湖南省常德－安仁北西断裂带特征研究

 

肖和平^1） 陈学良^2）

 

1）湖南省地震局,长沙市中意一路326号,410004

           2）中国地震局地球物理研究所，北京市民族大学南路5号  100081

摘要：常德—安仁断裂带不但是一条控制中国东部特殊诱发性地震带的构造，也是制约湖南省地震北西向有序分布的地质构造。在华南地块东、西两侧的印度板块、西太平洋板块、菲律宾板块与欧亚板块推挤碰撞的北西—南东挤压作用下，华南地块向南东运动，并起着线性传递作用，地壳内或深部存在“静态”应力应变调整运动，均可引起局部构造活动引发地震效应。常德—安仁断裂带控制着湖南岩浆岩体、地形地貌形态，特别是在华南地块的主导力作用下，该构造具有中强地震生成的动力因子。

关键词: 湖南省  常德—安仁断裂带  北西向构造

 

0引言

本文的广义常德—安仁断裂带主要包括慈利—常德—宁乡—醴陵断裂带与锡矿山—邵东—水口山—郴州断裂带所围限的地域(图1)。基于前人大量的工作和我们实地现场考察、勘查结果，通过宏观入手、微观取证、精细分析和综合判定的方法，我们综合认为该断裂带不但是一条控制中国东部特殊诱发性地

图1  湖南省常德--安仁断裂带略图

（据湖南省地质矿产局资料编绘，1988）

Fig.1 Sketch map of Changde-An’ren fault in Hunan Province

 

[项目类别] 湖南省科技厅（社会发展支撑计划），2008SK3133 ,“湖南省地震构造研究”。

[作者简介] 肖和平，男，湖南省地震局，高级工程师，主要从事防震减灾工作。

震带的构造，也是制约湖南省地震北西向有序分布的地质构造，它控制着湖南东部岩浆岩体、地形地貌形态，特别是在华南地块东、西两侧的印度板块、西太平洋板块、菲律宾板块与欧亚板块推挤碰撞的北西—南东挤压作用下，华南地块向南东运动，并起着线性传递作用，地壳内或深部存在“静态”应力应变调整运动，均可引起中强地震的发生。下面从深部构造、遥感地质、地震活动性等对其巨大断裂带特征进行分析。

1、常德—安仁断裂带深部特征

常德—安仁断裂带在卫星自由空气重力异常图上反映为宽约80—100km(饶家荣,1993),强度为-20---30mGal的负异常带(图2)。在湖南境内长约450km,走向324°--330°。

 

图2  湖南省常德--安仁断裂带略图

（据饶家荣，1993））

1.转换断裂;2.古俯冲—碰撞带;3.断裂带;4. 正异常;5.负异常

 

Fig.2 The map of Changde-An’ren fault in Hunan Province

 

 (1)慈利—常德—宁乡—醴陵断裂带

该带北起秦岭,南经湖北西部地区，湖南慈利、衡阳、安仁进入湘鄂粤交界处，向南继续延伸至汕头带,全长约1000km.慈利—常德—宁乡—醴陵断裂是深达上地幔的巨型线性低密度构造弱化带。爆破地震资料(益阳)反映:地壳厚度东北约31km,西南厚约36km,垂直落差在5km左右。在常德地区岩石圈底界落差大于100km。在常德—桃源地区为一插入软流层的刚性“地幔楔”,最深可达300km。在汉寿--安乡--汩罗--湘阴一带为岩石圈厚仅50—75km的软流上隆区。据大地电磁测深资料,衡东有一个深达岩石圈底部的狭窄深延带(50--90Ω.m),壳下低速层下凹5km左右。

据饶家荣等研究认为：慈利—常德—宁乡—醴陵断裂是切割扬子微板块与华南微板块的北西向“岩浆缝合线”--转换构造(图3)，伴随青藏板块向扬子微板块的俯冲—碰撞作用，沿袭慈利—常德—宁乡—醴陵转换断裂的先存构造发生了新的构造热事件，即在加里东—印支—燕山期，由于该断裂带深切地壳--上地幔，使两侧多次发生岩浆活动，形成长达280km、宽20--30km、底板埋深厚度7--23km的巨大半隐伏—隐伏花岗岩带。我们支持饶家荣等研究成果。

(2) 锡矿山—邵东—水口山—郴州断裂带

该断裂带北起湖南省锡矿山,南经邵东、郴州，南延入广东省凡口一带，全长约370km，在湖南省境内长约313km。在邵阳—郴州一带主要表现为重力低（花岗岩体）及北西向重力变异带。沿带的多期次的岩浆岩活动，即酸性、

 

图3 湖南省深部构造略图

（据饶家荣资料编绘，1993）

Fig.3 Sketch map of the deep structure in Hunan Province

 

中酸性至碱性岩等分布。

据地球物理资料，沿断裂带下壳结晶基底为狭窄的陡倾断裂带，总体走向为北西40°，倾向北东。断裂造成位于上盘莫霍面逆冲抬升2—5km，断裂于上地壳内为一系列剪切褶皱、断裂和剪切重熔花岗岩等构造形迹。在剖面上，表现自下（韧性流层）而上（地表）的辫状撒开。

2、常德—安仁断裂带遥感地质特征（姜端午，李大明，李文辉，2000）

据卫星遥感解译的地质特征（图4）反映：

(1)慈利—常德—宁乡—醴陵断裂带

该带位于湖南北部，经洞庭湖南缘，南东延伸醴陵后出省境，走向约300°--305°，宽达7—30km，省内延伸约300km。在北西段横切江南古陆(雪峰古陆)弧形头部,并作为洞庭湖南缘、西缘的控制构造。

按遥感图像特征，北西段：南西侧为宽阔线带状的呈武陵山脉，使北东向

 

图4 湖南省北西向构造解译略图

(据姜端午，李大明，李文辉，2000)

1.地壳断裂;2.区域性断裂;3.区域伴生断裂;4.岩石圈派生断裂;5.复式背斜;6.复式向斜;7.玄武岩;8. 花岗岩; 9.岩石圈断裂; 10.基底断裂

Fig.4 Sketch map of North West tectonic interpretation in Hunan Province

 

延伸的山脉在北西向断裂展布部位整体中断；北东侧为零星展布的块状、短柱状图形，低矮山丘陵地形构成斑点状图形，往往显示一系列北西及北北西向羽毛状线性构造的X型共轭裂隙图形。

中段：岩坝桥—麻田一带，位于安化—洪江—通道南东侧，洞庭湖区南缘，终止于雪峰山脉北东延展整体处。为带宽约30—40km的岩浆岩带，断裂呈断续的线带状线性构造图像，岩体往往构成长轴轴向北北西或近北西西向的椭圆形或近圆形的块体图形。

南东段：株洲—醴陵间出现后期构造干扰、形迹不太明显的断续线状构造。

(2) 锡矿山—邵东—水口山—郴州断裂带

该断裂斜贯湖南省中东部，呈310°--315°延伸，省内延伸约400km。断裂北西延伸终止于安化—洪江—通道附近，向南东延伸瑶岗仙后延入省外。该带为构造岩浆岩带为特征，宽约30—50km。

该断裂带地表形迹不甚明显。在卫星影像上呈一条宽又亮的浅色条带，整体呈帚状展布。

锡矿山—双峰一带为线性构造图像，呈密集、连续的线条带状图形，影像带宽约1—2km。断裂带横向展布在祁阳弧形构造之上，断裂带内的褶皱枢纽同步翘起或倾伏。在望云山、金石桥、高坪、罗洪等花岗岩为长轴北北西向的椭圆或长条带脉状图形。邵东—井头江带，在邵东东侧为不很显著的线性构造，南东的东井--车江的衡阳盆地中为不明显的线性构造，关帝庙岩体呈长轴为310°的脚板状图形。水口山—郴州一带为北西构造图像显著地段，形成走向320°的斜列造型轴褶皱及走向断裂。

3、常德—安仁断裂带地表地质特征

(1)慈利—常德—宁乡—醴陵断裂带^1）、2）

铙家荣,王纪恒,曹一中,等^1）和湖南省地质矿产局^2）对该断裂进行了翔实的工作，我们加以引证。该断裂带以常德－益阳－长沙断裂带为主。该带自常德向南东经益阳，然后进入长沙，总体走向320°--290º，多倾向北东，倾角50º左右，长约200km。它主要发育于中－上元古界和白垩系中。在地形地貌上，常德－益阳―长沙断裂是雪峰山隆起与洞庭湖坳陷的分界断裂。断裂以北，大部为洞庭湖水占据，以南则广泛分布早、中更新世河湖相堆积，即断裂北侧第四系厚约100－150m，南侧是基岩组成的岗丘。在卫星影像中线性构造清晰。在常德－河洑一带，据浅层地震探测资料，断裂将中更新统顶面和上更新统下部错移2m（中

1）湖南桃花江核电厂可行性研究阶段地震安全性评价报告，北京中震创业工程科技研究院（中国地震局地质研究所），湖南省防震减灾工程研究中心，中国地震灾害防御中心，2007年3月；

2）湖南大唐华银核电厂初可研阶段候选厂址地震地质调查及评价专题报告,中国地震局地质研究所、湖南省防震减灾工程研究中心，2006年5月；

 

国地震局地质研究所，1990）。于益阳附近，见中新统砾石层被抬高40m左右。长沙市新开铺一带，中更新统发育一系列走向NW40－70º的断裂，有些“通天”，但上无覆盖层，断面存在侧伏角24－30º的擦痕，具左旋斜滑阶步，其中最大垂直错动幅度达10－15m。在南郊公园附近也发育一系列NW走向的逆断裂，估计断距有20m左右。上述资料表明，该断裂在中更新世晚期活动，而其西北端于晚更新世早期有明显活动。在该断裂与北东－北北东向断裂交汇处发生过多次中小地震。

在沧水铺至泉交河约10km范围内，共进行了7个第四系露头点的观察，野外实际调查结果表明：7个露头点近地表均发育中更新世网纹红土。在长沙-常德高速公路南边的一个露头上直接观察到了下伏砂砾石层，向北倾斜，倾角5-12º。发育层状地貌面，普遍受到近南北向水系的切割，在层状地貌面顶部高程相差不大，地势平坦，整体上表现出向北缓倾斜的特点，不存在差异性的地形差异。由此可见，常德－益阳－长沙断裂带的东南段为早-中更新世断裂。

中段分布汉寿县境内的聂家桥至阳南塘一带(北京中震创业工程科技研究院（中国地震局地质研究所），湖南省防震减灾工程研究中心，中国地震灾害防御中心，2007)，比较而言，对断裂带中段的研究程度较低。由于该断裂段分布在近区域范围的北部边缘地带，在通过钻孔资料收集、浅层物探和地表地质地貌调查，结果表明：该断裂段为早-中更新世断裂，不是晚更新世活动断裂。

 

图5 白水镇五家岭北西向断裂剖面图

Fig.5 Profile of North-West fault at Baishui town-Wujialing

  

图6 双凤村北西断裂剖面图

Fig.6 Profile of North-West fault at Shuangfeng village

 

上述资料表明,常德-益阳-长沙断裂带东南段和中段为早-中更新世断裂；西北段在中更新世晚期和晚更新世早期有过活动。

综上所述，常德-益阳-长沙北西向断裂是常德—安仁断裂带的北西侧边缘构造，其常德-益阳-长沙断裂均向北西和南东端延伸至慈利、醴陵一带，常德—安仁断裂带遥感地质特征（姜端午，李大明，李文辉，2000）及岩浆岩的空间展布均能说明这一点。

(2) 锡矿山—邵东—水口山—郴州断裂带

该断裂带在永州市白水镇五家岭(26°25′30.5″N，111°58′41。8″E)祼露北西向断裂，走向320°，倾向北东，倾角75°。破碎带为三迭系砂质页岩和砂岩，其内为挤压片理化，宽约15m。该地质点位于湘江河流支流的白水河三级阶地之上，均为中更新统地层覆盖，上覆地层没有错动迹象（图5）。沿白水河上游的双凤村（26°22′31.7″E，111°55′42.1″N）出露奥陶系砂质页岩和砂岩、灰岩，地层陡峻，倾角在65°--90°。断裂走向330°，破碎带宽约10m。带内主要表现为挤压片理化，东侧地层产状明显相顶（图6）。

综上所述，我们有理由推断锡矿山—邵东—水口山—郴州断裂带为早更新世活动的断裂。综合分析，可以认为慈利—常德—宁乡—醴陵断裂带和锡矿山—邵东—水口山—郴州断裂带分别是常德—安仁断裂带的北东和南东边缘构造，从两者间的构造形迹及地震活动性、地热活动（岩浆岩体）、遥感特征解译、地形地貌的分析，常德—安仁断裂带是横切湖南省境内的巨大构造，其活动时代为早—中更新世。

4、常德—安仁断裂带与地震关系

湖南省地处中、新生代以来强烈活动的北北东和北东向构造系占居主导地位的中国东部地区，区内南部横亘南岭巨型纬向构造带，北面有秦岭巨型纬向构造带。区内还存在具长期发育、多次活动特征的北西（340°—290°）线性构造。中国东部地区新生代以来的北西向线性构造普遍发育的事实，近年来已引起地学界广泛注意。该组线性构造对新生代的火山活动、沉积盆地及现代地震活动起着主要控制作用卫星影像的特征之一就是它几乎切错了北北东走的线性构造。中国沿海海域及邻近区的地震活动大都与北西向线性构造有关。因此，北西向线性构造在中国东部的地震、地质意义不亚于北北东构造系。中国东部地区一系列地震活动所表现的特点为：地震活动主要北北东、北东和北西、北北西向两组共轭断裂在近东西向的区域构造应力场作用下活动的产物。

据鄂湘粤地区水库和矿山地震排列方向与北西向构造线的一致性以及北西向构造在地表形迹发育的不均匀性（即时隐时现）等分析，认为位于该断裂带的地区潜伏（隐伏）着一条正处发展中的北西向深大断裂带。由此可见，常德—安仁断裂带不但控制了中国东部特殊诱发性地震带的构造，也是控制湖南省地震北西向有序分布（图7）的地质构造。湖南的地震活动主要处在常德—安仁断裂带与第四纪活动的太阳山断裂带、宁乡—新宁断裂带、茶陵—临武和万安－遂川－汝城断裂带交汇部位，因此出现了湘北、湘中和湘东南地区地震活动相对集中的现象。

5、讨论与分析

在华南地块东、西两侧的印度板块、西太平洋板块、菲律宾板块与欧亚板块推挤碰撞的北西—南东挤压作用下，华南地块向南东运动，并起着线性传递作用，地壳内或深部存在“静态”应力应变调整运动，均可引起局部构造活动引发地震

 

图7  湖南及邻区地震分布图

（M≥2.0,1970年1月—2008年11月）

Fig.7 Seismic distribution map in Hunan Province and its adjacent areas

效应 (肖和平,2006)。常德—安仁断裂带控制着湖南岩浆岩体、地形地貌形态，特别是在华南地块的主导就力作用下，该构造具有中强地震生成的动力因子。因此，对其应引起高度的重视。同时，相应开展对该北西向巨大断裂带的第四纪活动习性研究。

 

   参考文献

 

湖南省地质矿产局，1988. 湖南省区域地质志[M]. 北京：地质出版社;

铙家荣,王纪恒,曹一中,等, 1993，湖南深部构造[J],长沙,湖南地质(增刊第7号), 1～100.

姜端午、李大明、李文辉，2000，湖南省北西向构造遥感地质特征初探[J]，长沙，湖南地质，19卷4期，229—232。

肖和平，1996，中国东部特殊地震带研究[J]，兰州，西北地震学报，18卷2期，12～17。

肖和平，2006，华南地块动力环境与地震[J]，长沙，湖南地学新进展（5），湖南地图出版社，36～46。

 

 

 

Study on characteristics of Changde – An’ren North-West fault in Hunan Province

 

XIAO Heping¹⁾  CHEN Xueliang²⁾ 

1)Earthquake administration of Hunan Province,No.326, Zhongyi 1^st road, Changsha 410004, China.

2)Institute of Geophysics, China Earthquake Administration. No. 5, Minzudaxue Nanlu, Haidian District, Beijing 100081, China.

 

Abstract: Changde – An’ren fault is not only a special control structure of seismic-induced zone in eastern China, but also restricting orderly distribution of the NW geological structure in Hunan Province. The Indian plate in the South China block east and west sides, the western Pacific plate, Philippine plate and the Eurasian plate collision pushed and squeezed each other in North West - South East direction, under this condition, that the South-China block move to south-east direction, plays a linear transfer role. There are "static" stress-strain adjustment exercise  in the crust or in the deep, which maybe cause local tectonic activity and can trigger the seismic effect. Changde - An’ren fault mainly control the magma and rock, topography relief in Hunan Province, especially, under the South China block’s effect, the structure have a dynamic trigger factor of moderate earthquake.

 

Key words: Hunan Province；Changde – An’ren fault；North-West structure