郯庐断裂带庐江段嘉山-庐江断裂第四纪活动特征

方良好，疏 鹏，路 硕，郑颖平，杨源源，潘浩波，李鹏飞

(安徽省地震局，安徽 合肥 230031)

0 引言

郯庐断裂带是中国东部一条规模较大的NNE 向断裂带，为区内重要的控制性构造，自20世纪50 年代被航磁大调查发现以来，已有近60年的研究历史[1]。 郯庐断裂带由多条近平行的主干断裂组成，在安徽嘉山(明光)以南，自西向东发育由4 条主干断裂，依次为合肥-五河断裂、石门山断裂、池河-太湖断裂和嘉山-庐江断裂，其中，合肥-五河断裂和石门山断裂主要发育在合肥盆地内，呈隐伏状态，往南消失在大别造山带内；池河-太湖断裂经桐城构成大别造山带东缘与潜山中新生代盆地的边界，嘉山-庐江断裂在庐江附近断续展布，过庐江后隐伏于潜山盆地之内[2]。 前人研究表明，郯庐断裂带新构造变形主要集中在江苏和山东境内的中段，安徽境内则很弱[3]。 近年来研究者对郯庐断裂带安徽段做了一系列研究，认为断裂带在淮河以南至嘉山段晚更新世以来仍具有活动性[4-9]；在嘉山以南进入合肥盆地后，断裂活动性明显减弱，一般认为最新活动时代为早中更新世[10，11]；在合肥盆地以南，断裂带表现为2 支，即池河-太湖断裂和嘉山-庐江断裂。 其中池河-太湖断裂沿大别山东麓盆地边缘展布，早中更新世有过强烈活动[12]。

郯庐断裂带庐江段嘉山-庐江断裂为郯庐断裂带东支断裂，位于巢湖以南，沿盛桥、庐江、孔城一带的长条状山体(冶父山、桐梓山)北西缘展布，往南隐伏于潜山盆地之内，具有一定的线性特征，与大别山东麓池河-太湖断裂近平行(图1)。本文对郯庐断裂带庐江段嘉山-庐江断裂开展野外调查，发现多个典型断层剖面，采集年代样品，获得了断裂的第四纪活动特征参数，为进一步深入研究郯庐断裂带南段第四纪活动特征提供基础资料。

1 研究区地质地貌概况

研究区位于大别造山带和扬子板块的交接部位，大别造山带由太古代变质岩系组成，造山带内褶皱和断裂发育，褶皱轴线和断裂延伸一般近EW 向，在东端受郯庐断裂带影响向NE 偏转。 郯庐断裂带东侧的扬子板块，寒武系-三叠系为砂岩、页岩和碳酸盐岩，地层厚度变化较大，多为平行不整合接触；侏罗系为陆相山间沉积盆地，上白垩统和古近系为山麓洪积相沉积，缺失新近系，第四系主要为残坡积和河流相堆积[13]。

郯庐断裂带是本区规模最大的构造，受其控制，区内的地貌由NW 向SE 依次为大别山低山丘陵区、潜山盆地、三公山低山丘陵区，受嘉山-庐江断裂影响，潜山盆地北端发育有NNE 向桐梓山、冶父山等长条状低丘(图1)。

图1 嘉山-庐江断裂构造图Fig.1 Tectonic map of Jiashan-Lujiang Fault

2 断裂活动的地质剖面特征

本文研究的地区是中等强度地震活动区[14，15]，断裂第四纪以来，尤其是晚第四纪以来活动不甚强烈。 郯庐断裂带庐江段嘉山-庐江断裂虽然宏观上有较为清晰的断层迹线，表现为线性低丘与平原的分界线(图2)，但在微观地貌上表现的却不太明显。 为了确定断裂的形迹以及其活动性，我们沿长条状低丘边缘进行详细地追索，在断裂经过的采石场、工程剥离剖面中发现了多个典型断层剖面，并采集了断层泥ESR 年龄样品。 本文所描述的3 个剖面均位于低丘与平原的过渡带上。

图2 乐桥南断层地貌(镜像S)Fig.2 Fault landforms of the south of Leqiao (mirror at S)

2.1 龙池断层剖面

庐江县龙池村附近的工程剥离剖面中揭露出该断裂(图3)，在二叠纪碎裂灰岩中发育一条明显的断层破碎带，破碎带宽0.7 ～1m，由3 条断层f1、f2 和f3 组成，带内物质强烈破碎，挤压作用明显，小褶曲、柔皱、透镜体等非常发育。 其中，f2断面较光滑，可见近水平擦痕，沿断面发育有灰白色、褐黄色断层泥，较新鲜，取断层泥ESR 年龄样品，测年结果为(303±36)ka BP。 断层破碎带上覆厚1m 左右的含碎石砂土层，底界较平直，未受断层错动影响。

图3 龙池村附近断层剖面(照片镜像SW)Fig.3 Fault profile nearby Longchi Village (mirror at SW)

图4 庐江北断层剖面(照片镜像SW)Fig.4 Fault profile of the north of Lujiang (mirror at SW)

2.2 庐江北断层剖面

在庐江县城北蔡小店附近一采石场内发现一条断层剖面(图4)，剖面中见二叠纪厚层状灰色灰岩及三叠纪中厚层状棕红色砂岩，两套地层呈断层接触；破碎带宽约5m，由灰黑色夹少量棕红色条带状碎裂物质组成，断层碎裂物质大部分由三叠纪砂岩碎裂物组成，破碎程度较高，由粉末、泥质物及断层角砾组成，钙质、泥质胶结，胶结程度一般，整体呈松散状；破碎带右侧断面较平直光滑，可见近水平擦痕，沿断面发育1 ～2cm 较新鲜的紫红色断层泥，取断层泥ESR 年龄样品，测年结果为(185±18)ka BP。

2.3 孔城断层剖面

在孔城镇东桐梓山的采石场内发现一条断层剖面(图5)，剖面中可见三叠系灰色灰岩与白垩系紫红色粉砂质泥岩、砾岩，两套地层呈断层接触。 断裂带由2 条断层f1 和f2 组成，f2 断裂的活动使得三叠系灰岩逆冲到白垩系紫红色粉砂质泥岩、砾岩之上。 f1 断层发育在三叠系灰岩中，断层上盘为宽2～3m 的断层破碎带和宽约5m 的受断层影响的碎裂状灰岩，断层破碎带由断层角砾及粉末组成，角砾呈棱角状，粒径2 ～10mm，胶结程度一般，呈松散状； f1 断面较平直光滑，可见近水平擦痕(图5 插图)，沿断面发育厚2cm 左右紫红色断层泥，较新鲜，取断层泥ESR 年龄样品，测年结果为(157±25)ka BP。

图5 孔城附近断层剖面(照片镜像S)Fig.5 Fault profile nearby Kongcheng (mirror at S)

3 条剖面中断层特征相似，倾角都较陡，沿断面可均见近水平擦痕，显示该断裂是一条倾角较陡的以走滑为主的断裂。

3 断裂的最新活动时代

通过断层泥ESR 测年方法测定断层最后一次活动时代一直广受地质界的关注[16-18]。 一般认为，在地震活动背景越强的地区，断层泥ESR测年结果越能代表断裂最后一次活动的时代[19-21]，在地震背景较弱至中等强度地区，断层泥ESR 测年结果并不能代表断层最后一次活动的时间，但可以用来研究断裂晚新生代以来强烈活动的情况[22]。

本次调查所揭示的剖面中，断层面较平直光滑，断层带内物质胶结程度低，沿断面发育有较新鲜的断层泥，3 个剖面断层泥ESR 测年结果分别为(303±36)ka BP、(185±18)ka BP 和(157±25)ka BP。 研究区属中等强度地震活动区[14，15]，虽然这些断层泥测年结果并不能代表断层最新的微弱活动时代，但可以确定郯庐断裂带庐江段嘉山-庐江断裂在中更新世有过强烈活动。

赵朋等对郯庐断裂带太湖段断裂第四纪新活动进行了较系统研究，认为郯庐断裂带南段活动性明显弱于山东、江苏段，郯庐断裂带太湖段池河-太湖断裂最新活动时代为中更新世[12]。 本文讨论的郯庐断裂带庐江段嘉山-庐江断裂与郯庐断裂带太湖段池河-太湖断裂同属郯庐断裂带东支断裂，两条断裂近平行，垂直间距约10km，断裂段上均没有≥MS5 历史地震记载，现代地震以中小地震活动为主，因此我们认为郯庐断裂带庐江段嘉山-庐江断裂与太湖段池河-太湖断裂具有相似的第四纪活动特征。

综合断层地貌特征、断层泥测年结果及与区域内重要断裂构造对比结果，我们认为郯庐断裂带庐江段嘉山-庐江断裂为中更新世断裂。

4 结论

通过对郯庐断裂带庐江段嘉山-庐江断裂较详细地调查和追踪、典型剖面的分析及年龄样品测试，经综合分析得到以下认识:

(1)郯庐断裂带庐江段嘉山-庐江断裂沿盛桥、庐江、孔城一带的长条状山体(冶父山、桐梓山)北西缘展布，有一定的线性特征，断层剖面显示，该断裂是一条倾角较陡的以走滑为主的断裂。

(2)结合断层地貌特征、断层泥测年结果及区域内重要断裂的构造对比，认为郯庐断裂带庐江段嘉山-庐江断裂是一条中更新世断裂。 断裂的第四纪活动情况与断裂所在地的弱地震活动水平有关。

致谢文中ESR 样品由中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室新年代室测试，野外工作得到了中国地震局地质研究所宋方敏研究员的指导，在此一并表示感谢。