中國東部海域斷裂構造格架與地震活動研究1

高戰武 緱亞森 鐘 慧 任治坤 周本剛 徐 杰

1）中國地震災害防御中心，北京 100029

2）中國地震局地質研究所，北京 100029

引言

本研究中中國東部海域指位于中國東部的渤海、黃海、東海等海域，根據重力、電磁等地球物理場特征（劉光鼎，1991；張洪濤等，2010），中國東部海域在地質構造上為大陸向海的自然延伸，廣泛發育中、新生代盆地，如渤海灣盆地、東海陸架盆地等。近年來，在大量海洋地質普查和石油勘探工作基礎上，對海域盆地演化、構造單元、斷裂格架、含油氣特征等進行了系統研究（蔡乾忠，2005；李家彪，2008；張訓華，2008；李文勇等，2009；朱偉林等，2009；張洪濤等，2010；徐杰等，2015），對近岸斷裂活動性進行了探測和研究（江蘇省地震工程研究院，2001；王志才等， 2006a，2006b，2008；王筍等，2018）。本研究廣泛收集上述研究資料，編制了中國東部海域及鄰區斷裂構造格架圖，對海域斷裂構造發育特征及活動性進行分析，并結合地震活動資料，分析斷裂構造格架與地震活動的關系。

1 海域地質構造單元劃分

按照板塊構造理論，根據不同級別構造邊界、地殼結構、地層建造與地球物理場等特征，可將中國東部海域及鄰區按板塊、地塊、盆地（隆起區或隆褶帶）、坳陷（隆起）、凹陷（凸起）依次劃分出五級構造單元。

中國大陸及東部海域位于歐亞板塊東南部，東部以琉球海槽與菲律賓海板塊相隔。在中國東部海域及鄰近范圍內，歐亞板塊可進一步劃分為華北地塊、揚子地塊和華南地塊，地塊間為褶皺帶或隆褶帶，其中華北地塊與揚子地塊間為蘇膠-臨津褶皺帶，揚子地塊與華南地塊間為光州-勿南沙隆褶帶和釜山-浙閩隆褶帶。中國東部海域構造方向整體呈NE 向，局部呈NEE-近EW 向，但分屬不同地塊。渤海和北黃海屬華北地塊，南黃海屬揚子地塊，東海屬華南地塊。

本研究編制的中國東部海域構造單元和斷裂構造格架圖如圖1 所示，圖中標出了三級構造單元名稱。中國東部海域自北向南盆地與隆起相間分布，形成盆地與隆起區（隆褶帶）相間排列的構造格局。主要盆地包括渤海灣盆地、北黃海盆地、南黃海北部盆地、南黃海南部盆地、東海陸架盆地和沖繩海槽盆地，盆地內部可進一步劃分出坳陷（凹陷帶）和隆起，坳陷內可進一步劃分出凹陷和凸起。盆地間的隆起區（隆褶帶）主要包括膠遼隆褶帶、臨津-蘇膠隆褶帶、光州-勿南沙隆褶帶、釜山-浙閩隆褶帶、釣魚島隆褶帶、南黃海中部隆起區。

圖1 中國東部海域構造單元和斷裂構造格架圖Fig. 1 The map of tectonic units and fault frameworks in the sea of East China

2 海域斷裂構造格架

2.1 斷裂分級與活動時代

斷裂是地殼受力發生破裂，沿破裂面兩側巖體發生顯著相對位移的地質構造。在中國東部海域斷裂構造格架圖中，根據斷裂規模將斷裂劃分為四級，一級斷裂指控制板塊或地塊邊界的斷裂；二級斷裂指地塊內部控制大型盆地或隆起區的斷裂；三級斷裂指控制盆地內部坳陷或凹陷邊界的斷裂；四級斷裂指構造單元內部次級斷裂。

對于斷層活動時代，根據《活動斷層探測》（GB/T 36072―2018）（中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局）的有關規定，分為活動斷層、早中更新世斷層和前第四紀斷層。活動斷層指距今12 萬年以來有過活動的斷層，包括晚更新世斷層和全新世斷層。在中國東部海域，將物探剖面上斷錯上更新統或全新統地層，或斷層對現代海底地形形成有明顯控制作用，或斷層附近發生過6.5 級以上地震的斷層均歸為活動斷層。早中更新世斷層指早中更新世期間發生過活動，但晚更新世以來不再活動的斷層。前第四紀斷層指第四紀以來不活動的斷層。在中國東部海域，還劃分出第四紀斷層，這類斷層指第四紀以來有過活動，但具體活動時代不清的斷層。

2.2 渤海海域斷裂構造格架

在地質上，渤海位于渤海灣盆地東部。渤海灣盆地位于華北平原北部和渤海海域，是中國東部大型新生代裂陷盆地，其構造演化經歷了古近紀斷陷和新近紀以來拗陷2 個明顯不同的演化階段（徐杰等，2015）。在古近紀斷陷階段，盆地區地殼在地幔隆起導致的北西－南東向水平拉張力作用下，產生了一系北北東至北東東向正斷裂，控制了盆地內部眾多的地塹和半塹發育。在新近紀以來拗陷階段，盆地開始整體沉降而逐漸演變成統一的大型拗陷盆地，堆積了由新近系和第四系組成的盆地沉積蓋層，呈面狀覆蓋于盆地斷陷階段形成的盆嶺構造上，一般厚1 000～1 500 m，渤海海域較厚約1 500～2 500 m。渤海灣盆地在整體拗陷過程中，自中新世晚期開始疊加區域新構造運動作用，且越來越強烈。新構造運動不僅使古近紀形成的斷陷主斷裂（盆地基底主斷裂）不同程度地發生重新活動，且在新構造應力場作用下產生了一系列新斷裂（朱偉林等，2009；高戰武等，2016）。

渤海內部發育NNE、NE、NW 和近EW 向多組斷裂，這些斷裂在第四紀大部分已不再活動，在第四紀明顯活動的斷裂形成了3 條主要斷裂帶，其中1 條為NNE 向營口-濰坊斷裂帶，新生代以來持續強烈活動，具右旋逆平移性質；1 條為NWW 向北京-蓬萊斷裂帶，為新生代以來持續活動的斷裂帶，左旋正平移活動，活動性較弱；1 條為NE 向廟西北-黃河口斷裂帶，為新生構造帶，右旋平移活動，活動性強。北京-蓬萊斷裂帶和廟西北-黃河口斷裂帶組成一對共軛活動的構造帶，渤海內部地震活動與其關系密切。

營口-濰坊斷裂帶由遼東灣內NNE 向和萊州灣內NNE 向斷裂組成，包括遼中1 號、遼中2 號、遼東、渤中1 號斷裂等。營口-濰坊斷裂帶屬于郯廬斷裂帶的一部分，古近紀時對盆地構造發育起重要控制作用。不過，斷裂帶南段被黃北和萊北等近東西向斷裂分割改造成幾節，故該段基本失去整體活動性，且以擠壓性質為主，活動強度弱；僅有斷裂帶北段為統一的活動構造帶，總體為右旋逆平移活動，第四紀仍有活動（徐杰等，1999；高戰武等，2017）。

北京-蓬萊斷裂帶是渤海灣盆地發育過程中起重要調整作用的橫向構造帶，其與營口-濰坊斷裂帶不同，不是連續的構造帶，而是由近10 條NW-NWW 向斷裂斷續分布組成寬度較大的斷裂帶。渤海中部NWNWW 向斷裂多屬于北京-蓬萊斷裂帶，以左旋正平移活動為特征（鄧起東等，2001；徐杰等，2011；萬桂梅等，2010）。

在渤海東部還存在1 條NE-NEE 向斷裂帶，由多條斷裂組成，走向N45°E 左右，徐杰等（2001）稱其為廟（島群島）西北-黃河口斷裂帶。1969 年渤海7.4 級地震發生在該斷裂帶上，震源機制具右旋平移性質，近期地震沿其密集成帶分布。廟西北-黃河口斷裂帶斜穿營口-濰坊和北京-蓬萊斷裂帶，因此其為新構造運動形成的新生斷裂帶。廟西北-黃河口斷裂帶與已被廣泛認可的斜穿渤海灣盆地西部發育的NE 向唐山-河間-磁縣新生斷裂帶（徐杰等，1996）走向一致，性質相同。

2.3 黃海海域斷裂構造格架

黃海位于我國大陸與朝鮮半島之間，習慣上以我國膠東半島成山角與朝鮮半島長山串之間的連線分為北黃海和南黃海，這條界線與五蓮-青島-海州深斷裂基本重合。因此，北黃海在大地構造上屬于華北地塊，而南黃海則屬于揚子地塊。

北黃海海域在地質構造上主要為北黃海盆地，周邊靠近大陸的部分屬于膠遼隆褶帶。因此，北黃海盆地是發育于膠遼隆褶帶上具一定規模的中、新生代裂陷盆地。北黃海盆地的發育經歷了晚侏羅世-早白堊世斷陷、晚白堊世-古新世擠壓、始新世-漸新世斷陷、新近紀以來拗陷4 個主要演化階段。盆地中堆積的中-新生代地層以河湖相、三角洲相為主，一般厚2 000～4 000 m，最厚8 000～8 400 m（李文勇等，2009），其中新近系和第四系一般厚300～600 m。

北黃海盆地由東部坳陷、中部坳陷、西部坳陷、南部坳陷、中央隆起和中西部隆起組成，總體呈NEE向分布，形成地壘、地塹和掀斜斷塊等構造形態。盆地內的斷裂以NEE-EW、NW、NNE 向為主，前者形成于晚侏羅世-早白堊世，中者總體發育較差，形成于晚白堊世-古近紀初，后者在盆地中、西部較發育，形成于始新世-漸新世。NEE-EW 向斷裂和NNE 向斷裂是控制盆地發育的主要構造，一般構成盆地邊界或分隔盆地內部坳陷和隆起。

南黃海地區發育南黃海北部盆地和南黃海南部盆地，二者之間為中央隆起區，形成二盆夾一隆的構造格局。

南黃海北部盆地簡稱黃北盆地，其向NEE 向延伸，與韓國群山灣海域群山盆地相鄰。南黃海北部盆地北界為NE 向淮陰-響水-千里巖斷裂，南部部分以斷裂為界。盆地內斷裂構造發育，有NEE、近EW 和NW 向3 組斷裂，以NEE 向為主，控制了一系列凹陷發育，多呈北斷南超的箕狀凹陷，相應組成東北坳陷、北部坳陷、南部坳陷、中部坳陷和東部坳陷，以北部隆起和西部隆起為間隔。

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南黃海南部盆地簡稱黃南盆地，黃南盆地是蘇北-南黃海盆地位于海域的部分，北部呈過渡關系與南黃海中部隆起區相連，南部以斷裂與光州-勿南沙隆褶帶為界，整個盆地東西長約180 km，南北寬約60 km，向東收縮變窄。盆地內控制新生代斷陷發育的斷裂有NWW、NEE 向和NW 向3 組，相應形成6 個斷陷（凹陷）。斷陷主斷裂大多傾向NNE 或NNW，形成南斷北超的箕狀盆地結構。

黃北盆地與黃南盆地間為南黃海中部隆起區，其為新生代隆起，主要由古生界和中-下三疊統組成，其中侵入有燕山期花崗巖，局部地區有孤立的古近紀小型凹陷。隆起區覆蓋較薄的新近系和第四系，厚約400～800 m。

黃南盆地南側為光州-勿南沙-蘇南隆褶帶，其為長期抬升的基巖隆起區，主要由前震旦系變質巖和古生界組成，其上局部地方分布中生代陸相碎屑巖和火山巖，沿斷裂有酸性巖漿侵入和中基性巖漿噴發。隆起區發育部分規模較小的斷陷盆地，盆地內沉積一定厚度的古近系（張訓華，2008）。

2.4 東海海域斷裂構造格架

東海發育有東海陸架盆地和具有邊緣海性質的沖繩海槽盆地，二者之間為釣魚島隆起區。東海陸架盆地基底由華南地塊淺變質石炭系、二疊系組成。盆地由西向東分為西部坳陷、中部隆起和東部坳陷，控制坳陷形成和發育的斷裂主要為NE 向，自北而南又被NW 向虎皮礁-吐噶喇、魚山-久米和觀音-嶼那國等斷裂分成幾段，故東海陸架盆地具有東西成帶、南北分塊的構造格局。西部坳陷由長江凹陷、錢塘凹陷、甌江凹陷、晉江凹陷和九龍江凹陷組成，沉積巨厚中生界和新生界。中部隆起由虎皮礁凸起、海礁凸起、魚山凸起、武夷凸起、觀音和澎北凸起組成，多數缺失中生界和古近系，普遍覆蓋較薄的新近系和第四系，厚1 000～2 000 m。東部坳陷為東海盆地主體部分，包括福江凹陷、西湖凹陷、基隆凹陷和新竹凹陷，沉積物以新生界為主，古近系和中新統厚度大，新生界厚達萬米以上。據李家彪（2008）的研究，東海盆地發育具有由西向東和自北而南發展的特點。東海盆地西部坳陷主要形成于中生代早-中期，東部坳陷主要形成于晚中生代和新生代。西部坳陷以厚度大的中生界和古近系為主，東部坳陷以新生界為主。對于巖漿活動，西部主要為燕山中-晚期和喜馬拉雅早期，東部以喜馬拉雅早、中期為主。西部坳陷以正斷裂為主，東部坳陷漸在新世以前為正斷裂，漸新世以后擠壓逆沖斷裂較發育。

沖繩海槽盆地位于釣魚島隆褶帶和琉球島弧之間，北起日本九州列島附近的天草海盆地，向西南一直延伸到臺灣宜蘭平原，總體為向東南凸出的弧形，長約1 200 km，西南端較窄，東北端較寬，從72 km 到160 km。盆地由陸架前緣坳陷、龍王隆起、吐噶喇坳陷和海槽坳陷組成，各坳陷總體具有東南側斷陷、西北側超覆的箕狀結構特征。盆地被NW 向魚山-久米斷裂分為東北和西南段，又被龍王隆起分為東西2 條帶。沖繩海槽盆地為處于擴張初期階段的弧后盆地，其地殼可能局部達到某種程度的洋殼性質。

3 海域地震構造環境分析

3.1 渤海和北黃海

渤海和北黃海在大地構造上屬于華北地塊，其地震活動具有一定相似性，故一并討論。

渤海地區是整個渤海灣盆地新近紀以來下沉幅度最大的地區，新近系和第四系厚4 800 m（徐杰等，2015）。作為華北和東北地塊分界（張培震等，2003）的NW 向張家口-蓬萊斷裂帶橫穿渤海中部，一直延伸到北黃海南部。同時，NNE 向營口-濰坊斷裂帶縱貫渤海東部，二者在渤海中部交匯。

渤海地區歷史上發生過3 次M≥7 級地震及多次6 級左右地震（國家地震局震害防御司，1995；中國地震局震害防御司，1999），震中均位于北京-蓬萊斷裂帶、營口-濰坊斷裂帶和廟西北-黃河口斷裂帶交匯區。北黃海地區歷史上發生1 次M≥7 級地震和數次6 級左右地震，地震活動受北西向北京-蓬萊斷裂帶控制。中國東部海域6 級以上地震目錄如表1 所示，僅包括東海陸架盆地內的地震。

表1 中國東部海域6 級以上地震目錄Table 1 Earthquakes with magnitude great than 6 in the sea of China east

3.2 南黃海

南黃海在大地構造上屬于揚子地塊，可進一步劃分為黃北盆地、中部隆起區、黃南盆地和勿南沙隆起區等構造單元，形成二坳（盆地）二隆的構造格局。

南黃海地區以中強地震活動為主，歷史上記錄到16 次6 級以上地震，最大地震為1846 年7 級地震，其中14 次地震發生在黃南盆地和勿南沙隆起區，可見黃南盆地和勿南沙隆起區地震活動強于黃北盆地。

據江蘇省地震工程研究院（2001）研究報告，發生在南黃海地區的1975 年郞家沙5.3 級地震、1984 年勿南沙6.2 級地震、1992 年黃北盆地5.2 級地震和1996 年長江口以東6.1 級地震余震分布區皆為北西向，說明南黃海地區地震活動可能受NW 向斷裂控制。

在新構造分區上，南黃海位于華北新構造區東南部。華北新構造區與華南新構造區在該區間的分界線為北西向新鄉-溧陽斷裂帶（徐杰等，2003），向東南可延伸至杭州灣。GPS 測量結果（張培震等，2003）表明，華北新構造區速度矢量（5～8 mm/a）較華南新構造區速度矢量（8～10 mm/a）小，即華南新構造區向東南滑動速度較華北新構造區快。華南新構造區相對向南滑動時，通過新鄉-溧陽斷裂帶左旋平移活動，使處于斷裂帶東北盤（華北新構造區有關部分）后端黃南盆地和勿南沙隆起等地區產生局部拉張應力場。該應力場對南黃海地區地震活動起不容忽視的作用，造成南黃海南部和勿南沙地區地震活動較南黃海其他地區強。

3.3 東海

東海地區在大地構造上位于華南地塊，可進一步劃分出釜山-浙閩隆褶帶、東海陸架盆地、釣魚島隆起區、沖繩海槽盆地、琉球島弧等構造單元，形成三隆夾二坳的構造格局。東海地區地震活動主要受菲律賓海板塊與歐亞板塊碰撞形成的琉球俯沖帶影響。沖繩海槽是正在形成的（活動的）邊緣海盆地，不僅有淺源地震，且有中源地震活動。由于菲律賓海板塊向西俯沖已抵達沖繩海槽盆地和釣魚島隆起帶下面，形成了深100～200 km 的中源大震帶，發生過多次7 級以上地震，最大地震為7.8 級，構成該地段雙層震源的下層。

東海陸架盆地基本處于華南陸塊向東南移動的推擠與沖繩海槽北西-南東向擴張的側向擠壓共同作用之中，其構造作用相對較弱。東海陸架盆地內的斷裂，除盆地東緣西湖-基隆斷裂及部分北西向斷裂外，其他斷裂第四紀活動不明顯，因而地震活動較弱，迄今為止，僅記錄到2 次6～6.9 級地震和數次5 級左右地震。

4 結論

中國東部海域構造方向均為NNE-NE 向，但屬于不同的二級大地構造單元，渤海和北黃海屬于華北地塊，南黃海屬于揚子地塊，東海屬于華南地塊，由于各地塊與現今活動的板塊邊界位置不同，構造與地震活動性差異較大。

渤海和黃海地震活動主要受印度板塊與歐亞板塊碰撞形成的東喜馬拉雅構造節遠場效應的影響。地震活動強烈，尤其是渤海地區。地震活動受黃河口-廟西北地震構造帶和張家口-渤海地震構造帶控制，形成“X”形剪切破裂網絡，銳夾角與渤海地區的最大主應力方向一致。

東海地區地震活動主要受菲律賓海板塊與歐亞板塊碰撞形成的琉球俯沖帶影響，沖繩海槽是正在形成的（活動的）邊緣海盆地，不僅有淺源地震，且有中源地震活動。東海陸架盆地由于受沖繩海槽擴張的影響，停止發育，構造與地震活動均較弱。