鉆孔與探槽揭示1976年河北唐山MS7.8地震發震構造晚第四紀強震活動特征

郭 慧 江娃利 謝新生

（中國地震局地殼應力研究所，北京 100085）

1976年發生在中國華北平原北部的唐山MS7.8地震是中國東部近300年來發生的最大地震。該次地震發生之后，諸多學者報道了展布在唐山市南側長約8～11 km的地震地表破裂帶。該地表破裂帶由十余條NE方向、具右旋走滑特征的地表破裂呈左階型式組成，總體走向NE30°，最大右旋位移1.5～2.3 m，多數地段的垂直位移0.5～0.7 m。此外，眾多學者對該次地震的形變特征、震源破裂參數、唐山地區第四紀斷裂活動和發震構造、唐山市古地震現象、深部構造、以及唐山斷裂帶的淺層人工地震探測結果進行了討論。但鑒于唐山地震發震構造的復雜性及隱蔽性，在以往對其發震構造的認識中仍缺少有關唐山地震發震構造晚第四紀活動有說服力的地質依據。

為了推進對唐山地震發震構造的認識，揭示其晚第四紀活動特征，本項研究在分析前人資料和對唐山地震地表破裂遺跡開展調查的基礎上，對唐山地震的地表破裂帶實施了3個地點的鉆孔聯合剖面探測和一個地點的探槽開挖。

本項研究實施的3條鉆孔測線布設在唐山市南側31 km范圍內。一條鉆孔測線布設在唐山地震地表破裂帶的西支唐山市康柏路牛馬庫(DZK1)，另兩條鉆孔測線布設在唐山地震地表破裂帶的東支稻地鎮孫家樓村(DZK2)及豐南縣西河村(DZK3)。這3條鉆孔測線相互相距4 km及27.5 km，共實施鉆孔28個，總進尺1217 m，進行了51個地層樣品的年代測試，其中包含7個14C測年樣品。

探槽地點位于孫家樓西北500 m。該地點保留有唐山地震時形成的東高西低的地表變形帶，該地點也是上述孫家樓鉆孔測線(DZK 2)通過之處。開挖的探槽長35 m，深6.2 m，揭示出2次斷錯事件。該探槽上部地層落差約0.7 m，是1976年唐山MS7.8地震形成，該探槽下部地層落差1.5 m，扣去1976年唐山地震的落差后，其早期斷層活動事件的落差為0.8 m。

依據野外地質調查資料及三條鉆孔聯合探測剖面和探槽剖面，本項研究獲得以下3點主要認識。

（1）1976年唐山MS7.8地震地表破裂帶的長度大于47 km，自唐山市市區南部向南過豐南縣稻地鎮孫家樓西側至豐南縣西河。

（2）該地震地表破裂帶的幾何展布分為南支和北支。北支以右旋走滑為主，地表垂直位移為西升東降；南支地表垂直位移表現為東升西降，兼具右旋走滑。這種斷層活動方式無法用單一的正斷層或逆斷層的活動給予解釋，而與斷裂帶右旋走滑活動產生的垂直位移場吻合。鉆孔及探槽資料證實唐山斷裂晚第四紀時期存在這種北支西升東降、南支東升西降的持續活動。

（3）探槽揭示的斷面和鉆孔揭示的地層斷錯現象表明，晚第四紀時期唐山斷裂帶曾發生多次斷層活動事件。在1976年唐山地震之前3次斷層活動的時間分別為距今7.61～8.13 ka，>14.57 ka和24.21～26.57 ka，連同1976年唐山地震在內這4次強震的時間間隔約為6.7～10.8 ka。在3條鉆孔測線中，牛馬庫鉆孔測線距今75.18 ka以來9次事件斷層活動的平均間隔為8.4 ka。這種時間尺度的發震間隔比位于華北平原北部發生1679年三河-平谷斷裂M8級地震夏墊斷裂3000余年的強震間隔長約一倍。

本項研究結果表明，鉆孔聯合剖面探測匹配探槽開挖是獲取平原區隱伏活動斷裂晚第四紀多次活動地質依據有效的途徑。