稳定大陆地震构造: 以长江中下游地区为例

长江中下游地区是我国经济发达、人口稠密的地区之一,虽然地处稳定大陆地壳,但一次6 级地震甚至一次5 级地震都会造成巨大的经济损失和社会影响。如2005 年11 月26日江西省瑞昌与九江交界处发生的MS5. 7 地震只是一次中强地震,但地震有感范围广,武汉、长沙、南京、杭州等地都有明显震感。此次地震的直接经济损失达20. 3 亿元,造成13 人死亡,67 人重伤,546 人轻伤(卢福水等,2006)。与此相比,2001 年11 月14 日青海省昆仑山口MS8. 1 地震在地表形成长约350km 的地表破裂带,但此次地震造成的总经济损失约4800 万元,只造成两人轻伤,无人员死亡或重伤(孙洪斌等,2002)。随着社会经济蓬勃发展,包括长江中下游在内的我国华东、华南等稳定大陆地壳成为我国重大工程项目,尤其是核电工程的首选地区。对于稳定大陆地壳地震构造特征的研究和认识,也为我们遴选重大工程厂址、合理确定设计地震动参数提供了重要的科学基础。

▲ 2005 年九江-瑞昌震区区域主要断裂与MS≥5. 0 地震震中分布图

2006 年以来,我们在开展江西和安徽等地核电项目的过程中,对江西瑞昌至铜鼓一带的2005 年九江-瑞昌5. 7 级地震、319 年武宁5 1/2 级、1888 年铜鼓5 1/4 级3 次中强地震以及安徽巢湖-铜陵地区1585 年巢县南5 3/4 级、1654 年庐江东南5 1/4 级等4 次中强地震的发震构造进行过调查研究。这种中强地震成群成带状的分布特征,本身就说明了中强地震的发生应该不是弥散状的孤立现象,与构造活动之间存在密切的联系。

 1997 年以来,我们首先在地震科学联合基金“江淮地区地壳现代破裂网络与潜在震源区的关系研究” (1997 年8 月~1999 年7 月) 资助下进行了与本书内容相关的研究工作。后来,在国家重点基础研究发展规划项目“大陆强震机理与预测” 子课题“华北地区最新构造变动及其块边断裂系强震复发模型” (1999 ~ 2003 年) 和地震行业科研专项“核电厂地震安全问题研究” 子专题“弥散地震区划分及中强地震发震构造鉴定技术研究” (2007 年10 月~2009 年9 月) 的支持下,得以对中强地震构造标志进行持续性的探索。其中,特别得益于2004 年以来,在中电投江西核电有限公司、中国核电工程有限公司、深圳中广核工程设计有限公司、大唐国际发电股份有限公司江西分公司、大唐华银核电项目筹建处、中国电力工程顾问集团华东电力设计院、国电江西电力有限公司、中国国电集团公司华中分公司、国电巢湖核电筹建处和上海核工程研究设计院等单位支持下,我们在长江中下游地区先后负责完成了江西(彭泽、峡江、万安等)、湖南(常德、桃花江、大唐华银等)、安徽(宣城、巢湖等)、湖北(大畈) 等核电项目初步可行性研究阶段地震地质调查或可行性研究阶段地震安全性评价的工作,使得我们能够对一些断裂活动性及典型震例开展较为深入细致的调查。我们对于长江中下游地区地震构造的研究前后跨度二十余年,其中的一些新资料、新认识已经应用到中国第五代地震动参数区划图(GB 18306—2015) 的地震构造图编制与潜在震源区划分中。

▲ 长江中下游地区现今构造动力学模式图

尽管现今地壳运动观测资料表明长江中下游地区运动速率变化平缓,但在太平洋板块运动俯冲导致的华北块体西向运动与青藏高原东缘对华南块体南东东向侧向推挤的共同作用下,华北块体与华南块体之间形成了一个宽泛的、左旋剪切作用的构造动力学环境。

基于我们过去二十多年来在长江中下游地区的工作,《稳定大陆地震构造: 以长江中下游地区为例》(韩竹军等著. 北京:科学出版社,2020. 9)一书提供了较丰富的实际资料。在此基础上,对中强地震孕育发生的地震构造特征进行了比较全面的研究。本书编写的总体思路是:

1)在介绍长江中下游地区地震地质环境特征,并给出现今构造动力学模式图的基础上(第一章),针对与稳定大陆地震构造相关的不同问题,从中选择典型地区分别进行解析,不同区段的研究侧重点也不相同。

2)我们以江淮地区为例,从布格异常、断裂构造与水系密度等方面,对中强地震孕育发生的深浅部构造耦合关系与解耦现象进行了解剖(第二章)。

3)在第四纪盆地及其地震活动特征方面,我们主要以洞庭湖盆地为例,在全面梳理断裂活动性的基础上,结合第四纪沉积学特征,给出了洞庭湖盆地第四纪演化序列与构造动力学模式,为分析老年期断裂及其发震能力提供了第一手资料(第三章)。

▲ 洞庭湖盆地第四纪构造演化模式图

4)在基岩区断裂活动性鉴定方面,我们通过断层泥显微构造研究,分析了中强地震发震构造在断裂活动性方面的识别标志(第四章)。

5)典型震例则是在对江西瑞昌-铜鼓地震群、安徽铜陵中强地震群进行剖析的基础上,也介绍了1979 年7 月9 日溧阳6 级地震、1917 年1 月24 日安徽霍山6 1/4 级地震、1932 年4 月6 日麻城6 级地震等地震构造特征,强调了大别山地区地震构造的新生性,对地震构造复杂性与成带性问题进行了讨论(第五章)。

6)最后,根据长江中下游地区地震构造特征,提出了一种新的中强地震构造模型,即老年期断裂模型;根据中强地震构造标志及地震构造模型,给出了长江中下游地区未来地震危险区预测图(第六章)。

▲长江中下游地区未来地震危险区预测图

本书根据长江中下游地区地震地质环境特征,采用点-面结合的方法,对稳定大陆地震构造进行了较为全面的研究。先后参加与本书内容相关工作的科技人员包括:韩竹军、周本刚、徐杰、钱琦、袁仁茂、周庆、冉洪流、向宏发、陈国光、计凤桔、李传友、于贵华、张秉良、冉勇康、张晚霞、李正芳、安艳芬、郭鹏、董绍鹏(中国地震局地质研究所);邬伦、田原、叶燕林(北京大学地球与空间科学学院);曾建华、欧阳承新、姚成华、肖和平、陈东旭(湖南省地震局);卢福水、陈家兴、曾新福、陈浩、高建华、汤兰荣(江西省地震局);刘保金、姬计法、谭雅丽、徐朝繁、王洪宁、郭新景、李春周(中国地震局地球物理勘探中心) 和翟洪涛、童远林、郑颖平、赵鹏(安徽省地震局) 等。参加本书各章节编写或协助编写的主要人员有:韩竹军、邬伦、徐杰、郭鹏、曾建华、卢福水等。全书由韩竹军负责统撰、修改、补充和最终定稿,郭鹏协助完成了书稿校核与修订。

本书可供地震地质、工程地震、构造地质、工程地质、地球物理、地震监测和应急管理等专业的科技人员和相关的高等院校师生阅读、参考。