第４５卷 第２期２０２３年４月
地 震 地 质
ＳＥＩＳＭＯＬＯＧＹＡＮＤＧＥＯＬＯＧＹ
Ｖｏｌ．４５，Ｎｏ．２Ａｐｒ．，２０２３
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－４９６７．２０２３．０２．０１１西方唯美主义
李晓妮，杨晨艺，李高阳，等．２０２３．渭河盆地东南缘渭南塬前北侧分支断层的浅部结构及晚第四纪活动［Ｊ］．地震地质，４５ （２）：４８４—４９９．
ＬＩＸｉａｏ ｎｉ，ＹＡＮＧＣｈｅｎ ｙｉ，ＬＩＧａｏ ｙａｎｇ，ｅｔａｌ．２０２３．ＳｈａｌｌｏｗｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄＬａｔｅＱｕａｔｅｒｎａｒｙａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆｂｒａｎｃｈｆａｕｌｔｓｏｎｔｈｅｎｏｒｔｈｅｒｎ
ｓｉｄｅｏｆｔｈｅＷｅｉｎａｎｔａｂｌｅｌａｎｄｉｎｔｈｅｓｏｕｔｈｅａｓｔｅｒｎｍａｒｇｉｎｏｆｔｈｅＷｅｉｈｅＢａｓｉｎ［Ｊ］．
ＳｅｉｓｍｏｌｏｇｙａｎｄＧｅｏｌｏｇｙ，４５（２）：４８４—４９９．渭河盆地东南缘渭南塬前北侧分支断层的
浅部结构及晚第四纪活动
李晓妮１） 杨晨艺１） 李高阳１）
冯希杰１） 黄引弟１
）李陈侠１） 李 苗１） 裴跟弟２） 王万合２
）
１）陕西省地震局，西安 ７１００６８
２）中煤科工集团西安研究院有限公司，西安 ７１００７７
摘 要 渭南塬前断裂是渭河盆地东南缘一条重要的近ＥＷ向的全新世活动断裂，与１５５６年华县８级特大地震的发生密切相关。该断裂的北分支———渭南塬前北侧分支断层通过渭南市区，查明该北侧分支断层的展布、浅部结构、晚第四纪活动性以及发震能力，对于当地的防震减灾工作具有重要 意义。文中通过浅层地震和钻孔联合剖面探测，结合地面地质调查，对渭南塬前北侧分支断层的展布、结构特征以及晚第四纪活动性开展研究。４条测线的浅层地震勘探揭示渭南塬前北侧分支断层与渭南塬前断裂平行展布，两者呈阶梯状正断层结构关系。渭南塬前北侧分支断层错断多套第四纪地层，显示出生长型正断层特征；可识别的上断点埋深为９５ｍ以浅，晚更新统的垂直错距为１６～２０ｍ；在剖面上表现为宽２００～１８００ｍ的次级断陷带，具有阶梯状正断层和小型地堑结构。钻孔联合地质剖面揭示渭南塬前北侧分支断层距今１
９ｋａ以来仍有活动，晚更新世中期以来的平均垂直运动速率为０ ０７～０ ２６ｍｍ／ａ。结合地表的断层陡坎和断错地貌现象判定，渭南塬前北侧分支断层与渭南塬前主断层同样具有较强的晚更新世—全新世活动性，不能排除渭南塬前北侧分支断层曾经参与１５５６年华县８级大地震破裂的可能性，亟需针对其潜在地震危险性和危害性开展相关研究。关键词 渭河盆地东南缘 渭南塬前北侧分支断层 断层活动性 浅层地震勘探 钻孔联合剖面
探测
中图分类号：Ｐ３１５ ２
文献标识码：Ａ
文章编号：０２５３－４９６７（２０２３）０２－０４８４－１６
〔收稿日期〕 ２０２２－０７－２１收稿，２０２２－０９－１９改回。
〔基金项目〕 陕西省防震减灾“十二五”重点项目“渭南市活断层探测与地震危险性评价（［２０１１］８４２）”、“关
中地区大震危险性评价”项目、中国地震局地质研究所基本科研业务专项（２０２２ＪＱ－２９８）和陕西省自然科学基础研究计划青年项目（２０２２ＪＱ－２９８）共同资助。
通讯作者：李高阳，男，１９８２年生，硕士，工程师，主要从事活断层探测及地震地质研究，Ｅ－ｍａｉｌ：１５０２１８９６８＠ｑｑ．ｃｏｍ。
０ 引言
渭河新生代断陷盆地夹持于秦岭与鄂尔多斯２个地块之间，盆地的发育和发展过程、构造活
２期李晓妮等：渭河盆地东南缘渭南塬前北侧分支断层的浅部结构及晚第四纪活动动直接受２个地块的相对运动共同制约（国家地震局“鄂尔多斯周缘活动断裂系”课题组，１９８８；张国伟等，２００１；张培震等，２００３）；喜山期以来，秦岭造山带与鄂尔多斯块体之间形成了ＮＷ－ＳＥ向的拉张环境（王景明，１９８４；张宏卫等，１９９２；Ｔａｎｇｅｔａｌ．，２０１５），使得渭河盆地成为以正断层作用为主的水平拉张型断陷盆地（彭建兵，１９９２；张国伟等，２００１；韩恒悦
等，２００２；Ｚｈａｎｇｅｔａｌ．，２０１１；任隽等，２０１３），同时受到左旋水平剪切作用影响（Ｚｈａｎｇｅｔａｌ．，１９９８；Ｓｕｎ，２００５；张培震等，２
００６；Ｌｉｕｅｔａｌ．，２０１３；张岳桥等，２０１９）。渭河断陷盆地边缘及内部活动断层发育、运动强烈，至今仍处于持续的伸展、沉降与沉积状态中（邓起东等，１９９９；王红伟等，２０１０）。活动断层突发错动不仅是地震产生的根源，也是地震灾害的元凶；地震时，沿发震断层区域的破坏程度和地质灾害最为严重。因此，识别活动断层、探测活动断层的准确位置，研究其最新活动性、评价其地震危险性和危害性是做好地震灾害防御的重要基础，尤其是针对大城市及其周边的活动断层（方盛明等，２００６；杨晓平等，２０１１），更要全面开展相关研究。
走向ＮＥＥ—近ＥＷ的渭－华断裂带由渭南塬前断裂（Ｆ１）和华山山前断裂（Ｆ２）共同组成，是渭河盆地东南缘的重要控制边界，也是１
５５６年华县８级大地震的发震构造，具有发生大地震的构造背景与能力（图１）。其中，渭南塬前断裂是渭－华断裂带中的全新世活动断层，研究程度相对较高（李高阳等，２０１６）。然而，渭南塬前断裂的北分支———渭南塬前北侧分支断层虽然规模较大，但由于其距渭南市较近或经过该市区时为隐伏断裂，至今的研究程度仍较低，缺乏有用资料。该北侧分支断层是否与渭南塬前断裂相同，均为全新世活动断层？其在渭南塬前及渭南市区的具体位置与展布、浅层构造结构、垂直运动速率如
何？是否参与了１５５６年华县８级大地震的地表破裂活动？探究以上问题对于查明渭南塬前北侧分支断层的构造特征和活动性及对评价该地区的地震危险性具有重要意义。
本文以渭南塬前北侧分支断层为研究对象，通过布设４条浅层地震探测剖面和１条钻孔联合探测剖面（图１），拟查明该分支断层的近地表构造图像、上断点断错层位及埋深，并获取其晚第四纪垂直滑动速率等基本参数，以期为该分支断层所在地区城市的防震减灾工作提供新的地震地质依据，同时为深入研究１５５６年华县８级大地震的发震断裂及其地震构造条件、断裂活动方式等提供新的信息与认识。
１ 渭南塬前断裂及其北侧分支断层概述未来100年大预言
由Ｆ１和Ｆ２断层组成的渭－华断裂带总体走向近ＥＷ，平面展布呈舒缓的波状，为一组南升北降的正断层活动带，也是渭河盆地晚第四纪时期活动最强烈的断裂带之一（李永善，１９９２）（图１）。根据渭－华断裂带的空间位置、几何展布、走向变化及与两侧的地质地貌差异，可将其分为东、西２段。东段分布于华山山前，称为华山山前断裂（Ｆ２）；西段分布于渭南塬前，称为渭南塬前断裂（Ｆ１）。西段的渭南塬前断裂（Ｆ１）北侧约２ｋｍ存在大型次级平行分支断层，称为渭南塬前北侧分支断层，其与Ｆ１和Ｆ２断裂共同组成了渭河盆地东段与华山的分界，同时也是渭南塬与固市凹陷的分界断裂（图１）。因此，渭南塬前北侧分支断层可能是参与控制渭河盆地东南缘的主要活动断裂之一。
渭南塬前断裂（Ｆ１
）西起渭南戏河口，向Ｅ经禩河延至华县马峪口，长约５４ｋｍ；其在马峪口—赤水河段走向ＮＷＷ，在赤水河—禩河段走向近ＥＷ，在禩河以西走向为ＮＥ—ＮＥＥ，多以折线或斜列方式展布，断层面Ｎ倾，倾角为６０°～７０°。该断裂的最新活动表现为错断全新世地
５偏硅酸
８４
地 震 地 质４５卷
图１ ａ渭河盆地的活动断裂格局及其在大区域活动构造中的位置；ｂ渭河盆地东南缘渭南塬前北侧分支断 层的展布、浅层地震测线和钻探剖面的位置
Ｆｉｇ．１ ＴｈｅｐａｔｔｅｒｎｏｆａｃｔｉｖｅｆａｕｌｔｓｉｎｔｈｅＷｅｉｈｅＢａｓｉｎａｎｄｉｔｓｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅａｃｔｉｖｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ（ａ），ａｎｄｄｉｓｔｒｉ ｂｕｔｉｏｎｏｆｂｒａｎｃｈｆａｕｌｔｓ，ｓｈａｌｌｏｗｓｅｉｓｍｉｃｌｉｎｅ，ａｎｄｄｒｉｌｌｉｎｇｐｒｏｆｉｌｅｌｏｃａｔｉｏｎｍａｐｏｎｔｈｅｎｏｒｔｈｓｉｄｅｏｆｔｈｅＷｅｉｎａｎ ＴａｂｌｅｌａｎｄＰｉｅｄｍｏｎｔｆａｕｌｔ
ｉｎｔｈｅｓｏｕｔｈｅａｓｔｅｒｎｍａｒｇｉｎｏｆｔｈｅＷｅｉｈｅＢａｓｉｎ．
Ｆ１渭南塬前断层；Ｆ
２
华山山前断层；Ｆ
３
秦岭北缘断层；Ｆ
４
桃川断层；Ｆ
５
渭河断层；Ｆ
６
扶风－礼泉－富平断层；Ｆ
７
渭河盆
地北缘断层；Ｆ社会主义改造和社会主义改革的关系
８口镇－关山断层；Ｆ
９
双泉－临猗断层；Ｆ
１０
临潼－长安断层；Ｆ
１１
骊山山前断层；Ｆ
１２
华山西缘断层；Ｆ
１３
陇县－
岐山－马召断层；Ｆ
１４泾阳－渭南断层
６８４
２期李晓妮等：渭河盆地东南缘渭南塬前北侧分支断层的浅部结构及晚第四纪活动
层、河谷和冲沟口的最新阶地和冲洪积扇；沿主断层及其南、北两侧分布一系列阶梯式正断层，形成全新世陡坎带，宽度在数十米至数百米之间，垂直断错全新世地层６～７ｍ，晚更新世以来的垂直滑动速率约为０ ２９ｍｍ／ａ（李高阳等，２０１６）。物探和深井资料表明，跨过渭南塬前断裂及其北侧分支断层，两侧上新世地层的高差约为１０００ｍ，早更新世地层的垂直错距在５００～８００
ｍ之间，中更新世黄土地层的垂直错距约为２００ｍ；其中渭南塬前断裂南侧相对抬升、北侧相对下沉，形成现今高差达５０～３００ｍ的断层崖和１０～１００ｍ的阶梯状断层陡坎（李永善，１９９２）。以上现象说明，渭南塬前断裂及其北侧分支断层从上新世开始发生以正断为主的倾滑运动。然而，目前未知渭南塬前北侧分支断层是否与渭南塬前断裂相同，也存在晚第四纪和全新世活动。
２ 浅层地震探测与结果的构造解释
２ １ 测线布设、地震数据采集与处理
为获得渭南塬前北侧分支断层的准确位置、上断点埋深以及晚第四纪活动证据，本研究在野外跨越该断层完成了４条测线的浅层地震反射探测。测线的编号为ＷＮ１、ＷＮ２、ＷＮ４和ＷＮ６，具体位置见图１ｂ。
采用美国ＧＥＯＭＥＴＲＩＣＳ公司生产的ＧｅｏｄｅＤＺ型数字地震仪作为数据采集仪器。数据采集工作使用３２０个地震道，非对称中点放炮。激发源采用美国ＩＯＮ公司生产的ＡＨＶ－Ⅳ型可控震源激发地震波，最大出力３０ ９ｔ。扫描方式为线性升频扫描，扫描频带为１０～１１０Ｈｚ，扫描长度为１２ｓ。使用重庆地质仪器厂生产的主频为６０Ｈｚ的检波器，每串４个，采用点组合方式接收。根据现场试验情况，４条测线均采用３ｍ道间距、中间激发两边不对称接收、２５次覆盖的观测系统。
地震原始数据的处理工作在Ｓｕｎｂｌａｎｄ２０００工作站上进行，使用法国ＣＧＧ公司的地震数据处理软件。采用线性动校正处理，选取每条检波线上某一偏移距范围的道，利用线性动校正模块把单炮记录的初至拉直。由于渭南市区的地表有一定起伏，尤其是前进路ＷＮ４测线和禩河ＷＮ６测线的塬上部分高差变化较大，且低速、降速带的厚度变化较大，导致观测到的时距曲线不是一条双曲线，而是一条畸变的曲线，不能正确地反映地下的构造形态。因此，采用静校正使畸变的时距曲线恢复成双曲线，以便进行校正后可实现同相叠加。根据渭南地区的资料特点，本次选择了固定基准面初至折射静校正的处理方法，经过静校正后，记录的初至和反射双曲线光滑、连续，资料的信噪比得到了明显提高。
２ ２ 地震剖面的地质层位标定与断点参数
参考研究区已有的钻孔和地震勘探剖面资料及水文地质、区域地质剖面等，对４条测线地震时间剖面上不同反射波组对应的地质层位及其顶底界面进行标定，以确保剖面地质解释结果的准确与可靠性。基于地质层位的标定结果解释了４条测线地震时间剖面的反射层位及断点和断层，相关断点的参数汇总于表１。结合所收集的资料综合分析，在各剖面上共识别出３组或４组强反射界面，从顶到底分别是Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４。其中，Ｔ１推测为中更新统 湖组上部的反射波（即Ｑ２
Ｐ
内部界面），呈近水平状，可在全区连续追踪，且具有能量强、连续性好、频
率高等特征。Ｔ２为中更新统 湖组底界的反射波（即Ｑ２
Ｐ
底界），呈近水平状，该波组发育，主
要表现为能量强、连续性好等特征。Ｔ３为第四系底界三门组的反射波（即Ｑ１
Ｐ底界），该波组
７
８
４
抑菌地 震 地 质４５卷
发育，连续性好、频率高，在沉积厚度大的盆地部位易于识别和追踪。Ｔ４推测为新近系上部张家坡
组与第四系底界之间的强反射波（即ＮＸ界面），该波组在盆地区较发育，但在盆内的相对隆起部位不发育，局部可连续追踪。具体层位、断点的性质及其判定，参见下文对测线ＷＮ１、ＷＮ２、ＷＮ４和ＷＮ６时间剖面的解释（２ ３—２ ６节）。
表１ 渭南塬前北侧分支断层浅层地震勘探的断点及其相关参数
Ｔａｂｌｅ１ Ｔｈｅｂｒｅａｋｐｏｉｎｔｏｆｓｈａｌｌｏｗｓｅｉｓｍｉｃｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎａｎｄｉｔｓｒｅｌａｔｅｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｂｒａｎｃｈｆａｕｌｔ
ｏｎｔｈｅｎｏｒｔｈｓｉｄｅｏｆｔｈｅｆｒｏｎｔｏｆＷｅｉｎａｎｙｕａｎ
测线名称
断点编号性质倾向视倾角
／（°）断距
上断点埋深
影驰gts250上将版／ｍ
上断点地表
投影经纬度坐标
ＷＮ１
ＤＦ１－２
正断层Ｎ４０１００ｍ深度处断距约１５ｍ
≤９５３４°２９′１５．２３″Ｎ，１０９°２５′１２．５５″ＥＤＦ１－３正断层Ｓ６３２ｍ１１０３４°２９′３５．４１″Ｎ，１０９°２５′１２．４９″ＥＤＦ１－４
正断层Ｎ６２６ｍ
３６５３４°２９′３２．０３″Ｎ，１０９°２５′０７．８２″ＥＷＮ２
ＤＦ２－２正断层Ｎ７５１６０ｍ深度处断距约４ｍ≤９５３４°２９′２２．４０″Ｎ，１０９°２７′１６．７７″ＥＷＮ４
ＤＦ４－１
正断层Ｎ４２４１０ｍ深度处断距约３０ｍ
≤６５３４°２９′２８．４３″Ｎ，１０９°２９′１４．１７″ＥＤＦ４－２正断层Ｓ５４６ｍ３０５３４°２９′４５．５４″Ｎ，１０９°２９′１３．５９″ＥＤＦ４－３正断层Ｓ７７１２ｍ１６０３４°３０′３２．７２″Ｎ，１０９°２９′２１．８８″ＥＤＦ４－４正断层Ｓ７１３０ｍ
２９０３４°３０′４３．４６″Ｎ，１０９°２９′２３．０２″ＥＷＮ６
ＤＦ６１－１
正断层Ｎ７４２００ｍ深度处断距约９０ｍ≤４０３４°２８′３２．７４″Ｎ，１０９°３０′５４．３９″ＥＤＦ６１－２正断层Ｎ６８２６０ｍ深度处断距约２５ｍ≤７５３４°２９′２２．７４″Ｎ，１０９°３０′４１．１７″ＥＤＦ６１－３正断层Ｎ６１２８０ｍ深度处断距约７ｍ≤９５３４°２９′３５．６４″Ｎ，１０９°３０′４１．２４″ＥＤＦ６１－４
正断层
Ｓ
７０
１５０ｍ深度处断距约１２ｍ
≤９
０３４°３０′０９．８７″Ｎ，１０９°３０′５０．７３″Ｅ
２ ３ ＷＮ１测线（崇业路）的剖面解释与结果分析
ＷＮ１测线近ＳＮ向布设，起于渭南市西南侧半坡村南的半塬上，向Ｎ穿过铁路及连霍高速，进入崇业路，再经白杨村，结束于西庆屯，全长８
５５３ｋｍ（图１ｂ），探测到的地层以中更新统湖相沉积为主。测线北部的地层呈水平状，连续性和稳定性较好，且沉积韵律明显，在地震时间剖面上易形成较强波阻抗的反射界面。由于本文研究的重点为渭南塬前北侧分支断层，这里的解释与分析仅限于ＷＮ１测线偏南段的探测结果。
根据崇业路ＷＮ１测线地震时间剖面的反射波组震相特征与上下关系（图２ａ），解释了３组界面的反射波（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）和３个正断层（ＤＦ１－２、ＤＦ１－３、ＤＦ１－４）。断点分别位于ＣＤＰ１７８２、ＣＤＰ２１９７和ＣＤＰ２１３３处，具体位置见图２ａ和２ｂ，详细参数见表１。根据剖面中界面反射同相轴的整体连续特征与反射波组间的关系，在ＣＤＰ１７８２附近解释了１个视倾向Ｎ的正断层ＤＦ１－２，视倾角约为４０°，错断了Ｔ１、Ｔ２和Ｔ３反射界面，上盘地层
总体下错，上、下盘靠近ＤＦ１－２的地层受到断层的牵引作用，变形明显。以ＣＤＰ１７８２为界线，剖面左、右２段的界面反射震相特征不同；在ＣＤＰ１７８２以南，各界面反射能量较弱，反射同相轴连续性不好；在ＣＤＰ１７８２以北，各界面反射能量的强弱分段性明显，相邻道反射波均衡性差，但反射同相轴仍可连续追踪。根据ＤＦ１－２
断裂错断的浅部反射界面分析，其上断点埋深应在９５ｍ以浅。以上解释的ＤＦ１－２
应是主断层，即渭南塬前北侧分支断层，表现为倾向Ｎ的正断层，于剖面上部错断了Ｔ１波组，垂直断距为１５ｍ（表１）。ＤＦ１－２断层上盘的ＤＦ１－３和ＤＦ１－４
断层也错断了８８４
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