臨漳-大名斷裂活動特征1

冉志杰　彭遠黔　孟立朋　孫麗娜　溫　超　王　燕（河北省地震局，石家莊 050021）

臨漳-大名斷裂活動特征1

冉志杰彭遠黔孟立朋孫麗娜溫超王燕
（河北省地震局，石家莊 050021）

冉志杰，彭遠黔，孟立朋，孫麗娜，溫超，王燕，2016.臨漳-大名斷裂活動特征.震災防御技術，11（2）：230—238. doi：10.11899/zzfy20160206

臨漳-大名斷裂位于覆蓋層較厚的平原地區，處于隱伏狀態，為獲得斷裂的淺部構造特征以及活動特征，在斷裂上采用高分辨淺層地震探測方法，獲得了兩條高質量疊加時間剖面圖以及深度剖面圖，這些圖像清晰地顯示了斷裂的淺部構造以及活動特征。探測結果表明，臨漳-大名斷裂活動時代具有分段性，臨漳段斷裂上斷點埋深120m，最新活動時代為中更新世早期；大名段斷裂上斷點埋深105m，最新活動時代為晚更新世中期。

臨漳-大名斷裂高分辨地震勘探斷裂活動特征

引言

臨漳-大名斷裂西起臨漳附近，向東經魏縣南、大名南、龍王廟、馬陵至朝城南，在朝城鎮以北與聊蘭斷層相交，走向北西西，它是古生代以來長期活動的一條邊界大斷裂，控制內黃隆起和臨清凹陷的發育。許華明等（2010）認為，臨漳-大名斷裂是磁縣-大名斷層的東段，上斷點埋藏較深，在1200m左右，斷裂向上影響到中更新統，判斷臨漳-大名斷裂為中更新世斷裂（中國地震局地殼應力研究所，2014）。斷裂沿線是一條活動較強的地震帶，沿該斷裂附近，已發生過多次較大的地震。

盡管一些學者對臨漳-大名斷裂進行了一些研究，但對其構造和活動特征，尤其是淺部特征認知不足，因此有必要對該斷裂開展進一步研究。

臨漳-大名斷裂位于覆蓋層較厚的平原地區，處于隱伏狀態，需采用有效的探測方法確定斷裂的上斷點埋深、斷裂的最新活動年代等活動特征。隱伏斷裂探測主要采用反射波探測方法（徐明才等，2005；劉保金等，2002，2008；何正勤等，2010；楊歧焱等，2015），因此，針對該斷裂采用高分辨淺層地震勘探方法對斷裂開展探測，以便獲得斷裂的活動特征。

1　斷裂構造及地震活動特征

1.1斷裂構造

臨漳-大名斷裂位于臨漳以東的華北平原隱伏區中，西起臨漳附近，向東經魏縣南、大名南、龍王廟、馬陵至朝城南，走向北西西，全長90km，傾向北東，傾角50°—60°。它是古生代以來長期活動的一條邊界大斷裂，控制內黃隆起和臨清凹陷的發育。位于邯鄲東南的成安-大名QX90-355石油地震剖面顯示（圖1），斷裂表現為鏟式斷層，斷層切穿新近系以下地層，斷入基底，石炭紀—二疊紀地層被明顯斷開，落差約3000—7000m。斷層控制丘縣凹陷白堊紀和古近系的沉積，古近紀時期該斷裂活動較弱，在下降一側未形成明顯的沉降中心，魏縣西南一帶厚度最大為2000m。新近紀以來有強烈活動，使沉降中心由凹陷中部向該斷裂轉移，新近紀—第四系厚達1900m。臨漳-大名斷裂西段落差較大，始新統底面落差為2100m，漸新統底面落差1300m，新近系底面（T2）垂直落差200m。東段落差，始新統底面1200m，新近系底面300m。

圖1　邯鄲東南QX90-355石油地震解釋剖面圖（據華北油田，1999）Fig.1　Seismic profile and interpretation of QX90-355 section in Southeast of Handan （according to North China Oil Field，1999）

1.2地震活動

斷裂沿線是一條活動較強的地震帶，沿斷裂附近發生過較大的地震，如344年臨漳5—6級地震、953年大名4?級地震、1654年朝城5?級地震、1889年大名5級地震、1968年大名4.2級地震。近年來沿斷裂常有4級以下地震活動。從斷裂附近的震中分布圖來看（圖2），地震震中分散，沒有明顯的密集性，但呈現出地震沿斷裂分布的特征。

2　臨漳-大名斷裂淺層地震勘探

2.1測區第四紀地層

第四紀地層層序劃分是判斷由淺層地震勘探結果得到斷層活動時代的重要依據，利用地層層序劃分結果與地震勘探時深轉換結果進行對比，從而可確定斷層上斷點和最新活動時代。

河北省地區第四系地層由老至新的劃分是：下更新統出露地層以泥河灣組河湖相堆積及其下伏冰磧—冰水堆積物為代表，平原地區為固安組地層。中更新統出露地層上段為一套相當于周口店期的紅黃土、紅色亞粘土所構成的湖積-沖洪積層，下段由紅色泥礫為主構成的冰磧冰水堆積物，平原地區為楊柳青組地層。上更新統出露地層為以馬蘭黃土代表的黃土堆積，以及下伏的沖洪積或冰水冰緣堆積物—砂礫石層，平原地區為歐莊組地層。全新統為一套近代以沖積、洪積及湖沼為主的堆積物。

圖2　臨漳-大名斷裂構造、震中分布及淺層測線位置圖Fig.2　Location of geophysical prospecting lines，the Linzhang-Daming fault and the distribution of earthquake epicenters

測區位于河北省平原地區，第四紀地層發育特征如下：

全新統（Qh）：為沖洪積層及超覆于以上各套地層之上的殘積層、風積層，為一套亞砂土和亞粘土，巖性單調，變化不大。

上更新統（Qp3）：上段上部為淺黃色粉土質亞砂土、亞粘土，下部為亂礫石層。中段主要為粉土質亞砂土、亞粘土，含大量鈣質結核，夾古土壤層及砂、礫、碎石透鏡體。下段為粗顯層理的亞砂土、砂礫石及卵石層，局部地區為卵石、礫石混有砂、泥的雜亂堆積，通稱“黃土礫石層”。

中更新統（Qp2）：為紅色泥礫層一套冰磧-冰水堆積物，其中礫石、卵石含量占50—70%，混雜紅色粘土及砂巖屑，以石英砂巖為主，下部則見片麻巖、火成巖的卵石及塊石，并已風化成砂土狀。

下更新統（Qp1）：由直徑10—20cm及50cm以上的卵石或漂礫與含量約占40—50%的粘土及砂、礫組成雜色泥礫層，呈雜亂堆積。

圖3為永年、沙河、磁縣、臨漳、大名、肥鄉、南和等地典型鉆孔地層剖面對比圖（陳望和等，1987）。

臨漳全新統（Qh）底面埋深25m；上更新統（Qp3）分上、中、下三段，其底板埋深分別為39m、58m、79m；中更新統（Qp2）分上、下兩段，其底板埋深分別為120m、193m；下更新統（Qp1）分上、下兩段，其底板埋深分別為230m、266m。

大名全新統（Qh）底面埋深38m；上更新統（Qp3）分上、中、下三段，其底板埋深分別為76m、126m、200m；中更新統（Qp2）分上、下兩段，其底板埋深分別為248m、280m；下更新統（Qp1）分上、下兩段，其底板埋深分別為387m、470m。

圖3　第四系地層剖面對比圖（陳望和等，1987）Fig.3　Comparison of the Quaternary stratigraphic section（from Chen Wanghe et al.，1987）

2.2測線位置

為了查明臨漳-大名斷裂的活動特征，在臨漳、大名附近各布設了一條淺層地震勘探剖面，LZ01測線位于臨漳北史莊村西，全長1000m，測線走向NE30°，剖面起點114°43'29.28"E，36°18'20.46"N；終點114°43'50.78"E，36°18'47.90"N；DM01測線位于大名舊治村西，全長800m，測線走向NE40°，剖面起點115°07'34.61"E，36°14'47.76"N；終點115°07'53.50"E，36°15'07.90"N。兩條剖面均跨過了臨漳-大名斷裂（圖2）。

2.3數據采集和處理方法

數據采集采用美國GEOMETRICS公司生產的STRTAVISORNZXP96高分辨率數字地震儀，地震波采用70kg沖擊震源單點激發，每個點激發18次，沖擊夯源沖擊置于地面的金屬墊板，以便提高震動能的耦合轉換效率；每道采用6個60Hz組合檢波器串接收，以便提高檢波器的靈敏度。

為合理選取數據采集參數，進行了擴展排列試驗。圖4為擴展排列地震試驗記錄（96道），試驗采用道間距4m，偏移距0m，采用全通頻帶記錄。由圖4所示的地震試驗記錄可知，干擾波較為發育，主要表現為強面波、直達波、淺層折射波。面波的頻率和視速度較低，反射波的頻率和視速度較高。在近炮點記錄道上，淺層反射信息豐富，受面波干擾嚴重。在遠炮點記錄道上，地震記錄的信噪比較高，有效反射波不受干擾波干擾，為獲得淺層反射波，宜采用小偏移距。

圖4　擴展排列試驗Fig.4　Extended permutation test

通過試驗和綜合分析，最終選用的工作參數為：道間距4m，炮間距16m，偏移距8m，單點疊加次數18次，72道接收，記錄長度0.7s，采樣間隔0.25ms，15Hz低切濾波器和250Hz高切濾波器。采用9次覆蓋、單邊排列激發的淺層地震反射技術。

數據處理采用水平多次疊加的方法，主要處理方法有：真振幅恢復、地表一致性振幅補償、數字濾波、初至靜校正、反褶積、速度分析、動校正、剩余靜校正、疊加、偏移、時深轉換等。

2.4地震反射剖面特征

LZ01測線位于臨漳北史莊村西，全長1000m，由疊加速度獲得層速度，淺層地震勘探時間剖面經時深轉換獲得其深度剖面，圖5展示了整個淺層地震勘探剖面。根據該剖面的波組特征，解釋了兩組反射波TQ3、，其中：TQ3為上更新統底界面產生的反射波，為中更新統上段底界面產生的反射波。TQ3反射波組特征明顯、連續性好，在整個剖面上可連續追蹤對比。根據臨漳地層資料TQ3為上更新統底界面產生的反射波。

在圖5所示的淺層地震剖面上，在測線樁號340m（CDP171）附近反射時間170ms以下的反射波同相軸出現明顯消失、錯動現象，表明此處存在斷裂，斷層地表投影坐標114°43'36.65"，36°18'29.79"，斷層傾向北，為高角度的正斷層，斷層上斷點埋深120m，錯斷了以下的反射波界面，未錯斷上更新統（）底界，斷層活動時代為中更新世早期。

圖5　LZ01測線淺層地震剖面Fig.5　Shallow seismic profile along LZ01 prospecting line

DM01測線位于大名舊治村西，全長800m，由疊加速度獲得層速度，淺層地震勘探時間剖面經時深轉換獲得其深度剖面，圖6展示了整個淺層地震勘探剖面。根據該剖面的波組特征，解釋了3組反射波、、TQ2，其中：為上更新統內的反射波界面，TQ3為上更新統底界面產生的反射波，TQ2為中更新統底界面產生的反射波。反射波組特征明顯、連續性好，在整個剖面上可連續追蹤對比。根據大名地層資料為上更新統上段底界面產生的反射波。

在圖6所示的淺層地震剖面上，在測線樁號500m（CDP251）附近反射時間150ms以下的反射波同相軸出現明顯錯斷和消失，表明此處存在斷裂，斷層地表投影坐標115°07'44.72"E，36°15'01.79"N，斷層傾向北，為高角度的正斷層。

對比時深轉換剖面，斷層上斷點埋深105m，錯斷了TQ3、TQ2反射波同相軸，即斷層錯斷了上更新統、中更新統（、）底界，未錯斷上更新統上段底界，斷層活動時代為晚更新世中期。

2.5綜合對比解釋

據陳望和等（1987）的地層資料，LZ01測線所位于的臨漳全新統（Qh）底面埋深25m；上更新統（）底板埋深為79m；中更新統（）分上、下兩段，其底板埋深分別為120m、193m。LZ01測線淺層地震勘探（圖5）表明，斷層上斷點埋深120m，錯斷了中更新統下段（），未錯斷到上更新統（）底界。斷層活動時代為中更新世早期。

圖6　DM01測線淺層地震剖面Fig.6　Shallow seismic profile along DM01 prospecting line

DM01測線所位于的大名全新統（Qh）底面埋深38m；上更新統（）分上、中、下三段，其底板埋深分別為76m、126m、200m；中更新統（）底板埋深280m。DM01測線淺層地震勘探（圖6）表明，斷層上斷點埋深105m，斷層錯斷了上更新統（）、中更新統（）底界，未錯斷上更新統上段（）底界，斷層活動時代為晚更新世中期。

綜合分析LZ01、DM01測線淺層地震勘探剖面可見，臨漳-大名斷裂是一條高傾角、正斷層性質斷裂帶，視傾向北東。斷層上斷點埋深105—120m，最新活動時代為中更新世早期—晚更新世中期。

3　結論

許華明等（2010）認為，臨漳-大名斷裂是磁縣-大名斷層的東段，該段上斷點斷錯至古近系頂，埋深1200m左右，新近紀及第四紀地層沉積穩定。圖3所示臨2鉆孔與大21鉆孔之間晚更新世底界落差110m左右，全新統底界落差10m左右，顯示兩鉆孔之間存在斷裂構造，斷裂活動時代為全新世?？鐢鄬铀你@孔資料顯示（圖7），臨漳-大名斷裂為中更新世斷裂。位于臨漳和大名的兩條淺層地震勘探剖面表明（圖5、圖6），臨漳-大名斷裂上斷點埋深105—120m，最新活動時代為中更新世早期—晚更新世中期。

跨斷層鉆孔剖面中鉆孔間距較大，達到十多千米，地層埋深橫向對比誤差較大，對斷層活動時代的確定存在偏差，通過跨斷層淺層地震勘探所確定的斷裂活動時代應更加可靠。

在相距37km的兩條剖面探測結果顯示，臨漳-大名斷裂活動時代具有分段特征：臨漳段斷裂上斷點埋深120m，最新活動時代為中更新世早期；大名段斷裂上斷點埋深105m，最新活動時代為晚更新世中期。

應用高分辨淺層地震探測方法探測到了臨漳-大名斷裂的位置和活動特征，為該斷裂的進一步研究提供了可靠的依據。

圖7　前大西堡—張村集水文鉆孔剖面（據河北省地礦局水文隊資料）Fig.7　The borehole profiles in Qiandaxibu-Zhangcunji（from Hebei Bureau of Geology and Mineral Resources）

陳望和，倪明云等.1987.河北第四紀地質.北京：地質出版社.

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中國地震局地殼應力研究所，2014.河北省活斷層探測與地震危險性評價項目衡水市活斷層探測與地震危險性評價分項目技術報告.

Active Characteristics of the Linzhang-Daming Fault

Ran Zhijie，Peng Yuanqian，Meng Lipeng，Sun Lina，Wen Chao and Wang Yan
（Earthquake Administration of Hebei Province，Shijiazhuang 050021，China）

The Linzhang-Daming fault is blind fault and buried in the plain area which is covered by the thick cap rock.Two high quality time sections and the depth profiles were obtained with high resolution shallow seismic detection method for analysis of the characteristics of shallow structure and activity.The results show the shallow structure and activity of fault characteristic information.The fault is of segmentation，in which the breakpoint of Linzhang segment is at the depth of more than 120m with early stage of middle Pleistocene and the breakpoint of Daming segment is at the depth of more than 105m with middle period of Late Pleistocene.

Linzhang-Daming fault；High resolution shallow seismic detection；Activity characteristics of fault

河北省地震科技星火計劃項目“河北省1:25萬構造圖編制”（DZ20150504104）資助

2015-08-18

冉志杰，男，生于1979年。高級工程師。主要從事于地震活動性研究。E-mail：ranzhijie0927@126.com

彭遠黔，男，生于1965年，高級工程師。主要從事工程地震研究。E-mail：pengyq84531@126.com