引用本文
张鹏, 张媛媛, 许汉刚, 刘建达, 陈建强, 李丽梅, 李金良, 顾勤平, 蒋新. 苏锡常断裂的第四纪活动性[J]. 地震地质, 2019,41(5): 1172-1184.
ZHANG Peng, ZHANG Yuan-yuan, XU Han-gang, LIU Jian-da, CHEN Jian-qiang, LI Li-mei, LI Jin-liang, GU Qin-ping, JIANG Xin. RESEARCH ON THE CHARACTERISTICS OF QUATERNARY ACTIVITIES OF SU-XI-CHANG FAULT[J]. SEISMOLOGY AND GEOLOGY, 2019,41(5): 1172-1184.  
DOI:10.3969/j.issn.0253-4967.2019.05.007
Permissions
Copyright©2019, 《地震地质》编辑部
《地震地质》编辑部 所有
苏锡常断裂的第四纪活动性
张鹏1, 张媛媛1, 许汉刚2,*, 刘建达2, 陈建强3, 李丽梅2, 李金良2, 顾勤平2, 蒋新2
1)南京工业大学, 交通运输工程学院, 南京 210009
2)江苏省地震局, 南京 210014
3)中国地质大学(北京), 地球科学与资源学院, 北京 100083;
*通讯作者: 许汉刚, 男, 1963年生, 高级工程师, 主要从事地球物理勘探及地震地质研究, E-mail: hagnxu@126.com。

〔作者简介〕 张鹏, 男, 1981年生, 2007年于南京大学地球科学系获构造地质学专业博士学位, 副研究员, 研究方向为活动构造, E-mail: zhpnju@163.com。

收稿日期: 2019-01-30
基金项目: 苏州市政府项目“苏州市活动断层探测与地震危险性评价”、 常州市政府项目“常州市城区活动断层探测与地震危险性评价”和“南京工业大学引进人才科研专项启动经费”共同资助
摘要

苏锡常断裂是长三角地区一条重要的NW向隐伏断裂。 文中利用浅层地震勘探和钻孔联合剖面探测方法, 对苏锡常断裂的展布特征及其第四纪活动性进行了系统研究。 浅层地震勘探成果表明: 在苏州地区, 苏锡常断裂南支整体倾向NE, 倾角约60°, 基岩断距3~5m, 以正断活动为主; 在常州地区, 苏锡常断裂北支以正断活动为主, 倾向S, 倾角约55°~70°, 基岩断距4~12m。 在地震剖面上, 苏锡常断裂的各个断点都以断错基岩面为特征, 第四系内部层位断错不明显。 苏州东桥镇场地上, 苏锡常断裂南支断错的最新地层为下更新统上部; 常州朝阳路场地上, 苏锡常断裂北支断错的最新地层为中更新统底部。 综合判断苏锡常断裂的最新活动时代为中更新世早期。 苏锡常断裂在前第四纪总体以左旋正断活动为主, 早更新世后则在多处转变为左旋逆断性质, 第四纪内部层位断错量约3m, 判断苏锡常断裂最大潜在地震震级为6.0级。

关键词: 苏锡常断裂; 第四纪活动性; 浅层地震勘探; 钻孔联合剖面
中图分类号:P315.2 文献标志码:A 文章编号:0253-4967(2019)05-1172-13
RESEARCH ON THE CHARACTERISTICS OF QUATERNARY ACTIVITIES OF SU-XI-CHANG FAULT
ZHANG Peng1, ZHANG Yuan-yuan1, XU Han-gang2, LIU Jian-da2, CHEN Jian-qiang3, LI Li-mei2, LI Jin-liang2, GU Qin-ping2, JIANG Xin2
1)College of Transportation Science & Engineering, Nanjing Tech University, Nanjing 210009, China;
2)Jiangsu Earthquake Agency, Nanjing 210014, China
3)School of the Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083, China
Abstract

Running across the urban areas of Changzhou, Wuxi and Suzhou, the NW-trending Su-Xi-Chang Fault is an important buried fault in Yangtze River Delta. In the respect of structural geomorphology, hilly landform is developed along the southwest side of the Su-Xi-Chang Fault, and a series of lakes and relatively low-lying depressions are developed on its northeast side, which is an important landform and neotectonic boundary line. The fault controlled the Jurassic and Cretaceous stratigraphic sedimentary and Cenozoic volcanic activities, and also has obvious control effects on the modern geomorphology and Quaternary stratigraphic distribution.
Su-Xi-Chang Fault is one of the target faults of the project “Urban active fault exploration and seismic risk assessment in Changzhou City”and “Urban active fault exploration and seismic risk assessment in Suzhou City”. Hidden in the ground with thick cover layer, few researches have been done on this fault in the past. The study on the activity characteristics and the latest activity era of the Su-Xi-Chang Fault is of great significance for the prevention and reduction of earthquake disaster losses caused by the destructive earthquakes to the cities of Changzhou, Wuxi and Suzhou.
Based on shallow seismic exploration and drilling joint profiling method, Quaternary activities and distribution characteristics of the Su-Xi-Chang Fault are analyzed systematically. Shallow seismic exploration results show that the south branch of the Su-Xi-Chang Fault in Suzhou area is dominated by normal faulting, dipping to the north-east, with a dip angle of about 60° and a displacement of 3~5m on the bedrock surface. The north branch of the Su-Xi-Chang Fault in Changzhou area is dominated by normal faulting, dipping to the south, with a dip angle of about 55°~70° and a displacement of 4~12m on the bedrock surface. All breakpoints of Su-Xi-Chang Fault on the seismic exploration profiles show that only the bedrock surface was dislocated, not the interior strata of the Quaternary.
On the drilling joint profile in the Dongqiao site of Suzhou, the latest activity of the south branch of Su-Xi-Chang Fault is manifested as reverse faulting, with maximum displacement of 2.9m in the upper part of Lower Pleistocene, and the Middle Pleistocene has not been dislocated by the fault. The fault acts as normal fault in the Pre-Quaternary strata, with a displacement of 3.7m in the Neogene stratum. On the drilling joint profile in the Chaoyang Road site of Changzhou, the latest activity of the north branch of Su-Xi-Chang Fault is manifested as reverse faulting too, with maximum displacement of 2.8m in the bottom layer of the Middle Pleistocene. The fault acts as normal fault in the Pre-Quaternary strata, with a displacement of 10.2m in the bedrock surface.
Combining the above results, we conclude that the latest activity era of Su-Xi-Chang Fault is early Middle Pleistocene. The Su-Xi-Chang Fault was dominated by the sinistral normal faulting in the pre-Quaternary period, and turned into sinistral reverse faulting after the early Pleistocene, with displacement of about 3m in the Quaternary strata. The maximum magnitude of potential earthquake on the Su-Xi-Chang Fault is estimated to be 6.0.

Keyword: Su-Xi-Chang Fault; Quaternary activities; shallow seismic exploration; drilling joint profiling
0 引言

苏锡常断裂属于无锡-宿迁断裂(亦称为沿湖断裂)南段的组成部分。 无锡-宿迁断裂为区域性大断裂, 由太湖南端向NW越过长江, 沿一系列湖泊(太湖、 邵伯湖、 高邮湖和骆马湖)展布(中国科学院地质研究所, 1959; 江苏省地质矿产局, 1984; 王斌等, 2008), 可能终止于郯庐断裂带附近, 长度> 300km。 该断裂是由数条300° ~330° 走向的断裂组成的断续延伸的断裂带, 在卫星影像图上可见其断续分布的线性特征, 主体部分被第四系覆盖。 其向SE延伸, 可能至浙江嘉善一带, 并与嘉善-壹山断裂相接。

苏锡常断裂贯穿常州市、 无锡市及苏州市城区, 是长三角地区的一条重要的NW向断裂构造。 在构造地貌上, 断裂西南侧为丘陵地貌区, 东北侧发育一系列湖泊及相对低洼凹陷的地形地貌。 由此可见, 该断裂为一条重要的地貌和新构造分区界线, 其控制了侏罗纪及白垩纪地层的沉积及新生代火山活动, 同时对现代地貌及第四纪地层的分布具有明显的控制作用, 其规模大、 活动时间长且影响深度大。 在该断裂附近曾经发生过999AD常州5 1/2级地震和1501AD苏州4 1/2级地震; 该断裂与近EW向的幕府山-焦山断裂交会处附近亦曾发生过多次破坏性地震, 表明该断裂对破坏性地震具有一定的控制性作用(王浩男等, 2016; 吴中海等, 2016)。

据江苏省地震局以往在常州市获得的浅层人工地震探测结果及钻孔资料分析, 苏锡常断裂明显截断了江阴复式背斜的端部, 使江阴复式背斜在横山桥一带突然中断, 埋入地下, 形成了明显的断错地貌; N+Q等厚线在断裂通过处发生明显的拐弯变形, 反映了断裂对新生代沉积及地貌具有明显的控制作用。 在常州— 西夏墅一带形成了新生代凹陷盆地, 即奔牛凹陷, 断裂对该凹陷有明显的控制作用。 据无锡市轨道交通1号线、 2号线钻探结果可知, 苏锡常断裂通过处的基岩面有明显落差, 断裂对N+Q沉积有一定控制作用。

对苏锡常断裂的活动性质、 特性和最新活动时代进行研究, 对于常州市、 无锡市和苏州市的防震减灾工作、 防御和减轻因城市直下型破坏性地震造成的地震灾害损失具有重大意义。 但该断裂隐伏于地下, 且覆盖层较厚, 以往对其进行研究所获得的结果及对其活动性的认识都非常有限(郑颖平等, 2013)。 本研究中, 我们结合“ 常州市城区活动断层探测与地震危险性评价” 项目和“ 苏州市活动断层探测与地震危险性评价” 项目对苏锡常断裂开展了大量浅层地震勘探工作, 在浅层地震勘探的基础上, 选择代表性场点开展钻孔联合剖面探测, 研究了该断层的第四纪活动特征, 所得成果对于城市防震减灾、 城市规划及土地利用都具有重要意义。

1 苏锡常断裂浅层地震勘探

在充分搜集前人研究资料的基础上开展了浅层地震勘探, 在苏州地区针对苏锡常断裂南支共布置了6条测线; 在常州地区针对苏锡常断裂北支共布置了8条测线(图 1)。

图 1 苏锡常断裂展布和浅层地震测线位置示意图
F1苏锡常断裂; F2宁国-绩溪断裂; F3茅山断裂带; F4南京-湖熟断裂; F5幕府山-焦山断裂; F6昆山-嘉定断裂; F7吴江-千灯断裂; F8太仓-奉贤断裂; F9湖州-苏州断裂; F10浏河-新场断裂Fig. 1 Schematic map of Su-Xi-Chang Fault and location of shallow seismic prospecting lines.

1.1 苏州地区浅层地震勘探

苏州地区浅层地震勘探所获得的苏锡常断裂典型断点的简要介绍如下:

f1-1 断点: 位于L1-1测线, 由f1-1 断点局部叠加剖面(图2a)可以看出, 基岩反射波组(P4)在断点处明显不连续, 呈下凹形态, 且断点北侧基岩内部走时450~500ms的范围明显比南侧多1组反射波组, 此为断裂存在的典型动力学特征之一。 据基岩反射波组(P4)可知, 基岩面视断距较小, 约2~3m。 断点倾向N, 视倾角较陡, 约60° , 表现为上盘下降、 下盘上升的正断层。

图 2 苏锡常断裂南支(苏州地区)浅层地震剖面(局部)
a f1-1 断点局部叠加剖面及地质解释图; b f1-2 断点局部叠加剖面及地质解释图; c f1-4 断点局部叠加剖面及地质解释图; d f1-5 断点局部叠加剖面及地质解释图Fig. 2 Part of the shallow seismic sounding profile of the south branch of Su-Xi-Chang Fault in Suzhou City.

f1-2 断点: 位于L1-2c测线, 由f1-2 断点局部叠加剖面(图2b)可知, 基岩反射波组(P4)在断点处明显不连续, 呈下凹形态, 与f1-1 断点具有相同的同相轴表现形式。 据基岩反射波组(P4)可知, 基岩面视断距较小, 约3m。 断点倾向N, 视倾角较陡, 约60° , 断点右侧同相轴出现挤压形态; 该断点具有多期活动性质, 早期表现为上盘下降、 下盘上升的正断层, 晚期有逆断层的表现。

f1-4 断点: 位于L1-6测线, 由f1-4 断点局部叠加剖面(图2c)可以看出, 基岩反射波组(P4)在断点处明显不连续, 西南侧为志留纪地层, 东北侧为二叠纪地层, 表现为西南侧的古潜山与东北侧较平坦基岩面的转折点, 断点附近同相轴紊乱, 且存在弧形反射, SW基岩内部走时270~320ms的弧形反射波亦终止于此断点附近, 此为断裂存在的典型运动学、 动力学特征之一。 据基岩反射波组(P4)可知, 基岩面视断距较小, 约3m。

f1-5 断点: 位于L1-6测线, 由f1-5 断点局部叠加剖面(图2d)可以看出, 基岩反射波组(P4)在断点处明显不连续, 基岩面视断距约5m。 断点倾向NE, 视倾角较陡, 约60° , 表现为上盘下降、 下盘上升的正断层。

图 3 苏锡常断裂北支(常州地区)浅层地震剖面(局部)
a f1-2 断点局部叠加剖面及地质解释图; b f1-4 断点局部叠加剖面及地质解释图; c f1-5 断点局部叠加剖面及地质解释图; d f1-11 断点局部叠加剖面及地质解释图Fig. 3 Part of the shallow seismic sounding profile of the north branch of Su-Xi-Chang Fault in Changzhou City.

浅层地震(反射)测线上的断点特征见表1 。 对所有断点进行分析对比, 并结合苏锡常断裂的特征, 判断苏锡常断裂南支在苏州地区的整体走向为NW向, 倾向NE, 倾角约60° , 基岩面视断距为3~5m, 以正断活动为主。 在地震剖面上, 苏锡常断裂南支的各个断点都以断错基岩面为特征, 第四系内部层位断错不明显。

表1 苏锡常断裂南支浅层地震勘探工作断点特征简表(苏州) Table1 Characteristics of breakpoints in shallow seismic exploration of the south branch of Su-Xi-Chang Fault in Suzhou City
1.2 常州地区浅层地震勘探

常州地区浅层地震勘探获得的苏锡常断裂北支的典型断点简要介绍如下:

f1-2 断点: 位于CL1N测线, 由断点局部叠加剖面(图3a)可以看出, 基岩面于断点处不连续, 自SW向NE基岩顶面反射波组(P2、 P3)与基岩内部层位反射波组(P3、 P2)合并, 呈尖灭状, 断点特征清楚, 具有典型的运动学、 动力学特征, 判断为f1-2 断点。 断层倾向S, 视倾角较陡, 约65° , 表现为上盘下降、 下盘上升的正断层。 上断点埋深约115m, 基岩面视断距约5~9m。

f1-4 断点: 位于CL2N测线, 由断点局部叠加剖面(图3b)可以看出, 基岩反射波组(P3)发生突变, 错位明显, 且断点附近出现大倾角反射波组, 断点上方P2波组略呈挤压隆起状, 似受力挤压, 断点具有较为典型的运动学和动力学特征。 断层倾向S, 视倾角约60° , 表现为上盘上升、 下盘下降的逆断层。 f1-4 上断点埋深约150m, 视断距约4~8m。

f1-5 断点: 位于CL12测线, 由断点局部叠加剖面(图3c)可以看出, 基岩反射波组(P5)在断点处发生突变, 表现出明显的不连续, 断点附近出现扭曲和挤压状, 反射波同相轴发生错位, 断点两侧存在约15ms的整体时差, 具有典型的运动学和动力学特征。 据基岩反射波组(P4)可知, 基岩面视断距约12m。 断层倾向S, 视倾角较陡, 约70° , 上断点埋深为165m, 表现为上盘下降、 下盘上升的正断层。 断点南侧基岩为古近系(E), 断点北侧基岩为白垩系浦口组(K2p)。

f1-11 断点: 位于CL14测线, 由断点局部叠加剖面(图3d)可以看出, 基岩反射波组(P4)及覆盖层内部反射波组(P3)于断点处不连续, 反射同相轴紊乱, 扰动特征明显, 具典型的运动学、 动力学特征。 断点倾向S, 视倾角较陡, 约65° , 基岩面视断距约5~7m, 断裂早期为正断层, 后期具逆冲分量。

浅层地震(反射)测线上的断点特征见表2 。 分析对比所有断点, 并结合苏锡常断裂的特征, 判断苏锡常断裂北支的整体走向为NW向, 倾向S, 倾角约55° ~70° , 基岩面视断距约4~12m, 以正断活动为主。 在地震剖面上, 苏锡常断裂北支的各个断点都以断错基岩面为特征, 第四系内部层位断错不明显。

表2 苏锡常断裂浅层地震勘探工作断点特征简表(常州) Table2 Characteristics of breakpoints in shallow seismic exploration of the north branch of Su-Xi-Chang Fault in Changzhou City
2 苏锡常断裂钻孔联合剖面探测

为查明苏锡常断裂的第四纪活动性, 在浅层地震勘探的基础上, 选择断点特征最明显的场点, 分别在苏州和常州各布设了1条钻孔联合剖面。

2.1 苏州东桥镇场地钻孔联合剖面

苏州地区的钻孔联合剖面在浅层地震勘探L1-6测线的f1-5 断点上, 针对苏锡常断裂南支布设, 位于苏州东桥镇东侧、 太阳路南侧, 共包括6个钻孔(图 4)。 结合前人对长三角地区的第四系划分方案(方家骅等, 1989; 姜洪涛, 1996; 于振江等, 2004)和测年结果, 对地层年代进行了划分。 本场地揭示的地层有全新统如东组、 上更新统滆湖组和昆山组、 中更新统启东组、 下更新统海门组、 上新统盐城组, 基岩为中二叠统栖霞组及其风化壳。

图 4 苏州东桥镇场地钻孔联合剖面(深度单位: m)Fig. 4 The drilling joint profiling in the Dongqiao site of Suzhou.

全新统如东组(Qhr): 顶部有1层耕植土, 上部为灰黄色粉砂质黏土及黏土层, 下部为灰黄色、 黄褐色黏土层, 沉积相为湖相-河流相。 该层底界埋深约15m。

上更新统滆湖组( QP3g)和昆山组( QP3k): 上部滆湖组以灰黄色、 灰色及深灰色的粉砂质黏土为主, 质地较软, 含水量中等, 含白云母及贝壳碎片, 指示的沉积相为湿热的湖积环境; 中部为黄色、 灰黄色黏土、 粉砂质黏土等, 质地较硬, 含水量低, 指示的沉积相为偏干燥的冲-湖积环境。 该层底界埋深61~65m。 下部昆山组以灰黑色、 青灰色泥质粉砂为主, 夹有黏土层, 质地较软, 松散, 成形, 含泥质条带, 近水平, 指示的沉积相为河湖相和滨浅海相。 该层底界埋深约83m, 较为平坦。

中更新统启东组( QP2q): 上部( QP2-2)整体为灰绿色黏土, 质地均匀, 较硬, 偶见炭质条带。 下部( QP2-1)主要为灰黑色的粉砂、 细砂及中细砂, 质地松散, 含有白云母, 底部含有1层灰黄色的粗砂, 可见白色石英砂粒及砾石, 粒径达1cm, 整体松散, 含水量极高, 成分复杂, 指示为冲洪积的沉积环境。 该层底界埋深约94m, 较为平坦。

下更新统海门组( QP1h): 上部以黄褐色黏土、 粉砂质黏土为主, 质地较硬、 均匀, 下部为黄褐色夹大量泥质斑黏土, 质地较硬, 含水量低, 指示为河湖相沉积环境。

上新统盐城组(N2y): 深121.7~151.9m, 厚30.2m, 上部为黄褐色黏土、 粉砂质黏土, 质地较硬、 均匀, 含水量较低, 下部主要以灰白色黏土层为主, 质地较硬, 含水量低, 指示为冲-湖积环境。

二叠世上部栖霞组(P2q)未见底: 深151.9~167.5m, 厚15.6m, 主要由上部风化壳和下部煤矸石组成。

该场地中更新统及其上的地层没有被断错的迹象, 下更新统及其之下的地层具有明显的断错特征。 下更新统平均底界深度为120.28m, 内部主要可以识别出3个旋回( QP1-1、 QP1-2、 QP1-3), 其界面存在明显的断错, 错距自上而下分别为2.9m、 2.9m和3m, 按逆断层解释, 上断点埋深约105m。 上新统盐城组平均底界深度为153.75m, 内部主要可识别出2个旋回(N2-1、 N2-2), 其界面存在明显的断错, 错距自上而下分别为3.5m和3.7m, 按正断层解释。

综合浅层勘探地震剖面分析, 该断层在前第四纪以正断活动为主, 早更新世以来反转为逆断层, 断错的最新地层为下更新统上部。

2.2 常州朝阳路场地钻孔联合剖面

常州地区的钻孔联合剖面位于常州市横山桥镇朝阳路, CL14测线的f1-11 断点处, 针对苏锡常断裂北支布设, 共包括6个钻孔(图 5)。

图 5 常州市朝阳路场地钻孔联合剖面Fig. 5 The drilling joint profiling in the Chaoyang Road site of Changzhou.

本场地第四系发育全新统如东组、 上更新统滆湖组和昆山组、 中更新统启东组、 下更新统海门组, 还发育上白垩统赤山组和浦口组。 断点位于CZ1-5孔和CZ1-4孔之间。

全新统如东组(Qhr): 为灰褐色、 炭黑色黏土, 顶部为耕植土, 为河漫滩相。 以炭黑色黏土的底界为底界, 之下为滆湖组顶部褐灰色硬质黏土, 界线清楚。

上更新统滆湖组( QP3g)和昆山组( QP3k): 平均底界深度为47.8m。 滆湖组上部为滨湖-浅湖相褐灰色、 黄灰色黏土、 粉砂质黏土, 下部为潟湖相灰色、 深灰色粉砂质黏土、 粉砂。 昆山组上部为滨湖-浅湖相褐灰色、 灰黄色黏土、 粉砂质黏土, 下部为潟湖相灰色、 浅灰色粉砂质黏土、 粉砂和滨湖-浅湖相褐灰色、 黄灰色黏土、 粉砂质黏土。

中更新统启东组( QP2q): 平均底界深度为132.4m。 启东组上部以灰色、 灰黄色黏土、 粉砂质黏土为主, 底界为细砂、 粉细砂, 为河漫滩沉积; 中部为河口湾相灰色砂层沉积, 主要以粉砂、 细砂以及含砾砂为主, 为中高能水动力条件; 下部由灰色粉细砂、 细砂和含砾粗砂等组成, 以含砾砂为底界。 在启东组下部底界发现明显的地层埋深位差: 断点南侧3个钻孔底界地层的埋深分别为130.3m、 130.2m和130.2m, 断点北侧2个钻孔底界地层的埋深分别为133m和133m, 断点两侧2个钻孔底界地层的埋深相差2.8m, 判断为苏锡常断裂中更新世早期的最新活动所致。

下更新统海门组( QP1h): 底界深度为132.4~168.9m。 海门组上部( QP1h-2)主要由黏土和钙质黏土组成, 可见大量钙质结核, 为干旱湖泊相; 下部( QP1h-1)主要由粉砂质黏土、 含砾黏土和砾石组成, 沉积相为洪冲积相。

在海门组内部可识别出2个断错层和断错界面: 一是黄灰色黏土层的底界(灰白色钙质黏土层的顶界), 南侧2孔埋深为134m、 134.1m, 北侧2孔埋深为137m、 136.5m, 断点两侧2个钻孔(南侧CZ1-5孔、 北侧CZ1-4孔)埋深相差2.9m; 二是下更新统海门组下部灰白色钙质黏土层的底界(下伏灰褐色砂层顶界), 南侧2孔埋深为153.9m、 151.0m, 北侧2孔埋深为154.0m、 152.8m, 断点两侧2个钻孔(南侧CZ1-5孔、 北侧CZ1-4孔)底界埋深相差3.0m。

CZ1-1孔和CZ1-3孔下更新统海门组上部的黄灰色和褐灰色黏土可见断层错动和裂隙后期黏土充填的特征。 在CZ1-1孔 Qp1h-2层段(132~138m层段)黏土和钙质黏土层中发育明显的断层面, 并发现其错动特征, 据擦痕和阶步分析, 属于压扭性逆断性质。 断层活动迹象包括滑动面、 裂理、 断裂、 线理、 擦痕、 阶步、 张性裂隙及充填脉等。

本场地基岩为上白垩统赤山组和浦口组。 南侧CZ1-6孔、 CZ1-1孔和CZ1-5孔均为浦口组紫红色-杂色砾岩。 北侧CZ1-4孔、 CZ1-2孔为赤山组紫红色-褐灰色砂岩。 断点两侧基岩顶界面埋深相差10.2m, 验证了断层的存在。

结合地层断错的层位及断层面特征分析, 本处苏锡常断裂倾向S, 最新活动具有逆走滑特征, 在前第四纪以正断活动为主, 早更新世后反转为逆断层, 断错的最新地层为中更新统底部。

3 苏锡常断裂第四纪活动特征探讨

浅层地震勘探剖面显示基岩面的断错多为正断特征, 钻孔联合剖面探测所揭示的基岩断错也均为正断特征, 而覆盖层内部上新统和中、 下更新统的断错则为逆断特征。 结合区域构造背景分析如下: 1)苏锡常断裂为活动时代较长、 活动期次多的区域性断层, 断层性质较复杂, 造成断裂西南侧和东北侧不同的构造格局; 2)第四纪以前, 苏锡常断裂总体以左旋正断活动为主, 东桥镇场地和朝阳路场地的基岩面形成了明显落差。 早更新世以来, 区域应力场变为NE-SW向挤压作用, 苏锡常断裂至少在部分段的运动性质转为左旋逆断, 调节和平衡了基岩内的正断层断错量, 并在上新统和中、 下更新统内表现出逆断特征。 因此, 综合分析认为, 苏锡常断裂在前第四纪总体以左旋正断性质为主, 在早更新世后则由于区域应力场的变化, 在多处转变为左旋逆断性质, 第四纪内部层位断错量约3m。 苏州东桥镇场地上, 苏锡常断裂南支断错的最新地层为下更新统上部; 常州朝阳路场地上, 苏锡常断裂北支断错的最新地层为中更新统底部。 考虑到第四系内部断层不易识别及地层测年结果的不确定性, 综合判断苏锡常断裂最新的活动时代为中更新世早期。

苏锡常断裂所在的下扬子地块自印支运动以来, 断裂构造十分发育, 不同时期形成的断裂主要有NNE— NE向、 NEE— EW向、 NW向3组。 多期、 多阶段的构造变动使区内同一方向的断裂成生于不同的时代, 或同一条断裂具有多期活动的特征, 断裂性质多变。

NW向断裂对新生代玄武岩的喷发, 近代地震活动, 水系、 地貌以及近期的垂直形变等均具有显著的控制作用, 不但表现出其强烈的活动性, 也充分表现出了新生性(方大卫等, 1992), 尤其是NW向断裂与NE向、 近EW向断裂的交会区域, 是破坏性地震多发地段。 苏锡常断裂是长三角地区主要的发震断裂。 该断裂规模大、 切割深度较深且最新活动时代相对较新, 为本区地震危险性相对较大的一条主要断裂。 鉴于苏锡常断裂是第四纪中更新世断裂, 与其相关的最大地震震级为M5 1/2, 采用历史地震最大震级加半级的方法, 结合构造对比法, 判断苏锡常断裂潜在地震的最大震级为6.0级。

4 结论

(1)浅层地震勘探成果表明: 在苏州地区, 苏锡常断裂南支整体走向为NW向, 倾向NE, 倾角约60° , 基岩面视断距约3~5m, 以正断活动为主。 在常州地区, 苏锡常断裂北支以正断活动为主, 倾向S, 倾角约55° ~70° , 基岩面视断距约4~12m。 在地震剖面上, 苏锡常断裂的各个断点都以断错基岩面为特征, 第四系内部层位断错不明显。

(2)苏州东桥镇场地上, 苏锡常断裂南支断错的最新地层为下更新统上部; 常州朝阳路场地上, 苏锡常断裂北支断错的最新地层为中更新统底部。 综合判断苏锡常断裂最新活动的时代为中更新世早期。 苏锡常断裂在前第四纪总体以左旋正断性质为主, 早更新世后则在多处转变为左旋逆断性质, 第四纪内部层位断错量约3m。

致谢 本工作实施过程中得到了中国地震局地球物理勘探中心方盛明研究员、 中国地震局地震预测研究所田勤俭研究员、 中国地震局地质研究所向宏发研究员和江苏省地质调查研究院宗开红研究员的悉心指导, 并得到了常州市地震局张晓曦副局长、 张玉成副处长和封建荣副处长的大力帮助及南京地质工程勘察院的大力协助。 在此一并表示感谢!

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
[1] 方大卫, 沈永盛. 1992. 试论上海地震活动与北西地震带的关系[J]. 上海地质, (3): 1—9. [本文引用:1]
[2] FANG Da-wei, SHEN Yong-sheng. 1992. A probe into relations of the seismic activities of Shanghai district to the NW seismic belt[J]. Shanghai Geology, (3): 1—9(in Chinese). [本文引用:1]
[3] 方家骅, 邵国光, 韦兴星. 1989. 长江三角洲地区第四纪地质及环境[J]. 上海地质, (4): 27—34. [本文引用:1]
[4] FANG Jia-hua, SHAO Guo-guang, WEI Xing-xing. 1989. Quaternary geology and environment in the Yangtze River Delta[J]. Shanghai Geology, (4): 27—34(in Chinese). [本文引用:1]
[5] 姜洪涛. 1996. 苏州城区浅层第四纪研究[J]. 江苏地质, 20(1): 59—63. [本文引用:1]
[6] JIANG Hong-tao. 1996. Shallow Quaternary study in urban area of Suzhou City[J]. Jiangsu Geology, 20(1): 59—63(in Chinese). [本文引用:1]
[7] 江苏省地质矿产局. 1984. 江苏省及上海市区域地质志 [M]. 北京: 地质出版社. [本文引用:1]
[8] Bureau of Geology and Mineral Resources of Jiangsu Province. 1984. Regional Geology of Jiangsu Province and Shanghai [M]. Geological Publishing House, Beijing(in Chinese). [本文引用:1]
[9] 王斌, 梁雪萍, 周建. 2008. 江苏及其周边地区断裂活动性与地震关系的分析[J]. 高原地震, 20(1): 38—43. [本文引用:1]
[10] WANG Bin, LIANG Xue-ping, ZHOU Jian. 2008. Analysis on relationship between fault activity and earthquakes in Jiangsu Province and its adjacent areas[J]. Plateau Earthquake Research, 20(1): 38—43(in Chinese). [本文引用:1]
[11] 王浩男, 吴中海, 李浩民. 2016. 泛长三角地区主要活动断裂及地震活动基本特征[J]. 地质力学学报, 22(3): 500—516. [本文引用:1]
[12] WANG Hao-nan, WU Zhong-hai, LI Hao-min. 2016. Basic characteristics of the main active faults and seismic activities in Pan-Yangtze River Delta region[J]. Journal of Geomechanics, 22(3): 500—516(in Chinese). [本文引用:1]
[13] 吴中海, 周春景, 谭成轩, 等. 2016. 长江经济带地区活动构造与区域地壳稳定性基本特征[J]. 地质力学学报, 22(3): 379—412. [本文引用:1]
[14] WU Zhong-hai, ZHOU Chun-jing, TAN Cheng-xuan, et al. 2016. The active tectonics and regional crustal stability features in the area of Yangtze River economic belt[J]. Journal of Geomechanics, 22(3): 379—412(in Chinese). [本文引用:1]
[15] 于振江, 张于平, 王润华, 等. 2004. 长江三角洲(江南)地区新近纪地层划分及时代讨论[J]. 地层学杂志, 28(3): 257—264. [本文引用:1]
[16] YU Zhen-jiang, ZHANG Yu-ping, WANG Run-hua, et al. 2004. The division and age of the Neogene strata in the Yangtze delta area[J]. Journal of Stratigraphy, 28(3): 257—264(in Chinese). [本文引用:1]
[17] 郑颖平, 翟洪涛, 赵鹏, 等. 2013. 苏皖交界NW向断裂构造地震危险性分析[J]. 防灾科技学院学报, 15(1): 5—10. [本文引用:1]
[18] ZHENG Ying-ping, ZHAI Hong-tao, ZHAO Peng, et al. 2013. The north-west striking fault’s seismic risk analysis in the junction between Anhui and Jiangsu Province[J]. Journal of Institute of Disaster-Prevention Science and Technology, 15(1): 5—10(in Chinese). [本文引用:1]
[19] 中国科学院地质研究所. 1959. 中国大地构造纲要 [M]. 北京: 科学出版社. [本文引用:1]
[20] Institute of Geology, Chinese Academy of Sciences. 1959. Outline of Chinese Geotectonics [M]. Science Press, Beijing(in Chinese). [本文引用:]