[摘要]苏北-南黄海盆地是我国东部沿海地震多发区,历来被确定为地震重点监视区,本文通过对区域内地形地貌与地壳形变、断裂分布、历史地震形迹以及构造应力场的分析,结合区域构造演化背景与地震空间分布特征,讨论新构造对区域地震分布的影响,研究表明,区域内北东向断裂具有发震构造特征,同时北西向断裂对地震的发生也有重要的控制作用。
[关键词]苏北 南黄海 新构造 地震
[中***分类号] P544+.4 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-7-57-2
苏北-南黄海盆地位于江苏省及其以东黄海海域,是由多期、多类盆地叠加的复合残留盆地 [1]。 自下元古界下扬子地块形成后,经历了印支-早燕山期下扬子与华北块体碰撞,形成一系列逆冲推覆构造,以及燕山中晚期、喜山期区域内广泛的拉张断陷、坳陷并最终形成断-坳结合型箕状盆地[2]。区域内构造体以NE和NW向为主,NE向构造控制区域构造与沉积总体格架,规模较大,形成较早,新构造期以来活动不明显。NW向构造为新生代以来,受区域构造应力变化影响形成的新生构造,规模较小,断裂呈不连续分布,常切割或改造其它方向构造体[1]。历史上发生6.0级以上地震19次,最大地震为1846年在南黄海发生的7.0级地震,该区域是我国东部沿海地区地震多发地带,多年来被确定为地震重点监视区域。
1新构造特征
1.1地形地貌与地壳形变
苏北地区地形地貌由西往东呈北西向台阶式下降,其高程分别为20米、5米、2米,其台阶式下降与区域内北西向断裂线的空间位置基本吻合,宿迁-扬州以西为低山丘陵地貌,以东为第四纪冲、海积平原。区域范围内的新地层(N—Q)的产状为水平或微倾,无明显褶皱,表明新构造运动具有以块断差异升降运动为主的特征。
苏北平原现代地壳垂直变形表现为大面积的沉降,1956-1977年的监测结果表明区域年平均沉降20-30mm,沿海局部达到50-70mm,其垂直形变下沉区北界大致与淮阴-响水断裂展布方向一致,其南界为近东西向的拼茶河断裂,该断裂两侧相对升降幅度达到80mm左右[3]。沿盐城-东台北北西向断裂(串场河断裂)存在一条与海岸线走向近于平行的形变等直线梯度带,界线两侧地貌差异明显,全新统在断裂以西只有20米左右,以东达到40米[4]。宿迁-扬州一线以东为持续沉降区,以西为缓慢抬升剥蚀。反映出北西向构造对区域新生代盆地构造与沉积有重要影响。
1.2新构造断裂活动
区域新构造期的断裂活动有多种情况,一是继承性活动,这些断裂大多燕山期形成,长期发育,多期活动,如苏北—南黄海坳陷内的断裂,多为边断边沉积的同生断裂,据人工地震资料揭示,大多断至新近纪下部地层,据《南黄海地震区划研究报告》中的资料,其中陈家堡—小海断裂、栟茶河断裂及黄海海域的一些断裂断至第四系,它们对其以后的地层也有明显的控制作用;二是在新构造期的区域应力场作用下,老断裂结构面再次活动,但活动的力学性质则发生了变化,同时也产生一些新断层,但规模较小。
1.3岩浆岩活动
新生代以来,区域经历了仪征、吴堡、真武、三垛等构造事件,盆地在拉张作用下有多次的玄武岩喷发活动,有大量的侵入岩侵入到新生界地层。早第三纪苏北盆地构造活动强烈,阜宁群火山活动9次,三垛组最多达到13次,始新统有零星火山活动,晚第三纪的盐城群沉积层中夹有1-2层玄武岩,反映晚第三纪以来岩浆活动趋于弱化[5]。第四系沉积以大范围的拗陷为特征,火山活动不明显。 本区的岩浆活动,主要是玄武岩流的喷溢,且与断裂活动有明显关系。据嘉山—盱眙一带同期玄武岩的研究成果看,玄武岩流的喷溢韵律比较明显,时间上具旋回性、空间上则受北西向和北东向两组断裂活动所控制,是属裂隙-中心式喷溢类型。
1.4新生代构造演化特征
苏北—南黄海盆地新生代以来的构造演化具以下特点:①不同地区沉降开始时间及幅度往往受古构造约束,具明显的继承性;②不同时期沉降中心有迁移现象,从陆区到海区总体表现为由西向东,由北向南迁移;③第四纪以来,由于全球气候变化,冷暖反复交替,区内曾多次发生海侵,构成多个海进海退旋回;④.北西向构造对差异性升降活动有明显影响。⑤南黄海盆地及其沿岸地带的火山活动以基性玄武岩浆喷发为主,分布广泛,大致分三个喷发旋回,即古近纪早、中期阜宁旋回、渐新世三垛旋回和新近纪盐城旋回,三个旋回玄武岩多呈裂隙式或裂隙-中心式喷发,空间上呈北西向或北东东至近东西向分布,在时间上,由西向东喷发时代越来越新。
2震源机制解与构造应力场
震源机制解能在一定程度上反映孕震区应力场的基本特征,通过对区域及邻近地区震源机制解结果的分析,可初步得出该区现今构造应力场的特征。区域及邻近地区的震源机制解与构造应力场前人曾做过大量工作,根据所搜集的华东地区(东经116.0°~123.5°,北纬29.2°~36.5°)内(1970—2010年,ML≥3.0)的150次地震的震源机制解,其中M≥5.0级地震12次。统计结果显示,本区域现今处在NEE向主压、NNW向主张的应力场的控制下,主体方位分别为76°和342°左右;主应力的作用方式以水平和近水平为主。本区域大部分地段的现代构造应力场处于北东东向的水平压应力的作用,与华北地区的应力特征基本相似,只是更向东偏,反映了力源是来自东部太平洋板块对中国大陆的挤压。
3地震活动特征
3.1地震空间分布
苏北-南黄海地区自公元1491年至2013年4月,历史上共记载到M≥4地震38次(删除前、余震),其中4.0~4.9级地震6次,5.0~5.9级地震18次,6.0~6.9级地震13次,7级以上地震1次,即1846年8月4日黄海7级地震。地震活动在空间分布上也是不均匀的,表现为由东向西减弱的趋势,并显示出北东、北西带状分布特点,与构造关系密切,区域内内黄海海域地震活动强于陆地,发震的频次与震级均高于陆地。地震活动还有较好的重复性,可视为同一构造部位或原地重复的比例约50%,且大多为同一活动期内的重复,重复地震主要分布在南黄海海域。根据对该带1970年以来地震(M≥2.0)震源深度的统计,其震源深度主要分布在10~20 km范围内,多属壳内浅源地震。
3.2中强震特征
根据许多地震的考察和研究结果表明,中国东部大地震极震区等震线长轴方向往往与在区域构造应力场作用下发生的地壳介质的剪切错动面走向一致[6]。笔者通过对《中国震例》和《江苏省地震志》中地震目录筛选,选取《中国震例》中有明确极震区等震线长轴方向的5级以上地震和《江苏省地震志》中有明确描述并可分辨其烈度长轴方向的地震数据进行统计结果显示,区域5级以上地震烈度等震线长轴方向主要分为NW和NE向,其中NE向占绝大多数,值得说明的是1974年溧阳5.5和1987年射阳5.1级地震烈度极震区长轴和地震烈度等震线总体长轴方向不同,且呈垂直分布的特殊形式,推测可能受到区域地形地貌影响,但是这两个地震的余震以及射阳地震中发现的地裂缝均具有明显的NW向,说明以上两个地震剪切错动面为NW或NNW向构造。这与区域NE向挤压应力以及先存NE向断裂的存在的关系是协调一致的。
4小结
综上所述,苏北-南黄海盆地新构造以来主要以拉张运动为主,广泛形成断-坳结合型箕状盆地,至第四纪盆地构造活动逐渐减弱,地层水平或微倾。新构造运动强度不同时期内具有迁移特征,具体表现为由西向东迁移。现代地壳形变观测表明苏北盆地内存在北西向的沉降梯度带,新构造运动时期北西向构造其活动性逐渐增强。震源机制解表明,苏北-南黄海盆地主压应力为北东向,主张应力为北西向,其受来自东部太平洋板块的挤压应力为主。区域内历史地震的空间分布与新构造运动特征具有密切关系,随着新构造运动强度由西向东迁移,主要地震发生在盆地东部南黄海海域,中强震主要沿北东向断裂分布,同时受到北西向新生断裂的控制,形成明显的北东和北西地震条带。未来在对该区域进行地震监测与工程抗震设防时需特别关注苏北沿海地区发生中强震的可能,并对盆地内北西向断裂系统予以重点关注。
参考文献
[1]郭斌,王斌,张月辉,等.苏北-南黄海盆地地震构造基本特征,华北地震科学, 2013,(01):38-55.
[2]杨琦,陈红宇.苏北-南黄海盆地构造盆地,石油实验地质,2003,25,562-565.
[3]陈安定.苏北盆地构造特征及箕状断陷形成机理,石油与天然气地质,2010,31(2),140-150.
[4]高中和,季幼庭.下扬子地区现代地壳运动特征,地震学刊,1989,3,67-75.
[5]叶绍东,任红民.苏北盆地新生代侵入岩分布特征及地质意义,地质评论,2010,56(2),269-274.
[6]李祖武.中国东部北北西-北西向构造系的基本特征,地震研究,1983,6(3),399-348.
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