鄂西北兩鄖斷裂鄖西段的第四紀活動與地震危險性＊

崔 敏 鄭榮熒 游嘉靖 趙 錢

1) 湖北省十堰市人防辦（地震局），湖北十堰 442000

2) 北京防災科技有限公司，北京 101100

引言

鄂西北地區地處長江中游地震帶，該地震帶為淺源中等地震活動構造帶，西起四川東部、貴州、重慶，經過湖北、湖南，東至江西等省市的廣大地區，其范圍大部分為揚子準地臺分布區域。該地震帶有地震記載以來共發生M≥4.7 地震120 余次，其中6.0≤M≤6.9 地震3 次。鄂西北近鄰地域尚發育一系列北北東—北東向白堊—古近紀蝕余槽盆以及少部分北西—北北西向同期蝕余槽盆。在該帶展布范圍內，晚新生代以來均呈現緩慢間歇性上升或隆升態勢，如北西向南秦嶺斷塊隆起，北北東向湘鄂黔隆起、雪峰隆起、幕阜—九嶺隆起等[1]。

鄂西北及鄰區與地震活動密切的斷裂構造帶包括北西向漢中—安康—房縣斷裂構造帶、北北西向鄂中盆嶺斷裂構造帶、北北東向重慶華鎣山斷裂構造帶、北北東向巴東—恩施—黔江斷裂構造帶、北北東向常德太陽山斷裂構造帶、北東向九江、瑞昌—靖安、修水斷裂構造帶等，它們多屬早、中更新世地震構造，少數為晚更新世活動構造，與斷塊邊界差異運動、大型隆起軸部縱張活動以及隆起與沉降間拗斷作用等相適配[2]。

兩鄖斷裂（又名鄖西—鄖縣斷裂）帶位于秦嶺斷塊隆起區，是鄂西北地區規模最大的斷裂之一，長約200 km，右旋走滑。斷裂第四紀分段活動特征明顯，鄖西段曾于1964年發生過M4.9 地震。盡管前人對該斷裂的活動構造開展過一些研究，但對該斷裂鄖西段第四紀活動的研究較少，直接影響著對鄖西地區新構造變形格局和強震危險性的認識和評估。

1 區域地震地質背景

鄂西北地區地處秦嶺褶皺系中東段，北與華北準地臺相接，南以城口—襄樊斷裂帶與揚子準地臺為分隔。造山帶基底由古元古界秦嶺群、陡嶺群，中元古界武當群、鄖西群，中—新元古界寬坪群，新元古界毛堂群、陶灣群、耀嶺河群等組成，蓋層為震旦至三疊系。晚中生代主要遭受陸內造山變形的影響，形成總體由北向南的復式背、向斜和斷裂構造，變形極為復雜。新生代以來沿斷裂發生了走滑活動，使之局部地段產生一系列拉分或擠壓盆地（如鄖西、房縣），其新構造變形和構造活動性比較強烈，局部差別顯著。

鄂西北塊區的新構造運動主要表現為中等強度的掀升活動，并疊加有次級的拱隆和拗折以及區域北西西向斷裂的活動（圖1）。山勢地形和層狀地貌都顯示出新構造上升是由北西向南東掀斜。區內自西而東存在3 個南北向隆起帶，即漫川關與鄖西盆地間的黃云鋪隆起、鄖西與鄖縣間的白龍洞隆起和老均縣與丹江口之間的隆起。與北西西向斷裂活動有關的新構造形跡，主要見于鄖西火車嶺一帶山脊上。該處新近紀上新世泥灰巖和早更新世鈣泥質礫巖（TL，140.3 萬年）受兩鄖斷裂走滑壓剪性活動影響被抬升到650 m 高程，其抬升速率為0.3 mm/a。1964年鄖西M4.9 地震，被認為是這組斷裂系統的最新活動表現[2-6]。

鄂西北塊區的斷裂構造比較發育（圖1），主要發育北東向和北西向斷裂總計23 條。規模大、影響顯著的代表性斷裂包括商丹斷裂（F6）、山陽—內鄉斷裂（F13）、兩鄖斷裂帶（F14）、白河—谷城斷裂（F15）、安康—房縣斷裂（F17）和青峰斷裂帶（F20）等。這些斷裂沿線的線性構造地貌特征和中小地震分布顯示出斷裂的長期活動以及晚新生代以來的構造變形特征[3-10]。

第四紀以來，兩鄖斷裂帶承襲晚白堊世末期或古近紀初期的運動體制，以右旋走滑為主形成漫川關、鄖西、鄖縣、上寺、均縣和李官橋等拉分盆地[4]。從幾何結構上看，兩鄖斷裂在鄖西段主要由漫川關—鄖西段和鄖西—光化段右行右階疊接而成拉分盆地，盆地寬度約5—6 km（圖2）。盆地周圍為向盆地傾斜的中低山，盆緣地貌陡坎差別明顯。控制盆地北西邊緣的漫川關—鄖西段斷層地表產狀30°∠60°，震旦系逆沖于紅層之上，其內發育有構造角礫巖、碎裂碎粉巖。控制盆地南西邊界的鄖西—光化段斷層硅化破碎帶寬70 m。根據盆地的形態與產出部位，分析認為兩鄖斷裂在盆地初始階段為右旋離散走滑型斷裂[11]。

2 兩鄖斷裂的第四紀活動性調查

本次調查在室內遙感影像解譯的基礎上，采取地質地貌調查和淺層地震勘探相結合的調查方法，對兩鄖斷裂開展野外調查（圖2）。主要調查的內容包括斷裂帶在第四紀活動的幾何學與運動學特征，以及其潛在的地震地質意義。

2.1 斷裂活動的地質及地貌特征

圖1 區域地震構造簡圖Fig.1 Regional simplified seismic structure map

圖2 兩鄖斷裂鄖西段地震構造圖（紅線代表兩鄖斷裂帶） Fig.2 Seismic structure of Liangyun fault in Yunxi county （red lines represent the fault）

基于高分辨率的Google earth 影像，對兩鄖斷裂在地貌上的形跡做了遙感解譯，發現在土門鎮附近斷裂沿河谷發育，形成斷層陡坎等地貌并伴隨有斷層水平運動導致的沖溝彎曲變形；除此之外，沿著鄖西盆地北邊緣也有一系列水系發生同步的彎曲，顯示了斷裂第四紀的右旋走滑運動性質（圖3）。

圖3 兩鄖斷裂遙感解譯結果Fig.3 Interpreted remote sensing map of Liangyun fault

在遙感的基礎上做了相應的野外地貌調查和驗證。結果顯示，斷裂活動形成了較為明顯的構造地貌特征，在鄖西縣土門鎮水庫斷裂活動形成擦痕和膠結（圖4），斷層傾角約70°，在前新生代基巖內斷層滑動特征明顯，形成寬約20—40 cm 的糜棱巖帶。斷裂帶內保存有碎裂巖，膠結程度中等，可見伊利石和蒙脫石等，遇水較濕。擦痕揭示該斷裂的運動學過程中含有一定方向的垂向分量。

在黃石粱村附近發現基巖斷層，斷層帶內有斷層泥（圖5）；在王家臺子高速西側斷層通過的地方出現了陡坎、槽谷等地貌（圖6）。

黃石粱村附近發現基巖斷層面，斷層帶內有斷層泥（圖5a）。斷層泥呈黃褐色，手搓呈條帶狀，厚約20 cm。同時，在斷層帶也發現了擦痕，指示斷層斜滑的運動學性質。黃石粱村附近的另一個調查點解釋斷層的最新活動同時斷錯了第三紀湖相地層，以及第四紀黃白色砂質粘土，時代為晚更新世早期（圖5b）。

圖4 鄖西縣土門鎮水庫附近斷裂活動特征圖（紅色箭頭指示斷層位置） Fig.4 Diagram of fault activity near Tumen town reservoir（red arrows indicate fault）

王家臺子高速西側的調查點，斷層通過的地方發育有斷錯陡坎、槽谷等微地貌（圖6a）。紅色箭頭標注的方向發育有明顯的陡坎，陡坎高度約10—15 m。斷層兩盤巖性差別明顯，上盤為黃土夾砂并有明顯的拖曳變形；下盤為中生代基巖，同時可見斜向滑動的擦痕。同時，沿該調查點追索，發現一系列的斷層三角面，斷層在地表構成盆山界限（圖6b），顯示了斷裂新生代期間的長期活動性。

喬岳強等[10]研究認為，斷裂均切割了中更新統地層，其最新活動時代為中更新世晚期甚至晚更新世。測年結果表明，斷裂帶第四紀以來有多期活動，其最新活動時代應在中更新世晚期（圖7）。

圖7 中的 ① — ④ 為第四系中更新統（Q2）： ① 棕紅色黏土含鈣質結核； ② 土黃色含礫黏土，局部夾砂層； ③ 灰白色礫石層，粒徑較小，層中可見白色石英質礫石條帶； ④ 灰黑色礫石層，其粒徑比 ③ 層大，含褐色砂巖質礫石。 ⑤ — ⑦ 為上白堊統（K2）： ⑤ 薄層狀泥巖、砂礫巖； ⑥ 厚層狀粗砂巖； ⑦ 灰白色鈣質膠結的粗礫巖。斷層傾向南西，傾角約70°，斷層的最新活動錯斷了土黃色含礫黏土。頂部棕紅色黏土含鈣質結核被錯斷，垂直位移量約0.5 m，OSL年代學測試結果顯示，斷裂在中更新世晚期有活動[10]。

圖5 鄖西縣黃石粱村附近斷裂活動特征圖（紅色箭頭指示斷層位置） Fig.5 Diagram of fault activity near Huangshiliang village（red arrows indicate fault）

圖7 鄖縣柳陂鎮劉家橋村斷層剖面圖[10]Fig.7 Sketch map in Liujiaqiao village in Yun county[10]

在野外實地調查中，該剖面揭示出層 ⑦ 灰白色厚層粗礫巖斷距約1 m；層 ④ 可見礫石層被擾動，擾動帶寬約10 cm，礫石有明顯的定向性，較大的礫石長軸角度變陡，與兩側差異顯著；層 ③ 同樣被擾動，擾動帶寬約5 cm，擾動帶中礫石直立，礫石長軸方向與礫石層正交，同時帶中鈣質結核層有錯斷，且在層 ③ 頂面形成小型陡坎，陡坎高約30 cm。

2.2 地球物理探測結果分析

為了進一步探測兩鄖斷裂的第四紀活動特征，針對該斷裂開展了1 條高密度電法勘探測線，道間距8 m，局部加密5 m，探測方向為南西至北東向開展，測線布設位置見圖2。

本次觀測采用的是GD-10 Supreme 2D 分布式高密度電法儀，電源采用SPP-400 型超級電池。在測線起點、拐點和終點位置均采用GPS72 型衛星定位儀進行定位，對測線上存在高差變化的電極樁號進行了地形校正。

探測結果顯示（圖8），該斷裂50 m 探測深度以內較為清晰，沒有錯斷近地表的低阻層。結果進一步佐證了野外的地質觀測結果，斷裂以正走滑運動為主，沒有錯斷晚更新世沉積物。

圖8 跨兩鄖斷裂開展的高密度電法勘探剖面（圖中紅色虛線為斷裂的位置） Fig.8 High-density electrical exploration across the fault （red dotted line represents fault）

3 結果與討論

結合遙感解譯、地質地貌調查和高密度電法勘探結果可知，兩鄖斷裂在早、中更新世變形強烈。斷裂的構造活動形成線性展布的斷層三角面、斷層槽谷和陡坎等地貌，并構成盆山的邊界帶。進入晚更新世以來，斷裂活動趨弱，野外調查未發現斷裂明顯活動的地質地貌證據。

兩鄖斷裂帶分段活動特征明顯，同時沿線發育有漫川關、鄖西、鄖縣、上寺、均縣和李官橋等拉分盆地，盆地寬度約5—6 km。鄖西段可能處于發育的早中期，野外地表地質調查和淺層人工地震反射尚未發現斷裂斜切鄖西盆地的晚第四系沉積物，第四紀以來的滑動速率約0.03—0.7 mm/a[10-11]，未來短時間尺度內發生強震的可能性較低。同時結合斷裂第四紀活動性的調查結果，認為斷裂不屬于活動性很強的晚更新世斷裂。但是，考慮到該斷裂附近歷史上曾經發生過M4.9 地震，未來發生中強地震的可能性仍不容低估。

致謝

感謝在野外調查過程中鄖西縣地震局和湖北省地震局的大力支持；編輯和審稿專家對稿件提出的建設性修改意見和建議。