武漢區(qū)域地質(zhì)與區(qū)域的穩(wěn)定性分析

李國勝，張志成，蒙核量，徐華

(武漢市測繪研究院，湖北 武漢 430022)

武漢區(qū)域地質(zhì)與區(qū)域的穩(wěn)定性分析

李國勝*，張志成，蒙核量，徐華

(武漢市測繪研究院，湖北 武漢 430022)

依據(jù)資料收集和野外地質(zhì)調(diào)查獲得的大量數(shù)據(jù)和信息，探討了武漢都市發(fā)展區(qū)區(qū)域地質(zhì)中的一些問題，對地殼的穩(wěn)定性進行了初步的分析。燕山運動破壞了巖體的完整性，地應力不易大量集中與突然釋放，武漢是一個相對穩(wěn)定地區(qū)。但是，區(qū)域具有中強地震活動水平，未來百年不排除發(fā)生六級地震的可能。文中涉及到的內(nèi)容，利于土地、地下空間、水資源、礦產(chǎn)資源等的開發(fā)和利用。

武漢；區(qū)域地質(zhì)；穩(wěn)定性

1 前 言

武漢都市發(fā)展區(qū)地處長江中下游湖北省東部，以武漢三鎮(zhèn)構成的主城區(qū)為中心、以外環(huán)高速公路附近的鄉(xiāng)、鎮(zhèn)行政邊界為基本界線，東到陽邏、雙柳、左嶺、豹澥，西至走馬嶺、蔡甸城關鎮(zhèn)、常福，北抵天河、橫店、三里，南達紗帽、金口、鄭店和五里界，地理坐標橫跨東徑113°55′43″～114°41′13″，縱躍北緯30°16′12″～30°51′49″，包括1個主城區(qū)、2個開發(fā)區(qū)和6個新城區(qū)。雖然還沒有記載到該范圍內(nèi)發(fā)生過大的地震，但它的地質(zhì)構造、區(qū)域的穩(wěn)定性對地下空間、水資源開發(fā)和土地使用等有重要的影響，一直引起廣泛的關注。丁寶田研究了新構造運動的特征及地殼的穩(wěn)定性[1]。謝廣林等新構造運動早期、晚期與斷裂的關系[2]。譚術魁等探討了武漢區(qū)域地質(zhì)的問題[3]。本文依據(jù)系統(tǒng)的資料收集整理和重力、磁法、電法、淺層地震等野外地質(zhì)調(diào)查，在前人認識的基礎上，探討武漢都市發(fā)展區(qū)區(qū)域地質(zhì)中的一些問題，如地貌、地層、斷裂和地殼運動，以利于土地、地下空間和礦產(chǎn)資源等的開發(fā)利用，滿足武漢經(jīng)濟的快速的發(fā)展和趕上城市工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的步伐。

2 地貌和地層

武漢都市發(fā)展區(qū)居于三面環(huán)山向西敞開的“橫八字”形不完整半封閉型盆地中心，地勢低洼，長江、漢江交匯于此，形成以平原地貌為主、殘丘孤崗時斷時連、周邊湖泊環(huán)繞的地貌格局。地面高程介于 18 m～200 m之間。地勢總體平坦，呈東南高、西北低、局部殘丘矗立的特征，以丘陵與平原相間的波狀起伏地形為主，最高山峰為武昌頂冠峰，海拔 197.7 m，最低為長江、漢江河床，分別為 -16.8m和 -7.7 m。166個湖泊星羅棋布，被譽為百湖之市。主要地貌類型有河湖階地、崗狀平原、構造剝蝕殘丘和低丘陵四種(如圖1所示)，各自所占比例分別為29.00%、22.95%、14.54和6.93%，水域占26.58%。

圖1 武漢都市發(fā)展區(qū)地貌圖[4]

圖2 區(qū)域大地單元劃分圖[5]

武漢都市發(fā)展區(qū)內(nèi)地層可劃分為26個地層單位(如表1所示)。其中，白堊—古近系碎屑巖盆地分布面積約 1 624.04 km2，約占總面積的46.82%，為武漢都市發(fā)展區(qū)分布最廣的地層。

武漢都市發(fā)展區(qū)地層劃分[5] 表1

續(xù)表2

武漢都市發(fā)展區(qū)內(nèi)地表第四系分布廣泛，基巖露頭總體上較零星，除志留紀、泥盆紀和二疊紀分布相對較廣外，多數(shù)地層僅偶有極少量露頭，出露不全。第四系以來堆積的松散土體，主要分布于堆積低平原和崗狀平原區(qū)，由盆地邊緣向盆地中心逐漸增厚，至東西湖區(qū)達到 50 m～60 m、最大厚度超過 80 m。沉積巖占絕大多數(shù)，巖漿巖和變質(zhì)巖總體不太發(fā)育。巖漿巖主要見于北部和東南部，變質(zhì)巖僅見于北東角新洲區(qū)鳳凰山一帶。

3 地質(zhì)構造

發(fā)生于三疊紀晚期的印支造山運動，奠定了測區(qū)北部大別造山帶與南部揚子臺褶帶的主體構造格架，燕山期濱太平洋活動，造成北東向斷裂體系、斷陷火山盆地和侵入巖漿活動的疊加，喜山期陸內(nèi)演化形成了區(qū)內(nèi)斷、拗陷盆地沉積，成就了測區(qū)復雜的地質(zhì)構造格局。

(1)斷裂

發(fā)生于三疊紀晚期的印支造山運動，奠定了該區(qū)北部大別造山帶與南部揚子臺褶帶的主體構造格架，燕山期濱太平洋活動，造成北東向斷裂體系、斷陷火山盆地和侵入巖漿活動的疊加，喜山期陸內(nèi)演化形成了區(qū)內(nèi)斷、拗陷盆地沉積，成就了調(diào)查區(qū)內(nèi)復雜的地質(zhì)構造格局。

以襄(樊)一廣(濟)基底式深大斷裂與團(風)——麻(麻)活動性大斷裂呈“十字”交匯于東緣，構成了武漢地區(qū)地殼的基本結構面。與之相配套的規(guī)模較大的壓性、扭性斷裂結構面分屬切穿基底的北西～北西西向斷裂系、深入基底內(nèi)部的北西～東西～北東向斷裂系、切穿沉積蓋層的北北東向斷裂系和切穿紅層深入蓋層的北東向斷裂系，它們共同控制了不同時代地層的發(fā)育、地貌輪廓和地震活動。

①北西向斷裂系

北西向斷裂系是古亞洲斷裂體系的重要組成部分，主要斷裂具有規(guī)模大、延伸遠、切割深、長期活動、控制性強等特點，具有基底斷裂性質(zhì)。延入?yún)^(qū)內(nèi)的主要斷裂有襄樊—廣濟斷裂和英店—青山口斷裂。

雖然近年來企業(yè)在科研項目管理上有所改進，但有些科研項目的質(zhì)量仍有待提高。不少項目申報者只重視科研項目的申報環(huán)節(jié)，為了申請下項目，動用各種關系資源。申報成功以后，卻把項目束之高閣，快要結題了才簡單應付。這種現(xiàn)象的產(chǎn)生和科研項目考評體系不完善是分不開的。一般而言，科研項目在考評時注重數(shù)量、經(jīng)費和級別，這類量化指標容易導致重數(shù)量輕質(zhì)量的問題；結項時多以論文級別來評判，助長了科研成果的低水平和泛濫，嚴重制約科研項目質(zhì)量的提高。

襄樊—廣濟斷裂是分隔秦嶺褶皺系和揚子準地臺的區(qū)域性大斷裂，襄樊以西露頭，以東多隱伏。襄樊以東斷裂走向北西，傾向北東，傾角60°～80°，構造破碎帶寬 50 m～100 m，斷裂沿線形成寬大的擠壓破碎角礫巖帶、糜棱巖帶和斷錯形成的構造巖塊混雜出露，歷經(jīng)多次構造性質(zhì)的演化。第四紀以來斷裂繼承性活動明顯，并控制孝感—長江埠和武漢以東長江第四紀槽地的形成。沿斷裂帶有地震活動記錄，如1633年的黃岡(4.7級)至2006年的隨州三里崗(4.7級)，并有地下熱水分布或溫泉出露，證實了該斷裂的長期活動性。

英店—青山口斷裂是分隔桐柏—大別中間隆起與武當—隨州褶皺帶的區(qū)域性大斷裂，呈北西向經(jīng)隨州英店、廣水入本區(qū)，向南東至黃陂以下隱伏，可能與襄廣斷裂歸并。斷裂帶由數(shù)條斷層組成，總體傾向北東。東段青山口—黃陂一帶控制了江漢盆地的北部邊界，北為群峰矗立的山地，南為略有起伏的準平原。斷裂帶內(nèi)構造角礫巖、碎裂巖、糜棱巖等動力變質(zhì)巖發(fā)育，有時寬達千米，總體顯示壓性或壓剪性。挽近時期斷裂復活明顯，表現(xiàn)為斷裂附近紅層發(fā)生褶皺變形；第四紀時期則表現(xiàn)為不均衡的斷塊運動，總體顯示北側上升、南側輕度向南掀斜的特點。

②北東向斷裂系

北東向斷裂系是濱太平洋斷裂系的重要組成部分，延入?yún)^(qū)內(nèi)的斷裂主要為武漢—嘉魚斷裂，與區(qū)外的平行斷裂切割區(qū)域構造線，呈北北東向帶狀或雁列狀展布，并大致顯示一定的等距性。力學性質(zhì)以壓剪性為主，局部出現(xiàn)張剪性特征。斷裂對燕山期巖漿巖和白堊—新近紀紅色盆地有控制作用，對近代地貌有深刻影響，是武漢地區(qū)的主要發(fā)震構造。

武漢—嘉魚斷裂(又稱“長江斷裂”)為表層斷裂，大體沿長江展布，走向北東30°，向南與洪湖斷裂的沿江分支相接。斷裂通過武漢分割龜、蛇二山，切穿泥盆紀-早三疊世地層，航磁反映明顯。第四紀以來，斷裂控制著長江槽谷的生成和發(fā)展。近代沿斷裂帶時有地震發(fā)生，震級小于4級。

(2)褶皺

褶皺較發(fā)育，總體為線狀褶皺，呈北西—南東走向，局部近東西向，少數(shù)呈北東向。背斜較寬闊，一般隱伏地下，構成山間谷地；向斜狹窄，構成殘丘骨架，表現(xiàn)隔槽式組合特征。大致沿大集、沌口、流芳嶺一線為界，以北褶皺形成緊閉同斜線狀類型，長寬比大，軸面北傾，形態(tài)規(guī)整。堅硬的石英砂巖中發(fā)育稀疏的軸面劈理，而薄層狀的硅質(zhì)巖、頁巖等內(nèi)部次級小褶皺發(fā)育，常見有褶斷現(xiàn)象；以南褶皺相對開闊，形態(tài)不協(xié)調(diào)，樞紐在垂向上波狀起伏，造成褶皺傾伏和揚起，使得走向上核部地層發(fā)生變化，褶皺寬度也相應變化，并發(fā)育次級小褶皺。向南褶皺逐漸由倒轉變?yōu)檎＃冃螐姸戎饾u減弱，軸面劈理不發(fā)育，形成開闊褶皺。規(guī)模較大、出露相對完整的褶皺主要有：團魚山—青山復式向斜(ZZ1)、漢口—新界復式背斜(ZZ6)、大橋倒轉向斜(ZZ13)、鍋頂山—王家店轉背斜(ZZ14)、新隆—豹子澥復式倒轉向斜(ZZ19)、百鐮湖—廟嶺倒轉背斜(ZZ20)、龍泉山倒轉背斜(ZZ26)、大軍山向斜(ZZ31)、橫山—紙坊背斜(ZZ32)、金口—官家畈向斜(ZZ35)和紗帽—翰林山(貓耳洞背斜)背斜(ZZ36)。

(3)盆地

武漢都市發(fā)展區(qū)盆地包括侏羅紀陸相盆地和白堊—第三紀紅色盆地(俗稱“紅盆”)，侏羅紀陸相盆地僅見于東湖高新區(qū)東南部梁子湖一帶。白堊—第三紀紅色盆地分布廣泛，以紅色碎屑巖堆積為特征，其是在燕山運動晚期，造山作用后期，發(fā)生區(qū)域性拉張松弛作用，導致地殼拉開或差異升降形成一系列斷陷盆地，晚期形成凹陷盆地。由于其一般分布于地勢較低的部位，地表多為第四紀松散堆積物所掩蓋，紅盆地層露頭較為零星。主要包括：麻城—新洲斷(凹)陷盆地、武湖斷(凹)陷盆地、金銀湖凹陷盆地、南太子湖盆地、流芳斷(凹)陷盆地、江夏斷(凹)陷盆地和梁子湖盆地。

4 地震與區(qū)域穩(wěn)定性

地震活動主要位于華北地震區(qū)南部地震活動相對弱的郯廬地震帶南部、華北平原地震帶南部和華南地震區(qū)長江中游地震帶的交界部位。破壞性地震主要在六安—霍山、黃岡—黃石、九江、鐘祥等地相對集中分布，涉及的地質(zhì)單元主要有桐柏—大別隆起區(qū)、江漢—洞庭沉降區(qū)和幕阜山隆起區(qū)，其他地區(qū)有地震零星散布。

據(jù)中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖(GB18306-2001)地震動峰值加速度(g)分區(qū)，調(diào)查區(qū)內(nèi)黃陂——蔡甸——漢南一線<0.05、其余地區(qū)均為0.05，對應地震基本烈度值分別<Ⅵ度和Ⅵ度(如圖3所示)。武漢都市發(fā)展區(qū)地震活動頻繁，多屬弱震，震級小，烈度高，震級介于0.5～2.0

級之間。1996年，武漢被國務院列為13座國家級地震重點監(jiān)視、防御城市之一。

圖3 武漢城市圈地震動峰值加速度區(qū)劃圖

1-g=0.1；2-g=0.05；3-g0.05；4-地震最大水平加速度；5-地震烈度

區(qū)域地震活動對武漢市的安全和建設影響巨大，主要涉及歷史破壞性地震、現(xiàn)代地震活動的時間、空間、強度等。區(qū)域地殼穩(wěn)定性評價主要指以斷裂活動性、地震活動性和斷塊穩(wěn)定狀態(tài)分析評價。襄樊—廣濟斷裂、青山口—黃陂斷裂、烏龍泉斷裂、武漢—洪湖斷裂、湯遜湖斷裂和麻城—團鳳斷裂第四紀均有過不同程度的活動，時代限于早、中更新世，晚更新世以來沒有明顯活動跡象。由于燕山運動破壞了巖體的完整性，地應力不易大量集中與突然釋放，相對鄰區(qū)而言，武漢是一個相對穩(wěn)定地區(qū)。但是，區(qū)域具有中強地震活動水平，目前仍處于第二活躍期的后期，未來百年不排除發(fā)生六級地震的可能性。

5 結 論

本文在大量地質(zhì)調(diào)查資料的基礎上，從武漢都市發(fā)展區(qū)地貌、地層劃分以及褶皺、斷裂、盆地等地質(zhì)構造出發(fā)，分析了區(qū)域地殼的穩(wěn)定問題。由于燕山運動破壞了巖體的完整性，地應力不易大量集中與突然釋放，相對鄰區(qū)而言, 武漢是一個相對穩(wěn)定地區(qū)。但是，區(qū)域具有中強地震活動水平，目前仍處于第二活躍期的后期，未來百年不排除發(fā)生六級地震的可能。武漢抗震烈度為Ⅵ度，屬于低烈度抗震設防地區(qū)，城市區(qū)域地殼構造為準穩(wěn)定性地殼。隨著城市的快速發(fā)展和擴張，對于穿越城市地區(qū)的斷裂及其城市直下型地震需要引起城市建設者的足夠重視。

[1] 丁寶田. 根據(jù)新構造運動及地貌特征試論武漢地區(qū)地殼穩(wěn)定性[J]. 測繪地理信息，1985(3).

[2] 謝廣林，饒揚譽，蔣藺珍等. 武漢地區(qū)的新構造運動與區(qū)域穩(wěn)定性評價[J]. 地殼形變與地震，1993(3).

[3] 譚術魁，鄧健如. 武漢市區(qū)域地質(zhì)穩(wěn)定性評價[J]. 湖北大學學報·自然科學版，1995(3).

[4] 武漢市測繪研究院. 武漢都市發(fā)展區(qū)環(huán)境地質(zhì)專項調(diào)查總報告[R]. 湖北省地質(zhì)調(diào)查院，2015.

[5] 武漢市測繪研究院. 武漢都市發(fā)展區(qū)基巖地質(zhì)調(diào)查專項成果報告[R]. 湖北省地球物理勘察技術研究院，2016.

Wuhan Regional Geology and Stability

Li Guosheng，Zhang Zhicheng，Meng Heiliang，Xu Hua

(Wuhan Geomatics Institute，Wuhan 430022，China)

This paper discusses some issues in regional geology in Wuhan urban development area on the basis of data collection and field geological survey. The preliminary analysis of regional stability is carried out. Yanshan movement destroyed rock integrity in the region so it isn't easy for stress concentration and sudden release，Wuhan is a relatively stable. The region is still in middle to strong earthquake activity level，however，and the occurrence possibility of earthquake magnitude VI is not ruled out in the next one hundred year. The results conducted from this paper are good for development and utilization of land，underground space，water resources and mineral resources.

Wuhan；regional geology；stability

1672-8262(2017)01-164-05

P642.4

B

2016—04—27 作者簡介：李國勝(1965—)，男，高級工程師，從事工程地質(zhì)、巖土工程勘察設計等技術和管理工作。