华北盆地北缘香河—皇庄断裂晚更新世以来活动性研究

潘志龙,张 欢,王 慧,李庆喆,卜 令,石光耀,张金龙

(河北省区域地质调查院,河北 廊坊 065000)

0 引言

京津唐地区是地震频发区,历史上曾发生多次破坏性地震,如1679年平谷—三河8级大地震、1976年唐山大地震等。该地区新构造活动按展布方向分为NNE向活动断裂、NE向活动断裂、NW向活动断裂及EW向活动断裂[1][图1(a)]。

NW向断裂及EW向断裂大部分隶属于张家口—渤海构造带,包括张家口断裂、新保安—沙城断裂、施庄断裂、孙河—南口断裂、昌平—丰南断裂、永定河断裂、廊坊—武清断裂、宝坻断裂(EW向断裂)、蓟运河断裂和海河断裂等。其中,南口—孙河断裂西北段距今60 ka以来经历过13次地震地表位错事件,具有持续活动特点[2];南口—孙河断裂南东段最新活动时代为中更新世晚期-晚更新世早期,早更新世期间和晚更新世晚期以来断裂垂向运动位移量并不大[3-4]。昌平—丰南断裂上断点埋深80～100 m,其最新活动时代为晚更新世[5]。蓟运河断裂北段上断点埋深25 m,最新活动时间为晚更新世;南段上断点埋深55 m左右,最新活动时间为中更新世中晚期[6]。海河断裂西段在(36.29±2.68) ka BP以来有过活动,但该断层最晚活动时代不会晚于(8.415±0.115) ka BP,其主要活动时代在更新世末期至全新世早期;海河断裂东段最新活动时代至少为(7.2±0.14) ka BP,已进入了全新世早中期[7]。

1.隐伏的第四纪活动断裂;2.出露地表的活动断裂;3.MS7.0以上地震;4.MS5.0～7.0地震;5.MS3.0～5.0地震; 6.小于MS3.0地震;7.震级及发震时间;8.研究区位置;9.DC89-1541地震剖面;10.构造观察孔位置及编号; 11.人工地震勘探线;12.香河—皇庄断裂位置图1 京津冀地区第四纪断裂分布简图及研究区工作部署图[13]Fig.1 Distribution map of Quaternary faults in the Beijing-Tianjin-Hebei region and the work deployment map of the study area[13]

NNE向与NE向断裂包括野鸡坨—丰台断裂、宁河—昌黎断裂、夏垫断裂、高丽营断裂、燕郊断裂、顺义断裂、香河—皇庄断裂、陡河断裂等。其中,野鸡坨—丰台断裂、宁河—昌黎断裂形成时代较老,规模也相对较小,其多被NNE向断裂改造[8-9]。夏垫断裂是1679年平谷—三河8级大地震的发震断裂,至今在三河市东柳河屯至东兴庄一带还残存着断层陡坎,据前人对夏垫断裂一带高精度微地貌测量结果显示,断层陡坎延伸长度不小于30 km[10]。黄庄—高丽营断裂北段第四纪以来活动迹象明显,全新世以来表现为强烈蠕滑变形,平均垂直活动速率为0.10 mm/a,沿断裂下盘诱发了线性分布的地裂缝、地面塌陷、墙体路面开裂等地质灾害现象[11]。顺义断裂为一条向SE倾的正断层,晚更新世其活动性开始增强,全新世以来平均垂直滑动速率达0.51 mm/a,断裂现今仍具有一定的蠕滑活动特征,并对浅地表部地裂缝发育具有明显的控制作用[12]。

香河—皇庄断裂位于廊坊市香河县安平镇至三河市皇庄镇东一带,呈NE向展布。20世纪70、80年代的区域物探资料显示,安平镇—皇庄镇一线为一条明显的重力和航磁梯度带,因此前人认为香河—皇庄断裂是大厂凹陷与宝坻凸起的边界断裂。随着大厂凹陷石油物探工作的开展,越来越多的证据表明香河—皇庄断裂可能并非是大厂凹陷的东缘断裂,而是一条新生代晚期形成的断裂。但是,相对于其他NNE、NE向断裂,香河—皇庄断裂第四纪以来的活动性研究相对较为欠缺。

本文依托中国地质调查局河北平原区填图试点项目,采用浅层高分辨率地震和跨断层的钻孔对比,辅助14C同位素测年及光释光测年方法,讨论香河—皇庄断裂晚更新世以来的活动性,以期为香河—皇庄断裂相关研究提供地质和地球物理证据,并为京津冀地区地震预测以及预防地震灾害提供科学依据。

1 地质概况

研究区位于廊坊市香河县东部,大地构造上位于华北盆地大厂凹陷与宝坻凸起交汇部位[14]。区内第四纪活动断裂较为发育,主要包括NNE向展布的夏垫断裂、燕郊断裂,NE东向展布的香河—皇庄断裂,NW向展布的南口—孙河断裂,以及近EW向展布的三河—黄土庄断裂(昌平—丰南断裂中段)、宝坻断裂。

石油物探及钻孔资料显示,研究区西侧大厂凹陷内新生代地层自下而上依次为古近系沙河街组、东营组,新近系馆陶组、明化镇组和第四系,研究区东侧宝坻凸起上新生代地层只发育有馆陶组、明化镇组和第四系[15-16]。根据本项目研究成果,研究区内第四系为一套河流相砂、粉砂及黏土组合,其底界埋深在284 m左右。

根据中国地震局地震目录数据(http://data.earthquake.cn),研究区内密集的地震带主要沿夏垫断裂、南口—孙河断裂展布,其中包括历史上的3次5级以上破坏性地震,分别为1532年的5.5级地震、1536年6级地震及1679年8级地震,然而宝坻断裂及香河—皇庄断裂沿线微震活动并不是十分密集[图1(b)]。根据野外调查,香河—皇庄断裂沿线未发现地裂缝及地面塌陷现象,也不存在明显的线状地貌,初步判断香河—皇庄断裂并未出露地表。

2 浅层人工地震反射剖面

2.1 测线位置

香河—皇庄断裂为一条隐伏断裂,为了更好地查明其浅部几何学特征,在香河县西马家窝村西采用纵波反射探测方法部署了两条地震勘探线X2和X2c[图1(c)]。其中,X2剖面沿乡村公路呈NNW-SSE向展布,震源采用100 kg车载重锤激发,检波点距5 m,炮间距5 m,最小偏移距10 m,最大偏移距1 481 m,长度3.4 km。在X2剖面基础上,针对断层浅部布设了X2c超浅层地震剖面,其位于X2剖面1.5～1.7 km之间,即X2剖面中香河—皇庄断裂上断点投影位置附近,震源采用10 kg重锤1.5 m下落激发,检波点距4 m,炮间距4 m,长度200 m。

2.2 数据采集和处理方法

本次反射地震探测数据采集仪器采用北京中科联衡科技有限公司生产的428XL型车载无线地震仪。X2测线采样间隔0.5 ms,最大覆盖次数90次,记录长度3 s,检波器主频60 Hz,两并两串。X2c测线采样间隔0.25 ms,最大覆盖次数45次,记录长度1 s,检波器主频60 Hz,两并两串。数据处理采用水平多次叠加的方法,主要处理方法有数字滤波、反褶积、速度分析、叠加、偏移等[17]。

2.3 香河—皇庄断裂浅层地震反射剖面特征

X2浅层地震反射叠加剖面具有较高的信噪比和分辨率,900 ms以上具有较为清晰的地层界面反射波,包含4组可连续追踪的地层界面反射波[图2(a)]。T0反射层位于时深200～250 ms间,具有连续性较好的强反射振幅特征,其下部反射波同轴性较上部略差,反映上下岩石物性略有差异。通过区域地层对比,推测T0反射层为上新统明化镇组顶部的强反射界面,即第四系底界。T1反射层位于350～410 ms之间,且略向北西倾斜,为一组连续性较好的强反射层,其上下两部分反射波差异性明显。通过区域地层对比,推测T1反射层为上新统明化镇组与中新统馆陶组之间的界面。T2反射层位于550～590 ms之间,为一个清晰的削截界面,其下部反射层具有较好的同轴性和连续性,其地层明显向北西倾斜,代表中新统馆陶组底界的角度不整合界面。T3反射层位于590 ms之下,剖面0～2.3 km段为北西倾斜界面,2.3～3.4 km段为近水平界面。T3反射层为一个侵蚀-上超型界面,代表中、新生界与元古界-古生界之间的不整合界面,即基底反射界面。X2剖面1.6 km附近可见一个由浅到深的铲状反射特征分界线,其两侧地层产状和反射波组明显错位或不同,因此判定它是香河—皇庄断裂在地震剖面上的反映。该断裂较为可靠的上断点时深为100 ms左右,鉴于地震反射剖面浅表的反射效果不高,其上断点可能更浅。剖面中,香河—皇庄断裂为一条NW倾正断层,呈铲状,上部略陡,向下逐渐变缓,其自上而下依次错断T0、T1、T2和T3反射层。其在T2和T3反射层上产生的断距大致相同,且略大于T0、T1反射层,表明香河—皇庄断裂对大厂凹陷中生界和古近系控制作用并不明显,极有可能为一条新近纪以来形成的断裂,切穿了前中生界基底,且第四纪以来仍有活动。

1.第四系;2.上新统;3.中新统;4.古近系+中生界;5.前中生界;6.断层;7.地震反射层;8.构造观测孔图2 西马家窝村一带浅层人工地震反射剖面图Fig.2 Artificial shallow seismic reflection profile around Ximajiawo Village

X2c超浅层地震反射叠加剖面同样具有较高的信噪比和分辨率,200 ms以上地层界面反射波较为清晰,可连续追踪且同轴性较好[图2(b)]。剖面90 m附近可见一个自上而下逐渐增加的反射层弯曲-错断现象,基本可以代表香河—皇庄断裂浅部特征。剖面中,断层高角度北西倾,自上而下略有变缓,在120 ms以下还可见两条分支断裂,而在30 ms以上,断层效应逐渐减弱,地震反射层趋于连续且平滑。

综上所述,香河—皇庄断裂在香河县西马家窝村一带表现为一条NW倾正断层,剖面上呈铲状,上部略陡,向下逐渐变缓,地震剖面中识别出的上断点位于30 ms左右。香河—皇庄断裂对大厂凹陷的控制作用并不明显,为一条新近纪以来形成的断裂,且第四纪以来仍有活动。

3 钻孔分析

为了查明香河—断裂皇庄断裂晚更新世以来的活动性及其近地表特征,本次工作依据浅层地震剖面所指示的断层位置,分别于香河—皇庄断层两侧部署施工了一个构造观察钻孔[图1(c)]。其中,渠9孔位于断裂下盘,距断裂上断点投影位置约70 m,井口高程9.67 m,终孔深度50 m;渠8孔位于断裂上盘,距断裂上断点投影位置约81 m,井口高程9.86 m,终孔深度50 m。两个构造观察孔钻孔间距151 m,钻孔进尺精度<1 cm,但由于岩芯胀芯及丢失影响,取芯精度≤10 cm。根据本次区域地质调查工作,研究区内第四系以水平沉积为主,层理倾角远低于1°,X2及X2c剖面反映的浅部地层也为水平地层,因此钻孔中地层默认为水平产出。

3.1 实验测试

为了更好地约束香河—皇庄断裂的活动时限,本次工作分别在两个构造观测孔中采集了14C同位素测年样品及光释光测年样品进行分析。在渠8孔进尺深度1.7～10.4 m间采集了4件富含有机质的沉积物作为14C测年样品,进尺13.6～31.2 m间采集了4件光释光样品;在渠9孔进尺深度1.6～10.2 m间采集了5件富含有机质的沉积物作为14C测年样品,进尺13.5～31.7 m间采集了4件光释光样品。需要指出的是,钻孔中缺少较为封闭的古生物遗体化石,本次采集的14C同位素测年样品全部为不完全封闭的含有机质的沉积物。自然沉积过程中,地下水及生物活动对这些样品中的14C同位素含量具有一定影响,因此14C测年结果仅代表一个相对的年龄,它相对沉积物的实际年龄可能偏小。

14C测年样品测试在北京大学科技考古与文物保护实验室完成,实验采用加速器质谱法(AMS),所用14C半衰期为5.568 ka,树轮校正所用曲线为IntCal13 atmospheric curve[18],数据处理所用程序为Bronk Ramsey 的OxCal v4.2.4(表1)。光释光测年样品测试在北京光释光实验室科技有限公司完成,实验仪器为Daybreak 2200(美国)光释光仪,所有样品采用细颗粒简单多片再生法获得等效剂量值,用饱和指数方法进行拟合。用简单多片法测得的细颗粒样品再生剂量点不太分散,生长曲线没有明显饱和,大部分样品测试数据可信,实验结果列于表2。需要说明的是,Q8OSL-4和Q9OSL-4两件光释光样品年龄结果与标志层分析结果不一致,其中Q8OSL-4样品的含水率仅为2.5%,与其野外采样时的状态及其他样品含水率不符,存在样品保存过程中漏光失效的可能。除此之外,根据张克旗等[19]对光释光测年法测年范围的研究发现,石英OSL信号的快速组分在靠近100 ka时便接近饱和,导致常规光释光测年对于超过100 ka以上的样品难以准确定年,因此本文讨论过程中不再参考Q8OSL-4和Q9OSL-4的测年结果。

表1 香河—皇庄断裂构造观测孔14C测年数据表Table 1 14C dating data from observation boreholes in the Xianghe-Huangzhuang fault

表2 香河—皇庄断裂构造观测孔光释光测年数据表Table 2 OSL dating data from observation boreholes in the Xianghe-Huangzhuang fault

3.2 钻孔岩芯标志层分析

根据岩心岩性组合特征,两口构造观察孔具有典型的曲流河相沉积特征,沉积物层理清晰,沉积构造较为发育,具有较好的横向对比性。本次标志层对比工作选取了曲流河沉积模式中水动力较弱且横向上沉积较为稳定的洪泛平原、河漫湖沼相沉积层,代表地下水水位震荡的钙核层、潜淯化、潴淯化层,以及代表沉积物长时间暴露的古土壤层、砖红壤层为标志层,包括1层红棕色黏土层、1层有机质层、1层潜淯化层、7层钙核层(图3、4)。这些标志层均可以指示在相应的沉积时期或地下水水位震荡期两个钻孔均处于同一高程位置。

图3 香河—皇庄断裂构造观察孔岩芯典型特征Fig.3 Typical characteristicsof observation borehole cores in the Xianghe-Huangzhuang fault

两个钻孔岩芯中标志层落差(渠9孔标志层、标志界面绝对标高减去渠8孔对应标志层、标志界面绝对标高)具有如下特征:

(1) 两个钻孔全新统对比效果较差。从沉积物组成看,渠8孔以洪泛平原微相粉砂质黏土、黏土为主,底界埋深约3.4 m,而渠9孔则以决口扇微相粉砂沉积为主,并且缺失第一钙核层,其相对年龄较渠8孔年轻,底界为粉砂-黏土界面,具有侵蚀面特征,埋深4.6 m左右(以渠8孔井口为基准,同下)。渠8孔第二钙质结核层位于全系统底界之下,而渠9孔则位于全系统底界之上,但两者绝对高程仅相差0.1 m,大致等同于钻孔取芯控制精度,因此可认为二者近于等深。本次野外调查显示,香河—西马家窝村—渠口镇一带有大量的决口扇堆积和古河道堆积,据此推断,两个钻孔全新统差异可能与全新世以来古潮白河冲刷与改道有关。

(2) 上更新统上部(距今66.9～12 ka)两个钻孔横向对比较好,可以识别的3个标志层几乎等深。其中,青灰色潜淯化层为一层厚约2 cm的青灰色粉砂质黏土,渠8孔、渠9孔中绝对标高分别为3.46 m和3.52 m(图3);第一有机质层为一层富含碳质的细砂、粉砂层,渠8孔、渠9孔中厚度均为0.7 m,其顶部绝对标高分别为0.56 m和0.57 m;第三钙核层同样等深,在两钻孔中均发育于一层棕灰色粉砂质黏土中,其绝对标高均在-1.5～-2.3 m之间。进尺11～15 m之间,两个钻孔虽然缺少明显的标志界面,但总体说来沉积物颜色、岩性、厚度大致相同,与上、下沉积物差异较为明显,均为一套棕灰色、浅棕色黏土质粉砂、粉砂组合,其相同深度的光释光年龄分别为(59.1±4.9) ka和(66.9±5.6) ka(图4),年龄误差范围存在重叠,因此可认为两者基本等时。

图4 香河—皇庄断裂构造观测孔综合对比图Fig.4 Comprehensive comparison diagram of observation boreholes in Xianghe-Huangzhuang fault

(3) 上更新统下部(距今126～66.9 ka)两个钻孔中沉积物岩性可对比性较好,均为一套灰色、青灰色砂、含砾砂、粉砂组合,但其光释光年龄存在较大的差异。如果按光释光标定的年龄推算,该阶段两个钻孔的垂直落差至少在7 m以上,然而两钻孔中位于该套地层之下的第五至第七钙核层以及红棕色黏土层垂直落差均在1.5～1.8 m之间,因此,两钻孔上更新统下部的年龄差异不是断层效应造成的。在曲流河沉积模式中,曲流河凸岸往往为侧向侵蚀环境,而在河流凹岸则为侧向加积环境,随着曲流河的摆动和堆积,逐渐在不同位置形成了时代不同却具有相似沉积组合的垂向剖面特征。如图5所示,剖面A和剖面B具有极为相似的垂向沉积序列,但其明显属于两期曲流河沉积,因此,在渠8孔、渠9孔中上更新统下部沉积物年代差异是由于不同期次的曲流河沉积造成的。

1.决口扇沉积;2.天然提沉积;3.洪泛平原沉积;4.牛轭湖及废弃河道沉积;5.边滩沉积;6.河床沉积;7.第一期曲流河堆积;8.第二期曲流河堆积;9.第三期曲流河堆积图5 上更新统上部曲流河沉积模式图Fig.5 Depositional model of meandering river in the upper strata of Upper Pleistocene

(4) 中更新统上部(埋深30～50 m段)两个钻孔横向可对比性较好,可识别出三层钙核层和一层红棕色黏土层。两个钻孔中第五、第六以及第七钙核层均存在明显落差,渠8孔中三个钙核层顶界埋深较渠9孔分别低1.8 m、1.7 m和1.7 m,一致性较好(图4)。两个钻孔中红棕色黏土层顶界绝对标高分别为-26.79 m和-25.33 m,相对落差为1.5 m左右(图3),与第五至第七钙核层落差基本一致,而这1.5 m的落差基本上可以认为是香河—皇庄断裂活动造成的。

综合上述构造观察孔岩芯对比分析,香河—皇庄断裂在晚更新世晚期至全新世之间无明显活动,根据正断层的断层效应,形成1.5 m落差的断层活动事件应该发生于第五钙核层形成后至棕灰色黏土质粉砂、粉砂层之间(图4)。

3.3 沉积速率分析

从年龄/深度(以渠8孔井口为基准)关系曲线上看[图6(a)],渠8孔、渠9孔年龄/深度曲线斜率基本一致,表明两者沉积关联性较强,具有较高的对比性。在深度0～13.5 m间,两者年龄/深度曲线基本一致;13.5～25 m段,两者曲线斜率基本一致,表明两者沉积速率大致相同,其存在的明显年龄差异应该与前文所述曲流河沉积模型有关;25 m之下的沉积阶段,由于年龄数据不可靠,参考意义不大。

图6 香河—皇庄断裂构造观察孔年龄/深度及沉积速率/深度关系图Fig.6 Age/depth diagram and deposition rate/depth diagram of observation boreholes in Xianghe-Huangzhuang fault

在沉积速率/深度曲线中[图6(b)],两个钻孔同样具有较高的相似性。在深度0～3 m段,渠9孔沉积速率出现一个短暂的快速沉积阶段,这一特点与全新世晚期以来西马家窝一带河流泛滥与改道相对应;3～30 m段,两钻孔沉积速率基本一致,特别是在17～27 m间均出现一个快速沉积阶段,对应钻孔中晚更新世下部的河床、边滩沉积。

综上所述,根据年龄/深度、沉积速率/深度曲线判断,两个钻孔具有较强的关联性,基本上处于同一沉积体系或沉积环境下,其岩芯对比具有较高的可靠性。

4 讨论

4.1 香河—皇庄断裂与地面沉降特征

对华北地区多期精密水准复测资料分析发现,1992—1998年香河—皇庄断裂两侧及周边表现为微弱的抬升,年抬升速率<2 mm/a,而1998—2008年研究区整体处于缓慢的沉降区,年均沉降速率一般<8 mm/a[20]。2007—2016年,香河、渠口镇、宝坻一带整体地表沉降程度较低,年均沉降速率一般<8 mm/a,部分地区甚至出现逆沉降(即抬升)。这些区域整体呈NNW向或EW向,且多具季节性变化特点[21-25],沉降中心分布与香河—皇庄断裂关系并不明显。

4.2 香河—皇庄断裂活动性讨论

根据构造观察孔岩芯对比及沉积速率分析,埋深15 m以浅,渠8孔、渠9孔标志层没有明显的垂直落差,指示香河—皇庄断裂在晚更新世中期[(66.9±5.6) ka]以来没有活动。

渠8孔、渠9孔埋深15～30 m为一套曲流河相河床-边滩沉积,缺少可供对比的标志层或标志界面。从光释光年龄上看,两钻孔岩芯存在明显的时代差异,但这些差异完全可以用曲流河沉积模式解释。假设这种时代差异是断层效应造成的,以同时期沉积物作为标志界面,那么香河—皇庄断裂此阶段的垂直落差将超过7 m,大于钻孔埋深在30 m以下的标志层的落差,这种结果显然不符合同沉积正断层效应。需要说明的是,虽然采用曲流河沉积模式可以解释此阶段两钻孔岩芯时代差异,但由于缺少可靠的标志层对比,不能排除该阶段存在断层活动的可能。

渠8孔、渠9孔埋深30～50 m间的各个标志层存在1.5～1.8 m的垂直落差,说明香河—皇庄断裂至少在中更新世晚期还存在明显的垂直位移。受限于钻孔研究的局限性,本次工作并未在岩芯中识别出较为典型的地震事件,因此香河—皇庄断裂在中更新世晚期的活动是蠕滑运动还是地震活动,尚需进一步研究。

综上所述,香河—皇庄断裂在中更新世晚期存在1.5～1.8 m的垂直落差,但至少在(66.9±5.6) ka以来没有活动,现阶段其整体处于不活动状态。

4.3 香河—皇庄断裂诱发地震的可能性

根据前人对京津冀地区发震规律的研究,该地区NW向张家口—渤海构造带(张渤带)与NNE向断裂交汇部位是现代构造应力场的累积和释放地带[1,4,26],也是中强地震的主要发生地[27-29]。目前张渤带的形变、应变状态正处于震后调整阶段,不具备发生强震的条件[30]。也有部分学者根据断层似摩擦系数推测,张渤带西北段未来地震活动的可能性较高,断裂带中段及东南段应力积累水平较低,中强地震活动的可能性较小[31]。

张渤带各个分支断裂中,宝坻断裂在香河县钳屯镇一带转而向SW向延伸,基本上与香河—皇庄断裂平行展布[15-16];南口—孙河断裂东南段最东基本上仅到通州区西集镇,并未与香河—皇庄断裂相交[3];同时没有相关文献和证据表明香河—皇庄断裂北段与其他NW向断裂有交汇。

根据华北油田DC89-1541地震剖面(图7)显示,在大厂凹陷南部,香河—皇庄断裂为一条NW倾铲状断层,下部断层产状略缓,向下交汇于东倾的大厂凹陷西缘断裂并消失,其下延时深约3 500 ms,大致相当于3～4 km。根据李红光等[32]对华北地区地震活动的研究,1978—2011年京津唐地区微震表现为明显的、近直立的地震群,震源深度主要集中在5～25 km,98%的地震震源深度小于25 km,反映了华北地区发震断裂多为高角度的深断裂。因此,香河—皇庄断裂几何学形态及其深部特征与华北地区主要发震断裂存在较大差异,发生破坏性地震的可能性较低。

综合上述,香河—皇庄断裂是一条位于张渤带中段的NE向断裂,且并未与张渤带各个NW向分支断裂存在交切。现阶段张渤带中段发生中强地震活动的可能性较小,不存在构造应力的累积和释放。此外,香河—皇庄断裂晚更新世晚期以来没有明显活动,现阶段处于不活动状态,其几何学特征及下延深度也与现今华北地区主要发震断裂区别显著。因此,香河—皇庄断裂未来发生中强地震的可能性较低。

5 结论

(1) 根据浅层地震反射剖面,香河县西马家窝地区的香河—皇庄断裂表现为一条NE-SW走向的NW倾正断层,剖面上呈铲状,上部略陡,向下逐渐变缓。该断裂向下切穿了前中生界基底,但对新生代大厂凹陷东缘没有明显的控制作用,为一条新近纪以来形成的断裂,在第四纪仍有活动。

1.前中生界;2.古近系+中生界;3.中新统;4.新近系+第四系;5.上新统+第四系;6.前新近纪断裂;7.新近纪以来仍有活动的断裂图7 大厂凹陷南部DC89-1541地震剖面解译图(据华北油田资料)Fig.7 Interpretation diagram of seismic profile DC89-1541 in southern Dachang Depression (After the data of Huabei Oilfield)

(2) 通过部署于断层两侧的构造观察孔岩芯对比及测年数据分析发现:在距地表30～50 m的中更新统上部,香河—皇庄断裂两侧存在1.5～1.8 m的垂直落差,其上断点位于距地表15～30 m范围内,相当于晚更新世早期(距今126～66.9 ka);在距地表15 m以内,即晚更新世晚期以来,香河—皇庄断裂两侧没有明显的垂直落差,其末次活动时间不会晚于(66.9±5.6) ka。

(3) 香河—皇庄断裂未与张渤带各个NW向分支断裂存在交切,不存在构造应力的累积和释放,晚更新世晚期以来该断裂处于不活动状态,其几何学特征及下延深度也与现今华北地区主要发震断裂有显著区别。因此,香河—皇庄断裂未来发生中强地震的可能性较低。

致谢:感谢中国地质科学院地质力学研究所胡健民研究员、李振宏研究员,天津市地质调查研究院王家兵教授级高工,北京市地质调查研究院蔡向民教授级高工在野外工作中给予的帮助与指导;感谢北京大学考古文博学院潘岩老师在14C测年实验中提供的帮助。