河北平原主要断裂及其分布_活动特征

第27卷�第1期河北理工学院学报Vol�27�No�12005年2月JournalofHebeiInstituteofTechnologyFeb.2005文章编号:1007-2829(2006)01-0113-06河北平原主要断裂及其分布、活动特征王明格1,李昌存2(1�河北理工大学资源与环境学院,河北唐山063000;2�河北理工大学科研处,河北唐山063000)关键词:河北平原;断裂;分布;活动性;特征摘�要:系统分析了控制河北平原构造格架的三条主体断裂以及NWW、NNW、NNE、NE四组重要断裂的分布及活动性,并归纳出了其总体特征。中图分类号:P542+�3��文献标识码:A0�引言河北平原断裂多属隐状断裂,其位置多据物探资料而定。此前虽有初步研究,但资料零星而不成系统。本文在利用前人工作成果的基础上,结合对地震活动性、水系地貌、地热、大量零星的物探和深部构造资料的分析研究,对河北平原区主要断裂及其分布、活动特征进行了较为系统地探索和研究。1�河北平原主体断裂研究表明,河北平原内有三条较大断裂构成了区域构造格架。它们是:(1)太行山山前断裂带太行山山前断裂带位于太行山脉与河北平原的过渡地带,为太行山断块隆起区与河北平原裂陷盆地区的构造分界线。它北起北京怀柔,向南经房山和河北的涞水、保定、石家庄、邢台、邯郸及河南的安阳直至新乡(徐杰等,2000)[1],总体呈NE�NNE向展布,全长620km,在河北省境内长470km,由黄庄�高丽营、徐水、保定�石家庄、邯郸、汤东和汤西等十多条NE�NNE向断裂组成。沿太行山山前断裂曾发生1536年通县东6级地震,1658年涞水6级地震,1665年通县612级地震,1679年三河�平谷8级地震,1730年京西612级地震共5次6�8级地震和1076年北京、1528年栾城、1532年大厂、1624年保定、1708年邯郸、1772年灵寿、1923年涞水七次以上5�512级地震。韩慕康等(1980)[2]、李绍炳等(1984)[3]认为它是一条活动构造带和地震构造带。徐杰等(2000)[1]则认为太行山山前断裂不是深大断裂,加上其第四纪活动幅度不大,它不是涞水6级地震、京西612级地震,1730年磁县712级地震的发震构造,所以太行山山前断裂不是活动断裂带,也不是地震构造带。笔者认为太行山山前断裂北段(怀柔�涞水段)、中南段(隆尧�安阳段)和南段(安阳�新乡段)的主要断裂第四纪都有活动,是一条第四纪活动断裂,沿线多次发生中强震,应是一条活动断裂带,不排除它是地震构造带。(2)邢台�唐山深断裂在河北平原的卢龙、滦县西、唐山、宁河、大城、河间、深县、隆尧、邢台一线,存在一条地震带,总体走向NE48�,长600km余,宽约40~60km,可称为邢台�唐山地震带,是河北平原地震带的主体。沿此线有6级以上地震18次,其中7~7�9级地震4次,以1976年唐山7�8级地震为最大。收稿日期:2005-02-24作者简介:王明格(1967-),男,河北理工大学资源与环境学院师,硕士。��王景明通过解析京津唐张地区卫星照片并对照沿线7级以上地震震中分布,推断其是一条华夏系深断裂(王景明,1978)[4]。徐杰等(1996)[5]认为其是一条晚第三纪开始发育的新生地震构造带。沿线出现的邢台7�2级地震、河间6�3级地震和唐山7�8级地震震源深度分别为15、30和22km,它们是深部构造的破裂贯通,笔者认为这一深部构造即是王景明所说的深部断裂。(3)沧东断裂沧东断裂位于河北平原东部,是河北平原区一条规模较大的断裂。它北起宁河,向南经沧州、南皮、吴桥和山东德州,直至临清附近,总体走向NE30�左右,全长约350km,倾向SEE(高战武等2000)[6]。自有历史记载以来,沿沧东断裂仅记到l625年和1898年沧县两次5级、1704年东光512级及1815年葛沽5级等4次5级水平的地震。据1970-1995年地震资料(国家地震局分析预报中心,1995)[7],沿沧东断裂偶有几次3级地震,没有成带分布的现象,所以高战武等(2000)[6]认为沧东断裂不是活动断裂带,也不是地震构造地带。但笔者认为,沧东断裂多处断至中更新统是一条第四纪活动断裂,而且沿线有中小地震活动,它应是一条活动断裂。2�河北平原重要断裂(1)NWW向断裂磁县�大名断裂:位于河北平原南端,断裂走向NW70�,区内长约100km向东延入山东,向西入太行山,在河北省内延伸长约180km。断面倾向NE,为一高角度正断层。两盘下第三系落差1000~1300m,为新生代继承性活动断裂(河北省地质矿产局,1989[8])。无极�衡水断裂:西起曲阳、行唐以西,向东经无极、衡水,于德州以南延入山东,区内全长约200km,总体走向NW50~60�,断面倾向NE,倾角39~55�,正断层(河北省地质矿产局,1989)[8]。总体上看,西段活动性较强,断面落差较大,断层面上端埋深较浅。中段沿线是地热异常带。深县断裂:断裂走向NW70�,倾向SSW,倾角55�,长约32km,属正断层。上端延入上第三系之中,上第三系底板落差150~250m,说明晚第三纪有过活动。东垒子�涞水断裂:自涞水向东过新城向东延伸,走向NW70�,长约40km,太行山前断裂向北分散为4条断裂(徐杰等,2000)[1]。南口�孙河断裂和海河断裂:为NW向张家口�蓬莱断裂带(徐杰等,1998)[9]的组成部分,其发育在京津区,基本不在河北省境内。(2)NNW向断裂滦县�乐亭断裂:位于河北平原东北部,北起滦县与NNE向桃园断裂相接,向南过乐亭东延入渤海,走向NW20�,倾向NE,长50km,为高角度冲断层。其主要活动标志:a)由于其断裂两侧反复地交叉升降运动,使滦河多次东西摆动,形成多期冲积扇。现在滦河向东移。b)在滦县南的钻孔证实第四系落差120m,东盘下降,为张性活动。c)沿断裂发生1624年滦县614级地震、1562和1795年两次滦县5级地震、1945年滦县614级地震。滦县西断裂:位于滦县�乐亭断裂之西,与该断裂平行并组成宽8km的断裂带。其走向NW20�,长60km,它向北与NNE的冷口�迁安断裂相接构成弧形断裂。其主要活动标志:a)控制沂河的发育和流向。控制一系列断续出现的残山分布和沂河的三级阶地。b)沿线为地热异常带,安各庄温泉高达58�。c)与冷口�迁安断裂交汇处三山院发生1976年滦县7�1级地震,沿线出现50km长的地震破裂带,呈NNW向延伸,左旋扭动(王景明等,1993)[10]。(3)NNE向断裂沧西断裂带:位于河北平原中南部,大体与沧东断裂平行,并可分为断续分布的几段呈NNE向延伸。南起曲周,经枣强、武邑,北到大城延入天津,境内断续长270km,自南而北各段分别有:曲周�威县断裂、明化镇断裂、沧西断裂、护驾池断裂、大城断裂(各断裂产状及长度见表1)。114河�北�理�工�学�院�学�报������������第27卷�馆陶断裂:自馆陶至临清西北,走向NE30�,长度55km(河北省地震局,2001)[11]。武城断裂:自清河至故城西,长约62km,走向NE30�,倾向NW,倾角30-40�。断层面下端埋深达8000m,上端延入上第三系,属正断层,沿线分布地热异常带。羊二庄断裂(埕西断裂):自山东庆云过海兴至羊二庄长80km以上,向北进入渤海。走向NNE至NE,倾向NW。该断裂位于沧东断裂东侧,两者平行分布,平面相距60km,倾向相对,共同组成中、新生代的带状地堑,控制早第三纪的沉积,断层落差最大可达500m,该断裂系黄骅凹陷与埕宁隆起的分界线。海兴小山一带的中更新世玄武岩的堆积,显示了断裂在第四纪的活动(河北省地质矿产局,1989)[8],沿线为地热异常带。新河断裂:自隆尧东经新河西至束鹿东,长约70km,总体走向NE30�,倾向NWW,断层面上部倾角45�、下部倾角30�,属正断层。该断裂是束鹿断陷盆地的断陷主断裂,控制了中生界和下第三系地层的分布,向上延入上第三系和第四系。柏乡�晋县断裂;自柏乡至晋县长大于70km,走向NNE,倾向NW,倾角30~40�,沿断裂为重力梯级带。它是隆尧凸起与赵县凹陷的分界线,控制着新生代沉积(杨理华,1984)[12]。早第三纪控制了晋县凹陷,堆积下第三系厚3000m左右。陡河断裂:沿陡河经唐山过榛子镇,长100km余,走向NE25�,倾向NW,倾角70�,上陡下缓,北段后屯断裂为一条NW盘下落300m的正断层;中段分散为5条NNE向压扭性断层,组成宽6.5km的断裂带总断距500m;南段新第三系底部砾岩被其断开40�300m(王景明等,1993)[4]。其主要活动标志:a)中段唐山矿V号断层将第四系底部切断为�西高东低的基岩陡坎。b)控制陡河流向及两岸发育的四级阶地,控制山前倾斜平原NNE向展布的洼地。c)沿线地震活跃,先后发生1970年丰南434级地震和1976年唐山7�8级地震,其后沿线发生�3�5级地震54次。桃园断裂:位于河北平原东北部,由滦县北过桃园、卢龙汤家沟,北延至山区,全长150km余,其南端与NNW向的滦县�乐亭断裂相接组成弧形断裂。其走向NE25�,倾向NW,倾角NE60~70�。该断裂早期逆冲,后期反扭。冷口断裂:位于桃园断裂以西12km,南与滦县西断裂相接构成弧形断裂,交接点处是1976年滦县7�1级地震震中。其走向NE25�,倾角70�,该断裂早期挤压后期张扭。沿线曾发生大于5级地震2次,4级地震7次,3级地震百余次。它与桃园断裂组成一条宽大的活动断裂带。紫荆关深断裂带:沿太行山东麓分布,主干断裂有两条即北支上黄旗�乌龙沟深断裂;南支为紫荆关�灵山深断裂,位于河北平原西侧外缘。廊坊盆地西缘断裂:走向NE40,倾向SE,长约70km,断裂经固安和采育向NE延伸(河北省地震局,2001)[11]。紫山西断裂:邯郸和村至邢台南,走向NNE,倾向W,长约50km(河北地震局,2001)[11]。(4)NE向断裂宁河�昌黎断裂:西南起自宁河南,经滦南、昌黎,东北至秦皇岛,长约160km。走向NE50�、倾向SE、倾角86�,为NW盘上升的正断层,是燕山褶断带与华北平原沉降带的分界线。主要活动标志有:a)中段沿线第四系厚度为一明显陡坎。东南盘下降落差400m余,全新世北西盘上升,现有海蚀平台两级,海拔各高40和80m。b)元朝滦河口多次决口点河铺、史家口、河流河均位于断裂线上,青龙河、新老滦河过断裂时同步拐弯。c)沿断裂有地热异常分布。d)沿线发生1567年昌黎434级地震,1805年昌黎5�5级地震,近年昌黎东南小震频繁。丰台�野鸡坨断裂:主体断裂走向NE50�,西段局部转为NW向,是蓟县块隆和唐山块断分界线。西段断面倾向NW,东段倾向SE。沿线在丰润附近发生过1345年4级、1356年4级和1527年512级三次地震,115�第1期���������王明格,等:河北平原主要断裂及其分布、活动特征1976年唐山地震后有11次5�5�5级余震沿其分布。栾城断裂:自栾城至藁城北,走向NE40�,倾向NW。是牛东断裂和安国�高阳断裂南延部分。长约40km。(河北地震局,2001)[11]。安国�高阳断裂:位于栾城断裂NE端的延伸线上(河北省地震局,2001)[13],走向NE50�,倾向NW,长约90km。沿线有地热异常分布(邵时雄等,1983)[13]。牛东断裂:南起雄县北至永清龙虎庄,走向NNE,倾向SE,在安国�高阳断裂的延线上,是牛驼镇凸起与霸县凹陷分界线。香河断裂:据�首都圈地震地质环境与地震灾害�(高文学等,1994)[14]一书资料,经航磁资料推测过香河(廊坊至蓟县)有一条走向NE45、倾向SE、倾角70�80�,断到G、C界面,深度10�20km,近直立的深断层,称香河断裂。位于牛东断裂向NE的延伸线上。南王庄断裂(无极�饶阳断裂):据物探剖面分析,该断裂走向NWW转NEE呈向南凸出的弧形,将第四系、第三系地层切断,长约50km,沿线1988~1994年曾发生断续长36km的地裂缝,并伴随发生1985~1994年3-4�5级地震4次。3�河北平原断裂分布及活动规律特征河北平原区内断裂纵横交错,主要活动断裂分布和活动规律,可归纳出如下几个主要特征。(1)多组断裂呈带状分布河北平原发育有多组断裂,按其走向可分为NNE、NE、NWW、NNW向四组,有一定规模者不少于24条(表1),不同方向的断裂有一定的分布规律,具有成带性(图1)。如河北平原中南部以NNE向断裂为主,其东北部则以NE和NNW向断裂为主,而NWW向断裂和近东西向断裂则断续分布于全区,并隔一定距离在一定范围内出现。多组不同方向的断裂带交叉共生,组成断块状构造。图1�河北平原区域断裂分布图116河�北�理�工�学�院�学�报������������第27卷���(2)断面多呈铲状大量人工地震资料表明,河北平原各组断裂大多数断面具有上陡下缓且呈铲状断层特征。据许桂林等(1986)[15]统计,断面倾角以NNE向一组最陡,多数为50�-60�;NWW、NW、NNE向断裂一般为40�-50�;而NE向断裂倾角一般为30�左右,个别倾角为20�。此外河北平原断陷盆地边界大断裂和盆地内部大型隆起、拗陷的边界断裂,如太行山前断裂、沧东断裂,均较平缓,一般为25�-30�。(3)各组断裂发生时间早晚不一根据断裂切割关系及对沉积地层的控制作用等资料,河北平原区近东西向一组断裂发生最早,北西和北东向断裂是中生代或以前产生的(许桂林等,1986)[15],始新世时期有强烈活动,渐新世活动减弱或停止活动,属早期活动断裂。NWW向断裂发生亦较早,中、新生代持续活动,控制了断裂两侧大隆起、大凹陷的发育,其中一些断裂还是晚第三纪或第四纪时期新生的断裂。NNE向断裂多数是中生代晚期和新生代时期产生的。在上述各组断裂中,NNE向断裂在新生代时期活动强烈,是许多凹陷的主控边界断裂,而NWW向断裂则是南北分块的主要边界断裂。(4)存在地震断层和地面变形带河北平原区内强震产生的地震断层和地面变形带主要为NNE和NWW向两组方向,前者如1966年邢台地震和1976年唐山地震的地面变形带,以及1679年三河�平谷大震的夏垫地震断层,均为右旋走滑断层;后者在河北平原未发现直接证据,但1830年磁县地震地表断层为一条NWW向左旋正倾滑为主的断层(江娃利等,1996)[16]。上述地震形变带和地震断层虽以走滑分量为主,但均具有较大的倾滑分量,现代断层的这些活动特点与河北平原区第四纪时期活动性有某种程度的一致性(许桂林等,1986)[15]。表1�河北平原断裂一览表断��裂��名��称走��向倾向长度(km)断�裂�名�称走��向倾向长度(km)太行山山前断裂1�黄庄�高丽营断裂NE30�SEE131陡河断裂NE50�NW100�2�顺义�良乡断裂NE30�SWW110桃园断裂NE25�NW1503�大兴�夏垫断裂NE45�SE150冷口断裂NE25�SE804�徐水断裂NE45�SE40紫荆关断裂NE25�~30�SE>2705�保定�石家庄断裂NE40�SE200廊坊盆地西断裂NE40�SE706�邯郸断裂NE10�~20�SEE>150宁河�昌黎断裂NE50�SE160沧东断裂1�临清�德州段NE45�SEE100丰台�野鸡坨断裂NW50�~NE50�NW转SE1002�德州�泊头段NE38�SEE90邢台�唐山断裂NE50�7003�泊头�唐家屯段NE30�SEE100栾城断裂NE40�NW404�唐家屯以北段NE25�~38�SEE60紫山西断裂NNEW50沧西断裂1�曲周�威县断裂NE45�40安国�高阳断裂NE45�NW902�明化镇断裂NE30�NW60牛东断裂NE45�SE1303�沧西断裂NE25�~35�NW80香河断裂NE45�SE4�护驾池断裂NE50�~65�NW33南王庄断裂NE70�~NW80�NW505�大城断裂NE35�SE130深县断裂NW70�SSW30武城断裂NE30�NW62磁县�大名断裂NW70�SSW30馆陶断裂NE30�55无极�衡水断裂NW50�NE180羊二庄断裂NE30�NW80东垒子�涞水断裂NW70�40新河断裂NE30�NW70滦县�乐亭断裂NW20�NW50柏乡�晋县断裂NE20�NW70滦县西断裂NW20�SE60平谷�迁西断裂EW120��(5)各组断裂均为边沉积边活动的生长正断层河北平原各组断裂均为边沉积边活动的生长正断层。各时期的沉降中心均出于断裂下降盘一侧,下降盘沉积厚度大,层位发育全,而上升盘相应层位的厚度减薄或缺失,垂直落差下大上小。(6)各断裂活动有明显的差异性河北平原各断裂活动有明显的差异性。同一条断裂在不同时期活动程度有很大差异,从全区来看,不同时期断层滑动速率彼此相差甚大。同一断裂不同地段活动程度不同,反映了沿断裂下降盘一侧不同地段的沉降幅度不同,基底埋深起伏、新生界各层厚薄不一。如沧东断裂在不同时期活动程度差异很大,它形成在中生代末期,早第三纪活动最强裂,自晚第三纪以来活动减弱。沧东断裂北部可分为三段,南段第四纪无错断,表明其无活动;中段第四系垂直错距27m,第四纪有一定的活动;而北段117�第1期���������王明格,等:河北平原主要断裂及其分布、活动特征也错断第四系下部,表明第四纪有活动。参考文献:[1]�徐杰,高战武,宋长青等�太行山山前断裂带的构造特征[J]�地震地质,2000,22(2):111~122�[2]�韩慕康,赵景珍�河南汤阴地堑的地震地质特征与地震危险性[J]�地震地质,1980,2(4)�[3]�李绍炳,刘德林,许建恩�华北几个地震带内强震迁移活动与断块掀斜运动[J]�华北地震科学,1984,2(4)�[4]�王景明�初析华北地区华夏系深断裂及其控震作用[J]�陕西地震,1978,2�[5]�徐杰,牛娈芳,王春华等�唐山�河间�磁县新生地震构造带[J]�地震地质,1996,18(3):193~197�[6]�高战武,徐杰,宋长青等�华北沧东断裂的构造特征[J]�地震地质,2000,22(4):395~403�[7]�国家地震局分析预报中心�华北地区1970�1995年地震(M�3级)震中分布图[Z]�1995�[8]�河北省地质矿产局�河北省北京市天津市区域地质志[M]�北京:地质出版社,1989�[9]�徐杰,楚全芝�张家口�蓬莱断裂带地震构造特征的初步探讨[J]�地震地质,1998,20(2)�[10]�王景明等编著�华北地震灾害与对策[M]�北京:地震出版社,1993�[11]�河北省地震局�河北省地震地质图[Z]�2001�[12]�杨理华�河北省及邻区强震发生的地质标志(河北省及其邻近地区10年地震危险区的初步判定研究报告一)[R]�河北省地震局地质研究室,1984�[13]�邵时雄,张玉芳,韩书华�河北平原第四纪火山堆积及火山活动分期的特征[J]�海洋地质与第四纪地质,1983,3(2):87~94�[14]�高文学等�首都圈地震地质环境与地震灾害[M]�北京:地震出版社,1993�[15]�许桂林,范国胜�华北盆地北部断裂活动特征及其与地震的关系[J]�华北地震科学,1986,4(1):37~47�[16]�江娃利,张英礼�河北磁县北西西向南山村�岔口活动断裂带活动特征与1830年磁县地震[J]�地震地质,1996,18(4)�TheMainFaultinHebeiPlainandItsDistributionandActivityCharacterWANGMing-ge1,LIChang-cun2(1�CollegeofResourceandEnvironmen,tHebeiPolytechnicUniversity,TangshanHebei063000,China;2�DepartmentofScienceandResearch,HebeiPolytechnicUniversity,TangshanHebei063000,China)Keywords:�Hebeiplain;faul;tdistribution;activity;characterAbstract:�ThepaperanalysesthethreemainfaultsthatcontroltheHebeiplainandthedistributionandactivitycharacterofNWW、NNW、NNE、NE,fourgroupsofmiportantfaults.Atlas,tthepapersummarizesthebasiccharactersofi.t118河�北�理�工�学�院�学�报������������第27卷�