張志亮

（中鐵第一勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司,西安 710043）

0 引言

西秦嶺北緣斷裂帶是青藏高原東北緣一條強(qiáng)烈活動的區(qū)域性深大斷裂,控制著東昆侖—柴達(dá)木斷塊和祁連山斷塊等2個Ⅱ級塊體的邊界（圖1）。沿斷裂帶,曾發(fā)生過公元128年甘谷61/2級、143年甘谷西71/4級、734年天水71/2級地震、1765年甘谷—武山61/2級地震和1936年康樂63/4級等多次歷史強(qiáng)震和大震。關(guān)于斷層的幾何結(jié)構(gòu)、晚第四紀(jì)活動性與活動參數(shù),很多學(xué)者先后開展過調(diào)查和研究工作,積累了豐富的基礎(chǔ)資料和研究成果[1-13]。斷裂帶總體呈NWW向,東端延向渭河盆地,終止于隴縣—寶雞斷裂帶；而斷裂的西端終止到哪,卻依然存有疑問。國家地震局蘭州地震研究所[3]1/5填圖工作認(rèn)為斷裂西端延到土房村附近。張波等[14]沿土房村以西段開展了調(diào)查,認(rèn)為斷裂西端延到了甘家鎮(zhèn)南側(cè)的切龍溝附近,并終止于甘家盆地東緣。規(guī)劃中的西寧至成都鐵路（簡稱西成鐵路）設(shè)計線路擬從甘家盆地穿經(jīng),西秦嶺北緣斷裂帶西段的活動性及其端部終止位置,直接關(guān)系到鐵路安全。對此,我們在甘家盆地一帶開展了斷裂活動性調(diào)查,獲得了一些新的資料。本文擬在這些資料的基礎(chǔ)上,分析和探討西秦嶺北緣斷裂帶西端的活動性及其對鐵路的可能影響。

1 構(gòu)造背景

受印度板塊與歐亞板塊的擠壓、碰撞影響,青藏高原持續(xù)隆升,并向N-NE推擠,造成青藏高原東北部發(fā)育東昆侖斷裂帶、西秦嶺北緣斷裂帶和祁連山北緣—海原斷裂帶等一系列大規(guī)模的NWW-NW向左旋走滑斷裂,將高原分割成幾個次級塊體。西秦嶺北緣斷裂帶是東昆侖—柴達(dá)木塊體和祁連山塊體邊界的重要組成部分,東起寶雞,往西經(jīng)天水、武山、漳縣、和政,至臨夏以西的青海同仁一帶,長約500 km ,總體走向NWW,傾向NE,左旋走滑性質(zhì)。關(guān)于斷裂帶的幾何結(jié)構(gòu)破裂分段,綜合不同學(xué)者的認(rèn)識[3,9,12,13],斷裂帶總體可分為6條主要次級斷裂,從東往西依次為：寶雞—天水?dāng)嗔?、秀峰山北緣斷裂、武山—甘谷斷裂、楊河—固城斷裂、漳縣斷裂、鍋麻灘斷裂（圖1）。

圖1 西秦嶺北緣斷裂帶平面展布簡圖Fig.1 Distribution of the western Qinling fault zone

寶雞—天水段是西秦嶺北緣斷裂帶的最東段,從天水以西的鳳凰山南麓一直東延至渭河出山口附近,西段沿鳳凰山南麓展布,天水以東,大致沿渭河谷地展布,長約110 km,由2～3條次級斷裂組成,活動性質(zhì)以左旋走滑為主,局部張性正斷。沿該段斷裂無歷史大震記錄,探槽揭露,斷層斷錯了14C測年結(jié)果為（2440±30）a B.P.的地層[13]。

秀峰山北緣斷裂從硬屲村西,呈SE70°方向,延至兩旦河、老鴉河一帶,長約45 km,控制西南側(cè)高山與北東側(cè)山前梁狀丘陵之間的地貌分界。毛集村一帶,斷層左旋斷錯了沖溝T1-T2階地,T1階地上探槽揭露,斷層斷錯了T1階地礫石層。該段斷裂為公元734年天水7?級地震的發(fā)震斷裂,該次地震中,鳳凰山斷裂也可能同時破裂[13]。

武山—甘谷斷裂東起鳳凰山南麓的胡家溝,經(jīng)武家河、武山,止于鴛鴦鎮(zhèn)西茍家山附近,長約70 km,傾向NE,傾角60°～70°,左旋走滑,局部兼有正斷性質(zhì)。斷裂晚第四紀(jì)以來活動顯著,發(fā)育斷層溝槽、斷層陡坎、山脊與水系同步左旋等微地貌,晚第四紀(jì)以來的平均水平滑動速率約2.5 m/a,垂直速率為0.5 mm/a。沿斷裂段發(fā)生過公元前47年隴西6?級地震,地震斷層溝槽、黃土中密集發(fā)育的張性構(gòu)造裂縫、滑坡體和串珠狀落水洞等同震地表破裂與變形遺跡局部仍然可辨。

楊河—固城斷裂西起榜沙河?xùn)|,向南東經(jīng)四門、楊河,至固城南東一帶,長約48 km ,由多條不連續(xù)的斷層段組成。在四門和楊河附近,斷層左旋斷錯了一系列的山脊、沖溝及沖洪積臺地,地表形成線性的斷層陡坎或陡崖。斷層斷錯地層的頂部14C樣品測年結(jié)果為（840±30）a B.P.。沿斷裂有2次5～6級地震記錄,但無6級以上歷史地震記錄。

漳縣斷裂東起酸刺灣,向西經(jīng)董家山、龐家灣,穿過漳縣盆地后,順車廠溝向西,越過分水嶺,經(jīng)黃香溝、黑林溝,止于洮河西岸,總體走向290°～300°,傾向NE ,傾角65°左右,長近110 km。沿斷裂,線性影像特征清晰,斷層崖、斷層陡坎、水洗位錯等微地貌發(fā)育。全新世以來的平均左旋滑動速率為2～3 mm/a ,垂直速率約1.2 mm/a[4]。閆家坪探槽揭露斷層斷錯了14C測年結(jié)果為距今約（2010±30）a的全新世晚期沉積物。黃香溝探槽揭露出6次地震事件 , 從老到新依次為 13480±240、9890±220、7020±93、5148±62、3028±94 和 1163±44 a B.P.,平均復(fù)發(fā)間隔約2400年[11],最新一次事件即公元143年甘谷西7?級地震,沿斷裂多處可見地震崩積楔、充填楔及斷塞塘淤積。

鍋麻灘斷裂是西秦嶺北緣斷裂帶的最西段,與東側(cè)的漳縣斷裂左階斜列,東端起于洮河西岸的蓮麓附近,往西幾何結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,由多條更次一級的斷裂組成。其中,圍子山—大夏河斷裂上保留有1936年康樂6?級地震地表破裂帶,表現(xiàn)為基巖崩塌、斷層陡崖、地裂縫等[16]。松香灘南西的探槽揭露斷層斷錯全新世晚期坡積層,活動性質(zhì)以正左旋走滑活動為主。

2 甘家盆地一帶的斷裂活動性

甘家盆地是高原內(nèi)部一個小型的新近紀(jì)以來形成的山間匯水盆地,水系從南、西、北三面向東匯聚至央曲,盆地東西長約23 km ,南北寬約18 km ,總體呈西寬東窄的斗狀（圖2）,最低海拔2930余米。從西緣山體延向盆地最低點(diǎn),發(fā)育有兩排近南北向的基巖壟脊。盆地周緣以新近系紅層為主,往盆地中央直接過渡到山麓洪積扇形或洪積平原型、河谷型晚更新世—全新世堆積,基本未見早—中更新世地層。

沿西秦嶺北緣斷裂帶,從八五期間1/5萬填圖的西端點(diǎn)土房村再往西,1/20萬和1/25萬地質(zhì)圖上都標(biāo)示出多條斷層,且空間位置有較大差別。影像上和地貌上,斷層地表活動跡象并不十分明顯,僅局部有所顯示。經(jīng)探槽揭露,盆地東緣的切龍溝附近局部線性槽谷為斷層活動引起,最新一次活動的時間在距今（1932±54）年左右[14]。斷裂形跡終止于盆地東緣。

圖2 甘家盆地一帶活動構(gòu)造簡圖Fig.2 Active tectonic map around the Ganjia basin

甘家鎮(zhèn)央曲北岸（102°33'30.9"E,35°23'41.9"N）一帶,是線性影像比較清晰的一段,地貌上,為NWW向線性陡坎。陡坎前緣經(jīng)開挖揭露,斷層斷錯了央曲的T2階地基座礫石層,并影響到了近地表的含礫石次生黃土（圖3）,但最頂層黃土未見明顯斷錯。剖面揭示這一陡坎地貌為斷層晚更新世-全新世活動形成,但全新世活動可能已減弱。從該點(diǎn)往西南方向延伸,在（102°34'04.1"E,35°23'06.2"N）一帶也見有兩個斷層剖面,斷層斷錯了古近紀(jì)紅層（圖4）。地貌上未觀察到明顯的斷錯微地貌。該斷層與央曲北岸斷層似呈右階斜列。

圖3 甘家鎮(zhèn)央曲北岸（102°33'30.9"E,35°23'41.9"N）處斷層剖面圖Fig.3 Fault profile of the north bank of Yang river in Ganjia town

圖4 甘家鎮(zhèn)央曲南岸（102°34'04.1"E,35°23'06.2"N）處斷層剖面圖Fig.4 Fault profiles of the south bank of Yang river in Ganjia town

甘家盆地北緣基巖山前一帶,線性影像特征非常清晰,長近10 km。地貌上,為灰?guī)r山前斷層陡崖。在（102°34'14.6”E , 35°26'51.6”N）處,見有基巖破碎帶出露（圖5）,發(fā)育斷層泥,但已基本固結(jié)或半固結(jié)。沿斷層走向,斷層控制山前古近系山麓紅層堆積,斷層陡崖和斷層三角面清晰,但山麓堆積未見明顯變形跡象。斷層最新活動可能在第四紀(jì)早期。

圖5 甘家盆地北緣一帶地貌與斷層剖面圖Fig.5 Geomorphology and fault profiles along the northern margin of the Ganjia basin

盆地西緣的3條近南北向線性影像,為3排向西傾的高角度逆斷層帶,多處見有斷層剖面出露（圖6）。最西側(cè)的第一排,斷層發(fā)育于灰?guī)r中,上覆有較厚的Qp3-Qh坡洪積含礫砂土。最東側(cè)的第3排,斷層發(fā)育于花崗巖中,斷面非常清晰,斷層泥發(fā)育,半固結(jié)為主,局部較松散。斷層均上覆洪坡積含礫砂土。幾排逆斷層的最新活動時代可能在第四紀(jì)早期。

3 討論

甘家盆地周緣斷裂活動性調(diào)查結(jié)果顯示：甘家盆地是一個西高東低的新生代箕狀匯水盆地；盆地西緣受3排高角度逆斷層控制；盆地北緣,受NWW向山前斷層控制；盆地南緣,未見控盆山前斷裂；盆地東緣,西秦嶺北緣斷裂發(fā)散為多條斷層,其中,有2支斷層晚第四紀(jì)以來可能仍有活動,但地表斷錯跡象已明顯減弱,2支斷層也基本止于盆地東緣。綜合這些觀察結(jié)果,甘家盆地可能是古近紀(jì)形成的一個高原內(nèi)部小型壓陷性盆地。受西側(cè)逆沖阻擋影響,西秦嶺北緣斷裂活動已進(jìn)入尾端。從區(qū)域構(gòu)造環(huán)境看,日月山斷裂以東,拉脊山斷裂帶、倒淌河—循化南山斷裂帶以及西秦嶺北緣斷裂帶,走向和活動性質(zhì)近似,總體呈右階斜列,與之間間夾的拉脊山和循化南山組成一組NWW向構(gòu)造。西秦嶺北緣斷裂帶往西,構(gòu)造活動可能已向北遷移。

圖6 甘家盆地西緣一帶斷層剖面圖Fig.6 Fault profiles along the western margin of the Ganjia basin

也就是說,甘家盆地的東緣已是西秦嶺北緣斷裂帶的尾端。正在規(guī)劃中的西寧至成都鐵路線路方案從甘家盆地西側(cè)穿行,未直接穿經(jīng)西秦嶺北緣斷裂西段2條主要活動斷裂,未來遭遇該斷裂突發(fā)位錯的可能性不大。但由于盆地東緣附近的西秦嶺北緣斷裂西端仍有全新世地表弱活動跡象,未來存在發(fā)生7級左右地震的可能,線路規(guī)劃需要考慮該斷裂可能產(chǎn)生的地震動影響。

4 結(jié)論

（1）西秦嶺北緣斷裂帶西段發(fā)散為兩條主要活動斷層,仍有全新世地表弱活動跡象。

（2）斷裂西端終止于甘家盆地東緣一帶,西寧至成都鐵路現(xiàn)有設(shè)計線路方案在甘家盆地一帶未直接穿經(jīng)西秦嶺北緣斷裂帶,未來遭遇突發(fā)位錯的可能性不大,但需要考慮該斷裂可能產(chǎn)生的地震動影響。

致謝：感謝陳立春研究員和李彥寶副研究員對現(xiàn)場工作和論文撰寫的指導(dǎo)與幫助,感謝高帥坡博士、韓明明博士、盧麗莉碩士等參與野外工作,感謝審稿專家對論文的意見與建議！