典型断裂活动性研究及其他主要断裂活动性特征

(一)白坭-沙湾断裂活动性初步评价

沙湾断裂带又称白坭-沙湾断裂带，该断裂带白花都白坭穿过番禺沙湾延入万顷沙地区，是珠江二角洲地区十分重要的一条断裂带。

关于白坭-沙湾断裂的活动性一直存在争议。黄玉昆等(1983)提出，在二角洲断块分区中白坭-沙湾断裂控制了二角洲中部断隆区的西边界和中部断陷区的东边界，是中部断隆区和断陷区的分界线。张虎男等(1994)认为，北西向断裂的活动强度相差较大，在其影响带内的花岗斑岩，几乎没有应力作用的迹象。而白泥-沙湾断裂构造岩的分布不仅有一定的宽度，还可细分为若干不同的岩性-变形带，所以可推断其经过了多期活动，活动性较强。宋方敏等(2003)对白坭-沙湾断裂的两盘4个可对比钻孔的相对高度及测年计算得出，晚更新世以来，两盘相对位移速率为0.38～0.39mm/a，判定其为弱活动性构造。但也有学者认为，白坭-沙湾断裂目前是北西向断裂中最为活跃的一条断层，且这条断层与多次历史地震有关。据地震记录，沿该断裂在邻区曾多次发生小规模地震，如1997年9月23日至26日，该断裂带内隔坑断裂附近的二水麦村、奉恩村、隔坑村一带连续发生3次地震，ML=3.7～4.2级，震中烈度达Ⅵ度，造成1637间房屋受损，为罕见的低震级高烈度震例。这是珠江二角洲地区近年来发生的最大一次地震，说明断裂在现代仍有活动，是区内十分重要的现代发震断裂带。

沙湾断裂是否为具有发生强烈地震活动潜在可能的活动断裂，关系到珠江二角洲地区城市安全和经济社会的可持续发展，关系到区域地震设防烈度和防震减灾战略体系的重建。为了科学评价沙湾断裂的活动性，在本次研究中对沙湾断裂进行了1∶ 5万地质地貌填图，在此基础上进行了研究。研究的主要内容包括断裂与第四纪地质地貌特征的耦合性、基岩断层典型点山前第四系浅层地震和化探探测、断层带内物质的年代测定、断裂通过处探槽开挖等工作，发现了断裂第四纪活动的许多证据。

1. 与第四纪地貌的耦合显示断裂或断块第四系活动性

调查中发现了两处具有明显第四系地貌反差的剖面:十八罗汉山剖面(四级台地，图3-26)和西淋岗剖面(二级台地，图3-27)。其中十八罗汉山剖面还有现代垮塌现象并形成断层崖地貌。根据相应级别台地形成年龄推算最晚一次活动时间可能为中更新世左右(50～80万年)。

图3-26 十八罗汉山剖面的地貌反差明显

图3-27 西淋岗剖面两侧地貌反差明显

2011年我们对沙湾水道进行了水上浅层地震工作，解译成果验证了沙湾断裂的主体与北西向的蕉门水道分布具有很好的一致性(图3-28)，沙湾断裂在蕉门水道同步拐弯也说明了沙湾断裂第四纪的活动性。

珠二角最明显的两个沉降中心及白坭-沙湾断裂带区域的第四纪等厚线都呈北西向展布，同时，出露地表的岩体长轴方向为NE及NW向，这反映了第四纪沉积受北西向断裂控制显著。

白坭沙湾断裂带也控制了该区域的水系发育。沙湾断裂分支西海断裂基本平行于西海之西南的潭洲水道、顺德水道呈NW45°方向展布，洪奇沥断裂沿洪奇沥水道展布，沙湾断裂沿蕉门水道展布。因河流能敏锐地觉察到基底断块运动引起的地面变化，并力图使河道的发展与其相适应，所以潭州水道、顺德水道、洪奇沥水道以及蕉门水道极有可能是受这些断裂的控制，形成了现在这样的地貌特征。同样，河流汊道发育也是基底断块活动的结果，而河道分汊往往出现在沉降中心附近。本区域辫状河非常发育，也说明该区域断块调整频繁，构造活动较为强烈。

2. 西淋岗和眉山二级抬升阶地显示新构造运动的时间为晚更新世后

西淋岗和眉山采石场附近发现明显的中更新世至晚更新世地层抬升现象，据经纬仪测量，推测眉山晚更新世高度约15m，地层具有5°～10°向北倾斜(图3-29)，是否为构造抬升或断裂活动的结果需要做进一步的工作。

图3-29 眉山腐木淤泥全景图

3. 最晚一次活动时间晚于晚更新世

2011年，项目组在大岗雁沙物探和化探资料表明，断裂切割了晚更新世地层，钻探断裂验证未成立;广东省地质调查院等前人的物探成果表明断裂甚至切割了全新世地层，钻探验证切割了二角层，但限于区域局限，需更进一步验证。

2012年，对十八罗汉山剖面、沙湾水道断裂露头开展了物探工作，物探方法采取浅层地震与高密度电法相结合，互相印证，十八罗汉山剖面高密度电法揭示在离地面高程以下30m左右的范围存在断层破碎带，第四系底部断裂两侧基岩面有5m左右高差。

沙湾水道探测结果表明，断裂通过水道，破碎带宽度100m左右，且与北西向蕉门水道具有明确的响应关系。该断点左侧Tg波组出现错动，出现3m左右的落差，推测垂直断距2m左右，上断点深度为26m，位于第四系内，剖面上断裂倾向西，倾角75°左右。断点下降盘地层厚度和基岩埋深略有增大，反映该断裂发育时对沉积具有影响，断点错断至第四系底，为一高角度正断点。

4. 第四纪以来沙湾断裂带内各断裂都有过不同程度的活动

已有资料数据显示，中更新世时期，该断裂可能有过两次较大的区域性活动(F008、F021以及F011、F014)，时间分别为距今100万年左右以及50万年左右。

根据丁原章等(1983)研究，香港河沥贝地区晚更新世NW向断层新活动开始于晚更新世后期(大约距今6万年);黄竹洋滑坡经历5万年、3万年和1.7万年多次事件，均为晚更新世后期，且以距今5万年的滑坡规模为最大;南山的滚石和崩积物全部形成于晚更新世后期，而且仍然以5～3万年为最重要［(57.9±8.4) ～(34.8±5.1)ka］;贝澳的崩积物全部属于晚更新世产物，其年龄为(53.3±9.6) ～(51.3±7.4)ka(OSL)和(22.1±1.5) ～(68.1±4.1)ka(CN)。而据对灵山大岗旁侧方解石脉的测年结果显示(陈国能等，2008)，破碎的方解石脉为5.09±0.35万年，未压碎的方解石脉的TL年龄为7.13±0.49万年和5.66±0.40万年，可推断此处一次较大的活动也发生于距今5～6万年。武汉地质调查中心在罗汉山取方解石脉测年结果为10万年左右，且方解石脉反映断裂镜面和擦痕。这些数据表明(表3-27)，在距今5～6万年时期，亦即珠江二角洲形成的初期，珠二角地区曾发生过一次较大规模的构造运动，且白坭-沙湾断裂带在这一时期也处于强烈活动期。

表3-27 主要断裂测试年龄表

5. 化探数据表明沙湾断裂目前活动性中等偏弱

根据本次对沙湾断裂带中段土壤氡气测量成果(表3-28)，断裂经过地区土壤氡气浓度一般介于5～30k Bq/m3区间，高于广州地区土壤氡气背景值(8k Bq/m3)，6号测线中最大土壤氡浓度值位于1#异常带，为31.2k Bq/m3，是背景值的13.6倍。在测线中，西侧异常密集，又是陈村断裂隐伏区域，根据氡气异常变化，1#异常带中5-15号点处为推测断裂位置。8号测线中2#异常带均值5.0k Bq/m3，是背景值的2.2倍。此测线东侧即为沙湾断裂隐伏区域(可能在江中通过)，且异常点带密集，集中反映沙湾断裂于东侧通过且倾向南西的特点。21号测线3#异常带位于测线西侧，为推测沙湾断裂隐伏区域，均值为14.4k Bq/m3，是背景值的2.2倍，60号点位以西的异常点密集，根据氡气异常变化的趋势，13#异常带中35-50号点处为推测断裂位置。22号测线中4#异常带均值13.0k Bq/m3，是背景值的2.2倍。22号测线东侧即为大乌岗断裂隐伏区域，且异常点带密集，尤其是东侧110-180号点处，为推测断裂位置。

另外我们收集了其他数据，白坭-沙湾断裂带整体活动性中等，都宁冈地区氡气测量结果反映该地区活动性略强。上述特征同一断裂不同地段氡异常特征不同，或者说同一断裂不同地段的活动强度存在不同。

表3-28 北西向断裂位置土壤氡异常值

6. 断块调整与地震活动

研究表明，地表水流对于地表形态的变化甚为敏感，因此现代水系的发育很多时候可以直接反映基底断块的活动特征。如图3-30所示，西江和北江的支流均向东分叉，说明西江断裂和白坭-沙湾断裂所夹持的西北江断块，以及白坭-沙湾断裂和化龙-黄阁断裂所夹持珠江断块，其地面高度均为西高东低，由此反映了这两个断块的现代活动，表现自南西向北东倾斜活动，与狮子洋断块的快速下沉遥相呼应。断块的调整引起断块的边界即断裂的活动，引发地震。这与张虎男(1990)的研究(广州地区历史地震的特点，在一定程度上反映了断块倾斜引起的层间滑动)是相通的。

图3-30 珠江二角洲水系流向及断块活动示意图

1. 正断层; 2. 性质未明断层;3. 次级河流分叉方向;4. 历史地震震中;5. 温泉出露点; 6. 基底断块倾斜方向;7. 第四系剖面出露点

自有地震记录以来，广东省发生过多次与白坭-沙湾断裂相关的地震。

1997年9月23和26日，在广东省二水市南边镇发生ML3.7级和4.4级两次地震。后者的震源烈度达Ⅵ度，强震造成了很大的破坏，为罕见的低震级高烈度震例。这是珠江二角洲地区近80年来发生的最大一次地震。这次地震发生在珠江二角洲西北部的二水虢地北部，极震区处于EW向高要-惠来断裂、NE向恩平-新丰断裂和NW向白坭-沙湾断裂的交界地带附近(图3-31)。

图3-31 二水4.4级地震震中附近主要断裂分布

1.主要活动断裂;2.一般活动断裂;3.震中;4.河流;F1:高要-惠来断裂;F2:恩平-新丰断裂;F3:白坭-沙湾断裂

在白坭-沙湾断裂中段，历史上发生过多次破坏性地震。其中1683年10月10日的南海5级地震和1824年8月14同的番禺5级地震，震中均在白坭-沙湾断裂与NE向断裂的交会部位附近，且等烈度线的长轴方向均为NW向，与白坭-沙湾断裂的走向一致，进一步表明白坭-沙湾近期的活动性。

由上分析可知，西江断裂及白坭-沙湾断裂所挟断块西高东低，断块由西向东倾斜。

同时，西江断裂目前处于松弛应力场作用下，导致该断块向东倾压，白坭-沙湾断裂受该断块的影响，目前处于应力挤压状态，即能量积蓄阶段。根据其第四纪以来较强烈的活动性，判断其近期产生地震或诱发地震的可能性较大，应该把其作为一条重要的活动断裂做进一步研究，必要时可以做断层监测，防患于未然。

7. 结论

(1)白坭-沙湾断裂整体第四系仍具有一定活动性，中等偏弱强度，断裂带与周边北西向断裂共同控制了该区域的第四纪沉积及水系的发育。

(2)断裂带中段罗汉山剖面测年数据表明，白坭-沙湾最晚活跃期为中更新世晚期至晚更新世中早期。

(3)白坭-沙湾断裂带与地震活动有关，且由于该区域断块仍处于调整时期，故该断裂将继续活动，需做进一步的活动断裂监测。

(二)其他主要断裂活动性基本特征

1. 高要活动断裂带

该断裂为四会-吴川深断裂带的东北段，由四会大沙经广利、高要向区外延伸，区内长约67km。受NE、EW向断层的切割，沙头镇西断层呈东西向展布，倾向南，倾角70°～80°;沙头镇至大沙一带，走向NE，倾向南东，倾角50°～70°。断裂带两侧，岩层动力变质强烈，四会西部及石狗圩一带糜棱岩化带宽5～8km。著名的西江羚羊峡就发育在此断裂破碎带上。其形成主要是由于西江干、支流故道受栏柯山隆起影响不断上升而日益缩小，江水主流线转向羚羊峡断裂破碎带发生河流袭夺所致。断裂带附近高要、四会地震活动较频繁，1445—1909年发生4次震级4.75～5的历史地震， 1971—1973年震级3.0～3.4的3次现代地震也发生在高要、肇庆两地，与高要大断裂的活动有关。

2. 恩平-新丰活动断裂带

挽近期仍有继承性活动。它包括恩平-苍城(简称恩苍)、金鸡-鹤城(简称金鹤)、广州-古劳、广州-从化(简称广从)4条活动断裂。恩苍、金鹤活动断裂:位于鹤山—恩平之间，两条近于平行的深断裂，同属恩平-新丰活动断裂西南段。复活始于燕山期，沉积作用仅限于两深断裂间的断陷中。燕山运动二幕时，它们分别将寒武系逆推于中泥盆统、中上侏罗统之上，沿断裂带普遍发育绢云母片岩，片理面与断裂走向平行，沿构造裂隙、片理面充填有燕山期后的石英脉和黄铁矿脉;喜马拉雅期两次活动，沙湖见古近系被埋深80m，倾向北西300°，倾角35°。受断裂活动影响，恩平、开平、台山、新会、鹤山地震活动较频繁，自1506—1918年，活动断裂附近发生的地震仅20余次，其中震级ML≤3、ML＜4地震有13次。震级4.0＜ML＜4.75地震8次。现代地震主要发生在恩苍活动断裂南段恩城镇西南，1972—2002年共发生震级2.0～4.0地震40余次，其中震级3.0～4.0的17次，最大震级4.5发生于1989年9月18日中午，较恩平市历史记载的8次震级3.0～3.5的地震频度高强度大，也表明断裂活动有增强趋势。

广州-古劳活动断裂:从广州延至高鹤古劳，北与广从活动断裂相接。断裂走向NE35°，倾向NW，倾角40°～60°，隐伏于第四系之下。本断裂活动，使二角洲断陷盆地分割成二水、新会-东莞两个菱形断陷盆地，并伴有古近纪西樵山、二水等地火山喷发活动。此外，断裂两侧第四系沉积物及其等厚线NE、NW向展布明显差异，说明距今7500～5000年间二角洲的最大海侵期断裂仍有较明显的活动。

广从活动断裂:发育在广州、从化之间，是白云山隆起与花都断陷的分界线，位于恩平-新丰活动断裂的中段。总体走向NE，倾向NW，倾角40°～50°。广州白云山、五雷岭附近，走向10°～20°，倾向W，上盘为下侏罗统，下盘为下古生界，是一条正断活动断层。从化神岗附近，构造岩发育，糜棱岩化、硅化带宽达10余米。断裂切割至古近系，神岗一带断裂上盘的断层崖高出下盘约15m，南段断裂两侧的第二系沉积厚度悬殊，沿断裂带有广州二元里温泉、从化温泉等多处温、热泉活动。同时，它还是本区最重要的发震构造之一，尤其与瘦狗岭、广州-二水断裂交接复合部位，地震活动历史悠久，密度和强度较大。广州、佛山附近均是地震密集地段，共发生震级3～4.0的地震30多次，震级4.75～5.0破坏性地震3次。地壳形变亦较明显，据陈田场跨断裂短水准监测资料，1992年3月开始，上、下盘高差变化有连续增大趋势，至1998年9月，高差最大为5.6mm。这些都说明广从断裂的活动至今仍然存在。

3. 罗浮山-瘦狗岭-三水活动断裂带

该断裂带自博罗县罗浮山(长宁)经白石、新塘至广州瘦狗岭，向西隐伏于第四系之下经二水一直延伸至高要市广利附近。断裂受北西向断层切割影响，产状发生明显变化:长宁镇以东，断裂走向NE70°，倾向SE160°，倾角40°～60°;长宁镇以西，走向60°～80°，倾向SE，倾角45°～70°。其中，广州-二水、瘦狗岭断裂近于东西向展布，构造上位于高要-惠来东西向深断裂带的中段。该活动断裂自全新世以来都有明显的活动，主要表现如下。

(1)全带震级大于4的地震多达54次，温泉36处。与广从、文冲断裂交会处，曾发生4～4.75级地震多次。

(2)是广花凹陷与二水断陷盆地、白云山断隆与广州断陷盆地的分界线，下盘上升、上盘下降为主，使上、下盘形成明显的地形反差。

(3)鸡笼岗一带可见较新鲜的二角面，断层陡坎呈EW向。

(4)断层的上盘，第四系沉积厚度较大，且等厚线呈EW向展布。

(5)汞气测量异常值高达0.78～1.012mg/L。

(6)热释光年龄测定为0.550～2.630Ma。

(7)1992年3月—1998年9月，对瘦狗岭活动断裂进行跨断层短水准监测。资料表明，上、下盘高差变化最大为1998年3月的+3.34mm，断层活动趋势增强。

4. 莲花山-深圳活动断裂带

该断裂带属东亚断裂系。是一条经历过多次构造阶段长期发展的中等—弱活动的构造带。强烈活动于中生代，控制着新生代断陷盆地的分布，活动性逐渐趋于稳定。虽然，挽近期仍有一定程度的活动，但强度和幅度都不大。控震构造是NE—NNE向断裂，NW向断裂则是发震构造，发震部位在两断裂交会地段。地震以浅震为主，最大为1590年10月28日发生于惠州的4级地震。西南段断裂带由北缘的深圳断裂带、南缘的平海(即海丰)断裂和介于两者中间的汤湖、赤石-沙田海断裂带组成。

深圳断裂带自深圳市区经横琴、二灶、上川等岛屿向西南延伸，总体走向为NE40°～60°，倾向NW，倾角40°～70°，长约400km。它由惠阳淡水进入深圳后，分九尾岭、横岗、莲塘和盐田4条断裂呈散开状展布。晚第四纪以来，断裂活动主要反映在地震活动和断层气异常溢出、地表构造形变上。通过前人氡、汞断层气的检测和地质、地貌特征、地壳形变等多方面研究，说明晚更新世至今，深圳的北东、北西段断裂构造活动性均较微弱。地震活动强度低，1970年以来，共发生弱震150余次，最大震级为3.6，属弱活动断裂带。据深圳市地质局(《深圳市黄贝岭F8断层微量位移监测研究报告》，2004年)最近5年对该断裂监测数据，该断裂目前处于缓慢释放应力蠕动状态，且一直沿着一个方向滑动，趋向性蠕动速率为每年0.17～0.35mm。

5. 滨海活动断裂带

此带属南海断裂系。主断裂自南澎列岛向西延伸至区内，在担杆岛及上、下川岛南侧通过，宽达20多千米。断层产状为走向NE70°，倾向SE，倾角70°，是一条张性或张剪性断裂。北侧为滨海岛链隆起，南侧为陆架北缘断阶带。珠江口及上、下川岛地形陡坎明显，地形地貌反差较大。它是华南沿海地区最强的一条活动断裂，强烈活动于渐新世—上新世。珠江口地震危险性主要源于该断裂带的影响，于该断裂带之区外段曾发生震级≥7破坏性强震3次，区内最强的担杆地震(震级5.75)就发生在断裂带的北侧，因而是一条强活动断裂带。潜在震源区大致在万山群岛至担杆岛附近海域，其理由是:发震构造NEE向断裂与NW、NNE向断裂交会处，又是沿海岛链带与水下岸坡带的转折段，与地震活动性最强的南澎地震危险区的构造背景相似;万山-担杆岛附近海域处于泉州、南澎、南二岛东部海域6.25级以上大地震中间的空档段，强震有可能从东、西两头转移到中间地带;历史上曾发生一系列小震活动，1970—1979年沿带震级1～5的地震就多达958次以上;滨海地震带经历了两个地震活动周期，现正处于第二活动周期的剩余释放阶段，释放的能量恰好还差一个震级7.5地震的能量。但是，前人分析认为，万山-担杆岛附近海域潜在震源区的潜在地震震级不会大于6.5。

6. 西江活动断裂带

珠江二角洲的西缘以此断裂为边界，断裂以西为高鹤断隆，以东为二水断陷、新会断陷、灯笼沙断陷，属东南沿海断裂系。沿绥江、西江下游发育，走向大致NW320°，倾向北东，倾角大于70°，最大达87°。在江中发现有6条以上大致平行的断裂，从两岸向江中为断阶状陷落，沿断裂带发育有构造角砾岩、硅质岩。活动时代较新，挽近期活动明显，控制了西江河谷的发育。断裂两侧地形反差大，差异性运动显著，导致北东岸第四纪地层厚度较大，阶地发育;南西岸则常见有基岩陡崖和断层二角面，第四系厚度较小，阶地相对不发育。据断裂北段邻近西江同级阶地砂样热释光测年，由下而上距今为(19.93±1.33) ×104～(3.46±0.25) ×104a，属中更新世晚期—晚更新世晚期的沉积，说明晚更新世晚期断层上盘有过一次抬升。南段的断裂形迹断续见于下盘，断裂带常错断其他方向的构造线，在磨刀门西侧小霖山麓和二灶岛白家角，见走向NW的断层错断走向NE的岩脉、石英脉，就是例证。西江断裂磨刀门段主断面位于西江主航道，14C测年和钻探等研究，认为该断裂形成于早、晚更新世之间，在中更新世中期有过一次相对较强的活动。此后，断裂活动渐趋微弱。断裂规模较小，切割较浅，活动强度较弱，震级4.75～5的地震各发生过2次。据广东省地震局1992年3月—1998年9月，对西江断裂横坑里段江门场地跨断层短水准监测，断层两盘的高差变化从1997年下半年开始较明显，至1998年9月止，高差最大为1997年11月的+2.38mm，说明断裂活动较1997年前有所增强。

7. 沙角活动断裂带

位于珠江口东侧，与西侧的化龙-黄阁断裂平行，组成珠江口活动断裂带。主要依据航、卫片解释和重力异常推断，断裂带自广州萝岗北西向穿过东江二角洲前缘，经太平、沙角入伶仃洋。走向NW40°，倾向NE，倾角较陡。是珠江二角洲的东部边界，断裂东侧(上盘)为东江断块、宝安断隆;西侧(下盘)为万倾沙断陷、伶仃洋断块。珠江下游河谷的发育与此断裂的形成和活动密切相关。自晚白垩世起，断陷接受巨厚的红色碎屑岩和数十米的第四系沉积。至第四纪晚期，除局部次级断陷继续沉降外，大部分地区转为间歇性抬升，在虎门一带发育有海拔20～30m、50～60m、80～90m二级侵蚀阶地，下横档岛标高3～5m处见冲洪积砾石层，断裂切割的最新地层是新近系，说明其在第二纪末期仍有较强的活动，两盘错动速度为0.05～0.1mm/a。断裂带附近历史上未发生过地震，现今也未观测到地震，属东南沿海断裂系的弱全新活动断裂带。

8. 崖门活动断裂

自新会沿崖门水道向南延伸入海，在大杧岛与荷包岛之间与深圳断裂带交会。它为珠江二角洲西南部边界。西侧是高鹤断隆，东侧为新会和灯笼沙断陷、五桂山断隆。断裂走向NW355°，倾向NE，长约67km，控制着崖门水道的发育，河口溺谷呈喇叭状。地形反差中等，沿带有微震记录，地震活动性较低，属微全新活动断裂。