郯廬斷裂帶明光-廬江段遙感特征分析

鄭穎平 方良好 疏鵬 路碩

安徽省地震局，合肥市長江西路558號 230031

0 引言

郯廬斷裂帶是我國大陸東部重要的活動斷裂帶，前人從不同角度對其活動規(guī)模、活動性質(zhì)、構造演化、深部特征等進行了研究（方仲景等，1986；Yin et al，1993；朱光等，2002；姚大全等，2004；潘桂棠等，2009；姜文亮等，2011；王鑫等，2015a、2015b）。郯廬斷裂帶明光-廬江段屬于郯廬斷裂帶南段，由4條主干斷裂組成（圖1），由西向東分別為烏云山-合肥斷裂（F1）、桑澗子-廣寒橋斷裂（F2）、池河-西山驛斷裂（F3）及藕塘-清水澗斷裂（F4），其中，西支 2條斷裂（F1與F2）平行展布，定遠以南主要呈隱伏狀；東支2條斷裂（F3與 F4）發(fā)育較好，基巖露頭中斷續(xù)見斷裂剖面（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1987；湯加富等，2003）?？傮w上，郯廬斷裂帶明光-廬江段構造地貌特征呈現(xiàn)東強西弱、北強南弱的特點，但第四紀以來斷裂活動整體相對較弱；地震活動以中小震為主，歷史記載發(fā)生過的最大震級地震為1868年定遠 5?2級地震。

隨著遙感技術的快速發(fā)展，該技術已成為活動斷層調(diào)查的重要技術手段。由遙感影像可宏觀地判讀活動斷層的幾何形態(tài)及地貌特征，從而分析其構造樣式及位錯參數(shù)（江娃利，1991；何宏林，2011）；也可判讀大震后的地表破裂帶展布，以指導野外調(diào)查、探槽開挖地點的選取等工作（Guo et al，2011；郭慧等，2016），從而進一步揭示其發(fā)震構造。

圖1 郯廬斷裂帶明光-廬江段分布

目前，已有諸多研究者利用重力、航磁、電法、人工地震等地球物理學技術開展郯廬斷裂帶明光-廬江段深部構造的相關研究，并取得了豐富的研究結果（李云平等，2006；李春峰等，2009；霍光輝等，2009；張交東等，2010；王鑫等，2016）。相比而言，有關郯廬斷裂帶明光-廬江段的構造地貌及淺部特征的研究則相對較少，因此，本文在“合肥市地震活斷層探測及地震危險性分析”項目的基礎上，選擇郯廬斷裂帶明光-廬江段，采用遙感解譯方法與流程（江娃利，1991；何宏林，2011；張景發(fā)等，2016），并結合現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查，獲得了該段構造地貌及地表幾何分布，以期為該區(qū)域的地震危險性評價提供依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)

本文收集了搭載在美國 Landsat-7衛(wèi)星上的 ETM＋（Enhanced Thematic Mapper Plus）數(shù)據(jù)，其包含30m分辨率的多光譜波段及15m分辨率的全色波段，此外，還收集了分辨率達1.8m的美國鎖眼偵查系列衛(wèi)星（Keyhole，簡稱KH）中的KH-4數(shù)據(jù)，對所獲取的數(shù)據(jù)進行了配準、鑲嵌、融合、增強等處理（表1）。對 ETM＋數(shù)據(jù)進行了 4／5／3假彩色合成，并與全色波段完成融合，融合后的影像數(shù)據(jù)既保留了多光譜的彩色信息，又提高了空間分辨率。KH-4數(shù)據(jù)為全色波段的黑白影像，沒有彩色波段信息。

表1 衛(wèi)星數(shù)據(jù)一覽表

2 遙感解譯

對郯廬斷裂帶明光-廬江段4條主干斷裂進行由北向南、由西向東的遙感構造地貌信息提取。

2.1 烏云山-合肥斷裂

烏云山-合肥斷裂為郯廬斷裂帶明光-廬江段的西界斷裂。據(jù)《安徽省區(qū)域地質(zhì)志》記載（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1987），該斷裂自五河縣向南，經(jīng)合肥市、舒城縣，消失在大別山區(qū)的七里河一帶，長約350km，傾向SEE，傾角70O～80O，主要發(fā)育在五河群中，沿線地層揉皺、巖石破碎并糜棱巖化。

遙感影像上，斷裂北段出露較好，南段呈隱伏狀。在斷裂北段的大鞏山附近，斷層線性特征清晰且兩側色調(diào)差異顯著，基巖裸露區(qū)為大鞏山地壘，含水性較差，表現(xiàn)為深色調(diào)，而西側的沉降區(qū)含水性較高，表現(xiàn)為淺色調(diào)，斷層控制著大鞏山地壘的西邊緣，沿色調(diào)聚變帶展布，沿線形成串珠狀湖泊（圖2（a））；向南延伸至永安集一帶，該斷裂沿丘陵山體南緣出現(xiàn)陡坎、弧形構造等（圖2（b））；繼續(xù)向南至眾興水庫附近，水庫北段斷層形成山體溝谷，NNE向展布截斷丘陵山脊，而眾興水庫受斷裂影響形成“V”字型（圖2（c））。

2.2 桑澗子-廣寒橋斷裂

桑澗子-廣寒橋斷裂總體走向約20°，為西傾的壓性斷裂，自蘇皖交界處天井湖起，向南經(jīng)五河縣朱頂、嘉山縣石門山、定遠縣桑澗子至舒城縣三河鎮(zhèn)一線，延伸約140km，斷裂西側為五河群，東側為白堊系（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1987）。

圖3為桑澗子-廣寒橋斷裂遙感影像，由圖3可見，在嘉山縣東大鞏山附近，斷裂形成斷層陡崖地貌，陡崖高差可達數(shù)十米，線性特征清晰，斷層沿線西為大鞏山山脈，呈深綠色調(diào)，東側為山前丘陵，呈淺黃色調(diào)，色調(diào)差異明顯，斷層陡崖處發(fā)育系列斷塞塘，呈線性串珠狀分布（圖3（a））；向南延伸至蔣莊一帶，該斷裂延續(xù)北側大鞏山地區(qū)西高東低的地貌特點，可見斷層崖構造現(xiàn)象（圖3（b）），斷裂沿陡崖處 NNE向斷續(xù)展布；南延至小胡-王城地區(qū)，出現(xiàn)NNE向線性陡坎地貌（圖 3（c））。

圖2 烏云山-合肥斷裂遙感影像

2.3 池河-西山驛斷裂

池河-西山驛斷裂北起嘉山，南至藕塘附近，經(jīng)定遠縣池河、肥東縣西山驛，進而伸展到大別山東南麓的桐城至太湖一線，延伸約220km，走向NNE（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1987）。

圖3 桑澗子-廣寒橋斷裂遙感影像

圖4為池河-西山驛斷裂遙感影像，由圖4可見，該斷裂在郯廬斷裂帶4支主干斷裂中遙感影像特征最為明顯，研究區(qū)中北段沿丘陵殘山邊緣分布，南段沿大別山東南麓展布，斷裂線性特征明顯。嘉山縣城北側，KH衛(wèi)星影像中見線性影像（圖4（a）），斷層沿線地勢低洼，兩側地勢較高，形成地形凹槽帶；南延至祠堂蔣附近，見線性陡坎，呈現(xiàn)西高東低的地貌特征，斷裂沿陡坎處分布（圖4（b））；在橫山集至池河鎮(zhèn)一帶，KH影像中淺色調(diào)為河床沉降區(qū)，深色調(diào)為丘陵山體，斷裂控制池河流域，池河東岸發(fā)育斷層陡坎，色調(diào)差異明顯（圖4（c）），而南延至永寧集一帶，斷層沿丘陵洼地過渡帶分布（圖4（d））；向南至巢湖北岸的桴槎山系，斷裂沿山麓地帶展布，形成刀砍般的斷層崖地貌（圖4（e））。

2.4 藕塘-清水澗斷裂

藕塘-清水澗斷裂為郯廬斷裂帶東支主干斷裂，沿大橫山經(jīng)仁和集、藕塘至章廣鎮(zhèn)西，過巢湖、廬江，潛伏在潛山盆地之下，直抵宿松一線，向SW延伸，總體走向約20°，為東傾的壓性斷裂（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1987）。

圖5為藕塘-清水澗斷裂遙感影像，由圖5可見，在藕塘鎮(zhèn)東側的朗峰水庫泄洪道，斷裂出露，形成西高東低的線性陡坎地貌（圖5（a））；南延至小武莊，出現(xiàn)NNW向線性陡坎，陡坎平直，地勢西高東低，西側為山體，東側為平原，走向與主干斷裂不一致，推測為次級斷裂（圖5（b））；南延至三戶馮附近，KH影像中斷裂沿線可見線性特征，切斷小型丘陵地貌，NNE向展布（圖5（c））；巢湖北岸發(fā)育的桴槎山系，斷裂沿其山體東緣分布，與池河-西山驛斷裂共同夾持著殘山兩側（圖5（d））。

3 地質(zhì)調(diào)查驗證

針對郯廬斷裂帶明光-廬江段的4條主干斷裂，分別選擇了4處典型解譯地段進行現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查，以驗證遙感解譯工作的可靠性。

（1）調(diào)查點 1（圖 2（a）中虛線框）

調(diào)查點1考察烏云山-合肥斷裂，該點位于鳳陽縣馬廠北采石場，斷裂帶通過處見4條（f1、f2、f3、f4）近平行的斷層切割元古代石英片巖，斷層破碎帶寬約12m，其中，沿 f4形成10～30mm厚的棕紅、灰白色斷層泥，4條斷層性質(zhì)均為正斷層（圖6）。

（2）調(diào)查點 2（圖 3（a）中虛線框）

調(diào)查點2考察桑澗子-廣寒橋斷裂，該點位于石門口水庫左壩肩，斷裂帶通過處見7條斷層構成寬約35m的斷層帶。從西向東，f1、f2和f3分別構成元古代石英巖與燕山期花崗巖之間的界線，f4和f5位于元古代石英巖內(nèi)部，f6則構成石英巖與白堊紀砂礫巖之間的界線，f7位于白堊紀砂礫巖內(nèi)部。沿f1、f4、f5、f6和f7分別形成寬度不等的斷層破碎帶。剖面中除f1、f5顯示逆斷層性質(zhì)外，其余皆顯示正斷層。沿f6和f7的最新斷面，近水平擦痕發(fā)育，反映斷裂的最新活動性質(zhì)為走滑正斷層。剖面中f6是分割元古界與白堊系的主要斷層，也是最新活動的斷層，除水平擦痕發(fā)育外，沿斷面還形成厚約10mm的棕紅色斷層泥，手感柔軟且無雜質(zhì)（圖 7）。

（3）調(diào)查點 3（圖 4（e）中虛線框）

調(diào)查點3考察池河-西山驛斷裂，該點位于肥東縣包公鎮(zhèn)龍山村附近，斷裂帶通過處見6條斷層切割元古代斜長片麻巖和斜長角閃巖，斷層性質(zhì)為逆斷層，沿各斷面形成寬20～150cm的斷層破碎帶，破碎帶之間的斜長片麻巖和斜長角閃巖也有強烈的變形和褶曲，整個斷層帶寬約20m（圖8）。

圖4 池河-西山驛斷裂遙感影像

圖5 藕塘-清水澗斷裂遙感影像

（4）調(diào)查點 4（圖 5（d）中虛線框）

調(diào)查點4考察藕塘-清水澗斷裂。該點位于肥東縣小峴山南，斷裂帶通過處見2條斷層切割元古代黑灰色片麻巖、片巖，f1為逆斷層，沿斷層有10cm的石英脈貫入，斷層上盤的片麻巖、片巖褶曲明顯；f2為正斷層。f1與f2之間為寬1.3～3.0m的斷層破碎帶（圖9）。

圖6 鳳陽縣馬廠北斷層剖面和照片（鏡向：SE）

圖7 石門口水庫左壩肩斷層剖面和照片（鏡向：NE）

圖8 包公鎮(zhèn)龍山村附近斷層剖面和照片（鏡向：SW）

圖9 小峴山南斷層剖面和照片（鏡向：NNE）

4 結論與認識

通過對郯廬斷裂帶明光-廬江段采用多源遙感數(shù)據(jù)解譯，以及在典型解譯段落開展的現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查工作，對斷裂帶本段落的淺部構造特征有了以下認識：①郯廬斷裂帶明光-廬江段的4條主干斷裂在遙感影像中均有表現(xiàn)，4條斷裂得到了充分的遙感解譯，并給予了野外實地考察驗證；②西支2條斷裂北段線性特征明顯，斷層沿線發(fā)育串珠狀湖泊、斷塞塘、線性陡坎、弧形構造等構造地貌，而南段多呈隱伏狀，遙感影像特征不明顯；③東支2條斷裂在明光-廬江段全段影像線性特征均明顯，斷層通過處地形凹槽帶、線性陡坎、刀砍狀斷層崖地貌極為發(fā)育；④通過現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在遙感解譯斷裂通過處斷層破碎帶均較為發(fā)育，有的寬達幾十米，且斷層性質(zhì)變化明顯，拉伸、逆沖活動交加，反映出郯廬斷裂帶明光-廬江段的多期多次復雜活動特征。

致謝：本研究得到中國地震局地質(zhì)研究所宋方敏研究員、中國地震局地殼應力研究所王鑫助理研究員的大力支持和幫助，在此表示衷心的感謝。