邊慶凱， 劉志輝， 王曉山， 楊 凡， 周月玲

(河北省地震局，河北 石家莊 050021)

1986年出版的《一九六六年邢臺地震》[1]一書，對邢臺老震區(qū)地震構(gòu)造環(huán)境做了系統(tǒng)完整的階段性總結(jié)。之后的三十多年地震科學取得長足發(fā)展，從深部探測到震源層系統(tǒng)研究，從地殼結(jié)構(gòu)到三維動力模型，同樣邢臺老震區(qū)的研究也取得長足進步。在前人工作基礎上，從深淺構(gòu)造相結(jié)合的角度，分別從蓋層、基底和震源層入手，結(jié)合地震構(gòu)造帶，力求更全面地研究邢臺老震區(qū)的發(fā)震構(gòu)造環(huán)境。

1 地震構(gòu)造環(huán)境構(gòu)建

與人體受八大系統(tǒng)控制類似，多系統(tǒng)控制是大震構(gòu)造環(huán)境的基本特征，包括巖土水熱斷裂帶等因素。逐步捋清各要素之間的關系，為地震中長期預報鋪路，是老震區(qū)精研的重要方向。強震大震的發(fā)生有著深刻的地震構(gòu)造背景。邢臺7.2級地震的發(fā)生不單是一條活動斷裂的問題，也包括這條活動斷裂所處的區(qū)域地震構(gòu)造環(huán)境(圖1)。研究地震構(gòu)造環(huán)境，不只是研究表生主斷裂，也包括地震構(gòu)造帶，震源層，基底和蓋層環(huán)境等方面[2-4]。認清三層一帶，認清內(nèi)外動力的相互作用，是地震構(gòu)造環(huán)境構(gòu)建的重點。

圖1 河北平原地震帶強震分布和基底構(gòu)造圖[8]

內(nèi)外動力相互作用是強震大震發(fā)生的主控因素[5]，外動力影響到地下主要是水、重力和固體潮，內(nèi)動力則包括熱動力和冷動力(板塊運動)。幔枝構(gòu)造在地殼中的發(fā)展演化，不只是火成巖的運移，也是熱動力的源泉[6]。水與熱的交融，硬核與軟層的磨合，擠壓與拉張的轉(zhuǎn)換，盆山耦合，是地震構(gòu)造環(huán)境體系的主要構(gòu)成要素[7-9]。這些要素匯聚沖突，多重矛盾相互作用，就像大熔爐一樣，有高溫，高壓，干燥，也有低溫，低壓，潮濕，形成巨大的冷熱交換動力系統(tǒng)，軟硬共處的應力演化場所，同時也是脆性韌性相互轉(zhuǎn)化的復雜環(huán)境。在這個復雜體系中，有冷熱、干濕、強弱的轉(zhuǎn)換，有堅硬巖層的阻擋和能量的蓄積，有能量蓄積的場所，也有能量釋放的通道。地震構(gòu)造環(huán)境屬于多系統(tǒng)控制，多層位響應，多單元相互作用，多震級層次，多序列旋回的復雜體系。

邢臺老震區(qū)兩條大河(滹沱河和滏陽河)，曾經(jīng)的大湖(寧晉泊)為地下水沿斷裂破碎帶向下滲流提供了不竭的資源[10]。另外蓋層基底構(gòu)造單元及其耦合，產(chǎn)生了明顯的布格重力異常分布。幔枝構(gòu)造提供強有力的熱動力源，板塊運動提供復雜的水平運動動力源。盆嶺構(gòu)造或者潛山盆地耦合，提供構(gòu)造應力場發(fā)展孕育的復雜場所，一個堵點形成與打通反復轉(zhuǎn)換的活動斷裂系統(tǒng)蓄積了邢臺大震發(fā)生的能量也最終導致了大震的發(fā)生。

2 第四紀盆地和地表主斷裂

邢臺老震區(qū)的第四紀盆地，主要是指束鹿凹陷內(nèi)部的第四紀盆地，它是在繼承新生代盆地的基礎上發(fā)展起來的。從目前掌握的資料看，第四紀盆地長軸呈NE走向，束鹿凹陷的第四系厚度達300～500 m[11]。對邢臺老震區(qū)第四紀盆地的研究，主要依據(jù)陳望和[11]的資料，但由于其所繪圖件比例尺過小，還不能滿足近場區(qū)大比例尺活動構(gòu)造研究的需要。目前還沒有開展有關邢臺老震區(qū)第四紀盆地三維結(jié)構(gòu)的專項研究，對第四紀盆地的三維結(jié)構(gòu)，尤其是細部結(jié)構(gòu)還有待深入研究。

邢臺7.2級地震已經(jīng)過去半個多世紀，但一個不容回避的問題仍然值得探究，那就是邢臺7.2級地震的主斷裂是否到達地表，精確位置在哪？從兩方面來回答這一問題，一是前人資料的整理再分析，二是進行現(xiàn)場野外勘察確認。

沒有系統(tǒng)明確的資料記載邢臺7.2級地震主斷裂的地表出露特征，當時的烈度調(diào)查也沒有涉及地表主斷裂調(diào)查，更多的資料記載是大面積出現(xiàn)的粘滑地裂縫。當時的地震地質(zhì)調(diào)查才剛剛起步，沒有更多的現(xiàn)成經(jīng)驗可供借鑒，野外調(diào)查往往是從現(xiàn)象入手，對主斷裂調(diào)查的力度不夠。限于當時的具體情況，1966年7.2級地震的野外調(diào)查沒有明確主斷裂的具體位置，更多的是關注地面破壞，粘滑地裂縫，噴沙冒水，建筑物破壞等現(xiàn)象[12]。而我們所關心的主要問題是如何找到主斷裂在第四紀地層中的多點出露跡象，并能連點成線。

對主斷裂是否到達地表進行正反兩方面的分析。一是邢臺7.2級地震主斷裂沒有到達地表，二是主斷裂到達了地表。如果主斷裂沒有到達地表，地表地層沒有錯開，有兩個因素，一是軟土對斷層位錯的強烈吸收，二是沙土液化擾亂了斷層在地表的位錯。是否屬實，還需要進行相關的研究工作。邢臺7.2級地震能錯斷十千米厚，幾十千米長的堅硬巖石，幾百米的軟弱土層就錯不開？如果主斷裂達到地表，那么它的大致展布范圍在哪？主斷裂和粘滑地裂縫的關系，噴砂冒水在其中起哪些作用？要回答這些問題也需要開展相應的工作。結(jié)合震源斷層的走向，結(jié)合地震烈度極震區(qū)中軸線，推測主斷裂走向有可能是NNE—NE向，傾角接近直立，傾向 NWW。今后要對推測結(jié)果進行驗證，包括野外地震地質(zhì)再調(diào)查和地球物理勘探。從目前的資料看，江娃利曾提到，邢臺7.2級地震在耿莊橋附近地面出現(xiàn)順時針水平扭錯麥垅10～20 cm[13-14]，這需要進行針對性的野外調(diào)查工作。

3 基底新構(gòu)造格局

石油地質(zhì)資料是極其寶貴的資料，它為研究潛山和盆地構(gòu)造和新構(gòu)造格局提供了寶貴的第一手資料。從盆山耦合的角度看，潛山和盆地錯落起伏，形成復雜的凸起/凹陷相連的盆嶺構(gòu)造。據(jù)石油地質(zhì)資料，邢臺老震區(qū)新構(gòu)造格局的主體是束鹿地塹，是兩凸夾一凹盆山耦合地貌(圖2)。

圖2 衡水地區(qū)構(gòu)造位置圖

邢臺7.2級地震宏觀震中位于束鹿凹陷南部次凹內(nèi)部，曹莊橫向凸起把束鹿凹陷和南部次凹分割開。邢臺老震區(qū)的主體位于束鹿凹陷內(nèi)部，凹陷西側(cè)是寧晉凸起，東側(cè)是新河凸起，凹陷中軸線走向是NNE(N20°E)，凹陷長度80 km，寬度14～20 km，束鹿凹陷內(nèi)部蓋層沉積除第四系外，還有N地層底界面，新生界地層埋深5～6 km，N地層界面埋深大致在1.5～2.1 km。束鹿凹陷的東邊界是新河斷裂，西邊界是晉縣斷裂，凹陷的南邊界是隆堯斷裂，北邊界是無極-衡水轉(zhuǎn)換帶[15-19]。這些斷裂的活動構(gòu)造研究程度都較低，沒有開展過相應的活動構(gòu)造研究工作，主要依據(jù)石油地質(zhì)資料進行描述。從目前掌握的資料看，這些斷裂的最新活動時代是第四紀早期，不是活動斷裂。

4 地震烈度衰減形態(tài)特征

邢臺7.2級地震烈度圖中，審視各烈度圖形衰減特征，主體是一個橢圓，Ⅹ度，Ⅸ度形態(tài)類似橢圓，Ⅷ度形態(tài)復雜，除主體橢圓外還出現(xiàn)2個衰減尖角，Ⅶ度則是橢圓中心明顯向東南偏移，各烈度橢圓中心不重合是其突出特征。

Ⅹ度區(qū)模擬橢圓中心115.03°，37.55°，長軸方向N40°E，長軸17 km，短軸10 km，橢圓東側(cè)邊界幾乎與新河斷裂位置重合。

Ⅸ度區(qū)橢圓中心115.06°，37.50°，長軸方向N40°E，長軸53 km，短軸3 6 km，橢圓北邊界附近是前磨頭斷裂西南端，橢圓南邊界在隆堯斷裂北側(cè)約6.0 km。

Ⅷ度區(qū)衰減形態(tài)比較復雜，除主衰減橢圓外，還有兩個衰減尖角。Ⅷ度區(qū)橢圓中心115.19°， 37.64°。長軸方向N40°E，長軸126 km，短軸86 km。橢圓北邊界在深縣斷裂北側(cè)約9.7 km，橢圓南邊界在隆堯斷裂南側(cè)約8.7 km，東南邊界位于明化鎮(zhèn)斷裂附近，但東南尖角卻穿越明化鎮(zhèn)斷裂，止于威縣清河之間。

Ⅶ和Ⅷ度區(qū)出現(xiàn)明顯的衰減凹槽，結(jié)合新構(gòu)造分析，Ⅶ和Ⅷ度的衰減凹槽位于無極—衡水轉(zhuǎn)換帶附近，并且走向一致。而Ⅶ和Ⅷ度區(qū)沿衰減長軸的向東北貫通，可能與衡水轉(zhuǎn)換帶豁口相關，衡水轉(zhuǎn)換帶豁口是地震構(gòu)造帶穿越衡水轉(zhuǎn)換帶時形成的。

Ⅶ度等震線形態(tài)十分復雜，長軸最遠端分別是饒陽和臨漳，短軸最遠點是夏津和高邑西北，交點位置是115.12°，37.51°。模擬橢圓中心115.26°，37.33°，長軸方向N20°E，長軸225 km，短軸145 km。橢圓南邊界附近是臨漳—大名斷裂，橢圓西邊界附近是元氏斷裂和邯鄲斷裂，橢圓東邊界附近斷裂是滄東斷裂(東南)和滄西斷裂(東北)。結(jié)合Ⅹ度區(qū)模擬橢圓中心來看，Ⅶ度區(qū)向東偏南一側(cè)衰減緩慢，東南一側(cè)短軸101 km，西北一側(cè)短軸44 km。導致這一現(xiàn)象的原因是太行山山前斷裂及其造山帶與新構(gòu)造周緣斷裂的共同影響。

王劍波先生：汽車行業(yè)供應鏈非常復雜。主機廠在歐洲、北美洲和亞洲都有。一級供應商在全球范圍內(nèi)也都有。但是說到汽車電子這一部分，生產(chǎn)商主要集中在亞洲，而在亞洲范圍內(nèi)看，又主要集中在中國。不過反過來看，中國自主品牌主機廠的供應鏈也不一定都在中國。因此，這是水乳交融的狀態(tài)。由于合同與法律問題的限制，我不能透露全部具體客戶的名字，但是可以透露的是，在汽車領域，保時捷、吉利領克和廣汽是我們的合作伙伴，此外，還有哈雷摩托也是我們的客戶。

依據(jù)極震區(qū)Ⅹ度的模擬橢圓中心，可以確定邢臺7.2級地震的宏觀震中，而Ⅶ度區(qū)橢圓中心明顯偏離宏觀震中和微觀震中，偏離Ⅹ度區(qū)橢圓中心約27 km(SE方向)。可能的解釋是新構(gòu)造格局對其地震動影響場產(chǎn)生的影響，不同地震烈度形態(tài)變形的原因直接與場地特性有關，基巖，軟土對Ⅶ度區(qū)等震線形態(tài)的影響尤為明顯，新構(gòu)造格局影響Ⅶ度區(qū)范圍。

邢臺7.2級地震烈度圖中另外一個顯著特征是百公里烈度異常區(qū)，這些異常區(qū)集中在Ⅶ度模擬橢圓中心偏西一側(cè)，包括靈壽，井陘，東冶頭，杜家莊，路羅，活水，龍化，南楊寨，武安，肥鄉(xiāng)，丘縣等地。唐山7.8級大震[20]，張北6.1級強震[21]和新疆伽師6.6級強震[22]也有類似的現(xiàn)象。

5 震源層構(gòu)造特征

構(gòu)造地震所在的地層就是震源層，華北地區(qū)一般是5～30 km，對這一深度地層還知之甚少?，F(xiàn)有的基本認識，距離認清震源層地質(zhì)構(gòu)造和發(fā)震構(gòu)造環(huán)境，還有很大差距。

老震區(qū)精研是地震科學的基本方向，研究震源層地質(zhì)構(gòu)造，了解地質(zhì)體結(jié)構(gòu)，還需要持續(xù)的基礎性研究工作。目前常規(guī)的地下勘探包括鉆探和物化探，人工地震勘探可以探測地殼中深部的結(jié)構(gòu)，但還遠遠不夠，由于鉆探的深度限制，對地殼中深部人工地震剖面的解釋，缺乏直接的鉆孔巖性佐證。對地殼中深部的研究，主要依據(jù)石油地質(zhì)所積累的地殼淺層經(jīng)驗。

目前關于震源層構(gòu)造特征的研究，主要依據(jù)震源機制解、中小震精定位、波速比、應力降、視應力、Q值、殼層速度結(jié)構(gòu)、重力和電磁特性等。近20年來雖然這方面取得長足進展，但還需要進行更加深入細致的研究。

對震源斷層的研究主要是利用地震儀記錄天然地震并進行分析，確定有關震源斷層的部分信息，包括震源機制解和小震精定位等。表1為邢臺地震序列的部分震源機制解，王曉山在文中提到邢臺7.2級地震是走滑型地震，斷裂參數(shù)是走向186°，傾角83°，傾向NWW，震源深度9 km[23]。對斷裂走向偏離角進行簡單統(tǒng)計，結(jié)果顯示與主震震源斷裂走向的偏離角15°以內(nèi)有5個，15°～30°的4個，30°～60°的4個，6級以上地震的偏離角在這3個范圍各1個。這說明余震過程中體破裂的特征逐漸凸顯，是為適應主破裂出現(xiàn)以后的局部應力場調(diào)整造成的結(jié)果。偏離角左偏占4個，右偏占9個，3個6級以上的都是右偏，說明震源破裂的優(yōu)勢走向是NNE—NE，這與地表觀測到的結(jié)果一致。隨著地震臺網(wǎng)密度增加，2000年以后震源機制解分析有了更多參考臺站，王曉山對邢臺老震區(qū)的后續(xù)中小震進行了大量的震源機制解分析，并獲得更多不同類型的震源斷層參數(shù)，包括走滑/正斷/逆沖，這也從一個側(cè)面說明地震序列后期，體破裂特征更明顯。目前對震源層的研究，對包括震源層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、震源層的變形如何影響基底和蓋層、震源層構(gòu)造應力場演化特征和諸如此類的問題，還是比較模糊。

表1 邢臺地震序列ML≥3.9地震震源機制解

6 地殼中深部探測

冀中坳陷和臨清坳陷，塹壘相間，凸起/凹陷縱向排列，而轉(zhuǎn)換帶則是與其共軛的多條橫向構(gòu)造帶，它們縱橫交錯形成區(qū)域地網(wǎng)體系[29-30]。地網(wǎng)體系在石油地質(zhì)上已經(jīng)得到廣泛應用，幔枝構(gòu)造也在找礦領域和地熱—水循環(huán)系統(tǒng)中得到廣泛應用。雖然對深大斷裂，幔枝構(gòu)造，地熱—水循環(huán)，地網(wǎng)體系都有很多新發(fā)現(xiàn)，但這幾個方面在地殼中深部的情況，還知之甚少。透視蓋層基底和震源層三維地殼結(jié)構(gòu)，研究地幔柱，幔枝構(gòu)造的形成機理，幔枝構(gòu)造體系與構(gòu)造環(huán)境的關系，震源層斷裂帶與幔枝體系的關系，幔枝體系與雜巖體的關系，硬核巖體(火山巖和雜巖體)在構(gòu)造環(huán)境中扮演的角色，認識地熱—水循環(huán)對地震構(gòu)造環(huán)境的影響，建立更符合實際的三維地震構(gòu)造動力模型等等，以上提到的這些問題是今后要努力解決的問題。

目前對地殼中深部的研究幾乎是一片盲區(qū)，而有效的探測工具是關鍵，是可視化的關鍵，特別是三維可視化。如果能夠獲得發(fā)震層的地象變化特征，獲得類似云圖圖像，那么地震預報才可能邁上新臺階。

科學儀器是人類的第三只眼，研究地殼內(nèi)部的地象過程，就像認識氣象的風雨雷電，風雨雷電能看見聽見，而通過科學儀器，也能看到聽到地象過程的“風雨雷電”。就像聲吶技術應用在大洋底部地形探測，取得豐碩的成果，為板塊學說的建立和發(fā)展提供重要的技術支撐。而今超聲波，聲吶，雷達技術在軍工領域已經(jīng)發(fā)展的很成熟，只要轉(zhuǎn)嫁到中深部地層探測上來，理論上講是行得通的，但具體實施，還需要做大量的細致工作。

7 蠕滑地裂縫地質(zhì)災害

按與強震大震的關系，地裂縫成因劃分為兩種。一是伴隨大震強震發(fā)生而在宏觀震中附近產(chǎn)生的粘滑地裂縫。二是與大震強震無關，由于斷裂蠕滑形成的地裂縫，而這一斷裂往往是重力塌陷成因，斷裂剖面縱深淺，在地殼表生，與來源于震源的活動斷裂關系不明。蠕滑地裂縫往往成因復雜，包括人為因素影響，地下水超采，礦區(qū)開采和巖溶塌陷等因素和構(gòu)造因素[31-36]。

可以結(jié)合蠕滑地裂縫所處的地質(zhì)構(gòu)造單元對其進行劃分，包括潛山地裂縫，盆地地裂縫，地震構(gòu)造帶上的地裂縫，老震區(qū)地裂縫，以及礦區(qū)地裂縫等類型，研究這些地裂縫的基礎是新構(gòu)造地質(zhì)單元的特性。

邢臺7.2級地震發(fā)生至今，邢臺老震區(qū)比較棘手的問題之一是蠕滑地裂縫。從目前掌握的資料看，邢臺老震區(qū)規(guī)模較大的地裂縫有三條，一條是柏鄉(xiāng)縣小里鋪村—南營兒—寨里的8 km 地裂縫[30]，一條是辛集—安平—深縣交界附近的北郭—吳王—宿王宋—郭王宋的8.75 km 地裂縫，還有一條是長30 km的隆堯地裂縫，途徑崔莊—周村—周張莊—南小河—虎中—柏舍—西店子—東店馬—任村—西清灣—舍落口—毛爾寨。地裂縫在崔莊—西店子是近NE向，位于隆堯斷裂附近，之后從東店馬—毛爾寨轉(zhuǎn)為NE向，位于新河斷裂附近。徐繼山詳細研究這次蠕滑地裂縫的地質(zhì)災害[37]，這些超長地裂縫主要分布在邢臺老震區(qū)周圍，從長期地下水超采看這些地裂縫位于地下水漏斗區(qū)的邊緣。從新構(gòu)造單元看，隆堯地裂縫位于隆堯斷裂和新河斷裂附近，柏鄉(xiāng)縣地裂縫位于晉縣斷裂附近，北郭—郭王宋地裂縫位于無極衡水轉(zhuǎn)換帶北側(cè)的深縣斷裂附近，這四條斷裂都是新構(gòu)造時期形成的斷裂，是新構(gòu)造單元的主控斷裂，但現(xiàn)今的粘滑活動性不強。老震區(qū)地裂縫成因的解釋，一是地下水超采形成的水漏斗產(chǎn)生的重力塌陷，二是老震區(qū)震源層長期活動產(chǎn)生的累積變形被新生代盆地吸收后，在盆緣周圍形成的蠕變場導致，蠕滑變形的邊界效應，盆緣和山緣的顯著變形類似于面波效應。

蠕滑地裂縫是一種不可忽視的地質(zhì)災害。蠕滑地裂縫的地質(zhì)災害有目共睹，觸目驚心，要引起重視。針對各地出現(xiàn)的蠕滑地裂縫，要進行詳細的野外地質(zhì)調(diào)查，跟蹤地裂縫的發(fā)展演化進程。對于穿越房屋的地裂縫，建議進行房屋拆遷，使再建房屋遠離地裂縫所在位置及其延長線上。已經(jīng)看到地裂縫產(chǎn)生的危害，如果是居住房屋，建議搬遷再建。既然知道蠕滑地裂縫位置，在城鄉(xiāng)規(guī)劃中要明確地質(zhì)災害專項，再建房屋要注意避讓，以免再產(chǎn)生不必要的地質(zhì)災害。

8 結(jié) 語

地震構(gòu)造帶作用于蓋層，基底和震源層，就像枝葉、樹干和樹根的關系，是一個有機整體，卻又存在鮮明差異。地震構(gòu)造環(huán)境是一個錯綜復雜的環(huán)境，是多矛盾共同體，多系統(tǒng)共同作用的場所。有水有熱有構(gòu)造，有軟有硬有耦合，有消有長有旋回?？刂普鹪磳拥卣饦?gòu)造的主要因素包括板塊運動，幔枝構(gòu)造(熱)，水動力過程，蓋層和基底重力滑脫等。板塊構(gòu)造運動和幔枝構(gòu)造如何影響震源層，外動力(水和固體潮)如何深刻影響地震構(gòu)造，震源層地震構(gòu)造如何影響基底和蓋層的地質(zhì)構(gòu)造單元，這些都是今后地震構(gòu)造環(huán)境研究的關鍵問題。

截至目前，對邢臺老震區(qū)沉積盆地的第四系地層三維結(jié)構(gòu)信息還知之甚少，還需要開展更多的相關研究工作。邢臺大震地表主斷裂古地震的研究還沒有實質(zhì)性的進展，因此有必要開展地表活動斷裂調(diào)查，確定主斷裂精確的空間展布特征，而不是籠統(tǒng)模糊的大概位置，并進行細致的古地震研究工作。最后，要重視老震區(qū)隱伏斷裂蠕滑地裂縫的危害。邢臺老震區(qū)周邊3條超長地裂縫，都形成了很明顯的地質(zhì)災害，房屋裂縫嚴重的已經(jīng)不能住人，這些要引起相關部門的重視。