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長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶地區(qū)活動(dòng)構(gòu)造與區(qū)域地殼穩(wěn)定性基本特征

2016-12-05 02:27吳中海周春景譚成軒孫玉軍馬曉雪
關(guān)鍵詞:斷裂帶活動(dòng)性經(jīng)濟(jì)帶

吳中海,周春景,譚成軒,孫玉軍,馬曉雪

(1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所新構(gòu)造與活動(dòng)構(gòu)造研究室, 北京 100081;2.國(guó)土資源部新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100081;3.首都師范大學(xué)資源環(huán)境與旅游學(xué)院,北京 100048)

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長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶地區(qū)活動(dòng)構(gòu)造與區(qū)域地殼穩(wěn)定性基本特征

吳中海1,2,周春景1,2,譚成軒1,2,孫玉軍1,2,馬曉雪1,3

(1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所新構(gòu)造與活動(dòng)構(gòu)造研究室, 北京 100081;2.國(guó)土資源部新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100081;3.首都師范大學(xué)資源環(huán)境與旅游學(xué)院,北京 100048)

基于長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶地區(qū)活動(dòng)斷裂資料的收集整理和總結(jié),結(jié)合新的遙感解譯與地表調(diào)查結(jié)果,初步歸納了該區(qū)的活動(dòng)構(gòu)造基本特征,梳理出直接或間接威脅重要城市群、國(guó)家級(jí)新區(qū)和區(qū)域重要交通過(guò)江通道地殼穩(wěn)定性的主要活動(dòng)斷裂及應(yīng)對(duì)建議或?qū)Σ?,并進(jìn)一步重點(diǎn)指出長(zhǎng)江中下游成都—上海沿江地區(qū)的32條重要活動(dòng)斷裂帶及其穿越或影響到的主要城市群和重大工程。在活動(dòng)斷裂梳理結(jié)果基礎(chǔ)上,總結(jié)提出長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶西部的強(qiáng)烈地殼變形與地震活動(dòng)主要由印度板塊與歐亞板塊碰撞作用下在青藏高原東南緣地區(qū)形成的“川滇弧形旋扭活動(dòng)構(gòu)造體系”所控制,而中—東部地區(qū)屬于印度板塊與西太平洋板塊共同作用下區(qū)域性擠壓-剪切變形導(dǎo)致的具有共軛走滑斷裂系統(tǒng)特征的“棋盤格子式”活動(dòng)構(gòu)造體系格局,其中需要特別關(guān)注7條典型活動(dòng)斷裂帶的活動(dòng)性及其對(duì)城市群地殼穩(wěn)定性的影響。根據(jù)區(qū)域的活動(dòng)構(gòu)造體系、活動(dòng)斷裂與歷史地震活動(dòng)性等特點(diǎn),初步歸納了該區(qū)的未來(lái)地震危險(xiǎn)性問(wèn)題及應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的潛在強(qiáng)震危險(xiǎn)區(qū)段,指出了典型的區(qū)域古地震地質(zhì)遺跡特征及開展古地震調(diào)查研究的重要性。同時(shí),依據(jù)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶地區(qū)初步的區(qū)域地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果,認(rèn)為次不穩(wěn)定區(qū)和不穩(wěn)定區(qū)主要集中在西部地區(qū),而中—東部地區(qū)以次穩(wěn)定區(qū)與相對(duì)穩(wěn)定區(qū)為主,僅郯廬斷裂帶及其周邊存在較明顯的次不穩(wěn)定區(qū)。最后,指出了長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶活動(dòng)構(gòu)造與區(qū)域地殼穩(wěn)定性調(diào)查評(píng)價(jià)工作在活動(dòng)斷裂地質(zhì)調(diào)查研究和城市活斷層鑒別與地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)中面臨的主要問(wèn)題與挑戰(zhàn)。

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶;活動(dòng)斷裂與構(gòu)造體系;古地震;地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià);區(qū)域地殼穩(wěn)定性

1 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶地區(qū)活動(dòng)構(gòu)造概況

長(zhǎng)江是中國(guó)獨(dú)有的亞洲第一大河,它發(fā)源于西藏、青海交界的唐古拉山北坡各拉丹冬雪峰,流經(jīng)青海、西藏、四川、云南、重慶、湖北、湖南、江西、安徽、江蘇、上海共11個(gè)省、自治區(qū)和直轄市,橫跨中國(guó)東、中、西三大區(qū)域,全長(zhǎng)約6300 km,其中宜賓以下長(zhǎng)約2800 km。長(zhǎng)江通道是貨運(yùn)量位居全球內(nèi)河第一的黃金水道,也是中國(guó)國(guó)土空間開發(fā)最重要的東西軸線,在區(qū)域發(fā)展總格局中具有重要戰(zhàn)略地位。因此,國(guó)家提出了依托該黃金水道建設(shè)覆蓋上海、江蘇、浙江、安徽、江西、湖北、湖南、重慶、四川、云南和貴州共11省市的長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶(見(jiàn)圖1)的重大經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略。

圖1 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶地理位置圖Fig.1 The regional range and location of the Yangtze River Economic Belt

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶面積約205×104km2,人口和生產(chǎn)總值均超過(guò)全國(guó)的40%?!笆濉逼陂g,該區(qū)重點(diǎn)規(guī)劃了10個(gè)重要城市群與經(jīng)濟(jì)區(qū)帶,自東向西分別為:長(zhǎng)三角城市群及其中的蘇南現(xiàn)代化建設(shè)示范區(qū)和皖江經(jīng)濟(jì)帶,長(zhǎng)江中游城市群及其中的武漢城市群、環(huán)鄱陽(yáng)湖城市群和長(zhǎng)株潭城市群,以及成渝城市群、黔中城市群和滇中城市群。同時(shí),該經(jīng)濟(jì)帶中在建和規(guī)劃重要過(guò)江通道95個(gè)、內(nèi)陸核電站19個(gè),并有滬漢蓉與滬昆高鐵等多條骨干鐵路及眾多大型水電站等重大工程。本文在已有的中國(guó)活動(dòng)構(gòu)造數(shù)據(jù)[1]基礎(chǔ)上,結(jié)合進(jìn)一步的活動(dòng)斷裂遙感解譯,對(duì)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶地區(qū)的已知主要活動(dòng)斷裂進(jìn)行詳細(xì)梳理分析后,初步歸納出了直接或間接威脅重要城市群、國(guó)家級(jí)新區(qū)和區(qū)域重要交通過(guò)江通道地殼穩(wěn)定性的主要活動(dòng)斷裂(見(jiàn)表1),結(jié)果表明,存在許多直接或間接威脅長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶城市群、國(guó)家級(jí)新區(qū)和重要交通過(guò)江通道的區(qū)域性活動(dòng)斷裂(表中主要斷裂及名稱見(jiàn)圖2),這些斷裂究竟如何影響城鎮(zhèn)和重大工程安全、影響方式和程度如何等問(wèn)題都需要進(jìn)一步深入調(diào)查與研究。由于長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶特殊的地質(zhì)-生態(tài)環(huán)境和防災(zāi)減災(zāi)背景,無(wú)論是城市群發(fā)展與新型城鎮(zhèn)化建設(shè),還是重大工程的規(guī)劃與設(shè)計(jì),都會(huì)不同程度地面臨活動(dòng)構(gòu)造及區(qū)域地殼穩(wěn)定性方面的問(wèn)題。因此,全面查明和掌握該區(qū)的活動(dòng)構(gòu)造特征及相關(guān)的區(qū)域地殼穩(wěn)定性可為長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的規(guī)劃與建設(shè)提供重要的地質(zhì)科技支撐。

本文基于已有成果資料的梳理,結(jié)合筆者近年來(lái)在區(qū)域上開展活動(dòng)斷裂遙感解譯與地表調(diào)查獲得的新資料,從活動(dòng)構(gòu)造體系和歷史地震活動(dòng)角度,在宏觀上對(duì)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶地區(qū)的活動(dòng)構(gòu)造特征及地殼穩(wěn)定性問(wèn)題進(jìn)行分析總結(jié),并提出相關(guān)認(rèn)識(shí),以期對(duì)今后的調(diào)查與研究工作起到一定的指引作用。考慮到以川滇活動(dòng)地塊為主的長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶西部地區(qū)是中國(guó)西南著名的強(qiáng)震活動(dòng)區(qū),前人對(duì)該區(qū)的活動(dòng)斷裂與地震地質(zhì)情況研究較多,并且筆者近期曾針對(duì)該區(qū)的新構(gòu)造與活動(dòng)構(gòu)造研究組織出版相關(guān)成果專輯,對(duì)該區(qū)的活動(dòng)構(gòu)造體系與區(qū)域地殼穩(wěn)定性等都有較全面的分析與總結(jié)[2~4],因此,本文分析探討的內(nèi)容將更偏重于宜賓—重慶一線以東的長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū)。

表1 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶地區(qū)直接或間接威脅重要城市群、國(guó)家級(jí)新區(qū)和主要過(guò)江通道等地殼穩(wěn)定性的主要活動(dòng)斷裂及應(yīng)對(duì)建議或?qū)Σ咭挥[表

續(xù)表1

重要城市群和交通設(shè)施具體地區(qū)可能造成直接威脅的主要活動(dòng)斷裂可能存在間接威脅的主要活動(dòng)斷裂主要建議或?qū)Σ邍?guó)家級(jí)新區(qū)舟山群島昌化?普陀斷裂帶和鎮(zhèn)海?溫州斷裂帶黃海海域斷裂需關(guān)注海域斷裂活動(dòng)的影響問(wèn)題上海浦東南通?嘉定斷裂帶黃海海域斷裂需關(guān)注海域斷裂活動(dòng)的影響問(wèn)題南京江北無(wú)錫?宿遷斷裂帶和嘉山?南渡斷裂帶茅山斷裂帶和金壇?南渡斷裂帶重點(diǎn)是北西向無(wú)錫?宿遷斷裂活動(dòng)性的調(diào)查評(píng)估和金壇?南渡斷裂的遠(yuǎn)場(chǎng)影響問(wèn)題重慶兩江華鎣山斷裂,恩施?咸豐斷裂——成都天府龍泉山斷裂帶,新津?成都斷裂龍門山斷裂帶重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)龍門山斷裂帶的遠(yuǎn)場(chǎng)影響和龍泉山斷裂帶活動(dòng)性的調(diào)查研究重要過(guò)江通道安徽省北西向巢湖?杭州斷裂帶和北東向的馬鞍山?蕪湖斷裂帶郯廬斷裂帶皖江段和嘉山?南渡斷裂帶—湖北省———江蘇省北西向的無(wú)錫?蘇州斷裂帶、嘉山?南渡斷裂和南通?嘉定斷裂帶——江西省郯廬斷裂帶九江段贛江斷裂帶和星子?靖安斷裂帶應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注郯廬斷裂帶和贛江斷裂帶的活動(dòng)性與地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)問(wèn)題四川省—峨邊斷裂帶—重慶市———

注:表中橫線表示由于對(duì)活動(dòng)斷裂情況調(diào)查研究程度不足或?qū)嗔延绊懬闆r尚不清楚,目前難以對(duì)活動(dòng)斷裂的影響或相關(guān)的地殼穩(wěn)定性問(wèn)題做出準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)或評(píng)估。

2 活動(dòng)構(gòu)造概況

2.1 活動(dòng)構(gòu)造基本概念與分區(qū)

活動(dòng)構(gòu)造一般被定義為“晚第四紀(jì)期間(主要是距今約500 ka或150 ka以來(lái))仍在活動(dòng),并在未來(lái)仍將活動(dòng)的構(gòu)造”[5~6]?;顒?dòng)斷裂作為活動(dòng)構(gòu)造的主要類型,其定義與活動(dòng)構(gòu)造類似,一般強(qiáng)調(diào)“晚第四紀(jì)期間(主要是距今約150 ka以來(lái)或晚更新世以來(lái))多次活動(dòng),并且未來(lái)仍將活動(dòng)的斷裂”[6~8]。由于活動(dòng)斷裂的定義與地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)直接相關(guān),活動(dòng)斷裂調(diào)查研究的根本目的之一是確定斷裂未來(lái)是否可能活動(dòng)并引發(fā)地震災(zāi)害[9]。對(duì)于中國(guó)東部、尤其是華南地區(qū)而言,晚第四紀(jì)與第四紀(jì)、甚至新生代斷裂的活動(dòng)特征常具有明顯的一致性和繼承性[10],并且長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū)晚第四紀(jì)期間的地殼活動(dòng)性與斷裂活動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)中國(guó)西部地區(qū)明顯弱得多。因此,探討該區(qū)的活動(dòng)構(gòu)造問(wèn)題,僅考慮晚第四紀(jì)活動(dòng)的斷裂顯然是不全面的,需要著眼于第四紀(jì),乃至第三紀(jì)期間(特別是新近紀(jì))具有明顯活動(dòng)的斷裂及構(gòu)造。

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶從西到東穿過(guò)青藏高原東南緣、云貴高原和江南丘陵及其間的四川盆地、兩湖平原、鄱陽(yáng)湖平原和長(zhǎng)江中下游平原等多個(gè)不同的地形地貌單元。大地構(gòu)造上,分別跨越了川滇藏造山系、揚(yáng)子陸塊區(qū)和武夷—云開—臺(tái)灣造山系(又稱華南造山帶或褶皺帶)共3大地質(zhì)構(gòu)造單元,其中包含了眾多演化歷史不同的次級(jí)構(gòu)造塊體[11~12]。因此,該區(qū)不僅具有獨(dú)特的地形地貌特點(diǎn),而且地質(zhì)構(gòu)造與斷裂體系復(fù)雜。新構(gòu)造期間(距今10~8 Ma以來(lái)),中國(guó)大陸在西南側(cè)印度板塊向北北東方向的低角度快速陸內(nèi)俯沖作用和東側(cè)西太平洋板塊向西高角度快速俯沖作用的雙重動(dòng)力體系控制下,古老的造山帶和構(gòu)造形跡紛紛復(fù)活,導(dǎo)致了許多活動(dòng)斷裂的出現(xiàn)和復(fù)雜的活動(dòng)構(gòu)造體系的產(chǎn)生。長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶橫貫中國(guó)大陸南部,其現(xiàn)今地殼活動(dòng)性在東、西兩大不同動(dòng)力體系的共同作用與影響下,也不可避免地存在許多規(guī)模和活動(dòng)性不等的活動(dòng)斷裂。長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶空間上大致以近南北向的成都—西昌—昆明一線(大致對(duì)應(yīng)南北地震的中南段)和北北東向的宿遷—合肥—九江一線(大致對(duì)應(yīng)郯廬斷裂帶南段)為界,可分為西部、中部和東部3個(gè)區(qū)段(見(jiàn)圖3)。西部隸屬于青藏活動(dòng)構(gòu)造區(qū),中、東部歸為華南活動(dòng)構(gòu)造區(qū)。因此,不同區(qū)段的現(xiàn)今地殼活動(dòng)性和動(dòng)力學(xué)機(jī)制存在較明顯差異。

圖3 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶主要活動(dòng)斷裂與地震分布圖(活動(dòng)斷裂據(jù)文獻(xiàn)[1];地震數(shù)據(jù)源自中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng))Fig.3 A distribution map of the main active faults and earthquakes in the Yangtze River Economic Belt

2.2 活動(dòng)構(gòu)造的東、西差異性

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶西部處于青藏高原東南部、龍門山及云貴高原地區(qū),主要包含青藏高原東緣現(xiàn)今構(gòu)造活動(dòng)最為強(qiáng)烈的川滇活動(dòng)地塊,其現(xiàn)今地殼活動(dòng)主要受印度板塊與歐亞板塊間的陸陸碰撞作用控制。由于青藏高原內(nèi)部物質(zhì)的向東強(qiáng)烈擠出作用,形成了該區(qū)復(fù)雜而又特別活躍的地殼運(yùn)動(dòng)狀態(tài),現(xiàn)今的地殼構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)和地殼運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都以圍繞東喜馬拉雅構(gòu)造結(jié)的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為特征,發(fā)育了龍門山構(gòu)造帶和鮮水河—小江斷裂系等大型活動(dòng)構(gòu)造帶,以及內(nèi)部許多活動(dòng)性中等、規(guī)模不等的活動(dòng)斷裂系統(tǒng)[13~14]。其中活動(dòng)性強(qiáng)烈的斷裂主要集中在川滇地塊邊界,最大活動(dòng)速率可以達(dá)到10~15 mm/a[14~15],次級(jí)塊體邊界中以發(fā)育中等活動(dòng)斷裂為主,斷裂活動(dòng)速率多在0.5~2.0 mm/a左右[3,16]。因此,該區(qū)既是中國(guó)活動(dòng)斷裂密度最大且地震活動(dòng)頻度最高的區(qū)域,也是地震地質(zhì)災(zāi)害和地殼不穩(wěn)定最顯著區(qū)域。

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部是新華夏構(gòu)造體系中大型北東向沉降帶與隆起帶穿越區(qū),現(xiàn)今地殼活動(dòng)受到印度板塊與歐亞板塊碰撞和西太平洋板塊向西俯沖作用的雙重影響。該區(qū)主體屬于相對(duì)穩(wěn)定的華南活動(dòng)構(gòu)造區(qū),并包含了次級(jí)的長(zhǎng)江中下游斷塊區(qū)和川黔湘贛斷塊區(qū)等[17]。震源機(jī)制解表明該區(qū)現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)以近東西向擠壓為主[18~22]。GPS觀測(cè)顯示,揚(yáng)子地塊相對(duì)于北部穩(wěn)定的西伯利亞板塊正以8~14 mm/a的速度向N130°—150°E方向運(yùn)動(dòng),且其內(nèi)部的差異運(yùn)動(dòng)并不顯著,也不存在特別明顯的速度梯度帶[23~25]。前人[7,26~28]在分析總結(jié)中國(guó)及長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶部分區(qū)域的活動(dòng)斷裂特征時(shí)指出,雖然整個(gè)華南地區(qū)整體上自晚第三紀(jì)以來(lái)的斷裂活動(dòng)性較弱,但長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū)第四紀(jì)期間存在較明顯的斷層活動(dòng)與斷塊差異運(yùn)動(dòng),主要發(fā)育北東向與北北東向、北西向與北西西向、近東西向多組規(guī)模和運(yùn)動(dòng)性質(zhì)不同的晚第四紀(jì)活動(dòng)斷裂,典型的如:郯廬斷裂帶、襄樊—廣濟(jì)斷裂帶、漆河—太陽(yáng)山斷裂、梁子湖—商城斷裂帶、麻城—團(tuán)風(fēng)斷裂、南渡—板橋斷裂、茅山斷裂和瑞金—會(huì)昌斷裂等等,其中北東向與北北東向斷裂的活動(dòng)性相對(duì)更為顯著。但該區(qū)除郯廬斷裂帶南延的宿遷—合肥—九江—長(zhǎng)沙一線附近的斷裂活動(dòng)性和地震活動(dòng)相對(duì)比較顯著外,多數(shù)屬低速率活動(dòng)斷裂,其活動(dòng)速率一般都在0.5~1.0 mm/a以下。

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū)還存在規(guī)模不等和第四紀(jì)沉降幅度不同的斷陷或拗陷盆地,主要包括江漢—洞庭、鄱陽(yáng)湖、蘇北和南黃海等盆地[7,10]。這些盆地都是受北東—北北東、北東東向和北西—北西西向多組斷裂控制,自白堊紀(jì)以來(lái)逐步發(fā)展起來(lái)的復(fù)雜斷陷盆地。其中江漢—洞庭湖盆地主要充填的是白堊紀(jì)—古近紀(jì)地層,江漢盆地古近紀(jì)沉降幅度達(dá)4000 m,新近紀(jì)和第四紀(jì)地層厚度相對(duì)較薄,分別為800 m和150 m。洞庭盆地白堊紀(jì)—第三紀(jì)地層最大厚度可達(dá)3000 m左右,西南側(cè)靠近太陽(yáng)山斷裂的區(qū)域第四系最大沉積厚度達(dá)250 m。蘇北盆地主要受北東向正斷層控制,白堊紀(jì)以來(lái)的沉積厚度達(dá)5000~6000 m,其中新近系厚700~1100 m,第四紀(jì)地層最厚超過(guò)300 m,北東向的淮陰—響水?dāng)嗔?又稱響水河斷裂)是該盆地北部較為顯著的控盆斷裂[10]。分布于上述盆地周緣的斷裂往往是區(qū)域上第四紀(jì)活動(dòng)性比較顯著的斷裂,典型的如江漢—洞庭盆地西部的北東向右旋走滑為主的太陽(yáng)山斷裂和東部的北北東向麻城—團(tuán)風(fēng)斷裂與沙湖—湘陰斷裂,以及分別從該盆地北界和南界穿過(guò)的北西西向的襄樊—廣濟(jì)斷裂帶與常德—益陽(yáng)—長(zhǎng)沙斷裂等。另外,從該盆地西北側(cè)山地中延伸入盆地的北北西向左旋走滑為主的霧渡河斷裂、遠(yuǎn)安斷裂、南漳斷裂和鐘祥斷裂等都具有一定的活動(dòng)性[7]。在蘇北盆地區(qū),活動(dòng)斷裂以北東向具有正斷成分的右旋走滑斷裂為主,向東至南黃海地區(qū),主要活動(dòng)斷裂轉(zhuǎn)為以具有走滑成分的正斷層活動(dòng)為主的近東西向?yàn)橹鱗7]。

整體而言,相對(duì)于長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶西部,中、東部地區(qū)的新構(gòu)造變形不甚強(qiáng)烈,斷裂活動(dòng)性也相對(duì)較弱。此外,由于大地構(gòu)造背景和所處現(xiàn)今板塊位置的不同,從歷史地震活動(dòng)性和活動(dòng)斷裂發(fā)育方面看,長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中部與東部的現(xiàn)今構(gòu)造活動(dòng)性也存在一定差異,東部活動(dòng)性較中部更為顯著。這主要是由于中部的大部分屬完整性較好和相對(duì)剛性的揚(yáng)子陸塊,并且處于中國(guó)大陸東、西兩大板塊作用力明顯衰減的區(qū)域,而東部的主體屬于塊體完整性較差的華南造山帶并靠近西太平洋板塊邊界帶的緣故。

3 活動(dòng)構(gòu)造體系格局

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶西部的川滇地區(qū)與長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū)所處的新構(gòu)造部位不同。西部主要受印度板塊與歐亞板塊強(qiáng)烈陸陸碰撞過(guò)程的控制和影響,現(xiàn)今處于青藏高原活動(dòng)造山帶的東南緣,地殼變形與地震活動(dòng)強(qiáng)烈;而長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū)所在區(qū)域處于中國(guó)大陸東、西兩大板塊邊界的共同影響區(qū),但因?yàn)榫嚯x板塊邊界較遠(yuǎn),加上塊體本身的剛性較強(qiáng),現(xiàn)今地殼變形與地震活動(dòng)性整體上都較弱。這種不同的板塊邊界條件導(dǎo)致兩個(gè)區(qū)域的活動(dòng)構(gòu)造體系格局存在明顯差異。

3.1 川滇地區(qū)的“弧形旋扭活動(dòng)構(gòu)造體系”格局

筆者在系統(tǒng)整理與分析前人對(duì)川滇地塊及鄰區(qū)活動(dòng)斷裂調(diào)查研究成果資料的基礎(chǔ)上,結(jié)合2005年以來(lái)圍繞該區(qū)滇藏鐵路與大瑞鐵路等重大工程沿線開展的活動(dòng)斷裂調(diào)查及西南地區(qū)活動(dòng)構(gòu)造體系綜合研究工作[2~3,29],并進(jìn)一步通過(guò)活動(dòng)斷裂遙感解譯,詳細(xì)梳理了川滇及鄰區(qū)主要活動(dòng)斷裂的分布及其幾何學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)特征。在此基礎(chǔ)上,對(duì)斷裂活動(dòng)級(jí)別與組合方式進(jìn)行劃分,共梳理出主要活動(dòng)斷裂帶79條,并將其歸并為9個(gè)主要活動(dòng)構(gòu)造區(qū)帶[3]。

一級(jí)活動(dòng)構(gòu)造邊界帶2個(gè),包括:

①長(zhǎng)度超過(guò)1400 km、整體呈近南北向展布的右旋走滑斷裂系——實(shí)皆斷裂系;

②總長(zhǎng)度在1800 km左右、走向自西北向東南由北西西—北西—近南北向逐漸轉(zhuǎn)變、整體呈凸向北東的弧形的左旋走滑變形帶——玉樹—鮮水河—小江斷裂系。

二級(jí)活動(dòng)構(gòu)造區(qū)帶3個(gè),分別是:

①總長(zhǎng)度在1400 km左右、走向自西北向東南由北西西—北西—近南北向逐漸轉(zhuǎn)變、整體呈凸向北東的弧形展布的左旋走滑張扭變形帶——理塘—大理—瑞麗斷裂系;

②總長(zhǎng)度約280 km、整體呈北西走向的右旋走滑張扭變形帶——耿馬—景洪斷裂系;

③總跨度560 km左右,由一系列走向北東—北東東的弧形左旋走滑斷裂帶沿北西方向近平行排列構(gòu)成的剪切變形區(qū)——中緬老邊界“梳齒狀”旋扭構(gòu)造變形區(qū)。

三級(jí)活動(dòng)構(gòu)造區(qū)帶3個(gè),分別為:大姚—楚雄張扭裂陷區(qū)、騰沖直扭構(gòu)造變形區(qū)和思茅“帚狀”旋扭構(gòu)造變形區(qū)。

另外,區(qū)域上發(fā)育的少數(shù)相對(duì)獨(dú)立的和組合關(guān)系尚不清楚的活動(dòng)斷裂,被歸為“其他主要的塊體內(nèi)部活動(dòng)斷裂”。

上述不同級(jí)別構(gòu)造區(qū)帶控制下的川滇及鄰區(qū)上新世以來(lái)及晚第四紀(jì)期間主要表現(xiàn)為基于川滇塊體整體圍繞東喜馬拉雅構(gòu)造結(jié)發(fā)生順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的地殼運(yùn)動(dòng)特征,筆者將這一獨(dú)特的活動(dòng)構(gòu)造格局歸納為“川滇弧型旋扭活動(dòng)構(gòu)造體系”[2~3],其定義是“由弧形玉樹—鮮水河—小江—奠邊府?dāng)嗔严岛徒媳毕驅(qū)嵔杂倚呋瑪嗔严邓鶌A持的以川滇地區(qū)為主體的弧形斷塊區(qū)以及其中以旋轉(zhuǎn)、剪切和伸展變形為主的活動(dòng)區(qū)帶所共同組成的活動(dòng)構(gòu)造系統(tǒng)”。該構(gòu)造體系的主體主要受控于2條一級(jí)構(gòu)造邊界帶(實(shí)皆斷裂系和玉樹—鮮水河—小江—奠邊府弧形斷裂系)和1條二級(jí)構(gòu)造帶(理塘—大理—瑞麗弧形構(gòu)造帶)。這3條大型的邊界構(gòu)造帶將該活動(dòng)構(gòu)造體系分隔為內(nèi)、外兩部分,即川滇外弧帶和滇西內(nèi)弧帶。這一構(gòu)造體系格局明顯控制或影響了川滇及鄰區(qū)的強(qiáng)震活動(dòng)性[3]。長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶云南與四川西南大部分地區(qū)都處于這一活動(dòng)性強(qiáng)烈的構(gòu)造系統(tǒng)中,其歷史地震活動(dòng)具有頻率高、強(qiáng)度大的特點(diǎn),最大地震是1833年的云南嵩明8級(jí)大地震,造成6700余人死亡。

3.2 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū)的“棋盤格式活動(dòng)構(gòu)造體系”格局

對(duì)目前已知的活動(dòng)斷裂數(shù)據(jù)[1]進(jìn)行梳理,結(jié)合進(jìn)一步的遙感解譯和地質(zhì)資料分析,并基于3個(gè)基本原則:①構(gòu)成主要斷塊邊界或在區(qū)域活動(dòng)構(gòu)造體系中起著重要作用;②歷史上發(fā)生過(guò)M>5.0的破壞性地震;③地形地貌上有相對(duì)顯著的表現(xiàn)或控制區(qū)域上主要第四紀(jì)斷陷或拗陷盆地的邊界;可從長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部的86條主要活動(dòng)斷裂帶中進(jìn)一步沿成都—上海沿江地區(qū)篩選出32條活動(dòng)性相對(duì)更為顯著的活動(dòng)斷裂(見(jiàn)圖4,表2)。需要說(shuō)明的是,考慮到郯廬斷裂帶目前是區(qū)域上被熟知的重要活動(dòng)斷裂,并且近年來(lái)積累的研究成果與資料很多,因此這里重點(diǎn)分析探討的是除其之外的其他斷裂帶。

根據(jù)該區(qū)主要活動(dòng)斷裂在空間展布上的相關(guān)性,可將32條主要活動(dòng)斷裂從區(qū)域上歸納為主要呈北東—北北東縱向展布和北西—北西西向橫向展布的“7縱7橫”共14組區(qū)域性構(gòu)造帶(見(jiàn)圖4)。這14組構(gòu)造帶宏觀上明顯構(gòu)成了地質(zhì)力學(xué)構(gòu)造體系中典型的“棋盤格式構(gòu)造體系”[30],又稱網(wǎng)狀構(gòu)造或X型斷裂體系。兩組斷裂具有共軛走滑斷裂體系特征,其活動(dòng)方式以扭性為主,但可以伴有壓型或張性成分。根據(jù)該區(qū)現(xiàn)今近東西向擠壓的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)背景可知,其中的北東—北北東向活動(dòng)斷裂主要以右旋走滑活動(dòng)為主,而北西—北西西向斷裂多以左旋走滑活動(dòng)為主。這一構(gòu)造格局還影響著長(zhǎng)江干流的走向,最為明顯的是長(zhǎng)江從宜昌出三峽后向東流動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)了獨(dú)特的“東南—東北—東南”的“W”型反復(fù)轉(zhuǎn)折現(xiàn)象,這是長(zhǎng)江主河道形成過(guò)程遷就利用了“棋盤格式構(gòu)造體系”中的北西向和北東向兩組構(gòu)造帶的表現(xiàn)。

表2 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部成都—上海沿江地區(qū)的32條主要活動(dòng)斷裂帶及其可能影響到的重要城市群或重大工程一覽表

斷裂帶名稱斷裂名稱長(zhǎng)度/km走向運(yùn)動(dòng)性質(zhì)穿越或影響的重要城市群或重大工程鎮(zhèn)海?溫州斷裂帶鎮(zhèn)海?溫州斷裂270NE左旋走滑長(zhǎng)江三角洲城市群、浙江三門核電站嘉興?徐州北西向構(gòu)造帶宿遷?揚(yáng)州斷裂300NW左旋走滑京杭運(yùn)河、過(guò)江通道常泰段無(wú)錫?蘇州斷裂455NW左旋走滑蘇南現(xiàn)代化建設(shè)示范區(qū)、滬蓉鐵路、浙江泰山核電站南京?南渡斷裂325NW左旋走滑蘇南現(xiàn)代化建設(shè)示范區(qū)、滬蓉鐵路、宜興抽水蓄能電站、瑯琊山抽水蓄能電站、沙河抽水蓄能電站新余?九江?揚(yáng)州北東向構(gòu)造帶茅山斷裂97NE右旋走滑蘇南現(xiàn)代化建設(shè)示范區(qū)、滬蓉鐵路、過(guò)江通道五峰山段馬鞍山?蕪湖斷裂65NNE右旋走滑皖江經(jīng)濟(jì)帶、蘇南現(xiàn)代化建設(shè)示范區(qū)、安徽蕪湖核電站陳家堡?小海斷裂130NE右旋走滑長(zhǎng)江三角洲城市群金壇?南渡斷裂50NNE右旋走滑蘇南現(xiàn)代化建設(shè)示范區(qū)、過(guò)江通道張靖段江南斷裂260NE右旋斷層皖江經(jīng)濟(jì)帶、陳村水電站葛公斷裂227NNE左旋走滑皖江經(jīng)濟(jì)帶、江西彭澤核電站、安徽吉陽(yáng)核電站九江?靖安斷裂150NNE右旋走滑環(huán)潘陽(yáng)湖城市群、滬昆鐵路、柘林水電站,長(zhǎng)江護(hù)江大堤銅鼓?武寧?瑞昌斷裂100NE右旋走滑長(zhǎng)江中游城市群、長(zhǎng)江護(hù)江大堤贛江斷裂227NE右旋走滑環(huán)潘陽(yáng)湖城市群、滬昆鐵路,江西彭澤核電站蘆溪?宜春斷裂97NE右旋走滑滬昆鐵路信陽(yáng)?杭州北西西向構(gòu)造帶巢湖?杭州斷裂65NW左旋走滑皖江經(jīng)濟(jì)帶、滬蓉鐵路信陽(yáng)?金寨斷裂260NW左旋走滑皖江經(jīng)濟(jì)帶、滬蓉鐵路、響洪甸抽水蓄能電站岳陽(yáng)?武漢北東向構(gòu)造帶固鎮(zhèn)?懷遠(yuǎn)斷裂357NE右旋走滑武漢城市群、皖江經(jīng)濟(jì)帶、滬蓉鐵路麻城?團(tuán)鳳斷裂227NE右旋走滑武漢城市群、滬蓉鐵路岳陽(yáng)?武漢斷裂帶390NE右旋走滑長(zhǎng)江中游城市群、滬蓉鐵路、滬昆鐵路、湖南桃花江核電站、湖南小墨山核電站、湖北大畈核電站崇陽(yáng)?寧鄉(xiāng)斷裂130NE右旋走滑長(zhǎng)江中游城市群湘鄉(xiāng)?邵東斷裂97NE正斷層長(zhǎng)株潭城市群襄樊?廣濟(jì)斷裂帶襄樊?廣濟(jì)斷裂650NW左旋走滑武漢城市群、環(huán)潘陽(yáng)湖城市群、滬蓉鐵路、滬昆鐵路、湖北丹江口水電站常德?荊州北東向構(gòu)造帶常德?荊州斷裂260NE右旋走滑長(zhǎng)江中游城市群、滬蓉鐵路、長(zhǎng)江?漢水護(hù)江大堤慈利?城步斷裂195NE右旋走滑長(zhǎng)江中游城市群、滬昆鐵路雅安?自貢逆沖褶皺構(gòu)造帶威遠(yuǎn)斷裂97NEE逆沖斷層成渝城市群龍泉山斷裂195NE逆沖斷層成渝城市群、滬蓉鐵路新津?德陽(yáng)斷裂97NE逆沖斷層成渝城市群、滬蓉鐵路其他斷裂帶常德?長(zhǎng)沙斷裂帶240NW左旋走滑長(zhǎng)江中游城市群、湖南桃花江核電站仙女山斷裂97NW右旋斷層滬蓉鐵路、隔水巖水電站、三峽大壩恩施?咸豐斷裂292NE右旋走滑滬蓉鐵路華鎣山斷裂292NE右旋走滑成渝城市群、滬蓉鐵路、四川三壩核電站、過(guò)江通道綿遂內(nèi)宜鐵路及白塔山段威寧?水城斷裂292NW走滑斷層黔中城市群、滬昆鐵路

注:表中粗體標(biāo)示了下一步工作中計(jì)劃列為重點(diǎn)調(diào)查對(duì)象的13條對(duì)區(qū)域地殼穩(wěn)定性可能產(chǎn)生重要影響的活動(dòng)斷裂(位置見(jiàn)圖4)

前人認(rèn)為長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū)的“棋盤格式構(gòu)造”可能是正在發(fā)展的地殼最新斷裂系統(tǒng)——近代地殼破裂網(wǎng)格,其最主要的表現(xiàn)是現(xiàn)今地震活動(dòng)常呈現(xiàn)出沿北西向和北東向分布的、比較規(guī)則的網(wǎng)格狀或共軛狀分布,并被認(rèn)為是受到了相應(yīng)的兩組構(gòu)造線的控制,其中兩組構(gòu)造線交匯的部位或附近往往是強(qiáng)震更易發(fā)生的位置[31~32]。在長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū),最為明顯的地震活動(dòng)帶或構(gòu)造線是北西向的武漢—九江帶與菏澤—揚(yáng)州帶以及北東向的臨沂—潢川帶與南京—銅陵帶[31],前者實(shí)際上大致對(duì)應(yīng)于區(qū)域上的襄樊—廣濟(jì)斷裂帶和無(wú)錫—宿遷斷裂帶,而后者應(yīng)該與郯廬斷裂帶和皖江斷裂或江南斷裂帶相關(guān),因此筆者認(rèn)為該區(qū)的“棋盤格式斷裂體系”格局,應(yīng)該是老構(gòu)造形跡在新的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)作用下的重新活動(dòng)。也正是由于燕山運(yùn)動(dòng)所形成的中國(guó)東部巨型北東向構(gòu)造格局的顯著影響,該區(qū)內(nèi)的北東—北北東向構(gòu)造的規(guī)模明顯更大,連續(xù)性更好,活動(dòng)性也更為顯著,而多數(shù)北西—北西西向斷裂的規(guī)模、連續(xù)性和活動(dòng)性等都相對(duì)較差,只有襄樊—廣濟(jì)斷裂和無(wú)錫—宿遷斷裂可能是例外。現(xiàn)今的板塊邊界條件也決定了區(qū)域上早期的北東—北北東向構(gòu)造更容易重新活動(dòng),因?yàn)槟壳坝绊戦L(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中下游區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)環(huán)境的主要是西部印度板塊低角度向北俯沖與歐亞板塊發(fā)生陸陸碰撞后導(dǎo)致青藏高原物質(zhì)向東擠出對(duì)揚(yáng)子板塊施加的近東西向擠壓作用和東部西太平洋板塊向西高角度俯沖對(duì)中國(guó)東部施加的近水平擠壓力,或許還有深部物質(zhì)上涌造成的垂向力。另外,印度板塊與華南塊體之間還存在近南北向的右旋剪切作用。上述多種作用力的疊加,顯然是有利于區(qū)域上北東—北北東向構(gòu)造發(fā)生右旋走滑運(yùn)動(dòng)的。兩組斷層發(fā)育程度不同的棋盤格式構(gòu)造屬于簡(jiǎn)單剪切型,很可能與印度板塊與華南地塊之間存在區(qū)域性的右旋剪切作用有關(guān)。

4 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū)的典型活動(dòng)斷裂

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū)發(fā)育多組不同走向的活動(dòng)斷裂,但其中以北東—北北東向和北西—北西西向兩組大致呈共軛關(guān)系的活動(dòng)斷裂帶為主。在綜合前人資料基礎(chǔ)上,進(jìn)一步結(jié)合遙感解譯和區(qū)域地震活動(dòng)資料發(fā)現(xiàn),沿長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū),有7條未來(lái)可能存在較顯著發(fā)震潛能的區(qū)域性活動(dòng)斷裂帶需引起特別注意(見(jiàn)圖5,圖6)。

4.1 活動(dòng)性較為顯著的北東向斷裂

筆者綜合前人資料和遙感影像特征認(rèn)為,區(qū)域上比較典型的穿越重要城市圈、活動(dòng)性較為顯著且對(duì)區(qū)域地殼穩(wěn)定性可能具有顯著影響的北東向斷裂主要分布在渝東—鄂西山地、江漢—洞庭湖盆地周邊和皖江河谷等區(qū)域。

圖5 黔江—建始斷裂帶及其北西側(cè)山地的典型崩塌滑坡遙感影像特征Fig.5 The remote sensing image features of the Qianjiang-Jianshi fault zone and the typical collapses and landslides influenced by active faulting

4.1.1 渝東—鄂西山地的主要活動(dòng)斷裂

4.1.2 江漢—洞庭盆地的主要活動(dòng)斷裂

江漢—洞庭盆地及周邊地區(qū)屬于長(zhǎng)江中游城市群的核心區(qū)域,是長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中部地區(qū)人口最為密集和經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)的區(qū)域。根據(jù)地質(zhì)-地貌和遙感圖像資料可以發(fā)現(xiàn),該區(qū)第四紀(jì)活動(dòng)跡象最顯著的斷裂非該盆地兩側(cè)的邊界斷裂帶莫屬,即屬于西側(cè)邊界構(gòu)造帶的常德—荊州斷裂帶和構(gòu)成東側(cè)邊界的岳陽(yáng)—武漢斷裂帶。

4.1.2.1 常德—荊州斷裂帶

a—常德-荊州斷裂及其上水系偏轉(zhuǎn)的遙感標(biāo)志;b—岳陽(yáng)-武漢斷裂帶及其影響長(zhǎng)江河道展布的遙感特征;c—皖江河谷中主要活動(dòng)斷裂的遙感影像(F1:郯廬斷裂帶南段;F2:安慶斷裂帶;F3:皖江斷裂帶;F4:襄樊-廣濟(jì)斷裂帶);d—無(wú)錫-宿遷斷裂帶上湖泊呈線性展布的遙感影像特征(F1-1:無(wú)錫-宿遷斷裂帶山東聊城至江蘇宿遷段;F1-2:無(wú)錫-宿遷斷裂帶洪澤湖至杭州灣段;F2:郯廬斷裂帶);e—無(wú)錫-宿遷斷裂帶兩側(cè)地形差異的DEM影像特征(斷層編號(hào)同圖6d)圖6 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū)典型活動(dòng)斷裂及其遙感影像特征Fig.6 Typical active faults in the central-eastern Yangtze River Economic Belt and their remote sensing image features

4.1.2.2 岳陽(yáng)—武漢斷裂帶

岳陽(yáng)—武漢斷裂帶從湖南寧鄉(xiāng)附近經(jīng)岳陽(yáng)和武漢西部延至麻城北,整體呈N30°—35°E走向,全長(zhǎng)約450 km,構(gòu)成了江漢—洞庭盆地的東部邊界斷裂,包含了呈右階斜列分布的南、北兩段。南段對(duì)應(yīng)前人所稱的沙湖—湘陰斷裂(又稱湘江斷裂)[27],即從湖南省寧鄉(xiāng)縣西南向北東大致沿湘江和洞庭湖東界過(guò)岳陽(yáng)后,順長(zhǎng)江過(guò)武漢市西側(cè)北延至黃陂區(qū)東部的武湖北部的段落,長(zhǎng)360 km左右。該段構(gòu)成了洞庭湖的東側(cè)線性邊界,并且其遙感影像特征比較顯著,影響或控制了長(zhǎng)江岳陽(yáng)至武漢段沿北東向的流向(見(jiàn)圖6b)。該斷裂帶的北段是前人所稱的麻城—團(tuán)風(fēng)斷裂[33],其從湖北麻風(fēng)縣西的漲渡湖附近向北東大致順舉水河過(guò)新洲區(qū)和麻城市后一直延伸至大別山腹地,長(zhǎng)約130 km。在該斷裂帶北段的麻城—團(tuán)風(fēng)斷裂附近,歷史上曾多次發(fā)生4~6級(jí)中強(qiáng)地震活動(dòng),最大地震是1932年湖北麻城黃土崗6級(jí)地震,極震區(qū)烈度達(dá)到Ⅷ度,等震線的長(zhǎng)軸走向NNE,與麻城—團(tuán)風(fēng)斷裂走向基本一致。沿南段的沙湖—湘陰斷裂,歷史最大地震記錄是1556年湖南岳陽(yáng)5級(jí)地震,極震區(qū)烈度Ⅶ度。由于該斷裂南段的規(guī)模更大,地貌特征也十分顯著,顯然具有發(fā)生更大級(jí)別地震的潛力??紤]到該斷裂穿越了長(zhǎng)江中游城市群中的多個(gè)人口密集的重要城市,因此,需更深入地了解和掌握該斷裂帶的第四紀(jì)活動(dòng)性與潛在地震危險(xiǎn)性。

4.1.3 皖江河谷的主要活動(dòng)斷裂帶

江西九江至安徽蕪湖之間的長(zhǎng)江皖江河谷段是在古近紀(jì)斷陷盆地的基礎(chǔ)上繼承發(fā)展而成的具有“兩凹夾一隆”地貌格局的北東向?qū)掗煿鹊?見(jiàn)圖6c)。該區(qū)是皖江經(jīng)濟(jì)帶的核心區(qū)域和城鎮(zhèn)及人口密集區(qū),同時(shí)也是活動(dòng)斷裂比較發(fā)育的區(qū)域。綜合前人資料和遙感解譯結(jié)果可知,該區(qū)自西向東主要展布3條比較顯著的北北東—北東向斷裂帶,分別為郯廬斷裂帶南段、安慶斷裂帶和皖江斷裂帶,多條斷裂從皖江河谷中穿過(guò)同時(shí)導(dǎo)致了該區(qū)地震活動(dòng)在河谷呈分散狀分布的特點(diǎn)(見(jiàn)圖6c)。

4.1.3.1 郯廬斷裂帶南段(宿遷—肥東—黃梅段)

郯廬斷裂帶整體呈北北東走向,北端位于鄂霍茨克海西南緣附近,向西南穿過(guò)俄羅斯的哈巴羅夫斯克邊疆區(qū)和猶太自治州后,在黑龍江省鶴崗市蘿北縣北部一帶開始進(jìn)入中國(guó)境內(nèi),并依次穿過(guò)黑龍江、吉林、遼寧、渤海灣、山東、江蘇、安徽和湖北,其南段在湖北省的武穴市(原廣濟(jì)縣)附近與北西向的襄樊—廣濟(jì)斷裂交匯,全長(zhǎng)約3300 km,中國(guó)境內(nèi)長(zhǎng)約2400 km。該斷裂帶切穿中國(guó)東部不同大地構(gòu)造單元,規(guī)模宏偉,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,是中國(guó)大陸切割巖石圈尺度的規(guī)模最大、穿越省份且影響人口最多的巨型右旋走滑活動(dòng)斷裂帶,也是東部濱太平洋活動(dòng)構(gòu)造域與西側(cè)的中國(guó)大陸中部活動(dòng)構(gòu)造域之間的分界斷裂帶。郯廬斷裂帶也是中國(guó)東部最為著名的地震斷層帶,沿其山東段曾發(fā)生我國(guó)東部大陸內(nèi)部一次最強(qiáng)烈的地震——1668年郯城8.5級(jí)大地震,宏觀震中位于山東省郯城、臨沭與臨沂交界(今臨沂市河?xùn)|區(qū)梅埠鎮(zhèn)干溝淵村附近),極震區(qū)烈度達(dá)Ⅻ度。地震共造成5萬(wàn)余人死亡,遭受地震破壞的縣多達(dá)150余個(gè)。研究發(fā)現(xiàn),該地震斷層段的全新世右旋走滑速率達(dá)1.7~2.8 mm/a,垂直位移速率在0.2~0.5 mm/a范圍內(nèi)[34]。

郯廬斷裂帶山東以南的段落可視為其南段,呈北北東—北東走向,穿過(guò)了江蘇、安徽和湖北3省,從北部的新沂向南經(jīng)宿遷、泗洪、肥東、廬江、黃梅至武穴一帶,長(zhǎng)約580 km。其中江蘇段從新沂向南經(jīng)宿遷、泗洪至雙溝鎮(zhèn)附近,呈北北東走向,長(zhǎng)約145 km;安徽段呈北北東—北東走向,從明光市北向南經(jīng)肥東縣東、廬江縣西、桐城市、潛山縣、太湖縣至宿松縣北西,長(zhǎng)約370 km;湖北段呈北東走向,沿皖江河谷西側(cè)山前從黃梅縣停前鎮(zhèn)的北東向西南至長(zhǎng)江北岸的武穴市,長(zhǎng)約65 km。安徽—湖北段在過(guò)廬江西后,主要沿皖江河谷西側(cè)的山前地帶分布(見(jiàn)圖6c),該段除了右旋走滑作用,應(yīng)有較明顯的傾滑分量,并造成了西側(cè)山地的隆升和東側(cè)谷地的沉降,從而形成皖江河谷段比較顯著的盆山地貌。

整體上看,郯廬斷裂帶山東—江蘇段因受到1668年大地震的影響較大,該段的研究程度相對(duì)較高,尤其是江蘇宿遷段,近年來(lái)圍繞該區(qū)的地震危險(xiǎn)性問(wèn)題,相繼開展了城市活斷層探測(cè)以及1∶50000與1∶250000多尺度的活動(dòng)斷裂探測(cè)等工作,但對(duì)于穿過(guò)皖江經(jīng)濟(jì)帶的安徽—湖北段的研究程度總體較低。雖然部分研究認(rèn)為,郯廬斷裂帶南段的最新活動(dòng)是中更新世末,而尚未發(fā)現(xiàn)錯(cuò)斷Q3及Q4地層的直接依據(jù),可能表明其晚更新世—全新世的活動(dòng)強(qiáng)度有限[35~38]。但該段上發(fā)現(xiàn)的多期史前地震遺跡及現(xiàn)今地震活動(dòng)特征[39~41]指示,其未來(lái)的地震危險(xiǎn)性不容忽視。因此,從皖江經(jīng)濟(jì)帶的未來(lái)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展以及其中的內(nèi)陸核電站規(guī)劃等需求角度,郯廬斷裂帶南段的斷裂活動(dòng)性與相關(guān)的地殼穩(wěn)定性及地震危險(xiǎn)性等方面的調(diào)查研究工作都值得進(jìn)一步加強(qiáng)。

4.1.3.2 安慶斷裂帶

安慶斷裂帶又稱沿江斷裂,大致順皖江河谷中銅陵—宿松一線的長(zhǎng)江西側(cè)主要由奧陶紀(jì)至早白堊世沉積地層和燕山期巖體構(gòu)成的低山丘陵的東南邊界分布,走向北東。其西南段在湖北武穴市附近,向東北方向依次經(jīng)黃梅、宿松、安慶和樅陽(yáng)等地后延至蕪湖附近與皖江斷裂帶相交(見(jiàn)圖6c),長(zhǎng)約310 km。該斷裂帶具有較明顯的線性影像特征,不僅構(gòu)成了北東向低山丘陵地貌單元的東南側(cè)邊界,沿安慶至石牌鎮(zhèn)段還可見(jiàn)較明顯的斷層三角面地貌,并且在武穴至石牌鎮(zhèn)段,斷層?xùn)|南側(cè)自西南向北東依次分布龍感湖、大官湖、泊湖和武昌湖等線性的積水洼地,這些特征都指示該斷裂在第四紀(jì)期間可能存在活動(dòng)性。安慶斷裂帶區(qū)域上與西側(cè)的郯廬斷裂帶和東側(cè)皖江斷裂呈小角度斜接,構(gòu)成了較為明顯的“入”字型斷裂組合形態(tài),按照Reid剪切模式,其可看作是由郯廬斷裂帶與皖江斷裂帶共同構(gòu)成的右旋剪切帶中的R剪切面。

4.1.3.3 皖江斷裂帶

皖江斷裂帶是根據(jù)遙感影像特征新識(shí)別出的一條北北東向斷裂帶,其從九江附近向北東方向大致沿湖口、彭澤、池州、銅陵一線的長(zhǎng)江下游皖江段延伸至蕪湖附近(見(jiàn)圖6c),長(zhǎng)約300 km。該斷裂帶在遙感影像上的線性特征比較明顯,長(zhǎng)江的皖江段也明顯順該斷裂帶展布,沿?cái)嗔堰€可見(jiàn)一些3~5級(jí)左右的地震分布,從該區(qū)地震的震源機(jī)制解結(jié)果判斷,其應(yīng)該屬于一條存在一定第四紀(jì)活動(dòng)性的右旋走滑斷層。區(qū)域上,該斷裂帶向西南與江西省境內(nèi)的星子—靖安斷裂相接,后者構(gòu)成了鄱陽(yáng)湖盆地的西北側(cè)邊界,整個(gè)斷裂帶則與郯廬斷裂帶南段構(gòu)成了左階斜列關(guān)系,因此其也可能屬于郯廬斷裂帶南段的分支斷裂。

4.2 需要關(guān)注的北西向活動(dòng)斷裂帶

4.2.1 中國(guó)東部的北西向斷裂帶對(duì)地震分布具有較明顯的控制作用

由于燕山期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)中國(guó)大陸東部構(gòu)造格局的強(qiáng)烈改造和影響,形成了中國(guó)東部極為突出的以北東、北北東向斷裂或構(gòu)造帶為主構(gòu)成的華夏系和新華夏系構(gòu)造系統(tǒng)及地貌特征,并且這一構(gòu)造格局仍深入影響著新生代主要構(gòu)造形跡的展布特征。但隨著新構(gòu)造、活動(dòng)構(gòu)造和地震地質(zhì)研究的不斷深入,前人根據(jù)地震活動(dòng)的空間分布特征及規(guī)律,以及一些典型強(qiáng)震活動(dòng),如1975年海城地震和1976年唐山地震等發(fā)生時(shí)的地質(zhì)構(gòu)造背景發(fā)現(xiàn),區(qū)域性的北西向斷裂對(duì)中國(guó)東部的地震孕育和發(fā)生可能存在重要影響,提出應(yīng)重視對(duì)中國(guó)東部地區(qū)北西向和北北西向活動(dòng)斷裂的研究[42]。丁國(guó)瑜等[31]對(duì)地震活動(dòng)、地質(zhì)構(gòu)造、地貌和衛(wèi)星影像等進(jìn)行分析后認(rèn)為,中國(guó)東部存在由北東和北西向兩組彈塑性破裂組成的地殼現(xiàn)代破裂網(wǎng)絡(luò),而兩組斷裂交匯部位通常是區(qū)域強(qiáng)震活動(dòng)場(chǎng)所。徐杰等[43]根據(jù)地震構(gòu)造、新構(gòu)造和火山活動(dòng)等資料并結(jié)合Pn波速結(jié)構(gòu)研究結(jié)果,發(fā)現(xiàn)中國(guó)大陸東部新構(gòu)造期的北西向活動(dòng)斷裂具有成帶性特征,主要可分為7條比較顯著的北西向地震構(gòu)造帶或斷裂帶,其中穿過(guò)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶地區(qū)的主要北西向構(gòu)造是介休—新鄉(xiāng)—溧陽(yáng)斷裂帶的東段、巴東—泉州—臺(tái)灣和六盤水—??跀嗔褞У奈鞫巍G叭酥赋?,這些區(qū)域性北西向構(gòu)造帶均為地殼構(gòu)造帶,具有明顯的新生性,并且與區(qū)域上的北東向斷裂帶構(gòu)成共軛關(guān)系,兩者是在先存構(gòu)造基礎(chǔ)上,由于新構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)作用而發(fā)育起來(lái)的一套地殼共軛剪切破裂系統(tǒng)[31,43]。

4.2.2 穿過(guò)長(zhǎng)三角城市群的典型北西向斷裂——無(wú)錫—宿遷斷裂帶

前人資料顯示,長(zhǎng)三角地區(qū)發(fā)育多條北西—北西西向活動(dòng)斷裂[26,28,44],其中在地質(zhì)-地貌上表現(xiàn)最為顯著的莫過(guò)于斜穿整個(gè)長(zhǎng)三角城市群的無(wú)錫—宿遷斷裂帶。該斷裂整體呈北西向展布,以左旋走滑活動(dòng)為主,但具有較明顯的正斷成分,在揚(yáng)州—無(wú)錫—蘇州段主要表現(xiàn)為南西側(cè)抬升,北東側(cè)斷陷。前人認(rèn)為該斷裂帶北起邳縣,穿越郯廬斷裂帶,經(jīng)宿遷、洪澤、高郵、鎮(zhèn)江、常州延伸至無(wú)錫以南,全長(zhǎng)約300 km[28]。重新分析地質(zhì)及遙感影像資料發(fā)現(xiàn),根據(jù)該斷裂較為顯著的線性影像特征,其形跡至少可從山東省的聊城附近開始,向東南經(jīng)東平湖、獨(dú)山湖與邵陽(yáng)湖、微山湖、駱馬湖與宿遷、洪澤、高郵湖與邵伯湖、揚(yáng)州與鎮(zhèn)江東、常州、無(wú)錫、蘇州和嘉興等地,繼續(xù)穿過(guò)杭州灣從寧波與舟山間向東南延入東海,全長(zhǎng)約900 km。另外,遙感和DEM圖像顯示,該斷裂從山東聊城附近向北西可與石家莊西側(cè)太行山東麓的北西向盆山邊界呼應(yīng),似乎暗示該斷裂可能穿過(guò)河北平原延伸至了太行山東麓一帶,如果如此,其總長(zhǎng)度將達(dá)到1200 km左右,屬于活動(dòng)特征與華北地區(qū)的張家口—蓬萊斷裂帶類似、但規(guī)模更大的區(qū)域性活動(dòng)斷裂帶。該斷裂帶的走向變化和局部的不連續(xù)指示其具有較明顯的分段性,可初步劃分為聊城—宿遷斷裂、洪澤湖—揚(yáng)州斷裂、無(wú)錫—蘇州斷裂和嘉善—舟山等段落,其中揚(yáng)州至宿遷之間沿?cái)嗔寻l(fā)育的高郵湖和洪澤湖等都很可能與斷裂帶內(nèi)部次級(jí)斷裂左階斜列部位產(chǎn)生的局部拉張斷陷或構(gòu)造沉降作用有關(guān)。

從地質(zhì)、地貌和地震等多方面可以看出,無(wú)錫—宿遷斷裂帶的新構(gòu)造活動(dòng)性表現(xiàn)都是比較突出的,包括:

①明顯構(gòu)成了區(qū)域上的地質(zhì)-地貌單元分界線。地貌上,該斷裂兩側(cè)明顯具有西高東低的特征,其東為平原沉降區(qū),之西為低山丘陵剝蝕區(qū);地質(zhì)上,最主要的特征是斷裂兩側(cè)的地層分布與第四紀(jì)地層厚度存在明顯差異,南西側(cè)古近紀(jì)及之前的基巖地層廣泛出露,并有大面積新近紀(jì)與早更新世地層分布,但北東側(cè)則主要以全新世地層和下伏的厚層晚更新世地層為主,并且第四紀(jì)地層由斷裂西側(cè)的幾米至十幾米在斷層?xùn)|側(cè)突然增厚到幾十米至上百米。

②斷裂對(duì)現(xiàn)今的湖泊、水系分布或發(fā)育具有明顯的影響。如:湖泊沿?cái)嗔殉示€狀分布,最典型的是由東南向西北分布的太湖、高郵湖、洪澤湖、駱馬湖和微山湖5個(gè)規(guī)模較大的湖泊,據(jù)此,該斷裂又被稱為“五湖斷裂”;長(zhǎng)江在揚(yáng)州—鎮(zhèn)江一線向東跨過(guò)斷裂后,其流向發(fā)生向東南的突然偏轉(zhuǎn),也可能與斷裂在第四紀(jì)期間的活動(dòng)有關(guān);在杭州灣的東南,該斷裂帶還控制了海岸線的展布。

另外,該斷裂帶的西側(cè)有眾多新近紀(jì)火山口及第三系巖鹽分布,而東部沒(méi)有,這反映了斷裂兩側(cè)的新生代地質(zhì)演化存在差異,指示該斷裂新生代期間還起著不同斷塊間邊界構(gòu)造的作用。該斷裂在與郯廬斷裂帶相交處被后者右旋斷開,顯示后者晚期的活動(dòng)性更強(qiáng)??紤]到該斷裂規(guī)模大,新構(gòu)造活動(dòng)性明顯,并且穿過(guò)長(zhǎng)三角地區(qū)多個(gè)人口密集且經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城市(包括蘇南現(xiàn)代化建設(shè)示范區(qū)),分布于該斷裂上或附近的主要城市在進(jìn)行城鎮(zhèn)規(guī)劃和重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注該斷裂外來(lái)的潛在發(fā)震能力與危險(xiǎn)性。

5 地震活動(dòng)與未來(lái)地震危險(xiǎn)性

地震是地殼變形過(guò)程引發(fā)斷裂活動(dòng)的表現(xiàn),因此,與區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)性和活動(dòng)斷裂發(fā)育情況相對(duì)應(yīng)。長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶不同區(qū)段的地震活動(dòng)性呈現(xiàn)出明顯的差異性。其中西部的川滇地塊是中國(guó)西南強(qiáng)震最為活躍的區(qū)域,地震活動(dòng)具有頻度高、震級(jí)大的特點(diǎn);而在南北活動(dòng)構(gòu)造帶以東的中東部地區(qū)(即華南斷塊區(qū)),地震活動(dòng)整體上相對(duì)頻度低、震級(jí)小。統(tǒng)計(jì)歷史地震資料與儀器地震記錄發(fā)現(xiàn),長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶范圍內(nèi)自歷史記載以來(lái)共發(fā)生Ms≥4.0地震1623次,其中5.0級(jí)及以上地震837次,6.0級(jí)及以上地震196次,7.0級(jí)及以上地震43次,8.0級(jí)及以上地震2次。其中全部的7~8級(jí)及以上地震和絕大多數(shù)的6.0≤M<7.0地震都發(fā)生南北構(gòu)造帶及其以西地區(qū),而發(fā)生在長(zhǎng)江中東部(重慶—上海段)地區(qū)的6.0≤M<7.0地震僅12次(見(jiàn)表3)。區(qū)域性活動(dòng)斷裂帶是該區(qū)中強(qiáng)地震活動(dòng)的主要場(chǎng)所,如在華南地區(qū),歷史強(qiáng)震活動(dòng)常發(fā)生在北東向斷裂與北西向或近東西向斷裂交匯的構(gòu)造部位。由于長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶屬于經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū),偶發(fā)的中強(qiáng)地震往往會(huì)造成較大經(jīng)濟(jì)損失,同時(shí)也會(huì)對(duì)區(qū)域吸引投資和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)。因此,充分認(rèn)識(shí)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū)的歷史地震活動(dòng)特征及規(guī)律對(duì)該區(qū)科學(xué)部署防震減災(zāi)工作具有重要實(shí)際意義。

5.1 川滇地區(qū)未來(lái)強(qiáng)震危險(xiǎn)性

川滇弧形旋扭構(gòu)造體系區(qū)域上屬于青藏滇緬印尼“反S”狀(或“Z”狀)旋扭活動(dòng)構(gòu)造體系(即地質(zhì)力學(xué)中的“歹”字型構(gòu)造體系)的中段。近期,筆者對(duì)整個(gè)青藏滇緬印尼“反S”狀旋扭活動(dòng)構(gòu)造體系中M≥6.8歷史大地震的活動(dòng)狀況進(jìn)行詳細(xì)梳理與分析后發(fā)現(xiàn),川滇弧形旋扭構(gòu)造體系變形區(qū)的強(qiáng)震活動(dòng)與青藏滇緬印尼“反S”狀旋扭活動(dòng)構(gòu)造體系西段(即青藏高原內(nèi)部,相當(dāng)于“歹”字型構(gòu)造體系的頭部)和東段(主要為蘇門答臘島弧帶,相當(dāng)于“歹”字型構(gòu)造體系的尾部)的強(qiáng)震活動(dòng)之間具有明顯的時(shí)空聯(lián)動(dòng)效應(yīng),即當(dāng)頭部與尾部發(fā)生大地震序列后不久(大致為數(shù)月、數(shù)年或十?dāng)?shù)年尺度),其中部(尤其是中國(guó)的川滇強(qiáng)震區(qū))隨即也會(huì)發(fā)生大地震[45]。這種大地震活動(dòng)上的聯(lián)動(dòng)效應(yīng)實(shí)際上是活動(dòng)構(gòu)造體系控震作用的典型反映,同時(shí)也是構(gòu)造體系中各組成部分的構(gòu)造活動(dòng)存在密切的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)聯(lián)系的體現(xiàn)。但在1997—2000年以來(lái)的最近一次大地震活動(dòng)序列中,該構(gòu)造體系中部的川滇地區(qū)卻保持了超過(guò)十年的“異常平靜”狀態(tài),這就有可能預(yù)示著該區(qū)未來(lái)發(fā)生大地震的危險(xiǎn)性將顯著增加。進(jìn)一步根據(jù)活動(dòng)斷裂帶上大地震危險(xiǎn)性判定的離逝時(shí)間、地震空區(qū)和強(qiáng)震連鎖反應(yīng)等“三準(zhǔn)則”,并結(jié)合近期對(duì)西南地區(qū)地震圍空區(qū)與地震b值的最新分析結(jié)果[46~47]初步判定,目前處于“異常平靜”狀態(tài)的中國(guó)西南川滇地區(qū),當(dāng)前至少存在10個(gè)未來(lái)大地震危險(xiǎn)性較高的活動(dòng)斷裂區(qū)帶[45],包括:鮮水河—小江斷裂帶中部的安寧河段與巧家段和南端的澄江—建水段,理塘—大理—瑞麗弧形構(gòu)造帶上的滇西北鶴慶—松桂斷陷盆地區(qū)、程?!e川斷裂帶期納—賓川段、畹町?dāng)嗔褞Ш湍贤『訑嗔褞?,瀾滄—景洪斷裂帶東南支(景洪段)以及活動(dòng)塊體內(nèi)部的元謀斷陷盆地和保山斷陷盆地。同時(shí),根據(jù)各斷裂的晚第四紀(jì)活動(dòng)性和在現(xiàn)今區(qū)域地殼變形中所起的作用大小進(jìn)一步推斷,其中的小江斷裂帶巧家段、畹町?dāng)嗔褞?、程海—賓川斷裂帶中段、瀾滄—景洪斷裂帶景洪段和保山盆地等地段未來(lái)的大震危險(xiǎn)性可能更高。

表3 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū)典型破壞性地震及相關(guān)參數(shù)一覽表

注:表中地震資料引自文獻(xiàn)[48~49],發(fā)震斷層是綜合等震線資料和區(qū)域已知活動(dòng)斷裂推斷

由于青藏滇緬印尼“歹”字型構(gòu)造體系規(guī)模巨大,目前關(guān)于其中各構(gòu)造部位的活動(dòng)斷裂與地震地質(zhì)研究程度還十分有限,不僅尚有一些未知的活動(dòng)斷裂存在,而且對(duì)于已知的許多活動(dòng)斷裂也多缺乏斷裂活動(dòng)性的定量研究和古地震研究資料。同時(shí),關(guān)于不同區(qū)域活動(dòng)斷裂之間的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)聯(lián)系也還存在諸多不同認(rèn)識(shí)或多解性。因此,這里從構(gòu)造體系角度對(duì)該區(qū)地震危險(xiǎn)性的初步分析與評(píng)價(jià),還只能初步圈定出近期大地震危險(xiǎn)性比較明顯的大致區(qū)域或范圍,尚無(wú)法給出更具體的震中位置和震級(jí)。但不可否認(rèn)的是,當(dāng)前藏東—川西—云南地區(qū)出現(xiàn)的大范圍強(qiáng)震活動(dòng)異常平靜現(xiàn)象,與該區(qū)近年來(lái)的大面積干旱氣候異常區(qū)也基本吻合,由于區(qū)域上的大面積長(zhǎng)期干旱可能會(huì)引起地殼上部斷裂帶附近巖層孔隙水含量降低,造成巖石空隙壓力減少,增加巖石強(qiáng)度,使得斷裂帶更容易積累大的應(yīng)力,從而增加誘發(fā)更大地震的可能性。因此,該區(qū)近年來(lái)的長(zhǎng)期地震平靜與氣候異常相耦合現(xiàn)象值得高度警惕,有必要進(jìn)一步圍繞重點(diǎn)地區(qū)或構(gòu)造部位開展更全面深入的調(diào)查研究,并進(jìn)一步深入分析該區(qū)未來(lái)的大地震危險(xiǎn)性,從而科學(xué)合理地選擇重點(diǎn)監(jiān)測(cè)區(qū)帶,加強(qiáng)相關(guān)地區(qū)的地震地質(zhì)調(diào)查與研究,尤其是區(qū)域上可能影響重要城鎮(zhèn)區(qū)的主要控震斷裂帶的現(xiàn)今活動(dòng)性與古地震的調(diào)查研究以及現(xiàn)今地震活動(dòng)的綜合監(jiān)測(cè)與分析等,以便為更精確地判定該區(qū)未來(lái)大地震活動(dòng)可能的震中位置與震級(jí),更科學(xué)地分析該區(qū)的大地震危險(xiǎn)趨勢(shì)提供扎實(shí)可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和地質(zhì)依據(jù)。

5.2 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部的歷史地震活動(dòng)與未來(lái)強(qiáng)震危險(xiǎn)性

綜合長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū)主要?dú)v史地震活動(dòng)及其控震構(gòu)造特征可知,區(qū)域中—強(qiáng)地震活動(dòng)主要沿?cái)嗔褬?gòu)造發(fā)生或集中在斷裂線上及其兩側(cè),并且其發(fā)生的構(gòu)造部位具有明顯規(guī)律[26,28]。這些特殊的構(gòu)造部位包括:①不同構(gòu)造單元的邊界帶,并且越是大型構(gòu)造單元的邊界越容易孕育更高強(qiáng)度的地震;②新生代或第四紀(jì)盆-山邊界或過(guò)渡地帶,因?yàn)檫@經(jīng)常是控盆斷裂發(fā)育部位;③不同走向斷裂的交叉部位以及區(qū)域性活動(dòng)斷裂的兩端和走向轉(zhuǎn)折等特殊的應(yīng)力集中部位。在長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部的棋盤格式活動(dòng)構(gòu)造體系格局中,區(qū)域性北北東—北東斷裂與北西—北西西斷裂的交匯部位將最易出現(xiàn)破壞型地震,從地質(zhì)力學(xué)觀點(diǎn)可知,這里構(gòu)造應(yīng)力最易集中,因此是構(gòu)造體系中斷裂更易于活動(dòng)并最可能引發(fā)地震的發(fā)震構(gòu)造部位[50]。

由于活動(dòng)斷裂和構(gòu)造體系對(duì)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū)中—強(qiáng)地震活動(dòng)的明顯控制作用,在近東西向擠壓的現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)作用下,具備上述特殊地質(zhì)-構(gòu)造條件的部位顯然存在重復(fù)發(fā)生中—強(qiáng)地震活動(dòng)的潛力,只是重復(fù)的時(shí)間間隔會(huì)因斷裂活動(dòng)強(qiáng)度不同而變化,可能從千年到萬(wàn)年不等。歷史地震重演原則認(rèn)為,歷史上發(fā)生過(guò)中—強(qiáng)地震的地段,未來(lái)仍可能再次發(fā)生類似強(qiáng)度的地震。而構(gòu)造地震類比原則認(rèn)為,具有相似地質(zhì)構(gòu)造條件的部位將存在發(fā)生類似強(qiáng)度地震的可能性。據(jù)此可以推斷,長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部的歷史強(qiáng)震活動(dòng)區(qū)具有重復(fù)發(fā)生強(qiáng)震的可能性,如常德、麻城、霍山、揚(yáng)州和溧陽(yáng)等地區(qū),以及與這些強(qiáng)震區(qū)地質(zhì)構(gòu)造條件類似的區(qū)域,如荊州、岳陽(yáng)與湘陰、無(wú)錫與蘇州等地。另外,江蘇北部和長(zhǎng)江三角洲地區(qū)還存在一些走向和規(guī)模不同的隱伏第四紀(jì)斷裂帶,也應(yīng)注意其發(fā)生6.0級(jí)以上破壞性地震的潛在危險(xiǎn)性。

5.3 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部值得關(guān)注的古地震地質(zhì)遺跡

古地震又稱史前地震,指通過(guò)地質(zhì)、地貌調(diào)查研究識(shí)別出的或通過(guò)考古發(fā)現(xiàn)的無(wú)明確歷史記載的地震事件,后者又稱考古地震。古地震研究可以揭示或恢復(fù)活動(dòng)斷裂帶或特定區(qū)域內(nèi)地質(zhì)歷史期間的大地震事件序列,從而彌補(bǔ)歷史地震記錄時(shí)間過(guò)短的缺陷,有助于更全面地認(rèn)識(shí)和了解區(qū)域大地震的活動(dòng)過(guò)程、特征與規(guī)律,并為分析判斷未來(lái)的大地震危險(xiǎn)性提供科學(xué)依據(jù)。因此,古地震是地震地質(zhì)領(lǐng)域的重要研究?jī)?nèi)容,也是區(qū)域大地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶跨越了從青藏高原東緣至東部沿海地區(qū),以龍門山構(gòu)造帶至安寧河—小江斷裂帶為界,其西部地區(qū)由于斷裂活動(dòng)性強(qiáng)導(dǎo)致歷史地震活動(dòng)頻度高且強(qiáng)度大,而中、東部地區(qū)因斷裂第四紀(jì)活動(dòng)性較弱,歷史地震強(qiáng)度與頻率都較低,僅根據(jù)歷史地震記錄難以全面反映區(qū)域的最大發(fā)震潛力,因此,了解掌握其古地震活動(dòng)情況就顯得更為重要。

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū)絕大多數(shù)的斷裂活動(dòng)性相對(duì)于上游的青藏高原周邊地區(qū)明顯要弱得多,相應(yīng)的,多數(shù)斷裂的潛在發(fā)震能力弱且發(fā)震頻率低。沿江的重慶、湖北與湖南、江西與安徽、江蘇、浙江和上海等地歷史記載的最大地震震級(jí)都不大于6.8級(jí),而統(tǒng)計(jì)和經(jīng)驗(yàn)表明,中國(guó)大陸地震能夠產(chǎn)生地表破裂的震級(jí)至少要在6.8級(jí)以上[51]。也就是說(shuō),長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū)絕大數(shù)地震是不產(chǎn)生地表破裂的,但這不等于說(shuō)不會(huì)留下地表遺跡,因?yàn)榈卣鸪送鸬乇砥屏堰z跡之外,還會(huì)產(chǎn)生噴砂冒水、地裂縫、崩塌滑坡等次生現(xiàn)象,這些現(xiàn)象也可以成為探索區(qū)域古地震活動(dòng)的重要地質(zhì)證據(jù)。實(shí)際上,前人在長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū)的地質(zhì)調(diào)查研究中已經(jīng)注意到一些可能與古地震相關(guān)的地質(zhì)遺跡。如20世紀(jì)80年代初,丁灝等[52]在江蘇溧陽(yáng)沙河兩岸人工開挖的數(shù)十個(gè)“砂礦坑”剖面中多處發(fā)現(xiàn)全新世粉砂質(zhì)亞黏土層中存在“散亂無(wú)序的粗大樹木”呈“團(tuán)堆狀”夾雜分布其中,并裹夾有豐富的新石器和陶器等,同時(shí)還伴有液化褶曲、揉皺和局部斷錯(cuò)等與構(gòu)造變形有關(guān)的跡象,從而認(rèn)為此類特殊沉積應(yīng)屬具有崩滑堆積特征的地震成因沉積物,稱之為“麓崩堆積”。根據(jù)溧陽(yáng)沙河麓崩堆積中文物的時(shí)代,結(jié)合歷史記載,認(rèn)為該區(qū)在東漢后期至三國(guó)期間的公元123年和250年先后發(fā)生過(guò)兩次震級(jí)可能在7級(jí)左右的古地震。最近,武漢地質(zhì)調(diào)查中心的陳立德[33]和齊信等[53]在開展長(zhǎng)江中游城市群地質(zhì)環(huán)境調(diào)查與區(qū)劃綜合研究過(guò)程中,分別在武漢陽(yáng)邏和江西九江地區(qū)的第四紀(jì)地層中發(fā)現(xiàn)了可能與古地震活動(dòng)有關(guān)的疑似古地震楔或地裂縫等地質(zhì)遺跡。陳立德等[33]沿武漢陽(yáng)邏王母山一帶的下更新統(tǒng)陽(yáng)邏礫石層中發(fā)現(xiàn)了集中分布的疑似古地震楔構(gòu)造,認(rèn)為其可能是從陽(yáng)邏一帶穿過(guò)的北西向襄(樊)—廣(濟(jì))斷裂帶中的王母山斷裂中更新世期間古地震活動(dòng)的記錄;齊信等[53]在九江地區(qū)發(fā)現(xiàn),一些第四紀(jì)地層中發(fā)育有較豐富的地裂縫,通過(guò)野外實(shí)測(cè)地裂縫的宏觀和微觀特征,分析地裂縫與區(qū)域斷裂分布的關(guān)系,認(rèn)為九江地區(qū)第四系中典型地裂縫的發(fā)育可能是區(qū)域性斷裂活動(dòng)和古地震事件在地表的響應(yīng)。這些前人的研究成果表明,長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū)古地震遺跡的調(diào)查研究對(duì)于全面認(rèn)識(shí)該區(qū)主要活動(dòng)斷裂的發(fā)震潛力和強(qiáng)震活動(dòng)規(guī)律具有重要意義。

筆者2015年年底沿長(zhǎng)江干流重慶—南京段進(jìn)行地質(zhì)踏勘過(guò)程中,在多處發(fā)現(xiàn)值得注意的古地震活動(dòng)遺跡(見(jiàn)圖7),包括地震楔、斷錯(cuò)地層和斷層楔等在活動(dòng)斷裂中較常見(jiàn)的典型古地震標(biāo)志[54]。

圖7 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū)的典型古地震地質(zhì)遺跡Fig.7 The typical geological relics of paleo-earthquakes along the central-eastern Yangtze River Economic Belt

目前發(fā)現(xiàn)的古地震遺跡多出現(xiàn)在晚白堊世至第四紀(jì)早期的地層中,一方面說(shuō)明長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū)第三紀(jì)期間曾出現(xiàn)較大強(qiáng)度地震活動(dòng)現(xiàn)象,但古地震活動(dòng)頻率整體可能較低;同時(shí)表明該區(qū)存在發(fā)生可能導(dǎo)致地表顯著破壞或產(chǎn)生地表破裂的大地震潛能,只是在晚第四紀(jì)期間這種大地震活動(dòng)的潛在危險(xiǎn)區(qū)可能出現(xiàn)的構(gòu)造位置還需進(jìn)一步深入研究。

5.3.1 宜昌三峽機(jī)場(chǎng)地區(qū)的疑似古地震楔

在三峽機(jī)場(chǎng)北約7.2 km附近的木魚山北西路邊(北緯30°37.205′,東經(jīng)111°29.05′,海拔116 m),厚1.0~1.5 m的沖積礫石層不整合覆蓋在一套第三紀(jì)紅色砂巖地層之上,并在兩者接觸面上出現(xiàn)礫石層呈楔狀體插入下伏紅色砂巖層之中的現(xiàn)象(見(jiàn)圖7a)。這一現(xiàn)象類似于地震楔,推測(cè)可能是在礫石層堆積過(guò)程中因古地震產(chǎn)生地裂縫從而導(dǎo)致礫石層充填其中形成的;并且該點(diǎn)北距江漢盆地西北側(cè)的遠(yuǎn)安斷裂和霧渡河斷裂28~30 km,很可能會(huì)受到這些斷裂帶上強(qiáng)震活動(dòng)的影響。另外,由于此處地勢(shì)相對(duì)平緩,能夠在類似地形條件下已經(jīng)成巖的地層中造成地裂縫的地震顯然應(yīng)該是強(qiáng)度較大的地震事件,或至少應(yīng)處于地震產(chǎn)生的Ⅶ—Ⅷ度烈度區(qū)。由于宜昌地區(qū)歷史上尚無(wú)強(qiáng)震記錄,因此對(duì)此現(xiàn)象的進(jìn)一步研究將有助于更深入地認(rèn)識(shí)該區(qū)的地震地質(zhì)環(huán)境。

5.3.2 安徽明光市大橫山紅石谷地質(zhì)公園中的地震斷層

在安徽明光市大橫山紅石谷地質(zhì)公園中(北緯32°36.599′,東經(jīng)118°01.067′,海拔109 m),分布一套K-Ar年齡37.6 Ma的始新世晚期玄武巖[55],不整合覆蓋在產(chǎn)狀30°—40°∠12°—15°且斜層理極為發(fā)育的晚白堊紀(jì)紅色細(xì)砂巖地層之上。筆者在下伏的白堊紀(jì)紅色砂巖地層中多處發(fā)現(xiàn)北北東向近直立如刀切般的小斷層垂直錯(cuò)動(dòng)地層現(xiàn)象,并主要表現(xiàn)為正斷錯(cuò)動(dòng)(見(jiàn)圖7b)。這種脆性的粘滑性質(zhì)的斷層顯然是古地震活動(dòng)產(chǎn)生的地震斷層。雖然該現(xiàn)象出現(xiàn)在白堊紀(jì)地層中,但應(yīng)該是第三紀(jì)期間形成的。由于中國(guó)東部第三紀(jì)以來(lái)的區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)方向整體變化不大,因此需要注意類似的古地震活動(dòng)是否還會(huì)重復(fù)出現(xiàn),并且由于該區(qū)臨近郯廬斷裂帶的安徽段,其是否與郯廬斷裂帶上的古地震活動(dòng)相關(guān)也有必要進(jìn)一步研究。

5.3.3 南京六合區(qū)瓜埠山火山石林地質(zhì)公園的地震斷層

在南京六合區(qū)瓜埠山火山石林地質(zhì)公園,分布一套柱狀節(jié)理非常發(fā)育的玄武巖,1∶200000地質(zhì)圖上定為下更新統(tǒng)尖山組(Q1j),其K-Ar年齡約為9.4 Ma[56],表明屬于中新世晚期玄武巖層。在該公園外側(cè)(北緯32°14.906′,東經(jīng)118°53.700′,海拔41 m),可見(jiàn)該玄武巖層下伏上中新統(tǒng)黃崗組(N1h),為一套黃色、紅色的凝灰質(zhì)砂巖、砂礫巖夾玄武巖層,區(qū)域上該套地層中玄武巖夾層的時(shí)代為距今10~12 Ma[57]。黃崗組之下為產(chǎn)狀300°—360°∠32°—35°、紫紅色的上白堊統(tǒng)赤山組(K2c)泥巖與砂質(zhì)泥巖以及一套褐綠色基性巖墻,在紫紅色砂泥巖與巖墻之間為一組呈正花狀結(jié)構(gòu)的走滑兼正斷的脆性斷層,主斷層產(chǎn)狀為30°∠78°,斷面清晰且較新鮮,具有較典型的地震斷層特點(diǎn)(見(jiàn)圖7c)。該地震斷層頂部已被后期的灰黃色下蜀土層所覆蓋,因?yàn)槲匆?jiàn)斷層明顯錯(cuò)動(dòng)黃崗組,因此,推斷斷層活動(dòng)最晚可能在中新世中期,而下蜀土沉積以來(lái)沒(méi)有再活動(dòng)。

5.3.4 江蘇茅山東麓韭菜山西側(cè)的古地震斷層楔

在茅山東麓的溧陽(yáng)縣韭菜山西側(cè)(北緯31°40′04.7″,東經(jīng)119°19′12.3″,海拔100 m),見(jiàn)人工開挖出露的上新世磚紅色灰?guī)r角礫巖地層剖面中發(fā)育一組可能與古地震相關(guān)的產(chǎn)狀19°∠56°的正斷層、產(chǎn)狀268°∠62°的微破裂帶以及呈近南北走向的正斷層(見(jiàn)圖7d),其中斷層裂隙中充填有可能相當(dāng)于下蜀土的灰黃色砂土,形成類似地震楔構(gòu)造。聯(lián)想到茅山東麓的溧陽(yáng)地區(qū)曾發(fā)生過(guò)1979年6.0級(jí)地震,因此該區(qū)的疑似古地震楔現(xiàn)象可能指示該區(qū)曾發(fā)生過(guò)震級(jí)更大的古地震,這也與前人根據(jù)“麓崩堆積”獲得的認(rèn)識(shí)[52]相一致。

6 區(qū)域地殼穩(wěn)定性

區(qū)域地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)是在李四光提出的“安全島”思想基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,認(rèn)為在活動(dòng)構(gòu)造帶中存在相對(duì)穩(wěn)定的地區(qū),即“安全島”,可作為重要設(shè)施和工程建設(shè)的場(chǎng)址,從而減少建設(shè)費(fèi)用并盡量避免地震的危害[50,58]。區(qū)域地殼穩(wěn)定性一般是指“工程建設(shè)地區(qū)在內(nèi)外動(dòng)力(強(qiáng)調(diào)以內(nèi)動(dòng)力為主)的綜合作用下,現(xiàn)今地殼及其表層的相對(duì)穩(wěn)定程度,以及這種穩(wěn)定程度與工程建筑之間的相互作用和影響”[59~60]。這項(xiàng)工作更多地被用于選擇相對(duì)穩(wěn)定的地區(qū)作為工程建設(shè)的基地和場(chǎng)址。由于工程的實(shí)用性和工程地質(zhì)條件的復(fù)雜性,針對(duì)工程區(qū)域的區(qū)域地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)在早期更為強(qiáng)調(diào)構(gòu)造穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步綜合考慮了內(nèi)外動(dòng)力地質(zhì)作用、巖體和土體介質(zhì)條件以及人類活動(dòng)等對(duì)工程建筑的相互綜合作用與影響,逐步發(fā)展為涵蓋了構(gòu)造穩(wěn)定性、地面穩(wěn)定性和巖土體穩(wěn)定性等多方面評(píng)價(jià)內(nèi)容的綜合評(píng)價(jià)方法[60]。筆者認(rèn)為,對(duì)于長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶地區(qū)而言,在大的空間尺度上,構(gòu)造穩(wěn)定性應(yīng)該是決定區(qū)域地殼穩(wěn)定性的最關(guān)鍵因素。

6.1 區(qū)域地殼穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)結(jié)果

筆者在綜合長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶主要活動(dòng)斷裂、地震活動(dòng)、崩滑流和地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害以及主要巖土體工程地質(zhì)特性等資料的基礎(chǔ)上,以構(gòu)造穩(wěn)定性評(píng)價(jià)為主,綜合考慮巖土體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和地面穩(wěn)定性評(píng)價(jià),對(duì)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶地區(qū)的地殼穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)分區(qū)。通過(guò)全面分析影響長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶地殼穩(wěn)定性的主要因素,共選取6個(gè)代表性評(píng)價(jià)指標(biāo),其中構(gòu)造穩(wěn)定性影響因素為地震(f1)、地震峰值加速度(f2)、活動(dòng)斷裂(f3)和現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)(f4),地面穩(wěn)定性主要影響因素為崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等外動(dòng)力地質(zhì)作用(f5),巖土體穩(wěn)定性影響因素為巖土體結(jié)構(gòu)及物理力學(xué)特征(f6)。指標(biāo)權(quán)重的分配依據(jù)地殼穩(wěn)定性的主要影響因素分析和評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際地殼穩(wěn)定性分析的吻合程度綜合確定。通過(guò)反復(fù)綜合分析和計(jì)算,相關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)含義和權(quán)重分配如下:

①地震(f1):主要考慮地震的活動(dòng)情況,包括地震活動(dòng)的強(qiáng)度和頻度,權(quán)重0.20。

②地震動(dòng)峰值加速度(f2):地震動(dòng)峰值速度主要影響未來(lái)地震基本烈度,權(quán)重0.20。

③活動(dòng)斷裂(f3):主要考慮活動(dòng)斷裂的長(zhǎng)度和深度、最新活動(dòng)年齡、活動(dòng)方式和活動(dòng)強(qiáng)度,權(quán)重0.20。

④現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)(f4):主要考慮現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力作用方向、大小、集中程度,權(quán)重0.15。

⑤外動(dòng)力地質(zhì)作用(f5):主要考慮崩滑流和地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害,權(quán)重0.10。

⑥巖土體結(jié)構(gòu)及物理力學(xué)特征(f6):主要考慮新近紀(jì)和第四紀(jì)地層厚度、巖土體工程地質(zhì)物理力學(xué)特征,權(quán)重0.15。

依據(jù)上述指標(biāo)及權(quán)重進(jìn)行計(jì)算分析后獲得的長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶區(qū)域地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)初步結(jié)果見(jiàn)圖8。結(jié)果表明,長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶地區(qū)以穩(wěn)定區(qū)和次穩(wěn)定區(qū)為主,所占面積比例分別為29.95%和41.39%;其次是次不穩(wěn)定區(qū),面積占到26.26%,少數(shù)地區(qū)為不穩(wěn)定區(qū),僅占2.40%。其中穩(wěn)定區(qū)和次穩(wěn)定區(qū)主要分布在長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū);次不穩(wěn)定區(qū)和不穩(wěn)定區(qū)大都分布在長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的西部地區(qū)。西部的次不穩(wěn)定區(qū)主要包括:四川綿陽(yáng)、宜賓、攀枝花、云南昆明、昭通、玉溪、保山和臨滄等地區(qū),少數(shù)位于中、東部地區(qū),如江西九江和江蘇宿遷等地。不穩(wěn)定區(qū)都分布在西部川滇地區(qū)的南北構(gòu)造帶、滇西北大理—麗江裂陷帶和滇西南的騰沖地塊等地區(qū)。由于長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶已有資料的局限性,這里給出的長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶區(qū)域地殼穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)結(jié)果還是十分粗略和概括性的,希望隨著今后工作的更加深入,以及對(duì)其中主要影響因素調(diào)查研究資料的進(jìn)一步積累,可進(jìn)一步補(bǔ)充完善區(qū)域地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)分區(qū)結(jié)果,尤其是對(duì)地殼次不穩(wěn)定區(qū)和不穩(wěn)定區(qū)開展更詳細(xì)的小區(qū)劃,并在深部地質(zhì)調(diào)查精度高的地區(qū)探索開展三維地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)分區(qū),以滿足地下空間的開發(fā)利用。

圖8 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)初步結(jié)果及分區(qū)圖Fig.8 The preliminary assessment results and zoning of regional crust stability in the Yangtze River Economic Belt

6.2 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū)區(qū)域地殼穩(wěn)定性的主要特征

在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)之上,可從活動(dòng)構(gòu)造與地震地質(zhì)角度初步獲得長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中東部地區(qū)地殼穩(wěn)定性存在的基本特征。

①?gòu)拇蟮貥?gòu)造與構(gòu)造體系角度看,揚(yáng)子與華南地塊至晚元古代碰撞拼合之后,作為相對(duì)統(tǒng)一的整體經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間較為穩(wěn)定的沉積過(guò)程,但期間又先后受到加里東期(主要發(fā)生在志留紀(jì))、印支期和燕山期等多期區(qū)域造山作用的影響[12,61],導(dǎo)致四川盆地以東的整個(gè)揚(yáng)子—華南塊體雖然保持著相對(duì)較好的完整性和相對(duì)剛性的巖石圈性質(zhì),但同時(shí)其中又發(fā)育了眾多規(guī)模不等且切割深度不同的斷裂構(gòu)造,使得整個(gè)地塊的地殼部分或上地殼部分被分割為許多微塊體,這會(huì)導(dǎo)致整個(gè)地塊中的構(gòu)造應(yīng)力在地殼中的分布相對(duì)分散而不易集中。另外,長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū)“棋盤格式構(gòu)造體系”格局本身也意味著該區(qū)多數(shù)斷裂的活動(dòng)性不強(qiáng),即變形強(qiáng)度有限,沒(méi)有造成不同走向斷裂間出現(xiàn)顯著的走滑錯(cuò)動(dòng)。因此,大地構(gòu)造特征和現(xiàn)今的活動(dòng)構(gòu)造體系格局表明,區(qū)域上除了切割巖石圈且構(gòu)成不同構(gòu)造域界限的郯廬斷裂帶之外,其余大部分?jǐn)嗔讯茧y以孕育7.0級(jí)以上的高強(qiáng)度地震,這是長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部新構(gòu)造變形較弱的基本構(gòu)造背景。

②根據(jù)斷塊構(gòu)造理論或活動(dòng)地塊觀點(diǎn),相對(duì)剛性的塊體或盆地邊界往往是區(qū)域上更容易集中應(yīng)力并導(dǎo)致集中變形或引發(fā)地震的構(gòu)造部位,如塔里木盆地的南北邊界、鄂爾多斯地塊周緣以及四川盆地西界等。在長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū),中—低山與丘陵地貌為主,不發(fā)育大型盆地或完整的剛性塊體,而以中小型盆地為主,包括江漢—洞庭盆地、鄱陽(yáng)湖盆地、合肥盆地和蘇北盆地等,這些盆地周邊是區(qū)域上相對(duì)顯著的活動(dòng)斷裂發(fā)育部位,也是歷史上強(qiáng)震活動(dòng)的多發(fā)地帶。因此,這些區(qū)域的地殼穩(wěn)定性問(wèn)題也相對(duì)更為突出。

③從板塊邊界作用條件來(lái)看,長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶西部(川滇地區(qū))大部分區(qū)域因?yàn)閷儆谇嗖馗咴瓥|緣變形帶(對(duì)應(yīng)南北構(gòu)造帶的中南段)的一部分,新構(gòu)造期間變形強(qiáng)烈,強(qiáng)震多發(fā)。而長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū)已經(jīng)相對(duì)遠(yuǎn)離東、西兩側(cè)的板塊邊界,并且西部存在南北構(gòu)造帶這一變形緩沖帶,而東部存在南黃海和東海等邊緣海盆地變形緩沖區(qū),因此,當(dāng)板塊作用力傳遞到該區(qū)時(shí)已顯著減弱,再加上該區(qū)相對(duì)剛性的巖石圈性質(zhì)和比較破碎的上地殼結(jié)構(gòu),顯然已難以造成顯著的地殼變形作用。

上述地質(zhì)構(gòu)造與板塊邊界條件決定了長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū)的多數(shù)斷裂是老構(gòu)造形跡的重新活動(dòng),并且絕大多數(shù)應(yīng)以緩慢變形為特征的低活動(dòng)速率為主,因此單條斷層的地震頻率低且地震強(qiáng)度較小,雖部分?jǐn)嗔汛嬖谠杏?~7級(jí)較強(qiáng)地震的可能性,但發(fā)震概率小。除了一些隆起帶與沉降帶之間和不同斷塊區(qū)的邊界構(gòu)造帶附近屬于次不穩(wěn)定區(qū),其余大部分區(qū)域?qū)贅?gòu)造次穩(wěn)定區(qū)和穩(wěn)定區(qū)。

7 活動(dòng)斷裂與評(píng)價(jià)面臨的主要問(wèn)題

活斷層調(diào)查及其活動(dòng)性評(píng)價(jià)是制約一個(gè)地區(qū)區(qū)域地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)與地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果的最關(guān)鍵因素[9],在20世紀(jì)70年代以來(lái)的地震活躍期中,中國(guó)和鄰國(guó)日本發(fā)生的多個(gè)大地震事件可以說(shuō)都很“意外”,即突破了原來(lái)的地震危險(xiǎn)區(qū)劃或烈度區(qū)劃,從而造成了極為慘痛的損失和教訓(xùn),比如中國(guó)的1976年唐山7.8級(jí)地震、2008年汶川8.0級(jí)地震和2010年玉樹7.1級(jí)地震,日本的1995年阪神7.3級(jí)地震和2011年?yáng)|日本9.0級(jí)大地震等,這實(shí)際上是對(duì)斷裂活動(dòng)性及活斷層的地震危險(xiǎn)估計(jì)不足的結(jié)果。對(duì)中國(guó)城鎮(zhèn)化水平較高的長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū),顯然應(yīng)該注意類似的問(wèn)題,即不能忽視斷裂低活動(dòng)性區(qū)域的活斷層調(diào)查評(píng)價(jià)和地震危險(xiǎn)性的問(wèn)題。

7.1 活動(dòng)斷裂地質(zhì)調(diào)查研究方面存在的主要問(wèn)題

活動(dòng)斷裂地質(zhì)調(diào)查研究的主要內(nèi)容包括活斷層的識(shí)別及其活動(dòng)性鑒定、典型歷史強(qiáng)震的地質(zhì)構(gòu)造成因調(diào)查分析、古地震事件判別分析和與斷裂活動(dòng)性相關(guān)的第四紀(jì)地層及時(shí)代的調(diào)查研究等,這些也是地震地質(zhì)的主要工作內(nèi)容[9]。對(duì)已有活動(dòng)構(gòu)造與區(qū)域地殼穩(wěn)定性調(diào)查研究成果的梳理分析表明,雖然前人已在該區(qū)的活動(dòng)斷裂調(diào)查研究方面做了大量工作,并取得了一系列重要成果,但在與活動(dòng)斷裂相關(guān)的地質(zhì)調(diào)查方面,仍面臨許多制約區(qū)域地殼穩(wěn)定性和地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果可靠性的較為突出問(wèn)題。

①活動(dòng)斷裂的調(diào)查程度與覆蓋面仍明顯不足:目前已知區(qū)內(nèi)活動(dòng)斷裂630條(段),其中活動(dòng)性在中—強(qiáng)級(jí)別及以上的227條(段),進(jìn)行過(guò)調(diào)查的僅64條(段),調(diào)查率約10%。區(qū)內(nèi)116省會(huì)城市和地級(jí)市中,目前已知做過(guò)活動(dòng)斷裂詳細(xì)調(diào)查的不到20%。另外,對(duì)于宜賓以東的長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū),受調(diào)查難度和技術(shù)手段的制約,活動(dòng)斷裂調(diào)查研究的程度總體偏低。對(duì)該區(qū)活動(dòng)斷裂的進(jìn)一步梳理后也發(fā)現(xiàn)存在類似的問(wèn)題,目前該區(qū)已知主要活動(dòng)斷裂帶86條(見(jiàn)圖4),調(diào)查研究程度較高的也只占到10%左右。因此,調(diào)查不足且許多斷裂活動(dòng)性不清楚是影響區(qū)域地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的主要因素。

②斷裂活動(dòng)性的鑒別難度大:長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū)面積大,斷裂活動(dòng)性普遍較低,加之許多城鎮(zhèn)位于平原區(qū)或第四系覆蓋區(qū),地質(zhì)露頭普遍缺乏,而城鎮(zhèn)環(huán)境又對(duì)各種觀測(cè)儀器設(shè)備存在干擾和施工限制,并常降低探測(cè)手段的分辨率,這些都客觀上增加了斷裂活動(dòng)性鑒別的難度。同時(shí),由于缺乏統(tǒng)一的斷裂活動(dòng)性鑒別標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范,導(dǎo)致對(duì)許多斷裂帶的活動(dòng)性認(rèn)識(shí)不統(tǒng)一。另外,多數(shù)活動(dòng)斷裂常以定性研究為主,定量數(shù)據(jù)缺乏,特別是斷裂活動(dòng)速率數(shù)據(jù),這些都將影響到區(qū)域地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性。

③典型歷史強(qiáng)震地質(zhì)構(gòu)造成因的調(diào)查研究深度明顯不夠:對(duì)歷史上的揚(yáng)州地震、霍山地震和常德地震等強(qiáng)震活動(dòng)的地質(zhì)構(gòu)造成因缺乏全面深入的調(diào)查,制約了對(duì)區(qū)域一些主要斷裂帶現(xiàn)今活動(dòng)性的認(rèn)識(shí)。

④可靠的第四紀(jì)地層序列與年代標(biāo)尺還相對(duì)缺乏:由于第四紀(jì)年代學(xué)技術(shù)方法的局限性和多數(shù)調(diào)查研究者缺乏對(duì)測(cè)年方法的了解和應(yīng)用,導(dǎo)致區(qū)域上有效第四紀(jì)年代學(xué)數(shù)據(jù)的相對(duì)匱乏,缺少可靠的年代學(xué)標(biāo)尺,進(jìn)而地層對(duì)比和時(shí)代劃分結(jié)果較為混亂,經(jīng)常出現(xiàn)將新近紀(jì)地層誤判為第四紀(jì)沉積,或?qū)Φ谒募o(jì)不同時(shí)代沉積做出時(shí)代誤判的現(xiàn)象(經(jīng)常將較老的沉積物判斷為較新的沉積物),這會(huì)導(dǎo)致將老斷層判斷為活動(dòng)斷裂,或?qū)鄬拥淖钚禄顒?dòng)時(shí)代“人為提前”,進(jìn)而導(dǎo)致區(qū)域地殼穩(wěn)定性或地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果的“失真”。

⑤亟需加強(qiáng)新技術(shù)、新方法的應(yīng)用與研發(fā):已有的調(diào)查研究技術(shù)手段整體上較為單一,并且針對(duì)性還有待加強(qiáng)。如早期多以資料分析和地表觀察為主,近年來(lái)圍繞城市活斷層探測(cè)開展過(guò)一些局部的物探工作,但還普遍缺乏面上的普查,航空遙感、地震學(xué)和地球物理等新技術(shù)新方法的應(yīng)用亟需加強(qiáng)。同時(shí),還應(yīng)該重視針對(duì)人口密集及城鎮(zhèn)化程度高的地區(qū)活動(dòng)斷裂探測(cè)技術(shù)方法的研發(fā),重點(diǎn)包括“空地探測(cè)”與“深部探測(cè)”等技術(shù)方法手段,從而有效提高活動(dòng)斷裂探測(cè)的精度與可靠性。

7.2 城市活斷層調(diào)查評(píng)價(jià)中需注意的主要問(wèn)題

越是大城市,現(xiàn)代化程度越高,地震造成的損失也越大,更應(yīng)該加強(qiáng)活動(dòng)構(gòu)造調(diào)查,并防范相關(guān)的地震災(zāi)害。長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū)是中國(guó)大陸城鎮(zhèn)化整體水平較高的區(qū)域,其中分布許多人口密集的大城市與特大城市,這些城市在歷史上往往鮮有破壞性地震,現(xiàn)代地震活動(dòng)也通常不顯著,常給人一種安全感。但正如日本地震地質(zhì)學(xué)家松田石彥所指,對(duì)于一些現(xiàn)今地震活動(dòng)性一般很低的活斷層,往往容易低估地震危險(xiǎn)性,最終可能造成本來(lái)可以避免或減輕的災(zāi)難[62~63]。因此,長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶地區(qū)的城市活動(dòng)斷裂調(diào)查評(píng)價(jià)也應(yīng)該注意斷裂活動(dòng)性評(píng)價(jià)及地震危險(xiǎn)性低估問(wèn)題。

7.2.1 斷裂活動(dòng)性判定的“上斷點(diǎn)”方法及其局限性

目前,我國(guó)地震部門在城市地震活斷層評(píng)價(jià)工作中將晚更新世活動(dòng)過(guò)的斷層(Q3)定義為“活斷層”,其在探測(cè)剖面中的標(biāo)志即為斷層“上斷點(diǎn)”是否進(jìn)入晚更新世地層(Q3),這也同時(shí)成為綜合確定斷層最新活動(dòng)年代的主要依據(jù)。因此,“上斷點(diǎn)”位置和深度對(duì)于厚層第四紀(jì)沉積層覆蓋區(qū)隱伏斷層的活動(dòng)性判斷甚為關(guān)鍵。但這一方法應(yīng)用上存在比較突出的局限性。因?yàn)楫?dāng)震源深度相同時(shí),沉積物越薄,震級(jí)越大,其位錯(cuò)到達(dá)地表的可能性較大,反之則位錯(cuò)到達(dá)地表的可能性較小,即地震破裂能否到達(dá)地表與震級(jí)大小和松散沉積層厚度密切相關(guān)。根據(jù)對(duì)中國(guó)大陸強(qiáng)震的同震地表破裂統(tǒng)計(jì)結(jié)果,地震強(qiáng)度小于6.8級(jí)的地震破裂通常不會(huì)到達(dá)地表[51]。但通常而言,在第四紀(jì)松散沉積物覆蓋層較厚(超過(guò)50 m或上百米)的地區(qū),在距今100 ka內(nèi)即使發(fā)生過(guò)多次6~7級(jí)及以下強(qiáng)震活動(dòng),其地震破裂也多不會(huì)貫通地表,“上斷點(diǎn)”則很可能達(dá)不到Q3層位,而通常位于比Q3更老的下伏地層中,此時(shí)用“上斷點(diǎn)”進(jìn)入Q3作為判斷活斷層的標(biāo)志就是不合適的,并可能遺漏活斷層,從而導(dǎo)致對(duì)城市地震危險(xiǎn)性的低估或誤判。因此,用“上斷點(diǎn)”層位確定斷層最新活動(dòng)年代更適合具有7.0級(jí)以上大地震潛力且松散沉積層厚度較薄的地區(qū),而對(duì)于許多位于較厚層第四紀(jì)沉積物覆蓋區(qū)且斷裂活動(dòng)性普遍較弱的長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部的城鎮(zhèn)區(qū)則顯然是具有局限性的。這種局限性的主要表現(xiàn)一是“上斷點(diǎn)”層位作為活動(dòng)性指標(biāo)的局限性,二是探測(cè)手段有效深度范圍和分辨率的有限性[62]。因?yàn)樵诘谒募o(jì)覆蓋區(qū),利用斷層“上斷點(diǎn)”判定斷裂活動(dòng)時(shí)代與活動(dòng)性會(huì)受到地球物理觀測(cè)手段分辨率的限制,常使小于5 m 的斷距實(shí)際上無(wú)法分辨,并可能導(dǎo)致物探剖面揭露的斷層“上斷點(diǎn)”深度常常低于實(shí)際“上斷點(diǎn)”幾十米甚至更大。這兩個(gè)問(wèn)題都是難度很大的問(wèn)題,共同點(diǎn)都是使探測(cè)的“上斷點(diǎn)”深度大于其真實(shí)深度,結(jié)果常常漏掉活斷層或低估活斷層的活動(dòng)性,進(jìn)而導(dǎo)致誤判活斷層的潛在發(fā)震能力與未來(lái)地震危險(xiǎn)性。因此,利用“上斷點(diǎn)”指標(biāo)確定活動(dòng)斷裂及其最新活動(dòng)時(shí)代雖理論上有其合理性,但在應(yīng)用于判斷第四紀(jì)松散覆蓋層厚度上百米的平原區(qū)和斷層活動(dòng)性相對(duì)較弱的大城市地區(qū)的斷層活動(dòng)性時(shí),還應(yīng)該充分利用地質(zhì)資料做更全面深入的分析。

7.2.2 利用歷史地震資料進(jìn)行城市地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的局限性

歷史上的地震大災(zāi)難表明,對(duì)于沒(méi)有區(qū)域性大斷裂通過(guò)、歷史上也無(wú)中—強(qiáng)以上地震記錄,并且現(xiàn)今地震活動(dòng)不顯著的大城市,也需要重視其斷裂活動(dòng)性與強(qiáng)震危險(xiǎn)性問(wèn)題[62~63]。因?yàn)樵谥袊?guó)大陸一些新構(gòu)造和現(xiàn)代構(gòu)造活動(dòng)較弱的地區(qū),雖然晚第四紀(jì)斷裂活動(dòng)不甚明顯,但第四紀(jì)期間仍具有弱活動(dòng)的斷裂,也存在發(fā)生中等甚至強(qiáng)烈破壞性地震的可能[8]。但當(dāng)前城市地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)常過(guò)于依賴于歷史地震資料和有限的現(xiàn)代地震資料,由于歷史地震記錄時(shí)段有限,中國(guó)大陸的城市地區(qū)一般只能獲得幾百年至近千年較為準(zhǔn)確的地震信息,這相對(duì)于低活動(dòng)速率斷裂和地質(zhì)時(shí)間尺度而言,能夠提供的地震活動(dòng)時(shí)段短且有限,顯然是不全面的。因此,在城市斷層評(píng)價(jià)時(shí)低估危險(xiǎn)性的情況更為常見(jiàn),并且有時(shí)低估比高估的危害性可能更大,唐山地震和阪神地震都是這種低估的實(shí)例,代價(jià)十分慘重。在城市活斷層評(píng)價(jià)中應(yīng)該汲取這些教訓(xùn),避免和減少因技術(shù)問(wèn)題導(dǎo)致的估計(jì)不足和失誤[63]。這一方面需要重視和加強(qiáng)考古地震和古地震的研究,以彌補(bǔ)歷史地震記錄的不足;另一方面,城市地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)應(yīng)建立在可靠的活斷層調(diào)查研究結(jié)果之上,而城市活斷層的正確評(píng)價(jià)則基于詳細(xì)的探查,在摸清城市地下斷層系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步詳細(xì)確定其最新活動(dòng)年代與活動(dòng)性、現(xiàn)今力學(xué)狀態(tài)及未來(lái)活動(dòng)危險(xiǎn)性等,從而為地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)提供更全面可靠的依據(jù)。

8 主要結(jié)論

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶地區(qū)的現(xiàn)今地殼變形受到西南印度板塊與歐亞板塊陸陸碰撞造山導(dǎo)致的青藏高原物質(zhì)向東擠出和東部太平洋板塊向西快速俯沖的雙重影響。大致以郯廬斷裂帶為界,西部和中部地區(qū)受印度板塊向北的陸內(nèi)俯沖與碰撞作用的影響顯著,而東部地區(qū)受西太平洋板塊作用的影響相對(duì)明顯。這一動(dòng)力學(xué)背景造成了該區(qū)比較明顯的活動(dòng)構(gòu)造東、西分區(qū)現(xiàn)象,大致沿成都—宜賓—曲靖一線(或龍門山構(gòu)造帶及小江斷裂帶一線)以西的區(qū)域第四紀(jì)期間的地殼變形強(qiáng)烈,活動(dòng)斷裂密度大,強(qiáng)震活動(dòng)頻度高,發(fā)育以圍繞東喜馬拉雅構(gòu)造結(jié)為旋轉(zhuǎn)極的川滇弧形旋扭活動(dòng)構(gòu)造體系。在該線分界線與郯廬斷裂帶之間的中部地區(qū),第四紀(jì)期間的地殼變形明顯較弱,活動(dòng)斷裂密度較低,歷史強(qiáng)震活動(dòng)數(shù)量很少。郯廬斷裂帶以東的東部地區(qū)的第四紀(jì)地殼活動(dòng)性介于西部和中部地區(qū)之間,屬于中等偏弱,活動(dòng)斷裂密度中等,強(qiáng)震活動(dòng)頻度低,但高于中部地區(qū)。雖然構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度存在差異性,但中、東部地區(qū)的活動(dòng)構(gòu)造體系格局具有相似性,均屬于主要由北西—北西西向和北東—北北東向兩組斷裂為主構(gòu)成的、具有共軛走滑斷裂系統(tǒng)特點(diǎn)的簡(jiǎn)單剪切型“棋盤格子式”活動(dòng)構(gòu)造體系。

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū)的第四紀(jì)活動(dòng)性較為明顯的活動(dòng)斷裂帶主要有86條,雖然大多數(shù)斷裂的活動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)西部地區(qū)要弱得多,但其中至少可進(jìn)一步厘定出32條規(guī)模與活動(dòng)性相對(duì)更為顯著且對(duì)區(qū)域主要城市群地殼穩(wěn)定性可造成明顯影響的活動(dòng)斷裂。其中7條可能存在較顯著發(fā)震潛能且對(duì)重要城市群發(fā)展及區(qū)域地殼穩(wěn)定性具有重要影響的活動(dòng)斷裂值得重點(diǎn)關(guān)注,包括:川東鄂西的黔江—建始斷裂帶,江漢—洞庭盆地兩側(cè)的常德—荊州斷裂帶與岳陽(yáng)—武漢斷裂帶,皖江河谷中的郯廬斷裂帶南段、安慶斷裂帶和皖江斷裂帶,穿過(guò)整個(gè)長(zhǎng)三角城市群的北西向無(wú)錫—宿遷斷裂帶。

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶范圍內(nèi)有歷史記載以來(lái)的全部7~8級(jí)及以上地震和絕大多數(shù)6.0≤M<7.0地震都發(fā)生在南北構(gòu)造帶及其以西地區(qū),在長(zhǎng)江中、東部(重慶—上海段)地區(qū)尚未發(fā)生過(guò)M≥7.0地震,但出現(xiàn)過(guò)12次6.0≤M<7.0地震?;顒?dòng)構(gòu)造體系格局對(duì)區(qū)域地震活動(dòng)具有明顯控制作用,活動(dòng)斷裂帶是中強(qiáng)地震活動(dòng)的主要場(chǎng)所,而在中、東部地區(qū),不同走向斷裂的交匯部位經(jīng)常是強(qiáng)震活動(dòng)的重要場(chǎng)所。長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶西部的西南川滇地塊及鄰區(qū)近年來(lái)一直處于“異常平靜”狀態(tài),至少存在10個(gè)未來(lái)大地震危險(xiǎn)性較高的活動(dòng)斷裂區(qū)帶,分別為:鮮水河—小江斷裂帶安寧河段、巧家段和南端的澄江—建水段,理塘—大理—瑞麗弧形構(gòu)造帶上的滇西北鶴慶—松桂斷陷盆地區(qū)與程?!e川斷裂帶中部的期納—賓川段以及畹町?dāng)嗔褞Ш湍贤『訑嗔褞В瑸憸妗昂閿嗔褞|南支(景洪段)。另外,川滇塊體內(nèi)部的元謀斷陷盆地和保山斷陷盆地也值得注意。在長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部需重點(diǎn)關(guān)注歷史強(qiáng)震活動(dòng)區(qū)重復(fù)發(fā)生強(qiáng)震的可能性,如常德、麻城、霍山、揚(yáng)州和溧陽(yáng)等地區(qū),以及與這些強(qiáng)震區(qū)地質(zhì)構(gòu)造條件類似的區(qū)域,如荊州、岳陽(yáng)與湘陰、無(wú)錫與蘇州等地。江蘇北部和長(zhǎng)江三角洲地區(qū)還存在一些走向和規(guī)模不同的隱伏第四紀(jì)斷裂帶,也應(yīng)注意其發(fā)生6.0級(jí)以上破壞性地震的潛在危險(xiǎn)性。另外,針對(duì)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū)斷裂活動(dòng)強(qiáng)度弱、歷史強(qiáng)震活動(dòng)頻度低的特點(diǎn),需要通過(guò)考古地震和古地震的調(diào)查研究彌補(bǔ)歷史地震記錄時(shí)段有限的不足,尤其要關(guān)注新生代不同時(shí)代地層中保留的地震楔、地震斷層和斷層楔等地質(zhì)遺跡,從而為更全面評(píng)估區(qū)域地震危險(xiǎn)性提供科學(xué)依據(jù)。

區(qū)域地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的初步結(jié)果表明,長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶地區(qū)有三分之二的區(qū)域?qū)儆诜€(wěn)定區(qū)和次穩(wěn)定區(qū),次不穩(wěn)定區(qū)面積占到四分之一多,而不穩(wěn)定區(qū)僅占不足3%。其中穩(wěn)定區(qū)和次穩(wěn)定區(qū)主要分布在長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū);次不穩(wěn)定區(qū)和不穩(wěn)定區(qū)絕大多數(shù)分布在長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的西部??傮w而言,長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū)的活動(dòng)斷裂主要是老構(gòu)造形跡在新構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)作用下的重新活動(dòng),除郯廬斷裂帶外,絕大多數(shù)以緩慢變形為特征的低活動(dòng)速率為主,因此單條斷層的地震頻率低且強(qiáng)度有限,雖部分?jǐn)嗔汛嬖谠杏?~7級(jí)較強(qiáng)地震的可能性,但發(fā)震概率小,然而偶發(fā)的6~7級(jí)破壞性強(qiáng)震對(duì)人口密集和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的區(qū)域而言造成的損失及影響卻可能是特別顯著的,尤其要關(guān)注相對(duì)剛性的塊體或盆地周邊以及不同走向斷裂的交匯部位等強(qiáng)震活動(dòng)的易發(fā)地帶。

斷層活動(dòng)性判定是制約長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶地區(qū)活動(dòng)構(gòu)造與區(qū)域地殼穩(wěn)定性調(diào)查評(píng)價(jià)結(jié)果的最關(guān)鍵因素,但面臨著多方面的問(wèn)題和挑戰(zhàn),包括:區(qū)域活動(dòng)斷裂普查的覆蓋面和主要斷裂的調(diào)查程度都明顯不足;長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中、東部地區(qū)的地質(zhì)、地理及人文條件使得斷裂活動(dòng)性的鑒別難度明顯增大;對(duì)典型歷史強(qiáng)震地質(zhì)構(gòu)造成因的認(rèn)知程度明顯不夠,并影響到區(qū)域主要活動(dòng)斷裂的準(zhǔn)確厘定;可靠的第四紀(jì)地層序列與年代標(biāo)尺還相對(duì)缺乏,可能導(dǎo)致對(duì)斷裂最新活動(dòng)時(shí)代評(píng)價(jià)結(jié)果的“失真”;目前相對(duì)有限的經(jīng)費(fèi)投入限制了新技術(shù)與新方法的應(yīng)用與研發(fā)。另外,應(yīng)重視斷裂低活動(dòng)性區(qū)域的活斷層調(diào)查評(píng)價(jià)和地震危險(xiǎn)性問(wèn)題,并且在城市活斷層調(diào)查評(píng)價(jià)中要特別注意斷裂活動(dòng)性判定的“上斷點(diǎn)”方法在平原區(qū)和第四紀(jì)覆蓋區(qū)應(yīng)用中的局限性問(wèn)題,以及利用歷史地震資料進(jìn)行城市地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的局限性和可能導(dǎo)致的地震危險(xiǎn)性低估問(wèn)題。

致謝 成文過(guò)程中與中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所的龍長(zhǎng)興研究員和李建華副研究員進(jìn)行了有益的探討,首都師范大學(xué)的李凱碩士研究生協(xié)助完成了部分圖件的繪制,在此一并表示感謝!

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THE ACTIVE TECTONICS AND REGIONAL CRUSTAL STABILITY FEATURES IN THE AREA OF YANGTZE RIVER ECONOMIC BELT

WU Zhong-hai1,2, ZHOU Chun-jing1,2, TAN Cheng-xuan1,2, SUN Yu-jun1,2, MA Xiao-xue1,3

(1.Neotectonics and Active Tectonics Department, Institute of Geomechanics, CAGS, Beijing 100081, China;2.KeyLaboratoryofNeotectonicMovement&Geohazard,MinistryofLandandResources,Beijing100081,China;3.CollegeofResourceEnvironmentandTourism,CapitalNormalUniversity,Beijing100048,China)

Combining the new Remote sensing interpretation and the result of surface survey with the active faults data on the Yangtze River Economic Belt, we preliminarily summarized the active tectonic features in this area, and teased out the main active faults that directly and indirectly threating to crustal stability of important urban agglomerations, state-level new district and river-crossing channels at the Yangtze River Economic Belt region, then pointed out 32 important active faults along Chengdu-Shanghai region that belongings to the middle and lower reaches of Yangtze River Economic Belt, and the influenced major urban agglomerations and major projects. After teasing out the active faults, we put forward that the strong crustal deformation and seismicity of western Yangtze River Economic Belt are mainly controlled by “the Sichuan-Yunnan arc rotational-shear active tectonic system” at southeastern margin of Qinghai-Tibetan Plateau that formed under the action of the collision between Indian Plate and Eurasian Plate. But the middle-eastern area of Yangtze River Economic Belt is a “check board” active tectonic system that has the characteristics of conjugate strike slip fault which caused by the regional extrusion shearing deformation under the action of Indian Plate and Western Pacific Plate, 7 typical active faults' activity and their influences to the crustal stability of urban agglomeration required especially attentive. According to the features of regional active tectonic system, active faults and historic seismic activities, we preliminarily summarized the problems of future seismic hazard in this area, and the potential strong earthquake risk segment that needs to be focused on, then identified the importance of surveying the characteristics of geological relics of typical regional paleoearthquakes and paleoearthquake study. Further, the preliminary evaluation of regional crustal stability in the Yangtze River Economic Belt region showed that the unstable and sub-unstable regions are mainly concentrated in the western region, and the most of central-eastern regions are belong to the sub-stable and stable regions, but there are a few obvious sub-unstable regions along the Tanlu fault zone. Finally, we pointed out the main problems and challenges on the field surveying and evaluation of active tectonics and regional crustal stability, and the active fault identification and seismic risk evaluation of major city area in the Yangtze River Economic Belt.

the Yangtze River Economic Belt; active faults and tectonic system; paleo-earthquake; seismic hazard assessment; regional crustal stability

1006-6616(2016)03-0379-33

2016-03-01

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目(12120114002101,DD20160268)

吳中海(1974-),男,博士,研究員,從事新構(gòu)造與活動(dòng)構(gòu)造研究。E-mail:wzhh4488@sina.com

P546;P542

A

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