廣西防城-靈山斷裂帶北東支靈山段活動性初探

何 軍，劉懷慶，黎清華，朱章顯

（武漢地質礦產研究所武漢 430205）

廣西防城-靈山斷裂帶北東支靈山段活動性初探

何 軍，劉懷慶，黎清華，朱章顯

（武漢地質礦產研究所武漢 430205）

防城-靈山斷裂北東支靈山段為北部灣經濟區內地震活動最為頻繁的地區。為了查明防城-靈山斷裂帶北東支靈山段的斷裂活動變形特征，尤其是在活動性特征的關鍵部位控制斷裂構造的產狀特征，斷裂產狀深部變化、斷裂帶規模及展布方向，本文通過遙感解譯、地質地貌調查以及淺層地震和地質雷達勘探等物探方法對廣西防城-靈山斷裂帶北東支靈山段的平面展布特征以及活動性進行了初步探討。結果表明該斷裂帶呈北東向展布并被多條北西向斷裂錯斷，東西邊界分別為靈山斷裂和石塘斷裂。靈山斷裂錯斷了晚更新世洪積扇階地，河流流經靈山斷裂后發生右旋偏轉；石塘斷裂表現為寬約250m的破碎帶，次級斷裂密集發育。物探結果顯示防城-靈山斷裂北東支靈山段的東西兩支在晚更新世以來均具有較強的活動性。

防城-靈山斷裂帶北東支；靈山；活動性

活動斷裂是一種現代正在活動的構造，它與地震和地質災害緊密相關，從而對經濟區（城市）和工程安全直接造成威脅。近年來，經濟區（城市）斷裂的活動性以及地震安全評價工作越來越受到國內外學者的重視[1-5]。

防城-靈山斷裂帶是斜貫北部灣經濟區內的一條北東-北東東向斷裂帶。西南端起自越南德先安，經防城、欽州至靈山至平南的大安，總長度約350 km左右，中國境內長度約300 km，寬5～10 km[6]，總體呈NE-NEE走向。該斷裂帶夾持于欽州坳陷和六萬大山隆起之間，由一系列平行的斷裂組成，斷裂控制沉積作用明顯。

目前，對于防城-靈山斷裂帶的活動性研究鮮有報道。周本剛運用地質地貌調查和地震活動資料將防城-靈山斷裂帶劃分為活動性不同的4個段落[7]。歷史資料表明，防城-靈山斷裂北東支靈山段與多條北西向斷裂交匯，為經濟區內地震活動最為頻繁的地區，但是針對該段的活動性研究還較為缺乏，黃河生等通過分析土壤中汞氣的含量變化指出羅陽山西北麓靈山斷裂是靈山縣內最活動的斷裂[8]。隨著現代遙感技術的快速發展，可以彌補地面調查的局限，為活動斷裂的平面展布特征以及活動斷裂控制的地形地貌特征提供的有效的技術手段[9-11]。近年來，地質雷達和淺層地震等物探方法的解釋日趨成熟，可對隱伏斷裂的位置、幾何形態、斷裂帶寬度以及斷層的活動性給出相當精確的結果[12-14]。本文將這兩種方法與傳統的地質地貌調查相結合，對防城-靈山斷裂北東支的活動性進行初步探討，對在該地區今后進一步開展斷裂活動性研究和重大工程地震安全評價提供重要的基礎數據。

1 斷裂帶基本地質概況

防城-靈山斷裂帶是貫穿整個北部灣經濟區的區域性深大斷裂，它由多條走向40°～50°、大致平行的斷裂組成。北東支靈山縣內由靈山斷裂和石塘斷裂組成東西邊界。此段有大片的印支期花崗巖分布。吳繼遠于1980年調查發現，在寨圩以南，可見斷裂構造巖為壓扁拉長的構造透鏡體，以及呈顯著定向的構造糜棱巖化、片理化巖，其帶寬約數百米。沿斷裂兩側巖石強烈擠壓破碎或揉皺[15]。

從斷裂和地貌的關系看，靈山斷裂可分為2段。在那隆南到佛子鎮之間，斷裂主要發育在古生代粉砂巖中，個別地點錯斷印支期花崗巖，地貌上不構成山地和靈山侵蝕盆地的分界線，斷裂兩側沒有明顯的地形高差；而在佛子鎮到寨圩之間，靈山斷裂沿羅陽山北麓山前發育，地形高差明顯，發育一系列的斷層三角面。石塘斷裂在靈山及其西南地段，由于斷裂兩盤地層巖性的差異（北盤地層為奧陶紀下統砂巖、薄層灰巖；南盤地層為泥盆紀頁巖夾泥巖），斷裂通過的位置與山區和侵蝕盆地交界的位置一致。而在靈山以北的地區，斷裂大部分發育在印支期花崗巖中，斷裂兩側在地形上不存在高差（圖1）。

2 工作方法

本次研究的基本數據源為1∶5萬ALOS數據，數據來自日本ALOS（AVNIR-2）可見光與近紅外輻射計傳感器，獲取時間為2008年11月27日，產品等級Level 1B2，精度為10m。通過設立合理的遙感地質解譯剖面，建立相應的地物解譯標志，結合工作區部署圖和基礎地質資料采用人機交互式解譯，重點提取區內線性構造和環形構造及其展布特征。

針對靈山斷裂帶的東西邊界，進行大比例尺（1∶2000）典型地質剖面測量，揭示活動斷裂的產狀特征。地質剖面布設位置如圖1所示。為查明斷裂活動變形特征，尤其是在活動性特征的關鍵部位控制斷裂構造的產狀特征、斷裂產狀深部變化、斷裂帶規模及展布方向，采用淺層地震和地質雷達進行探測，沿石塘斷裂布設淺層地震和地質雷達線各一條，靈山斷裂受當地居民條件限制僅布設一條地質雷達線，物探剖面位置如圖1所示。

圖1 防城-靈山斷裂靈山段地質構造簡圖Fig1.Simplified geologicalmap of the Fangcheng-Lingshan fault in Lingshan

本次探測工作地震勘探設備采用北京水電研究所研制的SWS-1G型地震儀，震源采用炸藥爆破震源，每炮炸藥量0.5-1kg，采用水平疊加觀測系統觀測，觀測系統設計參數為：道間距3m，炮間距9m，偏移距60-74m，覆蓋次數8次，48道單邊排列接收。儀器記錄參數為：采樣間隔0.25ms，每個記錄道采集4096個樣點，采樣長度1024 ms。地質雷達探測采用的是加拿大SSI公司的PulseEKKO100型儀器。為了兼顧較深的探測范圍和較高的分辨率，本次探測工作采用50 MHz的天線，收發距為4m，點距1 m，采樣間隔1.6 ns，采樣時窗800 ns，疊加次數32次。

3 斷裂帶活動性特征

3.1 遙感解譯

由圖2遙感解譯可知防城-靈山斷裂帶的北東段自靈山縣那隆鎮至浦北縣寨圩，可分為東西兩支。主要由靈山斷裂（東支）和石塘斷裂（西支）組成，兩支之間的距離約6～8 km，該斷裂帶被多條北西向斷裂切割。靈山斷裂（F1）由南向北依次經過檀圩東南、新圩、佛子、平山，沿羅陽山北麓向東終止于寨圩，在寨圩附近被北西向的寨圩斷裂錯斷。石塘斷裂（F2）由南向北經檀圩西北、靈山、平山北，在石塘鎮東側被北西向的寨圩斷裂錯斷。

3.2 地質地貌調查

（1）羅陽山地質剖面（A-A＇）

靈山縣的最高峰羅陽山絕對高度為869.3 m，水平距離2 km范圍內相對高差達800多米，其坡度陡，梯度很大，山中河流、溝谷切割很深，多跌水、瀑布，顯示出年輕地貌的特征。山前斷裂西盤是一排整齊的斷層三角面，長達20 km[7]。在斷層三角面下則發育數級洪積扇階地，彼此相連，隨同三角面延綿20 km，規模之大，在多雨的南方實屬罕見。羅陽山最高峰之下的靈家、高垌一帶，發育著VI級洪積階地，最高一級相對高度達160 m，時代可能屬于早更新世。在階地最前緣發育了傾斜度比較大的新洪積扇。1936年發生的6.7級地震，震中就位于羅陽山前的靈家村。風化產物被流水攜帶至溝口之處，因坡度驟減，流速減小，水流分散，搬運能力下降，在沖溝口附近沉積。巨礫、礫石在近溝口處堆積，礫間被后續的細粒所充填，形成扇頂相；再往外緣，洪水流速的進一步減小，以砂土和砂礫沉積為主，同時，在橫剖面上可見看到礫石、砂質透鏡體，出現"多元結構"，形成扇中相（扇形相）；再向溝外，在靠近洪積扇的外緣部分，沉積物以亞砂土、亞粘土為主，偶含砂及細礫石透鏡體，形成扇緣相（滯水相），扇頂相、扇中相和扇緣相三部分組成洪積扇。羅陽山靈家村洪積扇分布級數多達Ⅵ級（圖3）。

圖2 防城-靈山斷裂靈山段遙感解譯圖Fig.2 Interpretatived remote sensing image of Fangcheng-Lingshan fault in Lingshan

靈山斷裂發育在第II級洪積扇與第I級洪積扇接觸部位，第II級洪積扇的扇緣相缺失直接與第I級洪積扇的山頂相接觸，表明第II級洪積扇被NE向的靈山斷裂錯斷。

（2）石塘斷裂插花村磚廠地質剖面（B-B＇）

插花村磚廠內開挖的殘留剖面上，揭露出清晰的石炭紀下統和泥盆紀上統地層，顯示出一系列密集發育的斷層（圖4）。調查顯示石塘斷裂在此處表現為一個寬約250m的斷裂帶。斷裂上盤地層為石炭紀下統灰黃色細砂巖夾泥巖、含炭泥巖、硅質巖，產狀133°∠72°；斷裂下盤地層為泥盆系上統灰紫色、黑色含鐵錳質硅質巖夾灰黃色細砂巖、泥巖，少量含炭泥巖，產狀110°∠67°；斷裂帶內地層為石炭紀下統，地層因密集發育的次級小斷層強烈擾動形成拖拉褶皺。同時，斷裂下盤同樣發育一些次級小斷層，規模較小。斷裂帶的北界斷層產狀為340°∠71°，破碎帶寬約6m，由灰色-紫紅色的砂質泥巖、斷層角礫巖組成，角礫成分為灰黃色細砂巖，呈泥質膠結，角礫大小以1×3 cm居多，磨圓度較差。根據斷層兩側地層接觸關系和斷層產狀判斷為逆斷層。斷裂帶的南界斷層產狀為20°∠78°，破碎帶寬約5 m，由灰黃色砂質泥巖夾灰黑色含炭泥巖、硅質角礫巖組成，角礫成分為灰黃色細砂巖，呈鈣質膠結，角礫大小以1 cm×3 cm和3 cm×5 cm居多，呈棱角狀，根據角礫的排列方向推測斷層性質為正斷層。

3.3 物探

（1）靈山斷裂（F1）

靈山斷裂地質雷達（A1-A1＇）剖面波形圖如圖3所示，可以看到3組連續性較好的雷達反射波同相軸。第一組同相軸反映的界面深度大約為1.5m左右，第二組同相軸反映的界面深度大約為3.0 m左右，第三組同相軸連續性稍差，深度為6-11m。結合其它同時進行了地震勘探的測線的分析結果，認為第一組反射界面為第四系沉積層中的土層界面，第二組反射界面為強風化基巖面，最下面的第三組反射界面可能就是微弱風化基巖面。

第一組和第二組地質雷達反射波同相軸在在大部分測線范圍內連續性都比較好，但是在955～1030m范圍內連續型變差，組成同相軸的波組出現錯動，與其兩側有明顯差異，此處與地質地貌調查斷層位置一致（A-A＇與A1-A1＇并未完全重合）。

（2）石塘斷裂（F2）

①地質雷達（B1-B1＇）剖面

B1-B1＇線地質雷達波形圖如圖4所示，可以看到在地質雷達波形圖上有2組比較連續的雷達反射波同相軸，反映土層中存在2個明顯電性差異的界面。第一組同相軸反映的界面深度為1.2～1.5m，第二組同相軸反映的界面深度為2.5～4 m，深度4 m以下沒有連續性較好的反射波同相軸。結合地震勘探資料，認為第一組反射界面為第四系沉積層中的土層界面，第二組反射界面為強風化基巖面，沒有探測到微弱風化基巖面。

第一組和第二組反射波同相軸在230～250 m以及460～490 m范圍內連續型變差，組成同相軸的波組出現錯動，位置分別對應地質地貌調查的F2-1和F2-2。

B2-B2＇線地震勘探試驗剖面如圖4所示，根據試驗剖面分析，試驗剖面范圍地層主要分為二層，覆蓋層和基巖。在試驗地段，覆蓋層為第四系沉積土層，地震波速度為1200m/s，厚約15m。基巖的地震波速度為3000m/s。

B2-B2＇測線的0～216 m和435～475 m區間內地震波都同相軸出現明顯的不連續和錯動，幾個波組同步向上或向下錯動，地震波波形與其兩側有明顯的差異。0～216m范圍內地震波幅度低，只有3組可以辨認的地震波同相軸，而在大于216m的地段，同相軸數量明顯增加，反射波波形幅度明顯增強，波形特征有明顯變化。說明在216m兩側，存在不同的介質。推斷測線的216m處為斷層的位置，結合地質雷達資料，可以確定該斷層即為F2-1，斷層破碎帶寬約為20m，向NW傾斜，斷層已經延伸到覆蓋層中，埋藏深度約為4 m。435～475 m間斷層為F2-2，由6個次級斷層組成，傾向北西，斷層破碎帶寬約40m，斷層頂點深度約為4m。

3.4 斷裂活動性討論

（1）靈山斷裂（F1）

靈山斷裂錯段了羅陽山前的洪積扇階地，這些洪積扇階地海拔高度約150 m，屬于欽江II級階地，形成時代為晚更新世[16]。從構造地貌上看，靈山斷裂存在晚更新世以來活動的跡象。另外，羅陽山附近地表水流經過斷裂后，部分轉為地下潛流，部分水系流經斷裂時發生右旋偏轉，偏轉量50～150 m不等。這些水系規模不大，長度一般為1～2 km左右，大部分應屬第四紀中期以來發育的水系。中更新世洪積扇砂礫石層中發現斷裂的跡象。斷裂兩側片理化明顯，有礫石被壓扁拉長以及構造透鏡體和破裂現象[7]。

從地質雷達955～1030 m的影像推斷，此范圍的雷達反射波異常為靈山斷裂活動引起的地層擾動。斷層破碎帶寬約75m。由于地層擾動范圍接近地表，表明該斷裂在晚更新世仍然有活動。

（2）石塘斷裂（F2）

石塘斷裂地質雷達影像顯示230～250 m以及460～490m范圍內同相軸的波組出現錯動，斷層F2-1異常范圍寬20m，斷層F2-2異常范圍寬約30m。由于地層擾動范圍都接近地表，說明斷層在晚更新世有活動。同時，淺層地震結果也顯示同樣的活動特征，還指出斷層F2-2切割了泥盆系上統（D3）地層，部分延續到了第四系地層，該斷層有多期次活動，435～460 m之間的斷層晚更新世沒有活動，460～475m的斷層晚更新世仍然有活動。

總體來說，防城-靈山斷裂帶的北東支靈山段東西兩支在晚更新世以來仍具有活動性。建議進一步開展鉆探和年代學研究，深入分析斷裂的活動性特征。

5 結論

基于防城-靈山斷裂的北東支靈山段的地質地貌調查、結合遙感解譯和淺層地震、地質雷達等物探手段，對該斷裂的空間展布特征以及晚第四紀以來的活動性進行了初步探討，得出了以下認識：

（1）防城-靈山斷裂的北東支靈山段總體呈NE走向，由靈山斷裂和石塘斷裂東西兩支組成，兩支之間的距離約6～8 km。

（2）靈山斷裂錯動了晚更新世洪積扇階地，流經斷裂的地表水系變為地下潛流或右旋偏轉，結合地質雷達探測結果顯示該斷裂在第四紀仍然有活動。石塘斷裂地質雷達和淺層地震結果顯示，斷裂帶寬約250 m，由數條密集斷層組成，部分斷層晚更新世以來具有活動性。

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Activity of the Northeasten Branch of Fangcheng-Lingshan Fault Zone in Lingshan,Guangxi,China

HE Jun,LIU Huai-Qing,LIQing-Hua,ZHU Zhang-Xian
(Wuhan Institute of Geology and Minerals Resources,Wuhan 430205,China)

Seism ic activity in northeast branch of Fangcheng-Linshan faultappearedmost frequently in Beibu Gulf econom ic zone.Thework of thispaper is to identify the deformation characteristicsand activity of northeastbranch of Fangcheng-Linshan fault,especially the occurrenceandits changes in depth,the scalesand spreading characteristics of the faults in the key parts.Areal distribution characteristics and activity of the northeast branch of the Fangcheng-Lingshan fault zone in Lingshan was prelim inary discusses by remote sensing interpretation,geological and geomorphological survey,as well as shallow seism ic reflection and ground prospecting radar (GPR).The results indicated that the fault was offset by a number of northwest-trending faults,east and westmargin of which are Lingshan fault and Shitang fault,respectively. Linshan fault offset the alluvial fan terraces formedin late Pleistocene.The streamswere dextral at Linshan fault.Shitang fault presented a fracture zone with 250 m w idth,where secondary faults were dense.The images of geophysical exploration showed that both of the two branches of Fangcheng-Linshan fault had a relative strong activity since the Late Pleistocene.

northeastbranch of Fangcheng-Lingshan faultzone;activity;Lingshan,Guangxiprovince

P542+.3

A

1007-3701(2012)01-071-08

2011-08-29；

2011-09-21

中國地質調查局地質調查項目：北部灣經濟區斷裂活動性調查（K201009）資助

何軍（1984—），男，碩士，助理工程師，現從事城市地質環境調查評價工作，E-mail：05302105hj@163.com