武汉区域地质与区域的稳定性分析

李国胜，张志成，蒙核量，徐华

(武汉市测绘研究院，湖北 武汉 430022)

武汉区域地质与区域的稳定性分析

李国胜*，张志成，蒙核量，徐华

(武汉市测绘研究院，湖北 武汉 430022)

依据资料收集和野外地质调查获得的大量数据和信息，探讨了武汉都市发展区区域地质中的一些问题，对地壳的稳定性进行了初步的分析。燕山运动破坏了岩体的完整性，地应力不易大量集中与突然释放，武汉是一个相对稳定地区。但是，区域具有中强地震活动水平，未来百年不排除发生六级地震的可能。文中涉及到的内容，利于土地、地下空间、水资源、矿产资源等的开发和利用。

武汉；区域地质；稳定性

1 前 言

武汉都市发展区地处长江中下游湖北省东部，以武汉三镇构成的主城区为中心、以外环高速公路附近的乡、镇行政边界为基本界线，东到阳逻、双柳、左岭、豹澥，西至走马岭、蔡甸城关镇、常福，北抵天河、横店、三里，南达纱帽、金口、郑店和五里界，地理坐标横跨东径113°55′43″～114°41′13″，纵跃北纬30°16′12″～30°51′49″，包括1个主城区、2个开发区和6个新城区。虽然还没有记载到该范围内发生过大的地震，但它的地质构造、区域的稳定性对地下空间、水资源开发和土地使用等有重要的影响，一直引起广泛的关注。丁宝田研究了新构造运动的特征及地壳的稳定性[1]。谢广林等新构造运动早期、晚期与断裂的关系[2]。谭术魁等探讨了武汉区域地质的问题[3]。本文依据系统的资料收集整理和重力、磁法、电法、浅层地震等野外地质调查，在前人认识的基础上，探讨武汉都市发展区区域地质中的一些问题，如地貌、地层、断裂和地壳运动，以利于土地、地下空间和矿产资源等的开发利用，满足武汉经济的快速的发展和赶上城市工业化、城镇化的步伐。

2 地貌和地层

武汉都市发展区居于三面环山向西敞开的“横八字”形不完整半封闭型盆地中心，地势低洼，长江、汉江交汇于此，形成以平原地貌为主、残丘孤岗时断时连、周边湖泊环绕的地貌格局。地面高程介于 18 m～200 m之间。地势总体平坦，呈东南高、西北低、局部残丘矗立的特征，以丘陵与平原相间的波状起伏地形为主，最高山峰为武昌顶冠峰，海拔 197.7 m，最低为长江、汉江河床，分别为 -16.8m和 -7.7 m。166个湖泊星罗棋布，被誉为百湖之市。主要地貌类型有河湖阶地、岗状平原、构造剥蚀残丘和低丘陵四种(如图1所示)，各自所占比例分别为29.00%、22.95%、14.54和6.93%，水域占26.58%。

图1 武汉都市发展区地貌图[4]

图2 区域大地单元划分图[5]

武汉都市发展区内地层可划分为26个地层单位(如表1所示)。其中，白垩—古近系碎屑岩盆地分布面积约 1 624.04 km2，约占总面积的46.82%，为武汉都市发展区分布最广的地层。

武汉都市发展区地层划分[5] 表1

续表2

武汉都市发展区内地表第四系分布广泛，基岩露头总体上较零星，除志留纪、泥盆纪和二叠纪分布相对较广外，多数地层仅偶有极少量露头，出露不全。第四系以来堆积的松散土体，主要分布于堆积低平原和岗状平原区，由盆地边缘向盆地中心逐渐增厚，至东西湖区达到 50 m～60 m、最大厚度超过 80 m。沉积岩占绝大多数，岩浆岩和变质岩总体不太发育。岩浆岩主要见于北部和东南部，变质岩仅见于北东角新洲区凤凰山一带。

3 地质构造

发生于三叠纪晚期的印支造山运动，奠定了测区北部大别造山带与南部扬子台褶带的主体构造格架，燕山期滨太平洋活动，造成北东向断裂体系、断陷火山盆地和侵入岩浆活动的叠加，喜山期陆内演化形成了区内断、拗陷盆地沉积，成就了测区复杂的地质构造格局。

(1)断裂

发生于三叠纪晚期的印支造山运动，奠定了该区北部大别造山带与南部扬子台褶带的主体构造格架，燕山期滨太平洋活动，造成北东向断裂体系、断陷火山盆地和侵入岩浆活动的叠加，喜山期陆内演化形成了区内断、拗陷盆地沉积，成就了调查区内复杂的地质构造格局。

以襄(樊)一广(济)基底式深大断裂与团(风)——麻(麻)活动性大断裂呈“十字”交汇于东缘，构成了武汉地区地壳的基本结构面。与之相配套的规模较大的压性、扭性断裂结构面分属切穿基底的北西～北西西向断裂系、深入基底内部的北西～东西～北东向断裂系、切穿沉积盖层的北北东向断裂系和切穿红层深入盖层的北东向断裂系，它们共同控制了不同时代地层的发育、地貌轮廓和地震活动。

①北西向断裂系

北西向断裂系是古亚洲断裂体系的重要组成部分，主要断裂具有规模大、延伸远、切割深、长期活动、控制性强等特点，具有基底断裂性质。延入区内的主要断裂有襄樊—广济断裂和英店—青山口断裂。

虽然近年来企业在科研项目管理上有所改进，但有些科研项目的质量仍有待提高。不少项目申报者只重视科研项目的申报环节，为了申请下项目，动用各种关系资源。申报成功以后，却把项目束之高阁，快要结题了才简单应付。这种现象的产生和科研项目考评体系不完善是分不开的。一般而言，科研项目在考评时注重数量、经费和级别，这类量化指标容易导致重数量轻质量的问题；结项时多以论文级别来评判，助长了科研成果的低水平和泛滥，严重制约科研项目质量的提高。

襄樊—广济断裂是分隔秦岭褶皱系和扬子准地台的区域性大断裂，襄樊以西露头，以东多隐伏。襄樊以东断裂走向北西，倾向北东，倾角60°～80°，构造破碎带宽 50 m～100 m，断裂沿线形成宽大的挤压破碎角砾岩带、糜棱岩带和断错形成的构造岩块混杂出露，历经多次构造性质的演化。第四纪以来断裂继承性活动明显，并控制孝感—长江埠和武汉以东长江第四纪槽地的形成。沿断裂带有地震活动记录，如1633年的黄冈(4.7级)至2006年的随州三里岗(4.7级)，并有地下热水分布或温泉出露，证实了该断裂的长期活动性。

英店—青山口断裂是分隔桐柏—大别中间隆起与武当—随州褶皱带的区域性大断裂，呈北西向经随州英店、广水入本区，向南东至黄陂以下隐伏，可能与襄广断裂归并。断裂带由数条断层组成，总体倾向北东。东段青山口—黄陂一带控制了江汉盆地的北部边界，北为群峰矗立的山地，南为略有起伏的准平原。断裂带内构造角砾岩、碎裂岩、糜棱岩等动力变质岩发育，有时宽达千米，总体显示压性或压剪性。挽近时期断裂复活明显，表现为断裂附近红层发生褶皱变形；第四纪时期则表现为不均衡的断块运动，总体显示北侧上升、南侧轻度向南掀斜的特点。

②北东向断裂系

北东向断裂系是滨太平洋断裂系的重要组成部分，延入区内的断裂主要为武汉—嘉鱼断裂，与区外的平行断裂切割区域构造线，呈北北东向带状或雁列状展布，并大致显示一定的等距性。力学性质以压剪性为主，局部出现张剪性特征。断裂对燕山期岩浆岩和白垩—新近纪红色盆地有控制作用，对近代地貌有深刻影响，是武汉地区的主要发震构造。

武汉—嘉鱼断裂(又称“长江断裂”)为表层断裂，大体沿长江展布，走向北东30°，向南与洪湖断裂的沿江分支相接。断裂通过武汉分割龟、蛇二山，切穿泥盆纪-早三叠世地层，航磁反映明显。第四纪以来，断裂控制着长江槽谷的生成和发展。近代沿断裂带时有地震发生，震级小于4级。

(2)褶皱

褶皱较发育，总体为线状褶皱，呈北西—南东走向，局部近东西向，少数呈北东向。背斜较宽阔，一般隐伏地下，构成山间谷地；向斜狭窄，构成残丘骨架，表现隔槽式组合特征。大致沿大集、沌口、流芳岭一线为界，以北褶皱形成紧闭同斜线状类型，长宽比大，轴面北倾，形态规整。坚硬的石英砂岩中发育稀疏的轴面劈理，而薄层状的硅质岩、页岩等内部次级小褶皱发育，常见有褶断现象；以南褶皱相对开阔，形态不协调，枢纽在垂向上波状起伏，造成褶皱倾伏和扬起，使得走向上核部地层发生变化，褶皱宽度也相应变化，并发育次级小褶皱。向南褶皱逐渐由倒转变为正常，变形强度逐渐减弱，轴面劈理不发育，形成开阔褶皱。规模较大、出露相对完整的褶皱主要有：团鱼山—青山复式向斜(ZZ1)、汉口—新界复式背斜(ZZ6)、大桥倒转向斜(ZZ13)、锅顶山—王家店转背斜(ZZ14)、新隆—豹子澥复式倒转向斜(ZZ19)、百镰湖—庙岭倒转背斜(ZZ20)、龙泉山倒转背斜(ZZ26)、大军山向斜(ZZ31)、横山—纸坊背斜(ZZ32)、金口—官家畈向斜(ZZ35)和纱帽—翰林山(猫耳洞背斜)背斜(ZZ36)。

(3)盆地

武汉都市发展区盆地包括侏罗纪陆相盆地和白垩—第三纪红色盆地(俗称“红盆”)，侏罗纪陆相盆地仅见于东湖高新区东南部梁子湖一带。白垩—第三纪红色盆地分布广泛，以红色碎屑岩堆积为特征，其是在燕山运动晚期，造山作用后期，发生区域性拉张松弛作用，导致地壳拉开或差异升降形成一系列断陷盆地，晚期形成凹陷盆地。由于其一般分布于地势较低的部位，地表多为第四纪松散堆积物所掩盖，红盆地层露头较为零星。主要包括：麻城—新洲断(凹)陷盆地、武湖断(凹)陷盆地、金银湖凹陷盆地、南太子湖盆地、流芳断(凹)陷盆地、江夏断(凹)陷盆地和梁子湖盆地。

4 地震与区域稳定性

地震活动主要位于华北地震区南部地震活动相对弱的郯庐地震带南部、华北平原地震带南部和华南地震区长江中游地震带的交界部位。破坏性地震主要在六安—霍山、黄冈—黄石、九江、钟祥等地相对集中分布，涉及的地质单元主要有桐柏—大别隆起区、江汉—洞庭沉降区和幕阜山隆起区，其他地区有地震零星散布。

据中国地震动参数区划图(GB18306-2001)地震动峰值加速度(g)分区，调查区内黄陂——蔡甸——汉南一线<0.05、其余地区均为0.05，对应地震基本烈度值分别<Ⅵ度和Ⅵ度(如图3所示)。武汉都市发展区地震活动频繁，多属弱震，震级小，烈度高，震级介于0.5～2.0

级之间。1996年，武汉被国务院列为13座国家级地震重点监视、防御城市之一。

图3 武汉城市圈地震动峰值加速度区划图

1-g=0.1；2-g=0.05；3-g0.05；4-地震最大水平加速度；5-地震烈度

区域地震活动对武汉市的安全和建设影响巨大，主要涉及历史破坏性地震、现代地震活动的时间、空间、强度等。区域地壳稳定性评价主要指以断裂活动性、地震活动性和断块稳定状态分析评价。襄樊—广济断裂、青山口—黄陂断裂、乌龙泉断裂、武汉—洪湖断裂、汤逊湖断裂和麻城—团凤断裂第四纪均有过不同程度的活动，时代限于早、中更新世，晚更新世以来没有明显活动迹象。由于燕山运动破坏了岩体的完整性，地应力不易大量集中与突然释放，相对邻区而言，武汉是一个相对稳定地区。但是，区域具有中强地震活动水平，目前仍处于第二活跃期的后期，未来百年不排除发生六级地震的可能性。

5 结 论

本文在大量地质调查资料的基础上，从武汉都市发展区地貌、地层划分以及褶皱、断裂、盆地等地质构造出发，分析了区域地壳的稳定问题。由于燕山运动破坏了岩体的完整性，地应力不易大量集中与突然释放，相对邻区而言, 武汉是一个相对稳定地区。但是，区域具有中强地震活动水平，目前仍处于第二活跃期的后期，未来百年不排除发生六级地震的可能。武汉抗震烈度为Ⅵ度，属于低烈度抗震设防地区，城市区域地壳构造为准稳定性地壳。随着城市的快速发展和扩张，对于穿越城市地区的断裂及其城市直下型地震需要引起城市建设者的足够重视。

[1] 丁宝田. 根据新构造运动及地貌特征试论武汉地区地壳稳定性[J]. 测绘地理信息，1985(3).

[2] 谢广林，饶扬誉，蒋蔺珍等. 武汉地区的新构造运动与区域稳定性评价[J]. 地壳形变与地震，1993(3).

[3] 谭术魁，邓健如. 武汉市区域地质稳定性评价[J]. 湖北大学学报·自然科学版，1995(3).

[4] 武汉市测绘研究院. 武汉都市发展区环境地质专项调查总报告[R]. 湖北省地质调查院，2015.

[5] 武汉市测绘研究院. 武汉都市发展区基岩地质调查专项成果报告[R]. 湖北省地球物理勘察技术研究院，2016.

Wuhan Regional Geology and Stability

Li Guosheng，Zhang Zhicheng，Meng Heiliang，Xu Hua

(Wuhan Geomatics Institute，Wuhan 430022，China)

This paper discusses some issues in regional geology in Wuhan urban development area on the basis of data collection and field geological survey. The preliminary analysis of regional stability is carried out. Yanshan movement destroyed rock integrity in the region so it isn't easy for stress concentration and sudden release，Wuhan is a relatively stable. The region is still in middle to strong earthquake activity level，however，and the occurrence possibility of earthquake magnitude VI is not ruled out in the next one hundred year. The results conducted from this paper are good for development and utilization of land，underground space，water resources and mineral resources.

Wuhan；regional geology；stability

1672-8262(2017)01-164-05

P642.4

B

2016—04—27 作者简介：李国胜(1965—)，男，高级工程师，从事工程地质、岩土工程勘察设计等技术和管理工作。