依兰-伊通断裂全新世活动的新发现及其意义

闵 伟 焦德成 周本刚 盛 俭 陈 涛

1)中国地震局地质研究所，北京 100029

2)宁夏地震局，银川 7500013)吉林省地震局，长春 130117

依兰-伊通断裂全新世活动的新发现及其意义

闵 伟1)焦德成2)周本刚1)盛 俭3)陈 涛1)

1)中国地震局地质研究所，北京 100029

2)宁夏地震局，银川 7500013)吉林省地震局，长春 130117

郯庐断裂带东北段依兰-伊通断裂历史上没有发生过6级以上地震，一般认为是第四纪早期活动断裂，为中强地震发震构造。通过高分辨率卫星影像解译和野外调查，在该断裂多个段落发现断错河流Ⅰ级阶地等全新世地貌面、高1～2m的地表陡坎。其中，在通河县附近的最新地表陡坎长约70km，舒兰附近的最新地表陡坎长约10km。分别对黑龙江通河县和吉林舒兰县的陡坎进行了探槽开挖，发现通河段断层断错至近地表，被断错的最新地层年龄为距今(1730±40)a，舒兰段断层断错晚更新世地层，被距今(2360±40)a的黑色炭质黏土覆盖。这些资料表明依兰-伊通断裂至少部分段落为全新世以来的活动断裂，并且发生过7级以上强震。因此，有必要对依兰-伊通断裂晚第四纪以来的活动特征开展详细研究，以查明该断裂的空间分布、最新活动时代、分段特征、大震重复间隔等，为评价未来地震危险性及地震区划等提供依据，对东北地区的防震减灾具有重要意义。

依兰-伊通断裂 地表破裂 断层陡坎 全新世

0 引言

郯庐断裂带是中国东部规模最大的断裂带(图1)，1668年在潍坊—嘉山段郯城发生过中国东部最大的8½级地震。因此，大量的断裂活动、古地震及第四纪构造演化等方面的研究都集中在郯庐断裂下辽河—莱州湾和潍坊—嘉山段(朱光等，2004;李西双等，2010)。由于郯庐断裂带东北鹤岗—铁岭段依兰-伊通断裂历史上没有6级以上的地震记载，普遍认为晚更新世以来不活动，为中强地震发震构造。因此，对该断裂的少量研究多为利用遥感和DEM数据对依兰-伊通断裂几何形态及结构特征的分析(荆凤，2006);以及利用东北地区历史地震资料，分析依兰-伊通断裂中强震的活动习性(朱永，1999;郑照福等，2006)，目前还未见关于该断裂晚更新世以来活动特征的报道。然而，贯穿东北三省的依兰-伊通断裂是东北地区规模最大的断裂，沿断裂分布有吉林市、长春市、佳木斯市等许多人口密集、经济发达的市县，正确认识依兰-伊通断裂的最新活动时代及未来强地震危险性，对东北地区的防震减灾具有重要意义。高分辨率卫星影像解译和野外调查发现，在依兰-伊通断裂部分段落断错河流Ⅰ级阶地，并形成高1～2m的地表陡坎。2010年10月，我们分别对黑龙江通河县和吉林舒兰县的陡坎进行了探槽开挖，两个探槽之间的直线距离200km以上，都揭露出断层断错晚更新世—全新世地层，这说明至少依兰-伊通断裂部分段落是晚更新世以来的活动断裂。

图1 郯庐断裂带展布与地震活动(据邓起东主编，2007修改)Fig.1 The distributions of historical earthquakes and Tanlu Faults

2011年3月11日，日本东北部沿太平洋俯冲带发生9.0级特大地震并引发海啸，给日本造成了巨大的人员伤亡和财产损失，并使日本最大的福岛第一核电站产生核泄漏，造成严重的次生灾害。郯庐断裂带是西太平洋板块沿日本岛弧向欧亚大陆的斜向运动，在大陆边缘形成的大型逆走滑断裂，日本东北部太平洋俯冲带9.0级特大地震的发生，更显郯庐断裂带东北段依兰-伊通断裂晚第四纪以来活动性研究的紧迫性，研究成果对东北地区的防震减灾具有重要意义。本文将简要介绍在依兰-伊通断裂上初步工作所获得的成果和认识。

图2 依兰-伊通断裂方正县附近卫星影像特征Fig.2 Satellite image showing the distribution of Yilan-Yitong Fault near Tonghe County.Googlearth截图，箭头所指为断层陡坎

1 依兰-伊通断裂黑龙江通河段的地质地貌表现

依兰-伊通断裂是郯庐断裂带的东北段(鹤岗—铁岭段)的组成部分 (图1)，通河段由相互平行的东、西两条断裂组成，构成一个宽约10～20km的地堑，两条断裂相距10km左右，呈NE向分别展布于松花江东、西两侧。卫星影像上西支线性特征明显，特别是通河县附近，断裂新活动形成的微地貌特征明显，表现为一个高约1～2m的地貌陡坎，南从通河县南张油坊村，北至通河清河镇北，长约70km，断错晚更新世以来地层构成的各种地貌面。图2为方正县附近局部卫星影像特征，一系列长轴为NE向的小水泡沿陡坎断续分布。而东支断裂在卫星影像上没有发现新活动的微地貌显示。

2 黑龙江通河段探槽开挖

在通河祥顺乡以南，地貌上有一个相向而倾、相距约1km的陡坎控制的地堑 (图3)，乌拉浑河流经该地堑，地堑内为乌拉浑河低阶地沉积物。西侧陡坎在哈哈泡附近高约2m(图3)，向北高度逐渐降低并消失，从哈哈泡向NE延伸约5km。东侧陡坎在祥顺乡以南倾向NW，祥顺乡以北倾向SE，并延伸连续。

图3 依兰-伊通断裂在通河县南楼村附近控制的地堑及探槽TC位置Fig.3 Satellite image showing the graben and location of trench TC

垂直西侧陡坎开挖1个探槽TC(图3)，探槽主要揭露出1条主断层，由2～3个断层面组成宽约20～40cm左右的断层带，断层倾向NW，倾角80°左右。图4a为探槽SW壁断层处照片，图4b为探槽SW壁断层处剖面，沿f1断层断至近地表，断错全新世层⑤黑色黏土，被厚约10cm的现代耕植土覆盖，并沿断层卷入近地表的黑色黏土。断层f2断错晚更新世层⑥，被层⑤覆盖。

图4 祥顺乡南楼村探槽SW壁Fig.4 Southwestern wall of trench at Nanlou village.

图5a为探槽NE壁断层处照片，图5b为探槽NE壁断层处剖面，发育3条小断层，与SW壁基本相同，沿f2和f3断层断至近地表，断错全新世层④黑色黏土，被厚约10cm的现代耕植土覆盖，并沿断层卷入层⑥棕黄色粉细砂。断层f1断错晚更新世层⑤，被层④覆盖。

在NE壁采集了5个14C样品(图5b)，经贝塔实验室(Beta Analytic Inc.)测试，其年龄分别为：NL-TC-14C-1为距今60左右，NL-TC-14C-2为距今(4710±40)a，NL-TC-14C-4为距今(29450±190)a，NL-TC-14C-5为距今(34300±250)a，NL-TC-14C-6 为距今(1730±40)a。由年龄样品测试结果可以看出，断层断错的最新地层年龄为距今(1730±40)a。

图5 祥顺乡南楼村探槽NE壁Fig.5 Northeastern wall of trench at NanLou village.

3 吉林舒兰段探槽开挖

图6 依兰-伊通断裂吉林舒兰段卫星影像特征Fig.6 Satellite image showing the distribution of Yilan-Yitong Fault in Shulan County.Googlearth截图，箭头所指为断层陡坎

图7 断层断错地貌面形成不同高度的断层陡坎Fig.7 Fault scarps of varied heights formed from offset geomorphic surfaces due to faulting.

依兰-伊通断裂吉林段控制一系列新近纪断陷盆地，盆地内第四系不很发育，断裂新活动地貌特征没有黑龙江段明显，经对卫星影像详细解译，在舒兰西南侧发现1个走向NE，影像特征不很清晰的地貌陡坎，陡坎长约10km，图6为该陡坎的局部卫星影像特征。经野外现场调查，陡坎高约1～3m，断错不同高度的地貌面，Ⅰ级地貌面上的陡坎高1m左右，Ⅱ级地貌上的陡坎高2～3m(图7)，Ⅱ级地貌面上的陡坎往往具有多个坡折，反映断裂发生过多次快速错动事件。垂直该陡坎开挖1个探槽TC(图6)，探槽NE壁剖面如图8所示，揭露出1条主要断层f2，倾向NW，倾角70°，为高角度逆断层，层⑤新近系灰绿色泥岩沿断层f2逆冲于层④晚更新世砂黏土之上，顶部被一个楔型沉积的黑色亚黏土层覆盖。在层②底部取1个样品14C-1，经贝塔实验室测定，其年龄为距今(2360±40)a。根据陡坎地貌特征及覆盖断层的地层年龄判断，该断层全新世有过活动。

图8 吉林舒兰探槽剖面Fig.8 Cross-section of the trench at Shulan，Jilin Province.

4 结论与讨论

依兰-伊通断裂长度超过600km，通过对部分段落的高分辨率卫星影像解译和野外调查，在黑龙江通河和吉林舒兰附近发现断错河流Ⅰ级阶地等全新世地貌面、高1～2m的地表陡坎。其中，通河县附近的最新地表陡坎长约70km，舒兰附近的最新地表陡坎长约10km。在通河县祥顺乡南楼村陡坎开挖的探槽揭露出1条由2～3个断层面组成的宽约20～40cm的断层带，断层倾向NW，倾角80°左右。断层断错的最新地层为距今(1730±40)a，根据断层陡坎的地貌特征推测它为距今(1730±40)a以来的1次7级以上地震的地表破裂带。在吉林舒兰垂直陡坎开挖的探槽揭示该断裂至少晚更新世以来有过活动。

前人资料一般认为依兰-伊通断裂晚更新世以来不活动，为中强地震发震构造。我们最近在黑龙江通河和吉林舒兰的工作表明，依兰-伊通断裂部分段落为晚更新世—全新世活动断裂，并且历史上发生过7级以上强震。因此，有必要对依兰-伊通断裂进一步开展深入的工作，以确定活动段的分布范围、最新破裂时代及大震重复间隔等，为东北地区未来地震危险性评价、地震区划提供科学依据。

致谢 野外工作期间得到谢富仁、陈国星、田勤俭、徐锡伟、冉勇康、何宏林、尹功明等专家的现场指导，在此深表感谢。

邓起东主编.2007.中国活动构造图(1/400万)［Z］.北京：地震出版社.

DENG Qi-dong(ed).2007.Active tectonicsmap of China(1/400) ［Z］.Seismological Press，Beijing(in Chinese).

荆凤，申旭辉，洪顺英，等.2006.基于遥感技术研究依兰-伊通断裂带［J］.地震，26(3)：79—84.

JING Feng，SHEN Xu-hui，HONG Shun-ying，et al.2006.A study on Yilan-Yitong Fault zone based on remote sensing technology［J］.Earthquake，26(3)：79—84(in Chinese).

李西双，刘保华，赵月霞，等.2010.渤海海域晚更新世—全新世的活动构造［J］.海洋学报，32(5)：52—59.

LIXi-shuang，LIU Bao-hua，ZHAO Yue-xia，et al.2010.Late Pleistocene-Holocene submarine active structures in the Bohai Sea［J］.Acta Oceanologica Sinica，32(5)：52—59(in Chinese).

郑照福，于恩影.2006.依兰-伊通地堑断裂北段地震活动的某些特征探讨［J］.东北地震研究，22(1)：27—31.

ZHENG Zhao-fu，YU En-ying.2006.Study on some seismicity characteristics of the northen section on Yilan-Yitong graben fault［J］.Seismological Research of Northeast China，22(1)：27—31(in Chinese).

朱永.1999.依兰地堑盆地地震活动及其背景浅析［J］.东北地震研究，15(1)：76—78.

ZHU Yong.1999.Seismicity background in Yilan graben basin［J］.Seismological Research of Northeast China，15(1)：76—78(in Chinese).

朱光，刘国生，Dunlap W J，等.2004.郯庐断裂带同造山走滑运动的40Ar/39Ar年代学证据［J］.科学通报，49(2)：190—198.

ZHU Guang，LIU Guo-sheng，Dunlap W J.etal.2004.40Ar/39Ar geochronological constraints on syn-orogenic strike-slip movement of Tan-Lu Fault zone［J］.Chinese Science Bulletin，49(5)：499—508.

THE SIGNIFICANCE OF DISCOVERY ON HOLOCENE ACTIVITY ON THE YILAN-YITONG FAULT IN NORTHEAST CHINA

MINWei1)JIAO De-cheng2)ZHOU Ben-gang1)SHENG Jian3)CHEN Tao1)
1)Institute of Geology，China Earthquake Administration，Beijing 100029，China

2)Earthquake Administration of Ningxia Hui Autonomous Region，Yinchuan 750001，China

3)Earthquake Administration of Jilin Province，Changchun 130117，China

No earthquake greater than M6 has been documented on the Yilan-Yitong Fault，and no trace of activity since the late pleistocene has been seen either at the northeastern section of the famed Tanlu grand fault zone in eastern China.Thus this fault is recognized active in the early Quaternary and capable of generating moderate quakes.By analyzing high-resolution satellite images and field work，a 70km-long geomorphic scarp in Tonghe County of Heilongjiang Province and a 10km-long geomorphic scarp in Shulan County of Jilin Province were discovered.The scarps are 1 ～2m high and offset the young terraces.Subsequently，the trench at Tonghe County revealed fault displacement which almost reaches the surface.The uppermost stratum dislocated by the fault is dated to be 1730 ±40 years B.P.Analysis of geomorphic feature of the fault scarp and the trench profile suggests thatan M≥7 paleoearthquake occurred along the fault since 1730±40 B.P.The trench at Shulan County reveals the faulted late Pleistocene stratum covered by stratum dated to be 2360 ±40 years B.P.All these data suggest that some segments of Yilan-Yitong Fault are active since Holocene and M7 earthquake occurred.So，further detailed research will be necessary to determine the range of the latest activity of this fault，the time of the rupture and recurrence intervals ofmajor earthquakes.These data will be of great significance for earthquake zonation and assessment of seismic risk in this region.

Yilan-Yitong Fault，surface rupture，fault scarp，Holocene

P315.2

A

0253-4967(2011)01-0141-10

10.3969/j.issn.0253-4967.2011.01.014

2011-03-08收稿，2011-03-14改回。

地震行业科研专项重大项目(200908001)资助。

闵伟，男，1964年生，1985年毕业于中山大学地质系，1998年在中国地震局地质研究所获得博士学位，研究员，主要从事活动构造及工程地震研究，电话：010-62009152，E-mail：dzs_min@yahoo.com.cn。