黃河中下游活動斷層探測新發(fā)現(xiàn)專題簡介

李 峰 劉華國

黃河流域是我國地質(zhì)環(huán)境最復雜、生態(tài)環(huán)境最脆弱的地區(qū)之一，也是我國遭受地震災害最為嚴重的流域。中國歷史上死亡人數(shù)最多的4 次地震有3 次發(fā)生在黃河流域，如1556 年陜西華縣8?級地震和1937 年8 月山東菏澤7 級地震。黃河中下游的防洪工程體系作為我國黃淮海平原的生態(tài)安全保障，也是保障我國“黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展”戰(zhàn)略安全的重要依托，而分布在黃河河道附近的地震活動斷層是威脅黃河堤防工程體系和沿岸城市地質(zhì)安全的關(guān)鍵危險源。

近年來，在中國地震局和內(nèi)蒙古、山西、陜西、河南、山東各省區(qū)地方政府的大力支持下，沿黃河中下游開展了一系列活動斷層探測工作，取得了部分與黃河相交斷裂的活動性新認識，發(fā)現(xiàn)了新的一些活動斷層，在前人工作基礎(chǔ)上進一步明確了這些斷層的展布位置與活動特征，對認識區(qū)域地震危險性、識別沿黃河中下游的地震危險源有重要影響。

黃河中游河段自內(nèi)蒙古托克托縣河口鎮(zhèn)至河南洛陽市孟津縣，途經(jīng)區(qū)域除晉陜峽谷屬于鄂爾多斯塊體內(nèi)部的構(gòu)造穩(wěn)定區(qū)外，在北部起點附近與位于鄂爾多斯塊體北部的河套盆地南邊界斷裂鄂爾多斯北緣斷裂相交。劉華國等查明鄂爾多斯北緣斷裂由多條晚更新世活動的分支斷層組成，其東段在托克托縣附近橫穿黃河，在深、淺地震反射剖面上呈“Y”字形分布，是一條規(guī)模較大的盆地邊界斷裂。黃河中游南段與鄂爾多斯塊體東南部的汾渭地塹系相交，其以峨嵋臺地、中條山隆起為界，自北向南分為臨汾盆地、運城盆地和靈寶-三門峽盆地，過黃河以西后歸并入渭河盆地。其中構(gòu)成臨汾盆地北邊界的韓城斷裂、南邊界峨嵋臺地北緣斷裂和構(gòu)成運城盆地南邊界的中條山北麓斷裂、構(gòu)成靈寶-三門峽盆地南邊界的華山山前斷裂均為全新世活動斷層，在2011-2015 年開展了1:5 萬活動斷層填圖，研究程度和斷層定位精度較高，均具有全新世活動段和7.5 級以上發(fā)震能力。構(gòu)成運城盆地北邊界的雙泉-臨猗斷裂和構(gòu)成靈寶-三門峽盆地東南邊界的溫塘斷裂為晚更新世活動斷層，喬龍等通過三門峽城市活斷層項目明確了溫塘斷裂晚更新世活動的可靠證據(jù)，但橫跨晉、陜兩省的雙泉-臨猗斷裂尚未開展過專項探測。近年來在附近開展的陜西渭南、山西運城、河南三門峽等城市活斷層探測項目，不斷發(fā)現(xiàn)有新的盆地內(nèi)部隱伏活動斷層。從目前資料看，韓城斷裂、雙泉-臨猗斷裂與黃河相交，峨嵋臺地北緣斷裂、中條山北麓斷裂、溫塘斷裂在延伸方向上均直抵黃河，溫塘斷裂可能是1815 年山西平陸6?級地震的發(fā)震構(gòu)造，鄰近的華山山前斷裂是1556 年陜西華縣8?級地震的發(fā)震構(gòu)造，需要考慮上述斷裂在發(fā)生中強以上地震時對黃河堤防穩(wěn)定性可能產(chǎn)生的威脅。

黃河中游流經(jīng)河套盆地、鄂爾多斯斷塊隆起、汾渭盆地、豫西隆起至華北盆地，三大盆地構(gòu)成的侵蝕基準面呈階梯狀下降，盆地普遍發(fā)育活動斷層。有理由推測上述斷裂的長期活動導致史前黃河流域自河套古湖到三門古湖之間的侵蝕基準面下降，是黃河形成、貫通的重要因素。

自孟津以下的黃河下游河段穿過了華北盆地內(nèi)部以新鄉(xiāng)-商丘斷裂、聊城-蘭考斷裂等為界的多個次級新構(gòu)造單元。張揚、趙顯剛等通過“河南省地震構(gòu)造探查工程”，在新鄉(xiāng)-商丘斷裂上新發(fā)現(xiàn)延津段、永城段為晚更新世活動，該斷裂作為南華北盆地與北華北盆地和魯西隆起的分界線，近北西西向展布，具有走滑性質(zhì)。歷史上黃河河道多次變遷，在南流時流向與新鄉(xiāng)-商丘斷裂平行，而現(xiàn)代黃河干流的流向在蘭考以北由近東西折向北東，可能受到北東走向的聊城-蘭考斷裂新活動的影響。根據(jù)前人研究，聊城-蘭考斷裂為全新世-晚更新世活動斷層，在范縣-東明一帶具有全新世活動特征，是1937 年菏澤7 級地震的發(fā)震構(gòu)造，李濤等最新探測成果認為河南境內(nèi)聊城-蘭考斷裂南段的構(gòu)造樣式為伸展走滑斷裂尾端“馬尾扇”結(jié)構(gòu)，其最新活動時代是中更新世中晚期，晚更新世以來不活動，可能屬于斷裂尾端效應。

在新鄉(xiāng)-商丘斷裂以南，近東西走向的開封斷裂帶距黃河南岸約20 km，孫杰等通過鉆孔聯(lián)合剖面揭示開封斷裂東支的最新活動時間為晚更新世。在新鄉(xiāng)-商丘斷裂以北，黃河北岸的太行山東南緣距黃河約30 km，發(fā)育近東西走向的盤古寺-新鄉(xiāng)斷裂和北東走向的湯東斷裂，也具備中強以上地震的發(fā)震能力。郁軍建等根據(jù)物探剖面、地質(zhì)標準孔和地層剖面出露特征，確定盤谷寺-新鄉(xiāng)斷裂分為3 段，并改變了前人對東、西2 段活動時代的認識。該斷裂西段最新活動時代為中更新世，中段最新活動時代為晚更新世早期；東段活動性稍復雜，經(jīng)歷了正斷-逆沖-正斷的運動過程演變，其最新活動時代為晚更新世早期且向兩端活動性逐漸降低，1587 年修武東6 級地震可能與該斷裂有關(guān)。在盤古寺-新鄉(xiāng)斷裂東段以北，北東走向的湯陰地塹南段是由湯東斷裂和湯西斷裂共同控制的地塹構(gòu)造，其中湯東斷裂為晚更新世活動斷層，彭白等在鶴壁城市活斷層項目中聯(lián)合應用地質(zhì)雷達和淺層人工地震方法，結(jié)合沉積速率推測湯東斷裂西支的最新活動時代為22～24 ka。

在黃河三角洲地區(qū)，鹿子林等在濱州城市活斷層探測中，采用淺層地震勘探和鉆孔聯(lián)合剖面探測相結(jié)合的方法，獲得近東西走向的埕南斷裂及其南側(cè)與之平行的陵縣-陽信斷裂等錯斷晚更新世地層的證據(jù)，其最大潛在地震為6.5 級，改變了濱北地區(qū)地震活動性弱的既有認識。

根據(jù)影像解譯和歷史研究，黃河下游的流向與周邊沉積特征受到構(gòu)造活動制約，由此推測歷史上黃河改道可能與斷裂活動及周邊斷塊差異性升降有關(guān)。例如，黃河河道最早有記載的禹河故道（早于公元前602 年）沿著太行山東南緣的湯陰地塹、臨清凹陷、冀中凹陷發(fā)育，經(jīng)過現(xiàn)代白洋淀的位置由海河口入海，基本與濟源-邢臺-保定-唐山新生地震斷裂帶走向重合，近年來在雄安新區(qū)附近發(fā)現(xiàn)了牛東斷裂等晚更新世活動斷層，不排除今后在這一區(qū)域還會發(fā)現(xiàn)新的活動斷層。此后黃河向東擺動，北宋故道流經(jīng)臨清凹陷、黃驊凹陷，漢唐故道由濟陽凹陷入海，上述3 組黃河北流的故道之間有滄縣凸起和埕寧凸起相隔。現(xiàn)代黃河河道流經(jīng)內(nèi)黃凸起以南的開封凹陷、東濮凹陷和濟陽凹陷，而歷史上黃河繞過魯西隆起向南流并奪淮入海的金元故道、明清故道，又受到北西走向斷裂控制的一系列凹陷影響，不排除今后在這一區(qū)域也可能發(fā)現(xiàn)新的活動斷層。

總體來看，黃河下游歷史故道經(jīng)過的地區(qū)，大多位于存在地震風險、卻尚未開展過活動斷層探測的空白區(qū)域，例如魯西地區(qū)的德州、聊城、菏澤與豫東地區(qū)的商丘，有必要通過加強跨省或跨地區(qū)的政策協(xié)調(diào)，推動開展相關(guān)活動斷層探測工作規(guī)劃。