中国地震  2023, Vol. 39 Issue (2): 346-355
孝丰—三门湾断裂广德—杭州段第四纪活动性研究
陈涛1, 宋方敏2, 余刚群1, 杨福平1     
1. 浙江省地震局, 杭州 310013;
2. 中国地震局地质研究所, 北京 100029
摘要:孝丰—三门湾断裂是浙江地区一条规模较大的NW向断裂, 该断裂与萧山—球川断裂交汇处曾发生929年杭州5¼级地震, 与余姚—丽水断裂交汇处曾发生1998年嵊州—新昌4.5级地震。研究认为孝丰—三门湾断裂广德—杭州段大致以苏州—安吉断裂和湖州—临安断裂为界, 分为广德—安吉段、安吉—黄湖段和黄湖—瓶窑段, 活动性质为正断层, 倾向NE。通过野外地质地貌调查和ESR年龄样品测年认为, 该断裂最新活动时代为中更新世晚期。
关键词孝丰—三门湾断裂    广德—杭州段    分段性    正断层    中更新世晚期    
Quaternary Activity along the Guangde-Hangzhou Section of the Xiaofeng-Sanmenwan Fault
Chen Tao1, Song Fangmin2, Yu Gangqun1, Yang Fuping1     
1. Zhejiang Earthquake Agency, Hangzhou 310013, China;
2. Institute of Geology, China Earthquake Administration, Beijing 100029, China
Abstract: The Xiaofeng-sanmenwan fault is a large-scaled NW trending fault in Zhejiang Province, The M5¼ Hangzhou earthquake of 929CE and the M4.5 Shengzhou-Xinchang earthquake of 1998 occurred at the intersection of the Xiaoshan-Qiuchuan fault and the Yuyao-Lishui fault. In this paper, the Guangde-Hangzhou segment of Xiaofeng-Sanmenwan fault in the is divided into the Guangde-Anji segment, the Anji-Huanghu segment and the Huanghu-Pingyao segment by the Suzhou-Anji fault and the Huzhou-Lin'an fault, characterized by normal fault. Based on field geological survey and the ESR dating result, it is concluded that the latest active time of the fault is in late Middle Pleistocene.
Key words: Xiaofeng-Sanmenwan fault     Guangde-Hangzhou section     Segmentation     Normal fault     Late middle pleistocene    
0 引言

浙江地区地质构造环境整体比较稳定,地震活动较弱,大部分断裂主要活动时代为第四纪早期。浙江省陆域主要发育有众多区域性大断裂,断裂走向以NE向、EW向和NW向为主,现今小震活动主要沿这些断裂分布。虽然浙江省整体地震活动水平不强,但历史上也曾发生中强地震,例如,沿萧山—球川断裂发生过929年杭州5级、1855年富阳4 3/4级地震,沿镇海—宁海断裂发生过1523年镇海5 1/2级地震,余姚—丽水断裂上发生过1574年庆元5 1/2级地震。浙江省为中国大陆比较发达的省份,城镇化程度较高,不少断裂穿过人口众多的城镇。关于该地区内区域性断裂的研究较为缺乏,姚琪等(2008)对杭州湾地区NW向断裂新构造运动特征进行了相关研究,张鹏等(2018)对萧山—球川断裂富阳—建德段进行了研究,但对于浙江省其他地区NW向断裂研究较少。

① 浙江省地震局. 1999. 浙江省地震目录.

孝丰—三门湾断裂带自广德誓节渡经安吉孝丰镇、章吴镇、杭州黄湖镇、瓶窑镇、临浦镇、嵊州盆地、宁海北,入三门湾,全长约250km,走向N290°W~310°,倾向NE,倾角30°~80°,正断性质。航磁反映为NW向强正异常,卫星影像显示和地貌反映清晰。该断裂控制嵊州—新昌盆地的发育和三门湾溺谷的形成、富春江及其支流浦阳江的流向,新昌、嵊州一带的上新世玄武岩喷出主要受本断裂和NNE向丽水—余姚断裂的控制(浙江省地质矿产局,1989),该断裂与萧山—球川断裂交汇处发生过929年杭州5 1/4级地震,与余姚—丽水断裂交汇处发生过1998年嵊州—新昌4.5级地震(图 1)。

图 1 孝丰—三门湾断裂区域地震构造图 注:F1:孝丰—三门湾断裂;F2:苏州—安吉断裂;F3:湖州—临安断裂;F4:马金—乌镇断裂;F5:萧山—球川断裂;F6:常山—漓渚断裂;F7:江山—绍兴断裂;F8:余姚—丽水断裂;F9:奉化—丽水断裂;F10:镇海—宁海断裂;F11:岱山—黄岩断裂;F12:长兴—奉化断裂;F13:昌化—普陀断裂;黑色方框内为广德—杭州段。

目前,对该断裂的研究主要集中在杭州地区以及嵊州—新昌盆地一带(张微等,2008姚琪等,2008陈立峰,2010李环宇等,2021),研究成果揭示该断裂活动时代主要以第四纪早、中更新世为主,晚更新世早期可能有过一定活动。但对于该断裂西北段,即广德至杭州一带研究较少。

本文主要通过沿断裂追索性地质地貌调查、ESR年龄样品测试等手段,对孝丰—三门湾断裂广德—杭州段的活动性质、最新活动时代开展研究,获取断裂详细几何展布、活动性质以及最新活动时代,为该地区发震构造分析、地震危险性评价以及防震减灾工作提供基础资料支撑。

1 区域地质概况

浙江省大地构造单元以江山—绍兴断裂带为界,分为扬子板块和华南造山带两个一级构造单元,华南造山带又分别以余姚—丽水断裂带和沿海断裂带为界,分为东南块体、闽浙块体和东海块体(杨树锋等,1991)。中国东部存在一系列NW向断裂,其形成时代较晚,切割了先前NE走向和EW走向的断裂(李祥根,2003),形成了NNE、NE和NW向地壳现代破裂网络(丁国瑜等,1979)。NW向断裂控制了水系的走向和沿岸港湾的分布(李祥根,2003),活动时代先于NE和EW向断裂,研究其活动性对区域地质灾害评估和地震危险性评价具有重要意义(徐志国等,2021倪红玉等,2021)。

2 断裂的几何展布

孝丰—三门湾断裂广德—杭州段西北起自广德县誓节镇西南、月湾乡西北,向东南经锅底山、柏垫镇、月湾街、前程铺、芦村镇、孝丰镇、黄湖镇、瓶窑镇,之后隐伏于杭嘉湖平原之下。该断层由多段、多分支断层构成,大致以苏州—安吉断层(F2)和湖州—临安(F3)断层为界,可将其分为三段,即西北段广德—安吉段(F1-1)、中段安吉—黄湖段(F1-2)以及东南段黄湖—瓶窑段(F1-3)(图 2)。

图 2 孝丰—三门湾断裂广德—杭州段空间几何展布 注:F1:孝丰—三门湾断裂;F2:苏州—安吉断裂;F3:湖州—临安断裂。

(1) 广德—安吉段(F1-1)由4条大致平行的分支断层组成,展布宽度15~18km。第一分支断层西北起自雅山岭北侧,向东南经月湾乡、前程铺,止于两河口,长约25km,走向290°左右,倾向NE。断层通过志留系或泥盆系内部,月湾乡小段构成志留系与泥盆系之间的界线;第二分支断层西北起自七塌,向东南经西湾村、柏垫,止于梨山西,长约24km,走向290°左右,倾向NE,主要构成志留系与泥盆系之间的界线,东南小段位于志留系内部;第三分支断层西北起自广德县西南五龙山北麓,向东南经上、下毛村、月亮乡、芦村,止于石门里,长约21km,走向300°~320°,倾向NE,主要构成志留系与白垩系之间的界线,东南小段位于志留系内部;第四分支断层西北起自大塔西北,向东南经章吴村、后山、孝丰、安吉县城西,长约20km,走向310°,倾向NE,主要构成志留系与白垩系之间的界线,东南小段位于泥盆系内部。

该段断层所处位置地貌上为海拔200~600m的低山,沿各分支断层地貌上形成断层谷或断层崖。图 3为跨该段第一、第二分支断层的地质地貌剖面。

图 3 跨断层广德—安吉段(F1-1)第一、第二分支断层王子山—桑园地质地貌剖面 注:1:灰褐色砂、砾石层;2:青灰色砂岩;3:黄褐色、紫红色、灰绿色泥质砂岩、页岩、粉砂岩;4:正断层。

(2) 安吉—黄湖段(F1-2)主要由3条大致平行的分支断层组成,宽20~22km。由西南向东北第一支分支断层西北起自白水湾,向东南经外百丈,止于黄湖,长约20km,走向320°左右,倾向NE,主要构成奥陶系与侏罗系之间的界线;第二分支断层西北起自安城,经福水,止于方山,长约20km,走向310°左右,倾向NE,主要构成燕山期花岗岩与侏罗系之间的界线;第三分支断层西北起自钱坑桥,向东南经石山村,止于南坞,长约15km,走向290°左右,倾向NE,断层主要发育在侏罗系内部。

地貌上,该段断层所处位置为海拔200~500m的低山,沿断层形成断层沟谷或断层崖。图 4为跨该段3条分支断层的地质地貌剖面。

图 4 跨断层安吉—黄湖段(F1-2)3条分支断层银坊—李村地质地貌剖面 注:1:灰褐色砂、砾石层;2:灰色层凝灰岩、流纹岩;3:灰色泥质灰岩;4:正断层。

(3) 黄湖—瓶窑段(F1-3)西北起自树黄湖镇,向东南经上柏镇、石濑镇,到达瓶窑镇,全长约20km。在瓶窑镇西北的低山区零星出露,断层规模小,主要构成志留系、泥盆系、侏罗系之间的界线,在地貌上大多显示为谷地。

3 野外地质调查 3.1 广德—安吉段

月湾乡西北小陈村建房开挖的剖面上见D1号观察点(图 5),该断层切割志留纪棕褐、黄褐、灰绿色泥质砂岩,断层性质正断层。剖面中发育3条断面f1-1、f1-2、f1-3。其中,f1-1、f1-2属于NW向断层的2个断面,沿各断面形成12cm厚的棕红色断层破碎带和1cm厚的灰绿色断层泥,在f2面上取样品Z119-ESR-01,测试结果为(355±35)ka(表 1);f3为NE走向的断层,被f2截切。除3条断面和破碎带、断层泥外,剖面中志留系褶皱破碎,可见宽度约5m。

图 5 小陈村D1号观察点断层照片(镜像NW)(a)及剖面(b) 注:1:棕褐、黄褐、灰绿色泥质砂岩;2:断层、破碎带和断层泥;3:ESR采样点。

表 1 断裂ESR测年结果

在孤老田村采矿开挖的剖面上见D2号观察点(图 6),该段第一分支断层切割志留纪黑色炭质砂岩和棕褐色砂岩,断层性质为正断层。剖面中发育4条断面f2-1、f2-2、f2-3、f2-4,其中f2-1、f2-2分别构成棕褐色砂岩与黑色炭质砂岩的界线,沿f1形成50cm厚断层角砾岩带,沿f2形成胶结坚硬的黑色断层泥,f2-1、f2-2之间则由黑色炭质砂岩构成的尚有原岩结构的粗碎裂岩,f2-3、f2-4位于棕褐色砂岩内部。

图 6 孤老田村D2观察点断层照片(镜向NW)(a)及剖面(b) 注:1:棕褐色含黏土砾石层;2:棕褐色砂岩;3:断层及角砾岩;4:断层及黑色炭质砂岩构成的粗碎裂岩和断层泥。

在候村修路开挖的剖面上见D3号观察点(图 7),该段第二条分支断层切割志留纪黄绿色砂岩、紫红色泥质砂岩。剖面中见一条断面和厚10cm左右的断层破碎带,断层性质为正断层。

图 7 候村D3号观察点断层照片(镜向NW)(a)及剖面(b) 注:1:黄绿、紫红色泥质砂岩;2:断层及破碎带。

在章吴西南修路开挖的剖面上见D4号观察点(图 8),该段第三分支断层切割志留纪棕褐色砂岩。剖面中出露2条断面f4-1、f4-2,断层性质为正断层。其中f2之上被黄褐色坡洪积含土砾石层覆盖。

图 8 章吴西南D4观察点断层照片(镜向NW)(a)及剖面(b) 注:1:黄褐色含土砾石层;2:棕褐色砂岩;3:正断层。
3.2 安吉—黄湖段

安城东南2km处大东寺旁人工建房开挖的剖面上见D5号观察点(图 9),该段第二条分支断层切割志留纪黄褐、灰褐、黑灰色砂岩、粉砂岩,剖面中共有8条规模不等的断面(f5-1~f5-8),断层性质为正断层。8条断面中除f5-3为NE走向外,其余7条走向NW,属该分支断层的组成部分。8条断层中,f5-7规模最大,沿断面发育厚10~60cm的棕褐色、黑灰色断层破碎带,紧贴断面发育1cm的灰白色断层泥,取样品Z25-ESR-01,测试结果为(591±59)ka(表 1)。

图 9 大东寺D5观察点断层照片(镜像SE)(a)及剖面(b) 注:1:黄褐、灰褐、黑灰色砂岩、泥质砂岩;2:断层及破碎带和断层泥;3:ESR采样点。

在王家边西南1000m新修公路两侧的剖面上见D6号观察点(图 10),该段南侧第一分支断层的2个剖面。南西侧剖面有2条断层(f6-1、f6-2)切割侏罗纪棕色、黄褐色流纹质凝灰岩,断层性质为正断层,两断层之间为流纹质凝灰岩构成的棕色断层破碎带,宽3.7m,沿f1形成2~4cm厚的黑色断层泥,取样品Z87-ESR-01,测试结果为(293±29)ka(表 1)。沿f2断层泥厚约1cm。断层破碎带两侧的流纹质凝灰岩节理发育。

图 10 王家边D6观察点断层照片(镜向SW)(a)及剖面(b) 注:1:棕色、黄褐色流纹质凝灰岩;2:断层及棕色断层破碎带;3:断层及黑色断层泥;4:ESR采样点。

在黄湖东基建开挖的剖面上见D7号观察点(图 11),该段南侧第一分支断层位于奥陶纪灰色薄层泥质灰岩与侏罗纪棕色流纹质凝灰岩之间,可见2条断面(f1、f2),断层性质为正断层。其中,f7-1、f7-2之间为由侏罗纪流纹质凝灰岩构成的断层粗碎裂岩,其间尚有原岩团块,厚1~1.5m。f2右侧发育厚0.3~0.9m的细碎裂岩,沿该断面还发育1~2cm的浅绿色断层泥。取样品Z90-ESR-01,测试结果为(167±16)ka(表 1)。

图 11 黄湖东D7号观察点断层照片(镜向NW)(a)及剖面(b) 注:1:棕色流纹质凝灰岩;2:灰色薄层泥质灰岩;3:断层粗碎裂岩;4:断层细碎裂岩;5:断层泥;6:ESR采样点。
3.3 黄湖—瓶窑段

在瓶窑镇西北修路开挖的剖面上见D8号观察点(图 12),该段分支断层切割志留纪青灰、灰白、黄褐色砂岩、泥质砂岩。剖面中可见3条断面(f8-1、f8-2、f8-3),断层性质为正断层。其中,沿f8-1形成宽20~80cm的断层角砾岩,胶结坚硬,f8-2、f8-3之间为顺断层贯入的灰白色酸性岩脉,宽约4m。受断层活动影响,酸性岩脉破碎。

图 12 瓶窑镇西北D8观察点断层照片(镜向SE)(a)及剖面(b) 注:1:青灰、灰白、黄褐色砂岩、泥质砂岩;2:灰白色酸性岩脉,破碎;3:断层及角砾岩。

在上柏镇西北采石开挖的剖面上见D9号观察点(图 13),该段分支断层切割志留纪青灰、棕褐、暗绿色砂岩、泥质砂岩。剖面中可见4条断面(f9-1~f9-4),断层性质为正断层。其中,沿f9-1、f9-2、f9-3各形成宽30~50cm粗断层破碎带,沿f9-1还有很薄的黄褐色断层泥。f9-3与f9-4之间为顺断层贯入的灰白色花岗岩脉,宽约10m。

图 13 上柏镇西北D9观察点断层照片(镜向SE)(a)及剖面(b) 注:1:青灰、棕褐、暗绿色砂岩、泥质砂岩;2:灰白色花岗岩脉;3:断层及粗破碎带。
4 结论

孝丰—三门湾断裂广德—杭州段西北起自广德县誓节渡西南、月湾街西北,向东南经锅底山、柏垫镇、月湾街、前程铺、芦村镇、孝丰镇、黄湖镇、瓶窑镇,之后隐伏于杭嘉湖平原之下。该断层由多段、多分支断层构成,大致以苏州—安吉断层(F2)和湖州—临安断层(F3)为界,可将其分为三段,即西北段广德—安吉段(F1-1)、中段安吉—黄湖段(F1-2)、东南段黄湖—瓶窑段(F1-3)。通过野外地质地质地貌调查、断层泥ESR测年等认为,孝丰—三门湾断裂广德—杭州段以正断性质为主,倾向NE,最新活动时代为中更新世晚期,最新ESRC测年结果为(167±16)ka)。

对于弱活动地区,要特别注意中更新世活动的断裂,特别是多条中更新世断裂交汇部位,其具备一定的中强地震发震能力,历史上孝丰—三门湾断裂与萧山—球川断裂交汇处发生过929年杭州5 1/4级地震,与余姚—丽水断裂交汇处发生过1998年嵊州—新昌4.5级地震。因此,对于弱活动地区,应加强中更新世断裂、特别是多条中更新世断裂交汇部位发震能力研究以及地震危险性评价工作,可为该地区防灾减灾和土地规划利用等工作提供一定参考。

致谢: ESR年龄样品由中国地震局地质研究所地震动力国家重点实验室测定,在此表示感谢。
参考文献
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