徐州废黄河断裂的第四纪活动性.pdf

第 3 7 卷第 1 期 2 0 1 5年 3月 地 震 地 质 S EI S MOL OGY AND GEOL OGY Vo 1 3 7 No1 Ma r 2 01 5 d o i： 1 0 3 9 6 9 j is s n 0 2 5 3 4 9 6 7 2 0 1 5 0 1 01 6 徐州废黄河断裂的第四纪活动性 张 鹏 李丽梅 刘建达 许 汉刚 李金 良 顾 勤平 蒋 新 ( 江苏省地震局 ， 南京2 1 0 0 1 4 ) 摘要 通过野外地质 调查 、浅层地震勘探和钻孔联合 剖面探测 等方法 ，对废黄河 断裂的第 四纪 活动性进行 了研究 。浅层地震勘探结果表 明，废黄河断裂 由南北两条 主干断裂组成 ， 南支 断裂倾 向 N E， 北支断裂倾 向 s w， 总体为一地堑形式 ， 断裂宽度 为 1 2 k m。在地震剖面上 ， 废黄河断裂 的各个 断点都 是以断错 基岩面为特征 ， 并未断错第 四系 内部 层位 。钻孔联 合剖面探测 结果显示 ，废黄 河断 裂断错了中更新统层位 ， 但未断错其顶 面。在凤 山一 带发现 l 条废 黄河断裂 的次级断层 出露 ，结合 断层泥胶结程度 、 测年结果和地貌特征等判断 ，该断层最新 活动为 中更 新世 中期 。综 合 以上研 究工 作 成果 ， 判 断废黄河 断裂早期 为左旋活动 ， 第四纪 以来表 现为 张性活动 ， 其最 新活动 时代为 中更新 世中期。受构造背景的控制 ， 徐州地 区发育 的 N W 向断裂 明显 较相邻的鲁西南 地区 的 N W 向断裂 活 动性弱。 关键词 废黄河断裂 第 四纪活动性 浅层地震勘探 钻孔联合剖 面 徐州 中图分类号 ： P 3 1 5 2 文献标识码 ： A 文章编号 ： 0 2 5 3 - 4 9 6 7 ( 2 0 1 5 ) O 卜 0 2 0 8 1 4 O 引言 废黄河断裂斜穿徐州市区， 西北起 自夹河塞 ，向东南经苏山头和徐州市区，沿废黄河经梁 堂至睢宁县王集镇以北。总体走向 N WW， 倾 向 S W，全长约 7 0 k m， 横切徐宿弧形构造 ，隐伏 于地表之下。断裂延伸方 向基本与废黄河发育方向一致。在地表存在很多指示断裂存在 的显 著地形 、 地貌特征，在遥感影像 中有清晰表现。 自有文史记载以来 ，沿废黄河断裂未发生过破 坏性 地震 。该 断裂 的 区域构 造位 置见 图 1 。 过 去对 废黄 河断裂 开展 的研 究工 作较少 ， 前 人分 析该 断裂 先为 弧形构 造 的张性 断裂 ， 后来 又叠加了新华夏系张性扭断断裂 ，为一条左行张扭断层 。根据物探及钻孔资料判断 ， 废黄河 断裂带 由几 条近 平 行 的 断层 组 成 ，中 间 凹 陷 。南 北 两侧 相 对 抬 升 ，形 成 地 堑 式 构 造 ( 杨 柳 ， 1 9 8 9 ) 。废黄河断裂带具有破碎 、 切割性强和富水性的特点( 冯启言，1 9 9 0 ) 。另据地震部 门观 测证 实 ，1 9 8 8年废 黄河 断裂 带 于徐州 西部铜 山县刘集 乡及 东部 睢 宁县梁 集 乡发生 过多 次微 震 ， 震级 0 4 3 2 ( 齐运铎 ， 2 0 0 2 ) 。对于其最新活动时代研究较粗 略，一般认为是早 、中更新 世 ， 也有 人认 为在 全新 世仍有 微 弱活动 。 ( 收稿 日期 2 0 1 4 0 4 - 0 7收稿 ， 2 0 1 4 -1 0 2 1改回 。 基金项 目 徐州市政府项 目“ 徐州市新城 区 、开发区活 断层探 测与地震 危险性 评价 ” 和 国家 自然科 学基 金 ( 4 1 2 0 2 1 5 5 ) 共同资助。 江苏省地质矿产局 ， 1 9 8 4 ， 徐州南部 区域地质调查 报告 ( 1 5万 ) ( 徐州 市幅 、大庙幅 、 桃 山集 幅、房村幅 ) 。 江苏 省地 质矿产局 第二 水文地质大队 ， 1 9 8 9 ，江苏省徐州市 区工程地 质勘查报 告。 1 期 张鹏等 ： 徐州废 黄河断裂 的第 四纪活动性 2 1 9 面探 测 的结 果 表 明 ， 班井 岩体 在形 成后 被 风化 剥蚀 ， 岩体 与灰 岩 的接触 带未再 遭 受 明显 的构造 运 动改 造 ， 表 明班 井 断裂在 被 岩体覆 盖 后无 明显 活动 。综 合判 断班 井断裂 为前 第 四纪 断裂 。 徐 州市 的 N W- N WW 向断 裂基 本 隐伏 于 第 四 系之 下 ， 力 学 性 质 为张 性 、张 扭性 ，以垂 直 升降运动为主 ， 兼具左行走 滑活 动。N W 向断裂为弧形构造 的配套构造 ，与弧形构造同期形 成 ， 并在后期活动中左行错断 了弧形构造。晚新生代 以来 ， 徐州市新构造运动既有对老构造的 继承， 又有新构造运动的行迹。总体以非均衡 的升降运动为主， 包括继承性断陷沉积作用和非 均衡 的抬升 作用 。在新 构 造运 动 下 ， 废 黄河断 裂继 续 活 动 ，断裂 带 内堆积 洼 地相 对 缓 慢 下 降 ， 而两侧低 山丘陵继续抬升 ， 沿废黄河断裂形成了地堑式的构造格局 。 徐州市所处的徐淮地块同相邻 的鲁西地块相 比， N W 向断层的活动性明显减弱 ： 鲁西地块 中发育的 N W 向苍山一 尼山断裂、新泰一 蒙阴断裂和蒙 山山前 断裂等都是 晚更新世 以来有活动 的断裂( 晁洪太等 ，1 9 9 2 ；王志才等 ， 2 0 0 1 ) 。而徐淮地块中同样发育于郯庐断裂带西侧的 N W 向废黄河断裂及班井断裂的活动性和地震危 险性都大大降低。下面从构造背景角度探讨其原 因 。 郯庐断裂带西侧 N W 向断层 的形成与演化受控于太平洋板块俯冲的弧后扩张及地幔上涌 、 印藏碰撞引起的中国西部 向东 的构造挤 出以及郯庐断裂带的走滑活动的共同作用 。西太平洋 板块俯冲的弧后扩张作用对中国东部的影响 以渤海湾盆地为中心 向南减弱 ；郯庐断裂带第四 纪活动性北强南弱；因秦岭断裂系的左旋走滑活动调节着华南地块相对于华北地块 向东构造 挤 出 ，由 印藏碰撞 引起 的 中国西 部 向东 的构造 挤 出作用 对南 华 北地 区 ( 徐 淮 地块 、合肥 盆 地 和 周 口凹陷等) 的影响也较北华北地 区( 渤海湾盆地 、鲁西地块等 ) 更 小。南华北地区 ( 徐淮地 块 、 合肥盆地和周口凹陷等) 受控于三叠纪期间华北地块和华南地块的碰撞构造效应 ，随着构 造作用的停止 ， 基底构造格局逐渐成型且稳定 。南华北地区岩石圈相对北华北地区冷而硬 ， 岩 石圈厚度大 ，强度高 ， 热状态低 ， 表现为构造稳定区( 张鹏等，2 0 0 6 ) ，块体 内部在构造应力作 用 下不 易变 形 。 以上 几个 互 相联 系 、相互 制 约 的 因素 共 同决定 了徐 州地 区所 在 的南 华 北 地 区 新构造变形和断裂活动性相对较弱。徐淮断块 内发育的中新生代 断陷盆地的规模也远比北华 北 地 区要 小 。因此 ， 该地 区 N W 向断裂 活动 性也 较北华 北 地 区的 N W 向断裂 活动 性 弱 。 5 结论 ( 1 ) 废黄河断裂由南北两条 主干断裂组成 ，走向约 2 9 0 。 ，南支断裂倾向 N E，北支断裂倾 向 S W， 总体为一地堑形式 ， 断裂宽度在 1 2 k m之间。废黄河断裂早期为左旋活动 ， 第四纪以 来表 现为 张性 活动 。 ( 2 ) 废黄河断裂最新活动时代为中更新世中期 ，晚第 四纪以来无活动迹象。受构造背景 的 控 制 ， 徐 州地 区发 育 的 N W 向断裂 明显 较相 邻 的鲁西 南地 区的 N W 向断裂 活动性 弱 。 致谢 野外工作 中得到了中国地震局地质研究所汪一鹏研究员、向宏发研究员、中国地震 局地震预测研究所 田勤俭研究员 、江苏省地质矿产局第五大队房 尚明老师等许多专家的指导 和 帮助 ， 在 此一 并表 示衷 心感 谢 ! 江苏省地震工程研究 院，2 0 1 2 ，“ 徐州 市新城 区 、 开发 区活断 层探测 与地震 危险性评 价 ” 项 目 “ 目标断 层的晚第 四纪活动性鉴定 ” 专 题工作报告 。 2 2 0 地震地质 3 7卷 参 考 文 献 晁洪太 ， 崔 昭文 ， 李家灵 1 9 9 2 鲁 中地区 N W 向断裂及其第四纪晚期的活动特征 J 地震学刊 ， 2 ：1 一 l O CHAO Ho ng t a t ，CUI Zha o- we n，LI J ia l ing 1 9 9 2T he NW t r e n ding f a u l t s in midd l e p a r t o f Sh a n do ng Pr o v inc e a n d t h e ir a c t iv it ie s in t h e l a t e Q u a t e r n a r y J J o u r n a l o f S e is m o l o g y ， 2 ：1 一 l 0 ( i n C h i n e s e ) 陈丁 ，张景 发 ， 朱鲁 ，等 2 0 1 1 徐州废黄河 断裂带 的空间展布与活动性研究 J 地震地 质 ， 3 3 ( 1 ) ： 6 7 7 8 C HE N Di n g ，Z HANG J i n g f a ，Z HU L u， e t a 1 2 0 1 1 S p a t i a l d i s t r i b u t io n a n d a c t i v i t y o f Xu z h o u F e ih u a n g h e F a u l t z o n e J S e is m o l o g y a n d G e o l o g y ， 3 3 ( 1 ) ：6 7 7 8 ( i n C h in e s e ) 冯启 言 1 9 9 0 徐州弧形构造与地下水 J 中国矿业大学学报 ，1 9 ( 2 ) ： 8 7 9 1 F E N G Q i y a n 1 9 9 0 A r c s t r u c t u r e a n d g r o u n d w a t e r i n X u z h o u a r e a J J o u r n a l o f C h in a U n i v e r s it y o f Mi n i n g &T e c h n o l o g y ，1 9 ( 2 )：8 7 9 1 ( i n C h in e s e ) 贾晓娟 ， 韩宝平 1 9 9 6 N W 向断裂对徐州市岩溶水 的控制作用 J 徐煤科技 ， 4 ： 2 5 2 6 J I A X i a o j u a n ， H A N B a o p i n g 1 9 9 6 T h e e f f e c t o f N W t r e n d i n g f a u l t t o k a r s t w a t e r i n X u z h o u J C o a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y in Xu z h o u，4：2 5 2 6 ( i n C h in e s e ) 江苏省地质矿产局 1 9 8 4 江苏省及上海市区域地质志 M 北京 ： 地质出版社 Ge o l o g y a n d Min e r a l Re s o u r c e s Bu r e a u o f J ia n g s u Pr o v in c e 1 9 8 4 Re g io n a l G e o l o g y o f J ia n g s u Pr o v in c e a n d S h a n g h a i M G e o l o g ic a l P u b l i s h i n g H o u s e ， B e i j in g ( in C h i n e s e ) 齐运铎 2 0 0 2 徐州潘塘断 陷盆地储热条件初探 J 江苏地质 ， 2 6 ( 1 ) ： 3 2 3 5 Q I Y u n d u o 2 0 0 2 P r e l i mi n a r y d i s c u s s i o n s o i l h e a t s t o r a g e c o n d it io n s i n P a n t a n g f a u l t b a s in o f X u z h o u J J ia n g s u Ge o l o g y ，2 6 ( 1 )：3 2 3 5 ( i n C h in e s e ) 王志才 ，石荣会 ， 晁洪太 ，等 2 0 0 1 鲁中南 隆起区第四纪晚期断裂活动特征 J 海洋地质与第四纪地质 ， 2 1 ( 4)：9 5 1 0 2 WA N G Z h i c a t ，S H I R o n g h u t ，C H A O H o n g t a t ， e t a 1 2 0 0 1 C h a r a c t e r is t i c o f t h e Q u a t e r n a r y f a u l t a c t i v i t ie s i n t h e m i d d l e a n d s o u t h r e g i o n o f S h a n d o n g P r o v in c e J Ma r i n e G e o l o g yQ u a t e r n a r y G e o l o g y ， 2 1 ( 4 ) ： 9 5 1 0 2 ( in C h i n e s e ) 杨柳 1 9 8 9 徐州地区 N WW 向断裂及其富水性初探 J 江苏地质 ，l ： 2 5 2 8 Y A N G L iu 1 9 8 9 N WW t r e n d i n g f a u l t a n d w a t e r y c h a r a c t e r s i n X u z h o u a r e a J J i a n g s u G e o l o g y ，1 ：2 5 2 8 ( i n Ch in e s e ) 张鹏 ，王 良书 ， 刘绍 文 ， 等 2 0 0 6 南华北盆地群岩石圈热一 流变结构 J 高校地质学报 ， 1 2 ( 4 ) ： 5 3 0 5 3 6 ZHANG Pe n g，W ANG Lia n g s h u，LI U Sh a o we n，e t a 1 2 0 06The r mo r h e o l o g ic a l s t r u c t u r e o f t h e l it h o s p h e r e in t he S o u t h Hu a b e i B a s in s J G e o l o g ic a l J o u r n a l o f C h i n a U n i v e r s it ie s ，1 2 ( 4 ) ： 5 3 0 5 3 6 ( in C h i n e s e ) 张鹏等 ：徐州废黄河断裂 的第 四纪 活动性 2 2 1 RES E ARCH ON T HE CHAR AC T E RI S T I C S OF QUAT E RNA RY ACTI VI TI ES OF FEI HUANGHE FAULT I N XUZHOU AREA ZHANG Pe n g L I Li me i L I U J ia n d a XU Ha n g a n g L I J in l ia n g GU Q in p in g J I ANG Xin t E n h q u 。 k e A d m i n is 汀 8 n o n o fJ i a n g s u P r o “ i n ce ， N a n j i n g 2 1 0 0 1 4 ，C h in a ) Ab s t r a ct R u n n i n g d i a g 0 n a l l y a cr 0 s s t h e u r b a n a r e a o f X u z h o u ，t h e F e ih u a n g h e ( t h e a b a n d o n e d Y e l l o w Riv e r )Fa u l t s t a r t s f r o m J ia h e z h a i i n t h e n o r t h we s t ， e x t e n d in g s o u t h e a s t wa r d s t h r o u g h S u s h a n t o u， Xu z h o u C i t v a n d L ia n g t a n g a 1 0 n g t h e a b a n d o n e d Ye l l o w Riv e r t i1 1 t h e n o r t h o f Wa n g j i T o wn o f S u in i n g Co u n t V，s t r ik in g NW W ，d ip p in g SW ，wit h a t o t a l l e n g t h o f a b o u t 7 0 ki l o me t e r s I t is a b u r ie d f a ul t ， cr o s s cu t t i n g Xu z h0 u a r c s t r u ct u r e Th e r e a r e s ig ni fi ca n t t o p o g r a p h ic f e a t u r e s in d ica t in g t h e e x is t e n ce o f t he f a u l t o n t h e e a r t h s s u r f a ce， which a r e cl e a r l y d is p l a y e d in r e mo t e s e n s i ng ima g e s The r e h a V e b e e n n 0 d e v a s t a ri n g e a r t hq u a ke s o cc u r r in g a l o n g t he f a u l t s in ce t he r e co r d e d h is t o r y F e ih u a n g h e F a u l t is o n e o f t h e t a r g e t f a u l t s o f t h e p r o j e ct“ Ur b a n a ct iv e f a u l t e x p l o r a t io n a n d s e is mi c r is k a s s e s s me n t in Xu z ho u Cit y”Fe w r e s e a r che s h a v 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