山西平陸黃河沿岸震積層特征研究

史雙雙，趙　強，董　斌，韓曉飛，張龍飛

(1.山西省地震局，山西　太原　030021；2.太原大陸裂谷動力學國家野外科學觀測研究站，山西　太原　030025)

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·地震地質·

山西平陸黃河沿岸震積層特征研究

史雙雙1，2，趙強1，2，董斌1，2，韓曉飛1，2，張龍飛1，2

(1.山西省地震局，山西太原030021；2.太原大陸裂谷動力學國家野外科學觀測研究站，山西太原030025)

摘要：山西省是中國東部地震活動最強烈的省份之一，汾渭地震帶歷史時期曾發生過多次強震。通過對新發現的山西平陸地區黃河沿岸震積層剖面進行研究，簡述剖面中軟沉積物變形的特征、規模及變形構造類型，結合該地區歷史地震資料和黃河水文資料，分析與震積層對應的歷史地震事件。該研究可為地震事件及其變形構造的深入研究提供基礎資料和參考依據。

關鍵詞：歷史地震；震積層；軟沉積物變形

0引言

震積層(巖)(seismite)原義指一個構造活動區未固結的水下沉積物受到地震活動改造再沉積的沉積層(巖)，首先由A.Seilacher于1969年提出[1]，現泛指地層中具有古地震事件記錄的巖層。全新世和現代沉積物中的地震引起的構造變形研究，開始于上世紀七十年代[2]，對現代沉積物中震積構造的認識可用來確定地震復發間隔[3-7]，可以通過震積層及震級序列的研究，確定古地震事件及其發生時間范圍和地震強度。

汾渭地震帶歷史上發生過多次6級以上地震，對平陸一帶造成Ⅷ度以上影響的歷史地震有靈寶盆地1815年平陸6級地震和渭河盆地1556年華縣8級地震(見圖1)。震積層的變形構造絕大多數是由Ms≥5地震引起[8]。山西平陸地區黃河沿岸發育的地層中變形構造為首次發現，記錄了某次大地震事件引起的變形構造。通過對山西平陸地區黃河沿岸震積層剖面的研究，查明震積層變形構造的特征，為確定地震事件的年代序列具有重要意義。

1研究區概況

本次研究發現的目標剖面位于山西省平陸市黃河北岸三門峽水庫一帶，地處汾渭斷陷帶靈寶斷陷盆地(見圖1)，剖面在水庫蓄水期拔河高度1.2 m，剖面所在位置的地貌屬于黃河一級階地，發育全新世地層。

2剖面特征描述

2.1巖性特征

圖1　研究區地理位置圖Fig.1　Location of study area

該剖面位于窯頭村東南1 km處莊稼地與黃河水相接處(見第2頁圖2a)，剖面總長約340 cm，高約96 cm(見第2頁圖2b)，主要發育粉土、亞黏土及粉砂層。按照巖性自上而下可分為四層：

①粉土。厚度15 cm，黃褐色—深褐色，底面平整，含有植物根系，濕潤—飽和，不發育變形構造。

②亞黏土。厚度23～28 cm，紅褐色，底面不平整，該層下部發育液化卷曲變形構造，環形層中夾有褐黃色粉砂細層。

③粉砂。厚度36～42 cm，褐黃色，細微紋層發育，呈黑色，夾有紅褐色黏土條帶，條帶呈碟形，其上發育大量液化卷曲變形構造及變形條帶。

④亞黏土。厚度15～18 cm，該層未完全揭露，呈紅褐色，稍濕，頂面不平整。

2.2液化卷曲構造

液化卷曲構造是軟沉積物液化變形中的一種，通常在薄層、條帶狀土層中可被識別。由圖2可以看出，液化卷曲構造主要發育于亞黏土層的下部及粉砂層。其中，粉砂層的液化流動構造較為明顯，在整個剖面均有分布；卷曲構造以黑色泥質條帶和紅褐色黏土條帶為特征(見圖2d)，而亞黏土層底部的卷曲條帶則以紅褐色黏土條帶為主(見圖2c)。

圖2　剖面層位劃分及液化卷曲構造Fig.2　Stratigraphic division of the section and liquefaction structures

2.3碟形構造

碟狀構造是液化泄水變形中的一種，主要發育于紋層狀或薄層砂巖和泥質巖互層的巖石中。由于一系列向上的液化泄水，上覆薄層軟沉積物被一系列液化泄水砂巖脈沖斷，并被向上泄水的細脈牽引彎曲，被液化泄水破壞改造的紋層或薄層呈向上彎曲的碟形[9]。

剖面中最大規模的碟形構造發育于變形粉砂層的底部，該變形構造長約58 cm，呈向上彎曲的典型碟形，碟形構造的底由深褐色的黏土條帶組成，條帶寬0.8～2.0 cm，之上黑色細微紋層變形強烈，發育大量的液化卷曲構造(見第3頁圖3)。

3認識與結論

以上識別了平陸地區黃河沿岸軟沉積物變形構造，通過研究該地區的地貌背景和構造屬性得知，剖面區的地貌特征是以富含水的松散砂層為主的堆積階地。水平的沉積層中出現了以上各個獨立的變形構造，意味著沉積過程中的動力事件，這些動力事件可以由沉積負載、風暴流、波浪和地震等因素引起[10-13]，但是液化構造絕大多數是由Ms≥5地震引起[8]。因此認為，在山西平陸地區黃河沿岸記錄的軟沉積變形構造對應著某次古地震事件，該變形層序列為震積層。綜合上述分析可知，亞黏土層底部發育變形構造，因此變形時間發生于亞黏土層沉積之后，未變形粉土層沉積之前。

歷史上發生過的對該地區影響烈度較大的地震共有2次，一次是1556年陜西華縣8級地震，震中距離研究區133 km，影響烈度是Ⅷ度；另一次是1815年山西平陸6級地震，震中距離上述震積層剖面8 km，對研究區的影響烈度為Ⅷ～Ⅸ度。震積層拔河高度1.2 m，屬全新世地層，上覆未變形層只有15 cm，根據黃河近現代沉積速率[14-15]，推測其形成年代接近現代。綜上所述認為，該研究發現的山西平陸黃河震積層可能對應于上述2次歷史地震中的1次地震事件，進一步的結果還需年代測試數據進行驗證。

圖3　碟形構造Fig.3　Dish structure

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Identification of Seismites Along the Yellow River Coast in Pinglu Area in Shanxi

SHI Shuang-shuang1,2, ZHAO Qiang1,2, DONG Bin1,2, HAN Xiao-fei1,2, ZHANG Long-fei1,2

(1.Earthquake Administration of Shanxi Province, Taiyuan Shanxi 030021, China;2.State Key Observatory of Shanxi Rift System, Taiyuan Shanxi 030025, China)

Abstract:Shanxi province is one of the provinces in the east of China in which earthquake activity is strong. Fenwei Seismic Zone encountered many strong earthquake attacks in historical period. A seismites profile along the Yellow River coast in Pinglu area in Shanxi is newly identified and studied. Characteristics, size and types of the soft sediment deformation structures are described. Combined with the historical earthquake data in this area and the Yellow River hydrological data, historical earthquake events associated with seismites are analyzed. These studies provide basic data and valid evidence for the further study of historical earthquake events and their deformation structures.

Key words:Historical earthquake; Seismite; Soft sediment deformation structure

中圖分類號：P315.2

文獻標志碼：A

作者簡介：第一史雙雙(1984—)，女，湖北省隨州市人。2012年畢業于中國地質大學(武漢)資源學院，博士研究生，工程師。

基金項目：山西省地震局科研項目(SBK-1633)。

收稿日期：2015-11-27

文章編號：1000-6265(2016)01-0001-03