海河斷裂東段聯(lián)合地質(zhì)剖面研究

王志勝 陳宇坤 閆成國 楊 菲 劉 芳

（天津市地震局，天津 300201）

海河斷裂東段東起渤海海域西部，西至葛沽附近的滄東斷裂，全長45 km，包括陸地和海域兩個(gè)區(qū)段。斷裂晚第四紀(jì)以來及現(xiàn)代的活動(dòng)情況和運(yùn)動(dòng)學(xué)特征主要通過聯(lián)合地質(zhì)剖面和GPS形變觀測資料的研究來確定。而反映斷層活動(dòng)歷史的地層變形形跡，只能通過鉆孔勘探、樣品測定等分析對(duì)比手段才能獲得直接的證據(jù)。同時(shí)，隱伏斷裂的聯(lián)合地質(zhì)剖面研究也是對(duì)各種物探、化探結(jié)果的最終驗(yàn)證。為確定海河斷裂東段的活動(dòng)性，根據(jù)淺層人工地震的探測結(jié)果，在以往研究的基礎(chǔ)上，分別在鄧善沽、大沽船廠及南疆大橋開展了鉆孔聯(lián)合地質(zhì)剖面研究。鉆孔聯(lián)合地質(zhì)剖面的布設(shè)主要依據(jù)人工地震及海上聲納探測的結(jié)果，分別采用等間距法和對(duì)折定位法，進(jìn)行了布設(shè)。鉆探的主要目的一是證實(shí)斷層的存在，二是揭示各斷層的最新活動(dòng)時(shí)代，各層位垂直斷錯(cuò)幅度、斷層運(yùn)動(dòng)速率等斷層活動(dòng)參數(shù)。

根據(jù)淺層人工地震勘探結(jié)果，在鄧善沽地區(qū)開展了鉆孔勘探工作，HP2、HP3、HP4等3個(gè)鉆孔分別位于海河斷裂主斷層及其分支斷層上，HP2鉆孔位于主斷層上升盤，HP3、HP4孔位于南傾主斷層的下降盤，這兩個(gè)鉆孔之間還存在一條向北傾的分支斷層，與上述南傾的主斷層在剖面上構(gòu)成“Y”字形構(gòu)造，HP3孔又正好位于“Y”字形地塹中，這樣HP3鉆孔相對(duì)兩側(cè)鉆孔地層的層位落差基本上能反映“Y”字形斷層的斷錯(cuò)幅度。結(jié)合微體古生物鑒定結(jié)果及對(duì)天津地區(qū)晚更新世以來的四次海侵層的研究，認(rèn)為 HP2孔與HP3孔之間確實(shí)存在一條向南傾的正斷層，該斷層上斷點(diǎn)埋深16 m左右，達(dá)到了第一海相層底板，造成該底板落差2.4 m，14C確定的活動(dòng)時(shí)代為7200±140或9550±105a B.P.，已達(dá)全新世早、中期，并推斷該斷層這一時(shí)間以來垂直活動(dòng)速率為0.333～0.251 mm/a。

大沽船廠鉆孔剖面及測年樣品結(jié)果的鑒定結(jié)果表明，HS11和HS14之間的4個(gè)鉆孔地層連續(xù)性較好，層位基本可以對(duì)比，無斷層錯(cuò)動(dòng)的跡象；雖然HS11和HS12號(hào)鉆孔的第一套厚砂層頂部出現(xiàn)4.4 m的落差，但其下部地層較為連續(xù)，而斷層不可能出現(xiàn)“上斷下不斷”的現(xiàn)象，這表明HS11和HS12號(hào)鉆孔之間沒有斷層，其砂層頂部的落差可能是由于河流侵蝕造成的。而HS14和HS15號(hào)鉆孔之間的地層則出現(xiàn)較為明顯的落差，顯示南盤下降、北盤上升的正斷性質(zhì)，其中厚砂層頂部5.1 m的落差，其底部也有3.5 m的落差，其下的粘土層也相應(yīng)的被錯(cuò)斷。結(jié)合土樣的測年結(jié)果推斷，斷層錯(cuò)斷了距地表26 m左右的厚砂層頂部，而沒有錯(cuò)斷距地表18.6 m左右的泥炭層，即該處的上斷點(diǎn)埋深至少已達(dá)到26 m，斷距為5.1 m，其最新的活動(dòng)時(shí)代至少達(dá)到晚更新世晚期。

南疆大橋剖面及測年樣品結(jié)果的鑒定結(jié)果表明，從該剖面的布設(shè)分析，人工地震所探測到的斷層應(yīng)出露在zk14孔與zk15孔之間，且向S傾。因此，從zk14孔和zk15孔各海相層底板埋深的變化情況分析，一海底雖然起伏較大，但從年代學(xué)土樣結(jié)果顯示相同深度附近的年代基本一致，故不存在斷層活動(dòng)的證據(jù)。但從二海頂板處土樣的測年結(jié)果分析，zk15孔較zk14孔深6.9 m，與斷層傾向一致；從二海底板埋深分析，zk15孔則深出zk14孔7.3 m，與斷層傾向一致；從三海底板埋深分析，zk15孔則深出zk14孔7.6 m，與斷層傾向一致，且變化幅度逐漸增大。從變化方向分析，二海頂板、二海底板及三海底板傾向與斷層傾向一致，且其幅度均逐漸增大，且與人工地震的探測結(jié)果相一致。結(jié)合土樣的測年結(jié)果推斷，該處的上斷點(diǎn)在22.7 m左右，斷距在6.9 m左右，其最新的活動(dòng)時(shí)代至少達(dá)到晚更新世晚期。

綜上所述，通過3個(gè)鉆孔聯(lián)合地質(zhì)剖面，特別是海相地層的對(duì)比，綜合人工地震、年代學(xué)分析結(jié)果研究，認(rèn)為海河斷裂東段屬于晚更新世至全新世活動(dòng)斷裂，上斷點(diǎn)埋深很淺，最新活動(dòng)時(shí)代已進(jìn)入了全新世早中期，傾向SW。