在NWW向断层活动的可能性(图5a)。

图5b为1966年邢台地震后余震分布图，从图中可以看出余震分布总体呈NE走向，余震均集中在5次6.0级以上地震的震中附近。其显著特点为在其南端的西侧，余震的数量明显增多，出现一组走向NWW的余震条带，与隆尧地裂缝的西段走向相同，位于隆尧地裂缝西段向西的延长线上。这表明邢台地震在隆尧附近的NWW向断层，即与隆尧地裂缝相连通的断层存在小震活动。

4.3 与地震形变对比

1966年邢台地震发生后，大地测量所获得的结果表明，在地震发生时邢台地震的错动面为NE走向，以右旋水平错动为主，并伴有水平方向的引张和垂直方向的下降运动，呈现出张扭性断层错动模型[33]。

1966年邢台地震后垂直形变图表明，邢台地震后形成了2个地震沉降区，一个位于东汪7.2级地震震中附近，一个位于马栏6.8级地震震中附近。隆尧现今地裂缝在地理位置上看与6.8级地震震中附近的沉降区有关。该沉降区走向NE，最大沉降值大于200 cm。现今地裂缝位于沉降带的北侧，这与隆尧地裂缝表现出的北升南降运动方式一致(图6a)。

1966年邢台地震后水平形变图表明，邢台地震在NE向的错动面两侧表现为右旋水平错动，该水平运动位错主要为7.2级地震形成的。而在隆尧现今地裂缝的两侧可以看到既有左旋又有右旋水平错动，这与隆尧现今地裂缝的左旋与右旋均有显示的水平运动方式相似(图6b)。

注：图中绿色虚线为现今地裂缝 a 邢台地震后垂直形变图 b 邢台地震后水平形变图图6 1966年邢台地震形变与现今地裂缝对比图[33]

5 结论与讨论

河北隆尧现今地裂缝是目前华北平原地区规模最大的一条地裂缝，该地裂缝起始于1966年3月邢台6.8级地震，震后地裂缝很快闭合。近年来由于地下水开采、农田灌溉、雨水冲刷等原因，经过缓慢的发育过程，在隆尧县以南逐渐出露地表并形成了一定规模。隆尧地裂缝整体上方向性稳定，连续性好，展布位置与隆尧断裂位置一致。

本文依据前人实地野外调查及探槽所揭示的构造现象，认为隆尧现今地裂缝与地下断层相通，其成因为构造型地裂缝，且与1966年邢台地震密切相关，并通过隆尧地裂缝的展布位置和活动方式与1966年邢台地震震后地裂缝、等震线、余震、地形变等资料的对比，证明了这一观点。

多数学者认为隆尧地裂缝是由于隆尧断层的蠕滑作用所形成[12-15]，但并不能排除断层粘滑形成的可能性。首先，1966年邢台地震后在东店马村至毛尔寨村一带出现的地裂缝，其位置与隆尧现今地裂缝东段一致；另外，前人探槽所揭示的构造现象表明隆尧断层为活动断层，且发生过多次古地震事件，因此本文推测1966年邢台地震造成了隆尧断层的联动。但与隆尧地裂缝位置相一致的隆尧断层是否为1966年3月8日邢台6.8级地震的发震构造之一，仍需要进一步讨论，并通过地质学方法进行验证。隆尧现今地裂缝的再次出露对研究1966年邢台地震的发震构造提供了研究基础。

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Relationship between the Present-day Ground Fissure in Heibei Longyao and the 1966 Xingtai Earthquake

GUO Hui, WANG Xin

(Key Laboratory of Crustal Dynamics, Institute of Crustal Dynamics, CEA, Beijing 100085)

The comparison between the Longyao present-day ground fissure and the surface rupture, aftershocks, isoseismal and crustal deformation of the 1966 Xingtai earthquake proved that the formation of the Longyao ground fissure is related with the 1966 Xingtai earthquake. The discovery of the Longyao ground fissure provides the basis for the study of the seismogenic structure of the 1966 Xingtai earthquake.

Longyao present-day ground fissure； the 1966 Xingtai earthquake； the seismogenic structure

郭慧，王鑫．河北隆尧现今地裂缝与1966年邢台地震关系[J]．华北地震科学，2017，35(1):10-16.

2017-02-09

国家自然基金青年基金项目(41202157)；中国地震局地壳应力研究所基本科研业务费专项项目(ZDJ2013-19)

郭 慧(1985—)，女，山东滨州人，助理研究员，主要从事活动构造、古地震研究工作.E-mail:huifeiyang@163.com.

P315.2

A

1003-1375(2017)01-0010-07

10.3969/j.issn.1003-1375.2017.01.002