安徽省区域地壳稳定性评价

2018-12-04程宏超魏永霞李志刚

上海国土资源 2018年4期

程宏超，魏永霞，李志刚

（安徽省地质环境监测总站，安徽·合肥 230001）

区域地壳稳定性是指工程建设地区，在内外动力（以内动力为主）的作用下，现今地壳及其表层的相对稳定程度，以及这种稳定程度与工程建设之间的相互作用和影响[1]。因此，区域地壳稳定性研究就必须考虑两个方面：影响区域稳定性的内外动力地质作用、所要研究地区的现今地壳及其表层特征。

安徽省地质构造复杂，地震活动较为频繁，工程地质问题较多，随着省内工程建设规模的日益扩大及经济建设的快速发展，地壳稳定性评价显得尤为重要。笔者结合以往成果，通过对区域地质背景、新构造活动、现今地壳形变、地震、现今构造应力场、岩土体类型、地质灾害特征以及外动力地质作用等研究分析，依据地壳稳定性分级标准，对全域地壳稳定性进行综合评价，以便有效地支撑全省地质工作的开展，更好地为政府的宏观决策和国民经济的可持续发展服务。

1 区域地质背景分析

安徽省地形地貌复杂多样，跨华北平原、江淮波状平原、皖西山地、沿江丘陵平原及皖南山地五大地貌单元，整体地势南高北低、西高东低，北部波状平原地形平缓，中部丘陵与平原相间起伏，西部大别山群山延绵，南部黄山、天目山、九华山等诸峰耸峙。

在大地构造单元上隶属柴达木—华北板块和羌塘—扬子—华南板块两个一级构造单元，包含华北陆块、扬子陆块及大别造山带三个二级构造单元。地层分属华北、秦岭—大别山、扬子三个地层区。

安徽省构造运动多期多幕，主要经受蚌埠（大别）、凤阳、皖南（一幕和二幕）、印支及燕山五次褶皱造山运动和喜马拉雅升降运动。蚌埠、皖南运动形成的褶皱及断裂以近东西向为主；印支、燕山运动以褶皱和断裂为主，轴向北东或北北东向；喜马拉雅运动以升降运动为主。区内断裂可归纳为东西向、北北东向、北东向、南北向和北西向（图1），这些断裂的形成与发育控制了安徽省地质发育过程，也深刻影响着现代地貌的形成和演化。

图1 安徽省深大断裂分布Fig.1 The distribution of deep fault in Anhui province

2 新构造活动

2.1 中、新生代坳（断）陷盆地

中、新生代构造期以来，区域构造运动以断裂和断块活动为主，形成了一系列由相对沉降或隆升构造运动形成的中、新生代断陷或坳陷型的构造盆地及隆起区。省域内中新生代坳（断）陷主要受控滨太平洋构造域（北北东向构造），其次是近东西向断裂构造的控制。三条北北东向的深大断裂，即阜阳深断裂、嘉—庐深断裂及绩溪断裂，将安徽分为三大中新生代陆相坳（断）陷区，自东向西，自南向北，坳（断）陷的形成时期逐渐变新，沉降幅度变小（15000～10000～3200m），并与莫霍面的起伏相对应。

2.2 断裂构造的新运动

断裂构造新运动的特征和标志主要表现在断裂切割或控制新近纪以来的建造。省内新近纪以来的断裂格架及活动特征，主要表现为断块运动，对古近纪及其前的构造继承性活动。喜马拉雅以来的活动断裂展布方向主要为近东西向、北北东向和北东向，其中近东西向与北北东向活动断裂为一组共轭断裂，其活动受北北东向主活动断裂的影响，往往构成地应力释放的发震构造，成为地震多发带，如郯庐断裂带、阜阳深断裂、磨子潭深断裂等在喜山期或近代曾发生多次小震。

2.3 新生代岩浆及火山活动

省域内新生代岩浆活动发生于第三纪，以火山岩—玄武岩喷溢为主，同时伴随一些岩脉和次生岩浆的侵入，主要分布在郯庐断裂带两侧的嘉山和来安地区，金寨、六安、凤阳、定远、合肥等地零星出露。新生代火山口为火山口型，主要形成于第三纪，其中古近纪形成的火山口共有6处：女山、团山、鲁山、小嘉山、中嘉山和小横山等；新近纪形成的火山口仅大蜀山和独山2处。

2.4 温泉

大别山区、皖南山区和沿江隆起山地出露的温泉，已经调查的（t 20℃）有26处（图2），其中中高温泉（t 60℃）2处，为庐江东汤池和舒城西汤池，中低温泉（40℃ t＜60℃）9处，低温泉（20℃ t＜40℃）15处。大别山区地下热水出露于岩浆岩、变质岩区，皖南山区地下热水出露于岩浆岩区或岩浆岩与碳酸盐岩的接触带，沿江地区地下热水出露于碳酸盐岩和岩浆岩区。温泉的形成受断裂控制。大气降水入渗后历经深部循环被加热，沿断裂带以上升泉溢出。

3 地震活动特征

安徽地处华南地震区和华北地震区的交界部位，区内绝大部分隶属郯庐地震带和长江下游—南黄海地震带，少部分地区隶属华北平原地震带和长江中游地震带，历史记载地震震级均在7级以下。

地震动峰值加速度是一个地点遭受地震作用所产生的地面影响的量化指标之一，其大小反映了区域地壳稳定性的相对好坏。安徽地震活动空间分布是不均匀的（图2）。根据国家标准《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015），本省地震动峰值加速度仅泗县—五河一线以东小部地区为0.20g，固镇—明光一线以北与泗县—五河一线以西以及六安的青山—下符桥一线为0.15g，亳州至阜阳一线、宿州—蚌埠—合肥—安庆一线及郎溪县新发—凌笪一线以东、砀山县周寨—新庄一线以东、萧县东部、六安市银山畈—沙河一线以西以及天长南东小部区域为0.10g，其他地区均为0.05g。

图2 安徽省地震分布Fig.2 The distribution of eatrthquake in Anhui province

4 地质灾害

省内岩土体类型主要有坚硬岩体、坚硬—较坚硬岩体、较坚硬—弱软岩体、软土及膨胀土、液化土等特殊类土。

本省地质灾害主要有崩塌、滑坡、泥石流、采空塌陷、岩溶塌陷、地面沉降。崩塌较集中于大别山区和皖南山区，部分分布于沿江丘陵及江淮波状平原的丘陵地区；滑坡主要发生于皖南山区及大别山区的变质岩地区；泥石流主要分布于大别山区与皖南山区；采空塌陷主要分布于两淮煤田区，省内其他地区也有零星分布，岩溶塌陷主要发生在沿江的铜陵、安庆、池州、东至和两淮的淮南、凤台、濉溪等地的可溶岩浅埋区，以淮南、铜陵和安庆最为严重；地面沉降主要发生在阜阳、亳州两地。截至2015年底，全省共发生崩塌及隐患点2808处，滑坡及隐患点2156处，泥石流及隐患点151处，采空地面塌陷98处，岩溶塌陷38处，地面沉降3处。

5 主要活动性断裂特征分析

1989年国家地震局震害防御司规定：“活动断层是指第四纪期间，尤其是晚更新世（10万年）以来活动过的，并在今后仍有可能活动的断层”。根据《岩土工程勘察规范》（GB 50021-2001），1万年内有过地震活动或近期正在活动的，属于全新（全新世）活动断裂，其中近500年来发生过震级M 5级地震的断裂，或未来100年内可能发生M 5级地震的断裂，称为发震断裂，断裂活动期延续到更新世的称为“更新世活动断裂”。

新构造运动主要是指喜马拉雅运动中垂直升降。活动断裂是新构造运动的主要表现形式，区内新构造活动迹象在地貌景观、第四系建造、新构造形变、现代地形变、历史及近期地震活动以及某些温泉露头等方面均有表现（图3）。

6 区域地壳稳定性分区评价

6.1 评价方法

区域地壳稳定性评价方法目前常用的有三种：指标评价法、分区评价法和专家系统法，根据资料的收集情况，本文采用指标评价法。在搜集控制现代活动性的地质、地震和地球物理现象的活动指标，如大地构造特征、第四纪升降运动速率、断裂活动性、地应力、地震以及地球物理参数等指标的基础上，根据各种参数的分级和对比分析，将地壳稳定性划分为4级：即I级（稳定的）、II级（次稳定性的）、Ⅲ级（次不稳定的）、Ⅳ级（不稳定的）。

6.2 评价内容与分级标准

通过区域地质、构造、地震活动性以及人为作用等因素分析，区域地壳稳定性一般分构造稳定性评价和地表稳定性评价。构造稳定性评价的目的主要是反映大区域上构造活动因素对工作区的远程影响，如区域构造部位及其活动强度、地震活动规律的统计和地震上限、地壳深部地球物理特征、构造应力场特征、活动断层带分段等对研究区的影响（表1）。地表稳定性评价的目的是反映内外动力和介质条件对工作区稳定性的近距离或直接影响，其评价要素应包括活动断层展布、地质灾害、岩土体类型和构造地貌四项基本指标（表2）。

图3 安徽省活动性构造分布Fig.3 The distribution of active structure in Anhui province

6.3 地壳稳定性综合划分与标准

依据构造稳定性、地表稳定性划分原则，结合地形地貌、地质构造特征，地壳稳定性划分为：

稳定区：指区内或附近无活动断裂发育；区内地壳结构完整性好，断裂不活动。区内基本不存在发震构造，基本烈度≤Ⅵ度，地壳及表面处于稳定状态，地震活动低或处于无震状态。基本烈度≤Ⅴ度；地壳及其表面处于稳定状态，除极特殊建筑外，建筑物不需抗震设防和基础特殊处理的区域。

次稳定区：是指区内或附近有弱活动强度断裂发育；基本烈度为Ⅴ～Ⅶ度；地震作用对岩土体稳定无影响，地质灾害规模较小，无地面变形诱因，除特殊重要建筑物外，一般建筑物都可不进行抗震设防和基础特殊处理的区域。

次不稳定区：是指区内地壳破碎呈块裂结构。区内或附近断裂活动性较强，影响烈度为Ⅷ～Ⅸ度，可能引起区内某些坡体失稳及某些地段地面发生震陷、变形破坏；区内存在中等规模地质灾害及地面变形破坏。进行建筑必须抗震设防的区域，特别重要的建筑如核电站不宜建在本区。

表1 构造稳定性评价基本指标及分级标准Table 1 The estimation of stablity and grading standards of the structure

表2 地表稳定性评价指标及分级标准Table 2 The estimation of stablity and grading standards of the surface

不稳定区：区内地壳破碎呈块状、碎裂结构。存在强烈活动断裂或附近有较强烈活动断裂，历史上是强烈地震震中区，可能发生强震，影响该区烈度可达Ⅸ度以上，可能诱发区内某些断裂复活及山体失稳、地表开裂；区内存在大规模地质灾害及地表变形。不宜建设或需采取特别防护措施才能进行建筑的区域。

6.4 安徽省地壳稳定性分区特征

综合评价得出，安徽省地壳稳定性划分为七个地壳稳定性一级大区（图4）。

魏岗—阜南次稳定区（Ⅰ1）：位于阜阳深断裂以北地区，面积8288.40km2。区内地震均为小震，地震动峰值加速度0.05g。断裂活动性较弱，第四纪下降速度相对较快。大地热流单位大于1.5HFU，最高为界首矿泉水井95.01mw/m2，无温泉出露，无第四纪火山活动。地表不稳定现象不发育。

濉溪—颍上次稳定区（Ⅱ2）：位于岳集断裂以东，肥中深断裂以北，造甲—双桥—立仓—篙沟—杨庄一线以西，面积18286.18km2。区内共发生地震36处，震级4¾级以上地震4处，全区地震动峰值加速度0.05g。断裂构造发育，但活动性较弱。第四纪下降速度相对较快。该区存在两处地热异常区：新乌江—钱庙地热异常区和曹市-桃园地热异常区，无温泉出露，无第四纪火山活动。地表不稳定现象以崩塌和地面塌陷为主，但不发育。

亳州—阜阳次稳定区（Ⅲ3）：位于阜阳深断裂以西，岳集断裂以东，北至省界，阜阳的王店—朱寨—六十铺以北，面积4802.84km2。该区共发生地震10处，震级4¾级以上地震2处，全区地震动峰值加速度0.10g。区内活动断裂密布，但活动性较弱，第四纪下降速度相对较快。大地热流单位基本小于1.5HFU，无温泉出露，无第四纪火山活动。地表不稳定现象为崩塌、地面塌陷和地面沉降。

天长—全椒稳定区（Ⅱ）：位于嘉庐断裂东南、巢湖断裂东北、滁河断裂西北，面积8125.16km2。该区共发生地震14处，震级4¾级以上地震2处，1941年天长北发生1次5级地震，1500年滁州西北1次4¾级地震。全区地震动峰值加速度0.05g，断裂活动性较弱。第四纪下降速度相对较慢。大地热流单位小于1.5HFU，无温泉出露，无第四纪火山活动。地表不稳定现象滑坡和崩塌相对发育。总之，该区地表地壳稳定性以治理、预防为主，在震级4¾级以上地区工程要做防震设施。

望江—芜湖稳定区（Ⅲ）：位于主要分布在长江北岸望江—芜湖一带，面积8125.16km2。区内地震多发小震，1535年贵池东北与1561年贵池西南分别发生1次4¾级地震。除胜利—涓桥—观前—钟仓一线以北地区地震动峰值加速度0.10g外，其他地区均为0.05g。区内断裂活动性较弱，第四纪下降速度相对较慢。大地热流单位小于1.5HFU，无温泉出露，无第四纪火山活动。地表不稳定现象少见。

龙集—东刘集次稳定区（Ⅰ1）：位于利辛断裂以北、双桥—朱仙—杨庄以东、五合断裂以西地区，在萧县以东、周寨—新庄以东零星分布，面积7718.69km2。该区除1537年5月灵璧发生的1次5½级地震外，地震多以小型地震为主。地震动峰值加速度基本上由东向西由0.15g减至0.10g。断裂构造发育一般，活动性较弱。第四纪下降速度相对较快。大地热流单位除灵璧西部部分地区大于1.5HFU外，其他地区均小于1.5HFU，区内无温泉出露，无火山活动。该区地表不稳定现象较少。

曹老集—双墩次稳定区（Ⅱ2）：位于肥中断裂以北、利辛断裂以南地区，面积15631.53km2。该区破坏性地震多发在断裂附近或交汇处，最大为1831年9月潘集发生的1次6¼级地震，利辛断裂、怀远断裂、刘府断裂以及郯庐深大断裂带附近均发生过5级以上地震。地震动峰值加速度基本上为0.10g。东西向、北北东西断裂构造发育，多为活动性断裂；第四纪下降速度相对较快。大地热流单位除潘集西部矿区大于1.5HFU外，其他地区多小于1.5HFU，区内无温泉出露。滁州市存在5处新生代火山口，第四纪未发现活动迹象。地表不稳定现象崩塌和地面塌陷较为发育。

肥东—上土市次稳定区（Ⅲ3）：位于肥中断裂以南、嘉庐断裂以北，面积26558.34km2。该区为地震多发区，共发生地震151处，其中震级4¾级以上就有10处，地震动峰值加速度由中部中店—上土市的0.15g向两侧递减至0.05g。区内断裂构造发育，且多为活动性断裂。第四纪下降速度相对较快。区内存在2处条带状地热异常区：上土市—金牛异常区和刘畈—官庄异常区，大地热流值最高为金寨西庄和霍山上土市151.5mw/m2，上土市—金牛地带和刘畈—官庄地带有多处温泉出露，大蜀山存在1处新生代火山口，但第四纪未发现活动迹象。地表不稳定现象滑坡、崩塌、泥石流等灾害发育。

宿松—和县次稳定区（Ⅳ4）：位于头坡断裂—清水镇断裂以北、嘉庐断裂—滁河断裂以南地区，面积17455.01km2。区内地震以小震为主，4¾级以上地震6处，多发生在断裂附近或两断裂交汇处，最大为1585年3月无为西南襄安发生的1次5¾级地震。地震动峰值加速度安庆—铜陵—巢湖一线为0.10g，其他地区为0.05g。断裂构造不发育，第四纪下降速度相对较快。大地热流单位安庆—庐江以北地区基本上大于1.5HFU，最高为罗岭109.4mw/m2，其他地区多小于1.5HFU，滁河断裂南侧有多处温泉出露，无火山活动。地表不稳定因素不发育。

宣城—广德次稳定区（Ⅴ）：位于周王断裂以北，江南深断裂以南，面积3613.16km2。区内地震多发小震。除郎溪以北地区地震动峰值加速度0.10g外，其他地区均为0.05g。断裂活动性较弱，第四纪升降速度相对较慢。大地热流单位小于1.5HFU，无温泉出露，无第四纪火山活动。

皖南山区次稳定区（Ⅵ）：位于周王深断裂与合镇—张溪—青阳一线以南地区，面积23251.53km2。区内地震除1743年泾县发生1次5级地震外多为小型地震，地震动峰值加速度0.05g。断裂构造发育，活动性较弱。第四纪下降速度相对较慢。区内出现两处地热异常区：汤口—西村地热异常区和霞西—甲路地热异常区，温泉零星出露，无第四纪火山活动。地表不稳定因素滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷多发。

泗县—五河以东次不稳定区（Ⅶ）：位于五河深断裂以东地区，面积8288.40km2。区内地震动峰值加速度为0.20g，地震烈度Ⅷ度。活动性断裂五合深断裂、石门深断裂的北端位于该区，地壳处于相对不稳定状态。大地热流单位小于1.5HFU，无温泉出露，无火山、地震活动。地表无不稳定现象。

7 结语

（1）安徽省地处华北陆块的南缘片断、大别造山带的东延部分、扬子陆块的东北部。区域新构造运动特征明显，中、新生代盆地中心自北而南、由东向西迁移，盆地的边缘，表现为西部地区北缘“北断南超”、东部的“西断东超”的规律；地壳运动以断块差异升降运动为主；以地震释放为特征的发震断裂为东西向与北北东向活动断裂为一组共轭断裂，该组断裂在喜山期或近代曾发生多次小震，且附近有零星温泉出露；区内火山口多形成于古近纪，第四纪以来没有活动。