严家桥—枫沙湖断裂第四纪活动特征

路 硕，疏 鹏，方良好，杨源源，郑颖平，谈 昕，潘浩波，宋方敏

(安徽省地震局，安徽 合肥 230031)

0 引言

严家桥—枫沙湖断裂位于长江北差异隆起区，该区西北边界为郯庐断裂带，东南与长江河谷沉降区相邻。由于该断裂多数段落从基岩区通过或隐伏于盆地之下，因此对于该断裂的研究较少。然而值得注意的是，自有文字记载以来沿该断裂发生过两次M>5地震[1-2]，分别为1585年3月6日53/4级地震和1654年2月17日51/4级地震，其中1585年巢湖地震震中烈度达Ⅶ度，造成巢县墙屋有倾覆，桐城、贵池城垣多裂，合肥、安庆、宿松等地均震的影响；1654年枞阳、庐江间地震，舒城、铜陵、庐江等地均有影响。前人在研究1585年巢湖地震的发震构造时多从浅层地震勘探、钻探及历史文献资料等方面入手，认为该地震的发震构造为郯庐断裂带、滁河断裂、桥头集—东关断裂[3]或为严家桥—枫沙湖断裂[4]。而在断裂几何结构及活动时代、性质等方面的研究较少。基于以上情况，本文针对严家桥—枫沙湖断裂开展了地震地质、地震活动性及重力等工作，对断裂的几何结构和活动特征进行研究，认为1585年巢湖地震及1654年枞阳、庐江间地震的可能与严家桥—枫沙湖断裂的最新活动有关。

1 地质构造背景

严家桥—枫沙湖断裂沿巢湖—无为—贵池一带分布，北起严家桥西北，向西南经六家店、戚家大山、蜀山镇、大安山，止于三官山，长约55km。大地构造单元上属于下扬子陆块，其西北以郯庐断裂带为界,与秦岭—大别造山带相接；在地层区域上属于扬子地层区，下扬子地层分区，六和巢县小区[5](图1)。在新构造分区上，处于长江北差异隆起区，该区西北边界为郯庐断裂带,东南与长江河谷沉降区相邻，整体上呈较弱的隆起状态。地貌上以丘陵为主,其间有一些侵蚀或断陷盆地。断裂构造较为发育，其断裂多呈北东向，包括郯庐断裂，乌江—罗昌河断裂，严家桥—枫沙湖断裂及宿松—枞阳断裂。断裂多沿北东向上山体的边界展布，第四系沿河流及山体坡麓展布，局部沿长江及合肥盆地厚度约数十米，反映了第四纪以来的区域地壳较稳定，未有明显的沉降或隆升。同时区域地震活动以中小地震为主，自1970年建立数字测震台网以来，共发生地震多达近280次，多沿郯庐断裂带、乌江—罗昌河断裂和严家桥—枫沙湖断裂分布，最大的两次地震分别为1585年3月6日53/4级地震和1654年2月17日51/4级地震。

主要断裂名称：F11-F1-4 郯庐断裂带；F2 乌江—罗昌河断裂；F3-1-F3-2严家桥—枫沙湖断裂；F4 宿松—枞阳断裂(地震目录来自安徽省地震局,断裂改自区域地质构造图)图1 严家桥-枫沙湖断裂地质图(b)及区域构造图(a)Fig.1 Geologic map of Yanjiaqiao-Fengshahu Fault(b)and its regional tectonic map (a)

2 断裂遥感及深部重力特征

根据区测资料，严家桥—枫沙湖断裂由东、西两支构成[6]，东支从严家桥到戚家大山，长约55km，沿断裂地貌上为走向北北东、由志留系、泥盆系和二叠系等前中生代地层构成的长条状低山，断裂主要位于低山东侧；西支北起高林桥东，向南经小洪山、蜀山镇西、止于大安山，长约50km，沿断裂地貌上为由寒武系、奥陶系、志留系构成走向北北东的长条状低山，断裂主要位于低山东侧。通过卫星影像(图2)解译及野外地质地貌调查可知，东支南段发育在一系列低山丘陵前缘，由北向南分别发育虎皮山、麻鹰山、眠牛山、独山等，属于半隐伏性断裂；西支断裂山脉线性展布清晰，由北向南经南汪村、小许、象山垴等地。

图2 严家桥—枫沙湖断裂遥感影像特征Fig.2 Remote sensing image features of Yanjiaqiao-Fengshahu Fault

严家桥—枫沙湖断裂北段表现出形态特征为NNE向两支平行的分支断裂，分支断裂间构成宽2～3km的谷地，其东支断裂线性规模较大。而南段影像较为隐晦，多被第四系覆盖，浅层勘探及钻探结果显示[4]，两分支断裂间距为0～1km，东支断裂的活动性是早中更新断裂。

重力资料揭示，沿断裂虽不是一条连续的重力梯度带，但却有多个等值线呈NNE向的异常带顺断裂延伸，位置靠近严家桥—枫沙湖的东支。在1阶重力细节图中(图3a)，严桥镇以南，断裂表现为明显的串珠状高重力异常圈闭体，呈近南北方向展布，重力串珠状现象南延到枫沙湖一带消失；2～3阶重力细节图(图3b、c)，高异常串珠圈闭进一步扩大，断裂仍沿串珠体分布；到了4阶重力细节图中(图3d)，沿断裂重力异常现象不明显，推测该断裂切割至中地壳深度。

综合影像解译、野外特征、浅层勘探及重力特征等结果显示，东支断裂的规模更大、活动性较强，西支断裂南段有向东延伸趋势，该断裂重力特征显示的是能切割至中地壳深度的东支断裂。东支断裂应为主断裂，控制着严家桥—枫沙湖断裂的主要活动特征。

3 断裂活动的地质剖面特征

严家桥—枫沙湖断裂段遥感影像线性特征明显，地貌上北段可以看出有“V”型谷地特征，南段地形较为平缓，且在东支严家桥—皮山—麻鹰山—眠牛山—大河滩段和西支的南汪村—小许—象山垴出露段发育了大量的基岩破碎带，系由严家桥—枫沙湖断裂活动所形成。这些剖面虽是基岩露头，但在一定程度上也可以反映断裂的几何特征及运动性质，野外地质观测点展布见图2。

3.1 李家山洼附近断层剖面特征

李家山洼H80观察点(31°23′32.6″N，117°42′48.3″E)，在基建开挖的剖面上，揭露出的地层为泥盆纪黄褐色、紫灰色石英砂岩，灰白、灰绿色含砂砾泥岩，紫红色页岩。其中发育北北东向断层，属该断裂东支，沿断裂形成10～15cm的青灰色泥状破碎带(图4)，紧贴断面有片状断层泥发育，断层泥细腻柔软，表明断裂活动时代较新。取断层泥样品H80-ESR-01，测试结果为(176±26)ka，表明断层最新活动时代为中更新世。

图4 李家山断层剖面Fig.4 Fault profile at Lijiashan

3.2 六家店中学南附近断层剖面特征

六家店中学校园南JH09观察点(31°17′00″N，117°40′05″E)，在基建开挖的剖面上，揭露出的地层为泥盆纪灰白色、紫灰色石英砂岩、砂岩，其中发育3条北北东—北东向的断层(f1～f3)，属严家桥—枫沙湖断裂东支断层，所构成的断层带宽度约25m。沿3条断层皆形成厚20～30cm的断层破碎带，紧贴f3还发育1cm厚的灰色断层泥(图5)，取样品JH09-ESR-01，测试结果为(287±28)ka。因此判断断层最新活动时代为中更新世。

图5 六家店中学南附近断层剖面Fig.5 Fault profile nearby area of south to Liujiadian Secondary school

3.3 龙骨山东侧附近断层剖面特征

严家桥西龙骨山东侧H79观察点(31°23′58″N，117°40′38″E)，在采石开挖的剖面上，揭露出的地层为寒武系灰色灰岩，其中发育5条断层f1、f2、f3、f4、f5，断层性质逆断层，构成的破碎带宽约10m(图6)。该剖面属于该断裂西支的一个剖面。沿断面发育多条近水平的擦痕，根据擦痕及断面阶步判断最新活动为右旋走滑，兼有一定的逆冲分量。

图6 龙骨山东侧附近 H79观测点断层剖面Fig.6 Fault profile of H79 observation sites nearby the east of Longgushan

严家桥西南龙骨山东侧H78观察点(N31°23′56″,E117°40′33″)，在采石坑剖面上，揭露出的地层为寒武纪灰色灰岩，其中发育4条断层f1、f2、f3、f4，剖面上断层性质为逆断层，所构成的破碎带宽约10m，沿断面近水平擦痕发育，且皆形成棕红色断层泥。该剖面位于龙骨山东缘，属于断裂西支的一个剖面。在f3上取样品H78-ESR-01，由于信号不好，无测试结果。

图7 龙骨山东附近H78观测点侧断层剖面Fig.7 Fault profile of H78 observation sites nearby the east of Longgushan

3.4 关于断层最新活动时代的讨论

通过断层泥ESR测试方法测试断层最后一次活动的时代的方法被广泛应用[7-9]，尤其是在地震活动背景越强地区，断层泥ESR测年结果越能代表断裂最后一次活动的时代，但在地震背景较弱至中等强度地震区，断层泥ESR测年结果并不能代表最后一次活动时间，但可以用来研究断裂晚新生代以来的强烈活动情况。本研究区在有地震记录以来，仅发生了两次5级地震，小震记录相对较少，地震活动背景中等，在野外基岩剖面采集断层泥样品，测试结果是(176±26)ka 和(287±28)ka，因此确定断裂的最新活动时代为中更新世中晚期。地质剖面上，沿断面大多有近水平擦痕发育；结合断层地貌综合分析，区域构造应力场为NEE-SWW向挤压，断裂最新活动性质应是以走滑为主。

4 1585年巢湖53/4级地震及1654年枞阳、庐江间51/4级地震发震构造分析

破坏性地震的发生与特定的地壳构造或地震构造及区域地壳构造动力等密切相关，对于其活动性鉴定，可用探槽、浅层物理技术和年代技术等结合深部探测手段进行评价，但对中等和弱地震活动区来说，确定5～6级地震的发震构造较为困难，活动地区由于在这些地震发生时地表并无地震破裂带发育，在震区除可发现第四纪早、中期活动过的断层外，地表常不能发现晚更新世以来的活动断层[10-11]。本区的构造运动即具有这样的特征，因此在研究该区地震发震构造活动时，要对控制该区第四纪沉积发育和地貌发育的线性地貌变异带及构造活动的研究外，也要关注对沿带发育的中等强度地震的研究分析。

安徽历史地震等震线长轴方向主要分布在北东、北东东等方向，与震中区的新生代活动断裂走向有较好的一致性[12]。严家桥—枫沙湖断裂沿线发生过5级以上地震两次，分别为1585年3月6日53/4级地震和1654年2月17日51/4级地震。图8给出了1585年地震的Ⅵ度等震线和1654年地震的Ⅳ等震线，可以看到，两次地震的等震线均呈现NNE-NE向，与严家桥—枫沙湖断裂与长轴方向有很好的一致性。另外，1585年的巢湖地震处于严家桥—枫沙湖断裂与乌江—罗昌河断裂的位置交汇部位；1654年枞阳、庐江地震处于宿松—枞阳断裂与严家桥—枫沙湖断裂交汇处。通过野外基岩剖面的断层泥样品测试结果可知，严家桥—枫沙湖断裂是一条中更新世中晚期活动断裂。该断裂为区域性NEE-SWW向挤压作用下，调节分配了郯庐断裂带中南段的应力，而NNE向的严家桥—枫沙湖断裂较地震附近的其他方向断裂更容易积累应力，更具中强地震的发震能力。通过以上断裂活动和地震活动的分析，认为1585巢湖M53/4级地震及1654年枞阳、庐江间M51/4地震的发生可能与严家桥—枫沙湖断裂的最新活动有关。

5 结论

通对严家桥—枫沙湖断裂进行卫星影像解译与详细的野外地质调查，基于断层剖面分析、断层泥年龄样品测试及1585年3月6日53/4级地震和1654年2月17日51/4级地震发震构造分析，得到以下认识:

(1)严家桥—枫沙湖断裂在遥感影像上有很好的线性特征，断裂北起严家桥西北，向西南经六家店、戚家大山、蜀山镇、大安山，止于三官山，长约55km。该断裂北段由东、西两支构成，东支从严家桥到戚家大山，长约55km，西支北起高林桥东，向南经小洪山、蜀山镇西、止于大安山，长约50km。影像解译、野外特征、浅层勘探及重力等结果显示，它是一条切割至中地壳深度的断裂，其东支断裂的规模更大，活动性较强，控制着严家桥—枫沙湖断裂的主要活动特征。

(2)根据野外露头剖面调查分析严家桥—枫沙湖断裂其活动性质，断层擦痕显示具走滑特征，故推测该断裂为断层活动为右旋走滑。断层泥ESR测试结果表明该断裂最新活动时代为中更新世中期。

(3)基于对严家桥—枫沙湖断裂活动特征、1585年3月6日53/4级地震和1654年2月17日51/4级地震等震线特征及区域断裂分布特征的综合研究，认为两次地震的发生可能与严家桥—枫沙湖断裂的最新活动有关。