滦县西断裂最新活动时代研究

刘书峰，曹 筠*，边庆凯，王晓山

（1.河北红山巨厚沉积与地震灾害国家野外科学观测研究站,河北 隆尧,055350；2.河北省地震局,石家庄 050021）

0 引言

断层的第四纪活动性是断层沿线区域地震危险性评价工作中最重要的参数之一，也是完整了解断层演化过程的重要基础[1]。滦县西断裂是唐山块体的边界断裂，也是1976年7月28日滦县MS7.1地震的发震断裂。滦县西断裂沿线地区人口稠密，经济发达，防震减灾工作责任重大。因此正确认识该断裂的第四纪活动性意义深远。

1976年唐山MS7.8级地震和滦县MS7.1级地震发生之后，前人基于对该区域构造背景与震区构造条件的研究，认为滦县-乐亭断裂是唐山菱形块体的东边界，控制了山海关块隆和唐山块陷的活动[2]。但相关断裂的活动性主要是根据早期的地球物理勘探资料解译得到，存在一定的不确定性。近年通过位于滦县西北的三山院探槽，证实滦县西断裂为1976年7月28日的滦县MS7.1地震的发震构造[3]。还有学者认为滦县-乐亭断裂南北两段存在很大差异，将南北段分别命名为乐亭断裂与滦县西断裂，但是并未对滦县西断裂的活动性做进一步研究[4]。至今该断裂的最新活动时代仍未有定论，所以还需要更详细的资料来约束滦县西断裂的第四纪活动性。

本文基于浅层地震勘探、钻孔联合剖面以及开挖探槽的方式开展滦县西断裂的第四纪活动性研究。

1 地质概述

滦县西断裂在二级大地构造单元燕山台褶带内，昌黎断裂和蓟运河断裂为燕山台褶带与华北断坳两个构造单元的分界断裂，昌黎断裂以西、蓟运河断裂以北为燕山台褶带。在燕山台褶带内发育的榛子镇断裂、卢龙断裂、昌黎断裂和蓟运河断裂围限成一个菱形区域，称为唐山菱形块体。该块体是一个强烈活动的断块，处于NNW-SSE拉张应力作用下[5]，1976年7月28日的滦县7.1级地震就发生在块体边界滦县西断裂上（图1）。

图1 唐山地区地震构造图

滦县西断裂为南段走向NNW、北段走向NE的高角度断层（图2）。断裂南段沿河道发育，上覆地层为全新统与上更新统，其中全新统主要为黄褐色亚砂土、粉砂土，上更新统主要包含黄、棕黄色黄土状粘土质粉砂、亚粘土。沿断层走向在断层东侧发育线性串珠状断层残山，并出现前后错落的特征，普遍出露前新生代地层，包括震旦系景儿峪组、雾迷山组、杨庄组、高于庄组、大红峪组和太古界单塔子群白庙组地层。

图2 滦县西断裂结构特征

2 滦县西断裂第四纪活动性

2.1 浅层地震勘探

为了全面地了解滦县西断裂附近区域断层的浅部构造特征，根据前人推测的断层位置，布设了6条浅层地震勘探测线（图3），观测系统为280道接收，中点激发，3 m道间距，21 m炮间距，覆盖次数20，采样间隔0.5 ms，记录长度1.5 s。其中Z19测线跨度最大，测线解释了4个高倾角断层。结合前人的推测以及其他测线解释成果，确定断层F19-2为滦县西断裂。结合钻孔资料及该地区地质志资料确认反射界面Td在CDP#490、#2030、#3320处被断错，断点东侧反射波明显下倾，断层两侧断距较小，断层西倾，呈正断性质（图4）。

图3 滦县西断裂物探测线及剖面解释图

图4 Z19测线时间剖面与解释剖面

此外多条浅层地震勘探测线剖面均清晰显示同相轴被断错，且断点附近绕射波发育。Z4剖面中在CDP#1 950～2 040 m处同相轴出现明显扭曲，解释断点F4-2，倾向向西，倾角较陡，呈正断性质，代表基岩顶界面的同相轴波组Td被断错，说明该断裂错入第四系。Z6剖面中发育一组同相轴，推断其为第四系覆盖层与下伏基岩分界面的反射界面Td，根据其特征，沿测线方向地层整体呈水平展布，地层沉积稳定平缓，在CDP#870～960处同相轴出现消失、错乱等明显变化，解释断点F6-1，倾向向西，呈正断性质。Z7剖面Td反射界面在CDP#870～960处同相轴出现明显错断并出现绕射波，断层西倾，呈正断性质。Z8剖面在CDP#1 080～1 140处Td反射界面出现明显的断错特征，断层西倾，呈正断性质，两侧存在约20 ms的时差。Z17剖面沿测线方向地层总体呈一向西倾的单斜，在CDP#1 200处同相轴出现断错，西侧地层明显上倾。Z20剖面沿测线方向地层总体呈一向西倾的单斜，CDP#900～1 100之间为古潜山隆起，F20-2为滦县西断裂，在CDP#890附近存在反射波同相轴断错现象，东侧地层表现出明显上倾特征，倾向向西，呈正断性质。

物探剖面解释滦县西断裂南部走向NNW，在北部三山院转向NE，断层西倾，剖面显示Td反射轴明显断错，说明该断层断入第四系。

2.2 钻孔联合剖面

依据浅层地震勘探确定的滦县西断裂的断层形态和断点位置，沿测线Z8布设了一排钻孔联合剖面（图2、图5）来进一步确定断层第四纪活动性。

图5 李各庄场地钻孔布设地震剖面图

在测线Z8CDP#1 050～1 130之间布设6个钻孔，自西向东排列顺序为：YZL6、YZL2、YZL4、YZL5、YZL3、YZL1，全长80 m。

图6 李各庄场地钻孔联合剖面图

目标断层垂直断距随埋深变浅的程度逐渐减小，无法清晰反映25 m以上的地层断错情况，应结合探槽确定目标断裂在全新世内的活动情况。

2.3 探槽剖面

三山院村西探槽位于三山院村西约100 m处（图2），与三山院村隔一道山梁。探槽走向近EW，宽度约3 m，深度约3.5 m，北壁东侧开挖一更小的沟槽，深约1 m，探槽总长约18 m，探槽中地层厚度稳定，几乎近水平，各套地层清晰可辨。

三山院剖面揭示的最突出现象，是在全新世地层中存在喷砂冒水现象（图7、图8）。从探槽记录的情况看，三山院地区的喷沙冒水现象十分普遍，几乎遍布整个探槽，说明全新世时期有过活动，细砂沿喷砂冒水时形成的地裂缝向上运移，有些已经达到地表，推测是1976年滦县7.1级地震造成的，前人1976 年9月绘制的震后地裂缝调查图证实了该点存在地裂缝[6]。

图7 三山院探槽南侧地层剖面示意图

图8 局部喷沙冒水现象

根据野外实地调查结果，地震发生后沿断层出现了严重的喷沙冒水现象，这种喷沙冒水明显是地下水受挤压沿断层面涌出的结果，表明地震后的喷沙冒水现象并不是均匀的，而是受到了断层的控制作用。三山院探槽全新世地层的喷沙冒水现象可以证明滦县西断裂的最新活动时代为全新世。

3 结论

滦县西断裂是唐山块体的东部边界，存在明显的走滑-拉张阶区，沿NNW方向形成串珠状低山丘陵，并出现前后错落的分布特征。一方面控制地堑的形成和发展，另一方面也影响部分河段的走向，形成河流沿断裂走向线展布的特征。同时滦县西断裂也是1976年滦县MS7.1地震的发震断裂，在第四纪依然存在构造活动。

综合浅层地震勘探、钻孔联合剖面以及探槽结论证实滦县西断裂为全新世活动断裂。