唐山大地震及构造描述

1．宁河一昌黎断裂
断裂西起宁河，经昌黎后延入渤海。断裂产生于前震且纪，中生代又有强烈活动。其东南盘下降，堆积了很厚的中生代碎屑岩系，西北盘上升，缺失中生代地层。新活动强烈，东盘在第三纪强烈下沉，形成厚达4000米左右的堆积盆地，西北侧仍然上升，缺失第三纪的沉积。根据钻孔资料，第四纪时断裂东盘降、西盘升，落差可达400多米(图3．28)。在断裂带的北西盘上，有一平行该断裂的北东东向的河流纵比降转折带，与断裂的北西盘上升、南东盘下降一致(图3．29)。另外，自新石器时代开始，由北往南分布有五个时期的古海岸线，它们大致平行于断裂。新石器时代古海岸线分布在断裂带北侧，其余各时期海岸线均分布在南侧，这可能与宁河一吕黎断裂带活动有关。古海岸线由北往南逐渐推移，反映近期地壳有逐渐抬升的趋势。在昌黎县城北出露的燕山期花岗岩上还有两级海蚀平台，海拔高度为40米和180米，其上海蚀穴，海蚀洞，海蚀蘑菇石十分发育。两级海蚀平台均位于宁河一昌黎断裂的北盘，而断裂南盘同时期的花岗岩却深埋于第四系松散层之下，其深度可达200--300米。断裂两侧都有全新世中期的海相淤泥出露(据中国科学院地质所孢粉纵孢粉分析结果)，共高差达15米以上，也是南盘降北盘升。从元朝以来700年间滦河的多次决口改道来看，决口地点也正好位于宁河一昌黎断裂附近的沙铺、史家口、钉流河等地。
(2)陡河断裂：东北段为倾向北西的正断层，西南段由两条平行的小断层组成，断面都倾向北西，西边一条为正断层，东边一条为逆断层，全长约50公里。
(3)唐山一巍山一长山南坡断裂：由一些断续出露的断层组成，走向北东，倾向北西，倾角很陡，近于80°，以挤压逆冲性质为主，断面多沿地层层面分布。根据地层对比分析，估计断距不大。断层长约20公里。
根据地表地质研究，北部燕山隆起与华北平原拗陷相接处存在一个唐山菱形块体(虢顺民等，1977；李志义等，1979)，它的四周被断裂所围限，块体中央存在着一条北东走向的断裂带，唐山地震就发生在这个断裂的深处。可见，深部构造与此也有明显的对应关系。下面着重对唐山及其周围地区的深浅部断裂展布、活动性以及发震构造进行讨论。
一、唐山地区的断裂及其新活动
假若我们剥掉新生代的地层，就可以清楚地看到，唐山地区主要发育有三组浅层活动性断裂(图3．27)，即北东向的宁河一昌黎断裂、丰台一野鸡坨断裂、唐山断裂带，北西向的滦县一乐亭断裂、蓟运河断裂和东西向的丰台一丰南断裂。它们有的是前古生代形成的，有的是古生代形成的，但中、新生代普遍强烈活动。关于这些浅层断裂向深部的延伸情况，由于该区已完成的人工地震测深剖面的线距较稀，因此尚不能做详细的分析。就已取得的深部资料来看，深浅部的一些主要断裂一般符合较好。这里，我们以浅部断裂为主，一并加以分析。
前面在图3.8中给出了A、D两条人工地震测深剖面，其东南殴穿过了唐山地震区。为了便于讨论，现将这两段地壳结构重绘于图3．31a、b中。
这两条剖面相互平行，相距约25公里，沿北西一南东方向横切极震区。在图3．31a中有三条地壳基底断裂，从左而右是玉田断裂、唐山断裂和宁河一昌黎断裂；在图3．31b有两条地壳基底断裂，从左而右是玉田断裂和唐山断裂。对于这几条断裂前已做了分析，这里仅对极震区的唐山地壳基底断裂再做一些讨论。在平面上推断，该断裂沿宁河一丰南一唐山一带呈北东向展布，但向两端的延伸情况尚难确定。初步认为，该断裂向南可能被宝坻一宁河地壳基底断裂所阻，向北延伸也不会很远(见图3．7)。从图3．31可见，该断裂西北盘下降，东南盘上升，可能为正断层，断距2—3公里，其下降盘方向的莫氏界面和壳内的其它速度界面均向西北方向逐渐抬升，莫氏界面在被玉田地壳基底断裂所切后又逐渐下降。根据壳内各速度界面上下错动的情况，似乎在壳内20多公里处，唐山地壳基底断裂就没有明显的垂直断距了，而且在该断裂的上方也未能获得完好的相位追踪。因而我们推测，如果作为垂直断层考虑，该断层的上断点可能就在20多公里处，其上可能有破碎带存在。由于该区的人工地震测深工作是在唐山大震后进行的，故上述结果表明，唐山大震的震源处并未出现能被目前的人工地震测深探测到的具有垂直断距的断层，进而表明了唐山地壳基底断裂在唐山地震以前就已存在。
唐山地震的发震构造
以往在唐山地震极震区附近尚未ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ现区域性大断裂，历史上也未记载有大地震发生，因而过去把该区列为地震危险性较小的地区。这次在这里发生了7．8级地震，是很多地震地质工作者没有预料到的。震后的地表地质和深部探测工作所取得的一些信息，对回答唐山地震的发生提供了一定的依据。通过这些资料研究唐山地震的发震构造，对于预报未来可
3．滦县一乐亭断裂
该断裂控制了山海关块隆和唐山块陷的活动。长期以来，前者上升，后者下降。断面走向北西、倾向北东，为高角度逆冲断层。在马城与野鸡坨之间由四条平行的断层组成。该断裂形成于前古生代，新生代强烈活动，在滦县以西有一系列北北西走向的断层残山。断裂东侧发育上升海岸，出现高达20一40米的砂丘以及海蚀穴、陆连岛，西侧发育下降海岸，出现三角洲、湿地。断裂两侧分布着三个历史时期的滦河冲积扇，它们是滦县一乐亭断裂新活动的结果。更新世晚期，断裂西侧下沉，滦河西迁，形成早期冲积扇，12000年至3000年前，断裂东侧下沉，滦河东迁，形成中期的冲积扇，3000年前至今又变为东侧升、西侧降，滦河西迁，形成晚期的冲积扇。滦河的多次迁移，反映了断裂两侧的多次升降运动。现今，位于断裂西侧的乐亭县王滩公社海边两个小村子，因为海岸的不断下沉，不得不在1959年搬迁，村子的原址已被海水淹没，说明滦县——乐亭断裂的西侧仍处于下沉当中。
能发生的强震是有意义的。
唐山地震的发生有其具体的深浅部地震地质条件，除了一些区域性地质和地震背景外，对京津唐地区来说，还应该强调构造的复杂性和强烈的差异活动性。本区基底破碎，由前震旦系组成，它被多组断裂切割，并一直控制和影响着盖层构造的形成和变形。多组断裂形成的复杂结点，使其易于形成多点源的应力集中。新生代以来，断块之间发生差异运动，其幅度高达10000米以上，次级断块之间的差异运动多数也在5000--8000米。此外，这一地区在深部构造上又处于儿个界面变化梯度大的地带，强烈的差异运动提供了孕育强震的条件。
由于没有人工地震测深剖面穿过这条断裂，因而它在深部的发育情况无法断定。这条断裂在重磁异常图上尚未见到明显反映。
4．蓟运河断裂
它为唐山块陷和沧县块隆的分界线，断裂向西北延伸后与香河一宝坻东西向断裂相连。断裂控制了古生代地层的发育和中生代盆地的分布，形成于前古生代，但在新生代仍有活动。第四纪时断裂东北盘抬升，西南盘下降，断裂两盘第四系底界落差大于100米。该断裂控制了蓟运河水系的流向，以断裂为界，两侧的水系流向截然不同。西侧流向东南，如海河、青龙河、潮白河等，东侧流向西南，如陡河、沙河、还乡河等。在卫星影象上沿断裂线性特征显示清楚。
根据航空物探大队904队京津唐地区1／20万航测资料，在唐山以南存在一个北西西向左旋平移断层，称为丰南平移断层(图3．32)。由图可见，丰南与稻地一西河两个北北东向磁力高带，异常的幅度、范围及特征极为相似，故它们原来应是统一的磁异常带，后来被北西西向的平移断层切成两段，使异常轴平移了10多公里。根据磁异常特征分析，该异常可能是燕山期侵入体的反映，因此这条北西西向平移断层很可能发生在新生代时期。这条北西西向的平移断层与上述东西向浅层断裂在丰南南部出露段的位置是一致的。
在丰台一野鸡坨断裂以西20公里处，深部有一条玉田地壳基底断裂(图3．7)，它是一条北东向的断裂，有三条人工地震测深剖面穿过它，并分别在桩号400(图3．8a中的A)、130(图3．8b中的D)和90附近(图3．8b中的C)发现于莫氏面上有断点存在，但断距均较小，东南盘上升，西北盘下降。这条地壳基底断裂南段的延伸方向，与地表的丰台一野鸡坨断裂方向基本一致，但它们在平面距离上相距较远，估计它们不是同一条断裂。根据图3．8b中的C剖面判断，玉田地壳基底断裂仅在莫氏面上有断点，在壳内其它速度界面上没有发现断点存在，所以它不是断到地表的断裂。
上述三条断裂向西南延伸后，在丰南附近合并成为一条，延伸到磨坊桥附近消失，全长约40公里，通称为唐山断裂带。与唐山断裂带伴生的还有一系列褶皱。从图3．27看，褶皱由西往东有丰台背斜、车轴山向斜、卑子院背斜、开平向斜、大佟庄背斜。褶皱轴走向均为北东，背斜窄，向斜宽，具隔档式构造特点。其中开平向斜规模最大，变形最强烈，两翼不对称，东南翼平缓开阔，西北翼陡倾，以致倒转，唐山断裂带就发育在这个倒转翼上。倒转翼受断裂强烈切割，在断裂挟持的中部巍山一长山一带，形成北东向的狭长型地垒，地貌上表现为隆起的条形山脊。
6．丰台一丰南断裂
断裂从西往东呈不连续延伸。西部为平行的两条断层，规模较大，丰南及其东部断裂断续分布，隐伏于第四系之下。根据水系纵比降分析，蓟运河的一级支流在丰台镇、黄庄洼一带，陡河在稻地一带，沙河在钱家营一带(图3．30)，都突然出现了近东西向的转折。从新生代沉积物厚度变化看，从丰台镇经丰南至滦南一线，等厚线呈近东西向延伸。在丰南附近，北薄南厚，厚度差可达300—500米。唐汉军通过卫星影象解释，也发现有一条近东西向的影象色谱界面呈断续分布。林辉德根据1978年的工作结果认为，宝坻断裂可东延到唐山地区。
2．丰台一野鸡坨断裂
该断裂为蓟县块隆和唐山块陷的分界线，它控制了古生代地层的发育。断裂以北为巨厚的震且纪地层，以南主要为古生代地层。西段断面倾向北西，东段倾向南东，在榛子镇附近为断面转折的枢纽部位(图3．27)。断裂带新构造活动明显，东段是山区与平原的分界线，西段断裂两侧第四系厚度之差达500米，北盘为第四纪的凹陷区(通称雅洪桥凹陷)，南盘为隆起区，沿断裂为第四系厚度等值线的陡变带(图3．30)。
5．唐山断裂带
断裂带主要由三条平行的断裂组成，此外还有一系列褶皱伴生，下而分别叙述。
(1)唐山一古冶断裂：西南段走向北东30°，东北段走向北东50°。断裂南端被一条近东西向横断裂(丰南断裂)所切，全长约30公里。唐山以南一段由两条平行的断层组成，被开滦煤矿命名为4号断层和5号断层。两断层间距约500米，断面倾向北西，倾角70一80°，西边一条为正断层，东边一条为逆断层(图3．28)。
在浅层的蓟运河断裂下方，有一宝坻一宁河地壳基底断裂，两者在平面位置上和延长方向上基本一致。这是一条较大的北西向地壳基底断裂，构成了新生代冀中拗陷和沧县隆起的北界。根据在宝坻附近穿过该断裂的塘沽一密云人工地震测深剖面(图3．8b巾的E)，该断裂从地壳基底一直断到地壳上部，断距3—4公里，为正断层，西南盘下降，与浅层的蓟运河断裂产状一致。
在人工地震测深剖面中有三条穿过宁河一昌黎断裂(图3．8中的A、C、D)，但其中两条剖面的解释长度没有达到该断裂的位置，因而很难判断其深部情况。据剖面D唐山一丰南段的解释结果(图3．8b中的D)，在桩号50的位置上，仅于莫氏面上有断点存在，而壳内其它速度界面上没有发现相应的断点，表明该断裂没有断到壳内。由于桩号50与宁河一昌黎断裂在地表的位置相距不远，因此我们推断上述断点有可能就是宁河一昌黎断裂在地壳基底的反映。
唐山断裂带主要是根据地表地质方法和矿区钻探确定的。据目前得到的资料，证实断裂带发育在古生代地层当中(图3．28)，而一般的物探方法(如重、磁法)均没有发现明显的异常，说明断裂在较深部位(如结晶基底部分)表现不明显。
唐山断裂带及其伴生的褶皱与外围地区中生代的构造形迹和运动性质很类似，推测主要是燕山运动形成的。在新生代时，唐山断裂带活动也有表现。唐山一巍山一长山南坡断裂是高低两级剥蚀面的分界线，高剥蚀面海拔200—250米，大致沿大城山一巍山一长山呈北东向分布，低剥蚀面海拔40一80米，向南过渡到冲积平原。它们是断裂活动的结果，在断裂控制下，大城山一巍山一长山成为新的地垒式构造。陡河断裂紧靠地垒构造的西侧展布，断裂两侧地貌景观截然不同，以东为高剥蚀面，以西为山前倾斜平原。此外，断裂还控制了陡河水系的发育，沿断裂形成第四系等厚线的梯度带，断裂两侧第四系底界落差可达350米(图3．28，图3．20)。唐山一古冶断裂不但控制了石榴河河谷，而且是低夷平面和冲积平原的分界线。唐山周围的积水洼地呈北东向展布，洼地集中带与洼地稀少带相间出现，这种微地貌上的线状变形，也反映了北东向构造的新活动。