扶余／松原－肇东断裂研究综述

刘权锋盛 俭卢 滔张洪艳盘晓东

（1．防灾科技学院，河北 三河 065201；2．南京工业大学，江苏 南京 211800；3．吉林省地震局，吉林 长春 132011）

扶余／松原－肇东断裂研究综述

刘权锋1，盛 俭1，2，卢 滔1，张洪艳3，盘晓东3

（1．防灾科技学院，河北 三河 065201；2．南京工业大学，江苏 南京 211800；3．吉林省地震局，吉林 长春 132011）

扶余／松原－肇东断裂是松辽盆地内一条重要隐伏断裂，因以往记录到的中强地震较少而缺少对其的研究。近年来该断裂地震活动明显增强，是目前东北地震区地震活动最为强烈的断裂构造，故对断裂活动性研究十分迫切。在掌握了石油深部资料后，通过收集总结断裂相关的地质构造背景、地震记录、地球物理场特征以及地球物理探测资料等，以产状、地震活动性，最新活动年代为依据将断裂分为四段，综述了各分段断裂产状、性质、活动历史及活动年代等，并对断裂下一步研究提出建议。

扶余／松原－肇东断裂；松辽盆地；断裂分段；断裂特征；发震能力

0 引言

近年来，松辽盆地中强地震事件增多，这些地震事件主要发生在扶余／松原－肇东断裂与查干泡—道字井断裂交汇处［1－2］，如 2006年的查干花5.0 级地震，2013 年的 5.8 级震群，震群造成20余万人受灾，直接经济损失20多亿元。扶余／松原－肇东断裂是松辽盆地内一条重要的发震断裂［3］，北起肇东，南端延伸至查干花地区，穿过松原市，并由多条次级断裂组成［4－5］，在松原地区与第二松花江断裂交汇处曾经发生过吉林省最大的地震［6－8］，为 1119 年的 63／4级地震（图1）。从地震活跃程度分析扶余／松原－肇东断裂是目前东北地震区内活动最为强烈的断裂构造。然而，由于断裂处于地震相对较弱的东北地震区，且均为第四系所覆盖，因此以往对其的研究主要集中在石油部门生产中进行的探测所得到的资料的分析，该断裂的研究资料相对较少。

图2为石油部门的深部地球物理探测资料，其中（a）、（b）两条测线位于查干花地区，为东西向布置，深部资料显示断裂为正断层，在（b）测线位置造成了T1（嫩江组底面）反射层的变形，并错断T1反射层，控制第四系基底埋深。（c）测线位于松原城区，为南北方向测线，地震反射剖面显示扶余／松原－肇东断裂为逆断性质，分支断裂具有上凸下凹的构造变形特征，这种变形可能是构造反转的结果。

石油资料可以帮助我们清晰地了解断裂在深部的展布情况，然而也具有浅部数据精度不够或丢失的缺点。近年来该断裂带上布设的浅层人工地震探测测线逐渐增多，为进一步了解该断裂的活动性提供了有利的基础数据。本文收集了近年来该断裂带上的浅层人工地震探测数据，对该断裂的活动性进行了总结、分析。根据这些数据发现扶余／松原－肇东断裂在产状、地震活动性，最新活动年代等特征上存在着较为显著的差异，可以大致分为四段，分别为扶余－肇东段、扶余北段、孤店段和查干花段断裂（图1）。

1 地质构造背景

扶余／松原－肇东断裂位于松辽盆地中部，属深大基底断裂，在构造位置上处于东北断块区松辽断块坳陷内中央坳陷和东南隆起交界处［9］，为松辽断块沉降带内次级构造单元的分界带［10］，并控制着第四系的沉积［11－12］。松辽盆地位于东北地区中部，四周以深大断裂为界［13］，是大型中新生代陆相沉积盆地，具有断坳陷双重构造格局［14－16］。 按 前 人 研 究 的 中 国 构 造 单 元 划分［17－18］，松辽盆地位于布列亚—松辽亚构造域的南段，其西部为蒙古—兴安亚构造域，东部为环太平洋构造域，盆地处在陆间区的东部和滨太平洋区北段的内带，受东西方向的应力。

图1 扶余／松原－肇东断裂分段示意图（据松原市活动断层探测与地震危险性评价，2012王雷等；吉林省松原地区孤店断裂活动性研究，2015邵博等；松原市扶余北隐伏活动断裂地震潜势研究，2016；扶余／松原－肇东断层南段活动性鉴定，2015）Fig．1 Sections of Fuyu／Songyuan⁃Zhaodong Fault

扶余／松原－肇东断裂总体被第四系所覆盖，处于隐伏状态［19－20］，北部以低平原区为主，包括河谷低平原、沼泽低平原等，地貌因人类活动破坏较为严重，断裂南部附近，有大大小小的湖泡沿断裂带方向呈串珠状分布，从侧面反映出断裂的走向。

松辽盆地磁场以低负值叠加宽缓正异常为特征，中北部为宽缓负异常，扶余／松原－肇东断裂所在盆地中部存在NE方向正值高异常带，断裂为基底断裂，该处磁异常带可能由断裂引起。盆地重力异常具有面积大、幅度低和异常梯度小的特点，重力异常带走向为NNE，西部低负异常且等值线密集，东部为重力异常正值区［21－22］，盆地内部存在若干局部正异常与低负异常，与周围异常差异明显，该地区对应盆地中央坳陷与东部隆起带，可能反应了基底局部隆起［23］，对应了扶余／松原－肇东断裂所在位置。李传友［24］认为扶余／松原－肇东断裂位于基底等深线突变带上，是盆地东西部重力、磁异常变化密集带，在断裂东西两侧的新构造运动存在差异，属第四纪断层。盆地内莫霍面变化特征与重力场相似，呈NE方向展布，扶余／松原－肇东断裂莫霍面埋深最浅，向东西两侧逐渐加深。

盆地发育地层由上侏罗统、白垩系、古近系、新近系和第四系组成，并以白垩系为主［25］。上侏罗统包含火石岭组（J3h）、沙河子组（J3sh）、营城组（J3y）；白垩系分为上下两统，上统分为明水组（K2m）、四方台组（K2s），下统自上而下分别为嫩江组（K1n）、姚家组（K1y）、青山口组（K1qn）、泉头组（K1q）、登楼库组（K1d）、营城组（K1yc）、沙河子组（K1sh）；古近系有依安组（Ey）；新近系包括大安组（Nd）、泰康组（Nt）［26］。 盆地在不同时期分布范围变化较大，如今是以晚白垩世四方台组—明水组及新生代构造运动以来盆地边缘隆起组成的盆地轮廓［16］。目前，普遍认为松辽盆地的演化经历了断陷、坳陷以及反转三个阶段［27—31］，具有“下断上坳” 的双层结构［32－35］。 扶余／松原－肇东断裂沉积盖层为中新生代沉积岩［36］，断陷期地层包括火石岭组，沙河子组和营城组［37－38］，总的地层可划分为：断陷构造层（火石岭组—营城组）、坳陷构造层（登娄库组—嫩江组）以及反转构造层（四方台组—泰康组）［13，31］。

扶余／松原－肇东断裂包括松辽盆地普遍发生了构造反转，大部分正反转构造都叠置在断陷上，于嫩江组末期开始发生［39］，此时裂陷作用早已停止，大陆板块间相互作用状态改变，产生了区域挤压应力场［40－41］，扶余／松原 －肇东断裂位于盆地中央反转构造带上，在断裂东侧，盆地隆升幅度大，抬升剥蚀较多，西部反之，整体呈现出向西倾翘的格局。扶余／松原－肇东断裂在后期构造反转中发育的逆冲断层与褶皱构造变形对第四纪地层存在影响作用，造成部分地层发生变形，其活动性已经渗入到第四纪（吉林省工程地震研究中心，2007）。

图2 扶余／松原－肇东断裂深部地震反射剖面图Fig．2 Deep Seismic Reflection Profile of Fuyu／Songyuan⁃Zhaodong Fault

2 扶余－肇东段断裂

扶余／松原－肇东断裂原名扶余－肇东断裂，因区域规划撤扶余区，改为松原市，所以名称发生变化。扶余－肇东段断裂是扶余／松原－肇东断裂的北段断裂，走向NE，北起肇东，南到松原市。在前人的研究中，也把这段断裂称之为大洼－薄荷台断裂，断裂整体倾向SE，倾角约60°，逆断层性质［26］。在断裂位置布设了人工地震测线，获得的地震反射剖面如图1所示，断裂错断了TQ界面，推测TQ反射界面为第四系底面①2012年“松原市活动断层探测占地震危险性评价”报告。，断层上盘沉积厚度减薄，下盘增厚，表明断层控制了TQ与T0之间的地层沉积，并表现出轻微的构造反转（禇庆忠等总结反转构造在地震剖面上的特征）。另外，断裂在肇东附近上下盘基底埋深相差约1000m，说明扶余－肇东段断裂在第四纪之前甚至第四纪早期有比较明显的活动［42］，钻孔的测年资料显示断裂为早中更新世断裂。在记录到的地震中，扶余－肇东段南端与第二松花江断裂交汇处小震活动较多［43－44］，沿NE方向延伸有少量地震（吉林省工程地震研究中心，2012），断裂并没有记录到 4.7 级以上地震［45－47］。 地表为平台冲洪积平原，未发现有 NE向地裂缝［48］，综合资料来看，该段断裂的地震活动性较弱，发生中强地震的可能性较低，是扶余／松原－肇东断裂带最平稳的一段断裂。

3 扶余北段断裂

在2012年松原市活断层探测与地震危险性评价项目中，研究人员根据石油资料以及浅层地震勘探，在松原城区北侧发现了一条隐伏断裂，并将该断裂命名为扶余北断裂，此断裂应为扶余／松原－肇东断裂的扶余北段分支，也是地震活动性较高的一段断裂。

扶余北断裂走向近 EW，地下破裂长度26.5km，具有明显的独立性，断层总体倾向 S，视倾角约60°～80°，部分位置倾角近似垂直，早期正断，中新世以来构造反转上部转变为逆断层性质，断层呈花状构造，形成了典型的多边形断层系［49－50］。

扶余北断裂在构造反转阶段发生了比较明显的转变［51－52］，断层也由N倾转变为现在的S倾，并在浅部较弱地层中形成反转构造褶皱［19］。浅层人工地震勘探剖面显示断裂造成第四系地层明显变形（图1），钻孔资料显示断裂两侧青山口组埋深变化较大且岩芯中有裂隙，说明断裂发生过强烈地震活动［53］。从地震记录来看，扶余北断裂具有明显地震集中现象，说明断裂具有较强的地震活动性，利用联排钻孔探测证实了扶余北断裂在晚更新世地层存在扰动，取断点位置土样利用光释光测年技术，确定断裂晚更新世以来存在活动。扶余北断裂地表人为破坏较严重，但断裂活动性已经进入第四系且地震活动较多，目前对断裂的研究还较少，有必要对其进行更进一步的研究。通过“深部地震构造环境探测”与“断层钻孔探测”等工作以及利用经验关系、构造类比、地下破裂参数拟合法等方法①，综合认为断裂具备6.5级左右的地震发震能力。

4 孤店段断裂

孤店断裂位于松辽盆地南部长岭凹陷与华字井阶地的分界线附近，在构造上处于盆地中央坳陷区南部的扶新隆起带西南端［54－55］，为长岭断陷区控制断裂之一［56］，其北端与扶余／松原－肇东断裂中段相连，地下破裂程度相同，应为扶余／松原－肇东断裂在孤店的一段分支。有研究认为［4］该段断裂是扶余／松原－肇东断裂带活动性最强的一条断裂。

孤店断裂地下破裂长度66km，北部走向NE，南部走向NW，总体走向近SN，倾向E，展布呈东倾的弓形。断裂呈铲形，具有典型的“下正上逆”的正反转构造特征，下部断距较大，上部断距小且陡（图1）。

断裂沉积期活动强烈，并于嫩江组末期发生构造反转［39，57－58］。 关于孤店断裂反转构造，其形成机制是先存正断层在后期受SE—NW向挤压应力，地层沿断面倾向发生逆向运动，下部保持正断，上部转变为逆断层并形成褶皱［51，59－60］，属断层控制型正反转构造［61－63］。断裂在石油剖面上表现为“上凸下凹”的特点，说明构造反转的逆断位移超过上部地层前期正断位移量但小于下部地层正断位移。付宪弟等［55］指出孤店断裂中部反转强度大于两端，中段反转率在0.3以上，两端不超过0.2，陈昭年等［64］也指出孤店断裂位置反转构造的反转率为0.254，这都说明断裂反转程度相对较弱，属轻度到中等反转构造［65］。

在孤店断裂位置布设浅层人工地震测线得到的地震反射剖面图（图3）显示断裂错断TQ反射界面，该界面为第四系反射底面，T0为第四系中间层，TQ层以上情况较为模糊。根据钻孔勘探资料，在15.0m深处发现粉质粘土层发现裂隙，两个钻孔软土层底部有0.85m落差，确定断裂在晚更新世有过活动。断裂还控制着地层发育，在深井子段变形带东西两侧落差达9m。目前，有研究认为孤店断裂与1119年63／4级地震有关［4，54］，根据变形带两侧 9m 地表落差推算晚更新统可能产生垂直落差20m，表明孤店断裂在晚更新世后仍有构造活动，所以这种可能性是存在的。通过地下破裂参数拟合法，利用Wells等经验拟合公式得到的断裂最大震级超过Mw6.0 级［4］，断裂具备孕育 6.5 级左右地震的能力。

图3 孤店段反射波解译剖面图（松原市断层活动性鉴定与地震危险性评价，2012）Fig．3 Reflection wave interpretation profile of Gudian section

5 查干花段断裂

查干花段断裂位于扶余／松原－肇东断裂南段，是断裂带地震活动最为频繁强烈的一条断裂，因断裂穿过查干花地区，所以称其为查干花段断裂。在查干花地区还存在若干条与查干花段断裂相交的NW向断裂，称之为查干花断裂组。

断裂整体被第四系覆盖，以往对其的研究较少。关于查干花段断裂的展布，主要存在两种观点，一种是根据以往资料以及石油部门的深部资料得到的展布情况（图1）；另外一种为“松原市活动断层探测与地震危险性评价”项目的研究成果。在2015年的“扶余／松原－肇东断层南段活动性鉴定”项目中，通过浅层地球物理综合探测以及控制性钻孔探测，确定了断层与石油资料推断断层基本上位于同一走向线。断裂长度约38km，走向NE，主倾向NW，地震反射剖面表现为逆断层并错断了T03反射层（图4），T03反射层解译为白垩系嫩江组顶面，显示为早中更新世断裂。断裂在裂陷期活动较为强烈［66］，深部断层组合成负花状构造（图2），在局部地段曾发生构造反转［67－68］。

图4 查干花段反射波解译剖面图Fig．4 Reflection wave interpretation profile of Chaganhua section

2013年，查干花段断裂与NW向查干泡－道字井断裂的交汇处吉林省前郭县发生了5.8级震群。关于此次震群，张洪艳等［69］利用双差定位法对地震序列重定位后，发现地震主要集中在查干泡－道字井断裂北部东侧，5次5级左右地震深度都在8～15km范围内，沿NW向破裂较EW向破裂更充分，震群长轴展布 NW近 EW 向［70］，认为查干泡－道字井断裂为此次震群主控断裂，断裂两侧结构差异大，东侧地震强度优于西侧，这表明与其共轭的查干花段断裂也一起控制着地震发生。王兆国等［71］在研究中表示岩石圈断裂控制的断裂带是浅源地震的发生部位，尤其是NE和NW向断裂相交区域，很可能是浅源强震发生区域。通过这次前郭5.8级震群事件，可以确定查干花段断裂具有6.0级左右地震发震能力，并且断裂与NW向查干泡－道字井断裂相交，可能再次发生6.0级左右地震。

6 结论

（1）扶余／松原－肇东断裂在松辽盆地内各分段产状差异较大，整体都表现为逆断性质，根据断裂的产状、地震活动性、活动年代等，将断裂分为四段，分别为扶余－肇东段断裂、扶余北段断裂、孤店段断裂、查干花段断裂。

（2）扶余－肇东段断裂走向 NE，整体倾向SE，逆断层性质，浅层人工地震勘探资料显示断裂具有轻微的构造反转特征，钻孔测年资料显示最新活动年代为早中更新世。断裂在南端在与其他断裂交汇处记录到较多小震活动，在NE向沿线则地震活动很少，这可能因为断裂在反转阶段构造活动幅度较小，是整条断裂带最稳定的一段。

扶余北段断裂走向近EW，逆断层，呈花状构造，中新世开始发生构造反转，导致断裂性质改变，由之前的倾向N变为倾向S，上部产生褶皱。扶余北段断裂曾发生过强烈地震，晚更新世以来仍有活动，记录显示有较强的地震活动性，是扶余／松原－肇东断裂带活动时代最新的两条断裂之一，也是较活跃的一段断裂。

孤店段断裂总体走向近SN，倾向E，具有典型的“下正上逆”的正反转构造特征，下部断距较大，上部断距小且陡，于嫩江组末期发生构造反转，晚更新世以来仍有构造活动，并在地表产生变形。孤店段断裂是扶余／松原－肇东断裂规模最大的一段断裂，但记录到的地震活动较少，在2012年的松原市活动断层探测工作中指出孤店段断裂是断裂带活动性最强的断裂。

查干花段断裂走向NE，主倾向NW，剖面显示为逆断层，呈负花状构造，局部段曾发生构造反转，活动时代为早中更新世，与NW向查干花断裂组发生交汇，在2006年发生5.0级地震，2013年发生5.8级地震群，是扶余／松原－肇东断裂地震活动最强烈的一段。

（3）扶余－肇东段断裂长度最长，对断裂整段研究还有所欠缺，之前浅层人工地震勘探的测线主要布设在靠近松原的地区，沿断裂NE方向通过地貌勘察确定下一步探测的位置，可以获得更多断裂的性质。扶余北段断裂目前的勘探较少，通过地下深层勘测有助于了解断裂构造活动历史，断裂可能具有孕育中强地震的能力，需要更多断裂晚更新世以来活动的特征证据，收集更详尽的资料分析构造反转造成的浅部地层变形对地震活动的影响以及相似断裂特征的地震规律。孤店段断裂同扶余北段断裂，需要更多的资料分析构造反转造成浅部地层变形的影响。查干花段断裂整体被第四系覆盖，地表破坏情况较为严重，对其的勘探较少，为了了解断层向下延展特征，需进行深部的地震勘探，明确断裂的构造活动历史等。另外，查干花段断裂与多条NW向断裂相交，在研究断裂时应充分考虑相交断裂对它的影响。

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Research Status of Fuyu／Songyuan⁃Zhaodong Fault

Liu Quanfeng1， Sheng Jian1，2， Lu Tao1， Zhang Hongyan3， Pan Xiaodong3
（1．Institute of Disaster Prevention，Sanhe065201，China；2．College of Transportation Science＆Engineering，Nanjing Tech University，Nanjing211800，China；3．Jilin Earthquake Agency，Changchun132011，China）

As an important concealed fault in Songliao Basin， the research of the Fuyu／Songyuan⁃Zhaodong Fault is little due to few recorded moderate seismic activities．But in recent years， the prominently intensifying seismic activities of this fault have made it a fault with most intense seismicity in Northeast seismic region，thus necessitating an urgent study on this fault’s activities．After collecting the in⁃depth petroleum data， by collecting and summarizing the fault⁃related research status of geological structure background， seismic records， geophysical field anomalies，geophysical detection data etc．， the fault is divided into four segments on the basis of its occurrence， seismicity， and the latest active age．Then this paper reviews the occurrence， nature， activity history and active age of each fault segment．Finally， some suggestions for further research on the fault are put forward．

Fuyu／Songyuan⁃Zhaodong Fault； Songliao Basin； fault segmentation； fault characteristic； seismogenic ability

P315．2 文献标识码：A 文章编号：1673－8047（2017）03－0008－09

2017－03－30

中国地震局“2015年度我国地震重点监视防御区活动断层地震危险性评价”项目．

刘权锋（1992—），男，硕士研究生，主要从事地震地质方面的研究。