郯庐断裂带浮槎山段池河-太湖断裂第四纪活动特征

方良好，疏 鹏，路 硕，郑颖平，解惠婷，杨源源，曹均锋，潘浩波

（安徽省地震局，合肥 230031）

0 引言

郯庐断裂带是中国东部一条巨型NNE向断裂带，绵延2 400 km，对区域构造、沉积古地理、岩浆活动、矿产分布和强震活动等均具有相当重要的作用[1]。郯庐断裂带具有分段活动特征，山东、江苏断裂活动性最强，历史曾发生公元前70年安丘7级地震和1668年郯城8级地震。前人对郯庐断裂带的研究也多集中在山东、江苏段，并在多地发现晚更新世-全新世活动断层[2-7]。断裂带往南进入安徽后，一般认为活动性较弱[8]。但近年来，随着郯庐断裂带安徽段工作的不断开展，在安徽明光以北揭露出晚更新世-全新世活动断层剖面[9-11]。再往南进入合肥盆地后，郯庐断裂带绝大部分呈隐伏状态，地貌特征与北部明显不同，对其活动特征的研究程度较低，一般认为具有早、中更新世活动性[12-13]。

郯庐断裂带安徽段发育4条主干断裂，从西向东依次为五河-合肥断裂、石门山断裂、池河-太湖断裂和嘉山-庐江断裂[14]。其中，池河-太湖断裂沿明光、池河、太湖一线展布，构成合肥盆地与张八岭-浮槎山、大别山与潜山盆地的界线（图1b）。前人对该断裂的研究主要集中在合肥盆地以北[9-11,15]，以及合肥盆地以南大别山东麓太湖段[16]，而对合肥盆地段的研究程度则较低。为研究池河-太湖断裂合肥盆地段的第四纪活动特征，本文选取断裂线性特征较好的浮槎山段开展工作，以期获得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合肥盆地段第四纪活动特征提供基础资料。

1 区域地质概况

浮槎山段断裂所在区域地处华北板块、扬子板块和秦岭-大别造山带的交汇部位（图1a）[17]。区内地貌受郯庐断裂带的控制，主要表现为合肥盆地及其东部的丘陵隆起区。合肥盆地是侏罗纪以来发育的陆相沉积盆地[18]，盆地发育早期受大别造山带影响较大，中后期郯庐断裂带的影响成为主导因素[19]。新近纪至第四纪早期，合肥盆地活动反转，整体处于隆起状态，大部分地区缺失新近系和下更新统[19-21]；中更新世早中期开始，盆地由隆起转为较弱的下降，沉积了下蜀组杂色粘土、粉质粘土[22-23]和全新世冲、湖积地层。盆地东侧丘陵隆起区主要由晚太古代-元古代变质岩系组成，受断裂活动影响，地貌上呈长条状展布，大部分地区缺失第四纪沉积，在山间及现代河流两岸有少量第四系堆积。

图1 池河-太湖断裂构造图

池河-太湖断裂浮槎山段位于肥东凹陷东缘[12]，断裂沿浮槎山西缘展布，线性特征明显。本文在浮槎山西缘开展野外调查，发现典型断层剖面，采集年代样品；垂直断裂布设1条浅层地震勘探测线，获得了近地表高精度浅层地震剖面；结合本区第四系发育情况，对该断裂第四纪活动特征进行了分析和讨论。

2 断裂活动的地质剖面特征

本文研究区是中等强度地震活动区[24-25]，断裂第四纪以来，尤其是晚第四纪以来活动不甚强烈。池河-太湖断裂浮槎山段宏观地貌较为清晰，沿桴槎山的西缘展布，宏观地貌上表现为线性低丘（桴槎山）与盆地（肥东凹陷）的分界线（图1c）。为了确定断裂的形迹及其活动性，沿长条状低丘边缘进行详细地追索，在断裂经过的采石场、探槽剖面中发现典型断层剖面，并采集了断层泥ESR年龄样品。本文所描述的2个剖面均位于低丘与平原的过渡带上。

2.1 后黄村断层剖面

肥东县后黄村附近，在人工采石开挖的剖面中揭露出该断裂（位置见图1c中tc1），断层f1、f2位于元古代灰白色石英岩与白垩纪棕灰、棕红色砂岩之间，断层性质正断层。f1、f2之间为棕灰、棕红色砂岩构成的断层破碎带，厚1.0～1.5 m（图2）。f1左侧的棕灰、棕红色砂岩也有较强的破碎，沿f1断面还发育厚1 cm左右较新鲜的褐色断层泥，取断层泥ESR样品，测试结果为（152±30）ka。

图2 后黄村附近断层剖面

2.2 长岗断层剖面

该探槽剖面位于肥东县长岗附近（具体位置见图1c中tc2）。其所在位置断层的线性地貌特征非常明显，宏观上为低丘与盆地的界线，微观上为地形的坡折带，两侧地貌明显不同（图3）。跨该坡折带开挖了一探槽，探槽长约16 m，宽约2 m，深1.5～3.5 m。探槽剖面共揭露出7条走向NNE或NNW向的断层f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7，它们在剖面上皆显示正断层性质。其中，f1、f2构成元古代石英砂岩和白垩纪砂岩的界线，是剖面中最主要的2条断层（图4）。

图3 长岗附近断层地貌

图4 长岗探槽北壁照片及剖面

具体分析如下：

U1-1：灰黑色含泥质、砂质碎石层，上覆薄层含砂砾石的有机质粘土。

U1-1：为灰黑色砂质粘土，顶部有少量碎石，该层底部较平直，未受断层活动影响。

U2-1：白垩纪灰红色破碎砂岩，含灰白色石英脉，内发育多条断层，受断层影响，岩石较破碎。

U2-2：白垩纪砖红色砂岩，该层较完整。

U3-1：元古代灰褐色石英砂岩。

U3-2：元古代灰褐色破碎石英砂岩，受断层影响，岩石较破碎，该层与U3-1无明显界线。

U4：:断层破碎带，由岩石碎块及粉末组成，风化程度较高，较松散，发育有2条断层f1、f2，沿f2发育有较新鲜的断层泥，取断层泥ESR样品，测试结果是（188±23）ka。

3 断层活动的浅震剖面特征

为了进一步确定断裂近地表构造特征，在断层剖面tc1和tc2之间，第四系沉积洼地处跨断裂布设了1条长约5 km的浅层地震反射剖面cx1（具体位置见图1c）。本次工作所采用的观测系统和参数为：采样长度1 s、采样间隔0.5 ms、M18/612型可控源激发、道间距2 m、炮间距10 m、160道接收、16次覆盖。

图5是cx1测线的时间叠加剖面及其解译结果。该剖面揭示的T0地层反射在整条剖面均能可靠追踪，其反射能量较强，表明它是一个波阻抗差异明显的分界面。根据该区地质资料，图1c中钻孔170和钻孔174的第四系底界埋深分别为42 m和36 m，根据时间深度转换关系T0的底界在40 m左右，因此可以推测T0是第四系的底界。

从反射波时间剖面可以看出，基岩内部地层的反射特征在剖面的东西两段明显不同：在剖面东段，基岩地层基本呈近水平形态展布，反射能量很弱；剖面西段的基岩地层反射同相轴由东向西倾伏，与上覆地层界面呈角度不整合接触关系，且反射能量明显强于东段。

根据图5揭示的反射波组特征，在该地震剖面上解释了2个断点，分别用FP1和FP1.1标出。FP1在剖面上视倾向NW，表现为正断层性质，其可分辨的上断点位于测线桩号1 550 m的下方，埋深约为42 m左右。FP1.1是FP1的分支断裂，视倾向SE，表现为正断层性质，其可分辨的上断点位于测线桩号300 m的下方，埋深约为63 m左右，在该深度上它的垂直断距为4～6 m。FP1断点向上断错至T0即第四系底界，是一条第四纪断裂。

图5 cx1测线时间叠加剖面a及其解译结果b

4 断裂第四纪活动分析

池河-西山驿断裂是郯庐断裂带的主干断裂之一，对本区的宏观地貌具有一定的控制作用，断裂东南为NNE向展布的长条状山体桴槎山，西北为肥东凹陷（图6），说明断裂具有一定的新活动特征。

图6 池河西山驿断裂桴槎山段断裂地貌特征

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[26-28]。一般认为，断层泥ESR测年结果可以用来研究断裂晚新生代以来活动的情况[29]。本次调查所揭示的剖面中，断层带内物质胶结程度低，沿断面发育有较新鲜的断层泥，断层泥ESR测年结果分别为（152±30）ka BP和（188±23）ka BP。这2个测年结果相近，反映郯庐断裂带浮槎山段池河-太湖断裂中更新世有过活动。

新近纪至第四纪早期，合肥盆地整体处于隆起状态，大部分地区缺失新近系和下更新统[19-21]。本次浅层地震勘探结果显示，断层最新活动断错至第四系底界，没有明显地错动，说明断裂在第四纪时活动程度较弱。

郯庐断裂带浮槎山段池河-太湖断裂的活动情况与断裂所在地区的新构造环境有关。据野外探测结果、历史与现代地震活动性，普遍认为郯庐断裂带合肥盆地及以南段总体活动较弱，没有超过6级以上的地震记载[30]。池河-太湖断裂在合肥盆地以北明光-池河段，及合肥盆地以南桐城-太湖段活动时代均被鉴定为中更新世[15-16]，说明池河-太湖断裂浮槎山段与其南、北段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、浅层地震勘探结果及区域断裂构造对比，认为郯庐断裂带浮槎山段池河-太湖断裂最新活动时代为中更新世，但第四纪以来活动程度较弱。

5 结论

通过对郯庐断裂带浮槎山段池河-太湖断裂较详细地调查和追踪、典型剖面的分析和年龄样品测试、跨断层浅层地震勘探，经综合分析得到以下认识。

1）郯庐断裂带浮槎山段池河-太湖断裂沿浮槎山西缘展布，线性特征明显；断层剖面及浅震解译结果显示，该断裂位于元古代石英岩与白垩纪砂岩之间，具有相似的构造特征，有正断分量。

2）综合断层地貌特征、断层泥测年结果、浅层地震勘探结果及区域断裂构造对比，认为郯庐断裂带浮槎山段池河-太湖断裂最新活动时代为中更新世，但第四纪以来活动程度较弱。断裂的第四纪活动情况与其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；浅层地震反射勘探由中国地震局地球物理勘探中心实施，在此一并表示感谢。