长沙市市区地震构造研究的新进展

陈立军

长沙市规划市区内的地震活动构造，基本查明的情况大致如图1所示。以下就其中工作较为充分的9条断裂逐条加以说明。文字的序号与图1中断裂的编号一致。

图1 长沙市规划市区活动构造图

1. 岳阳—湘阴断裂带

岳阳—湘阴断裂俗称湘江断裂。铜官白羊坡断裂出露在相当于湘江的I级侵蚀阶地的基座（由白砂井组、汨罗组组成）上，属于湘江断裂带的一部分。在长30m余米的探槽剖面上，共有8条正断裂性质断裂（图2）。主断裂面F1断距为〉6m，F2断距为5m 左右，F3反向正断裂，断距为3m左右，F4-F8断距均<5cm。断裂断错的地层为中更新世中期白砂井组及早期的汨罗组，断错最新地层为白砂井组棕红色网纹红土。据断层物质ESR测年为20.465±2.251万年，断裂最新活动时代为中更新世中晚期。

该断裂出露点由张玉岫、陈立军于2001年发现，从而结束了地学界长期以为岳阳—湘阴断裂带仅仅是一条物探推测断裂的历史。然而，白羊坡断裂或许只是岳阳—湘阴断裂带的次级构造，湘江断裂的主断裂或许依然是沿着湘江走向的。这是因为，2001年，陈立军、黎品忠、周霞、丁建川、唐志坚等在湘江断裂与公田—宁乡断裂之间（樟树港—界头铺以东）15km测氡的测线上，发现测线西段每2km有一个或多个异常点，推测此间有一组近南北向的次级断裂分布。白羊坡断裂正是其中的一条。

图2 白羊坡断裂（李小海摄，镜头向北西）

（图1中F1断层在白羊坡的出露点，F3属场点编号）

2．公田—宁乡断裂

该断裂属崇阳—宁乡断裂的次级构造。走向北东 40°左右，长约 40km。该断裂是洞庭湖盆地的东部边界断裂，东部为幕阜山隆起，西部为断陷盆地，按照湖南构造呈继承性活动的观点，不太可能属于前第四纪构造。据曾建华（2011）野外考察发现，在铜官西湖中学北 400m 公路旁见断裂发育在第四系白沙井组和新开铺组地层中，产状 315°∠65°的正断层，斜断距30cm。据此推断，断裂在中更新世白沙井期以后活动过，为第四纪早—中更新世断裂。

有资料表明，该断裂向灰汤的延伸方向上，或许还有白水江组地层的错动。

3．葫芦坡—金盆岭—炮台子断裂

该断裂走向北东 20°～45°，倾向北西。在长沙煤矿安全技术培训中心，活动断裂牵引影响白沙井组具平缓褶曲，两翼倾角 15°，轴向东西，轴部具张性小断裂，产状 170°∠70°。工程兵学院附近 ZK212孔揭露，白垩系神山组砾岩推复于白沙井组之上，导致在同一个钻孔中白沙井组重复出现，表现为压性。工程中心2002年在烈士公园测氡发现沿断裂出现土层氡气异常。断裂南段控制了靳江河的水系。

据龙运武提供资料（1993），在通泰街发现与该断裂正交的断裂（图3），发育于上泥盘统佘田桥组下段砂页岩互层中，走向北西(290°～31O°)，倾向北东，倾角28°，破碎带宽2.8～7.5m。带内物质结构松散，未胶结，碎裂岩裂面平直，见有擦痕，前期贯入的石英脉被再次错断，挤压粉碎，局部呈断层泥状。断层上部被全新世沉积覆盖。为探查断层最近一次活动的绝对年龄和活动性质，采集断层物质样作热释光测年(TL)和石英形貌电镜扫描(SEM)，结果是：(SEM)粘滑为主，兼有蠕滑，主要活动期是Q₂末期，Q₃早期活动已微弱。(TL)距今最近活动年龄为(1l.91±O.96)×l0⁴年。断层活动性鉴定结果是清楚的：断层有过多期次活动，最近一次活动是在中更新世末期，活动性质是粘滑兼有蠕滑。

图3 通泰街断裂（据龙运武等，1993；陈立军制版）

4．施家冲—新开铺—磊石塘断裂

断裂走向北东，北东段倾向南东，南西段倾向北西，逆断层，长约30km。断层出露在泥盆系、白垩系、古近系和第四系地层中。新开铺长沙铝厂北西 200 米处野猫坡见古近系紫红色粉砂质泥岩逆冲在第四系洞井铺组砾石层之上，断层产状：走向 NE14°，倾向 SE，倾角 68°。

曾建华（2012）根据蔡家冲湘江大桥工程施工的 5 个钻孔资料判断，断裂断错第四系洞井铺组和泥盆系，断距大于 50m，西盘(上盘)上升，东盘下降，为逆断层。

该断裂的东段，陈立军等2002年在长沙烟厂工地测氡，发现沿断裂出现土层氡气异常。

5．烂毛冲断裂

该断裂走向70°，倾向NW，倾角57°，向东逐渐转为北东向，长约12km。断裂发育在中泥盆统石英砂岩与上白垩统砾岩夹砂岩中。该断裂切割北西向断层，使红层挤压破碎，破碎带内发育含砾构造岩，松散破碎带宽达5m。断裂带内破碎带和断层泥发育，断层泥呈紫红色，据取样测年资料（17.78±1.55 万年），表明断裂中更新世晚期有过活动。

沿该断裂向南西伸入湘潭盆地，在庙湾里、新塘等处发现第四系地层被错动。庙湾里断裂是曾建华、陈立军等2002年在湘潭幅5万区调报告的指引下发现的。在江娃利博士的帮助下，现场工作一个多月，基本查明了庙湾里及周边地区第四纪断层的分布与活动情况。

   6、罐子窑—草塘断裂

走向亦为北东，其北段(罐子窑—带)反映清晰，中段、南段为隐伏状态。它生成于新开铺早期，从北段两侧新开铺组的厚度对比可知它是东降西升的正断层。白沙井期末，南段东盘下降日趋强烈，致使马王堆组、白水江组的厚度均在30米以上。它的现今活动仍造成了罐子窑一带侵蚀陡岸的形成和对湘江河道的控制。沿断裂向北东延伸的跳马楚家湾一带，伸入第四系中更新统白沙井组网纹红土和古近系红层中，其走向30°，倾向NW，倾角 65°～70°，呈走滑性质。

2001年，全德辉、胡奉湘、张玉岫、陈立军等考察楚家湾断裂活动，发现多处第四系地层的错动。

7．东山镇—石桥断裂

该断层走向NW30°～40°。该断层卫星像片上反映明显，电法、航磁物探测量均一致地反映明显；地貌显示更为明显，浏阳河沿断裂程直线伸展，河东北岸为白水江组成的T1阶地，南西岸为新开铺组构成的T4基座阶地，基座高出水面35～40m，据此推测其活动应在早更新世以后。姚成华等（2011）在茶园岭进行浅层地震勘探工作, 表明断层出现在第四系白水江组覆盖层（厚18m）之下的白垩系地层中，未切割第四系白水江组，推测其活动应在晚更新世以前。

8．常德—益阳—长沙断裂

该断裂自常德向南东经益阳，然后进入长沙，总体走向NW40～70o。倾向NE，倾角50o左右，长约200km。它主要发育于中—上元古界和白垩系中，是洞庭湖坳陷西南缘具控制性的构造。断裂北侧第四系厚约100～150m，南侧是基岩组成的岗丘。在卫星影像中线性构造清晰。断裂新活动的构造行迹发育。在常德—河洑一带，据浅层地震探测资料，断裂将中更新统顶面和上更新统下部错移2m。于益阳附近，见中新统砾石层被抬高40m左右。长沙市新开铺一带，中更新统发育一系列走向NW40～70o的断裂，有些“通天”，但上无覆盖层，断面存在侧伏角24～30o的擦痕，具左旋斜滑阶步，其中最大垂直错动幅度达10～15m。在南郊公园附近也发育一系列NW走向的逆断裂，其中最大的称南郊公园断裂，倾向NE，倾角60o以上，断裂破碎带宽2.7m，断面上有斜向和近垂直的擦痕，估计断距有20m左右。上述资料表明，该断裂在中更新世晚期活动，而其西北端于晚更新世早期有明显活动。在该断裂与NE－NNE向断裂交汇处发生过多次中、小地震。

9. 新开铺断裂系

2001年，湖南省防震减灾工程研究中心接受了湖南省政府新院的安评项目，陈立军、黎品忠、周霞、丁建川等着手环境调查，在当时的长沙大道现称芙蓉南路上，发现了第一条断层（图4）。随后，张玉岫、陈立军等对周边地区地毯式调查，发现大量第四纪活动断层（图5）。

图4 芙蓉南路断裂（陈立军摄，2001，镜头向南东）

（断层位置见图10）

图5 新开铺断裂系（据陈立军，2001）

湖南省地震局和工程中心最大限度地组织人力、物力，进行大量的野外工作。初步查明，新开铺断裂系承袭常德—益阳—长沙断裂的东延，叠加在施家冲—新开铺—磊石塘断裂之上，组成了一幅奇特的景观。

当时，由于工期紧张，工作重点放在南郊公园断裂上。图6为挂网实测的断层剖面，由陈立军制图，张玉岫实测各断层参数，剖面上方的全景图是江娃利博士给添加的，成图于2001年11月21日06:42，可知当时的工作有多么地艰辛。

图6 南郊公园断裂实测剖面图（据陈立军等，2001）

南郊公园断裂产状：走向 290°～320°，主要倾向 NE，倾角＞60°，属高角度左旋走滑正断层，推测长度 10km 左右。裸露于南郊公园门口东侧，公园内山顶也有露头。该断裂发育在第四系中更新统下部新开铺组中。据断层切割关系、断层物质构造变动情况，断裂只少有三次以上活动。在剖面左侧存在数 10 条正、逆断层、“X”型和“Y”断裂（或裂隙），断层面光滑平直，裂面内充填有暗紫红色粘土（图7），挤压作用强烈（图8）。断面发育垂直擦痕、斜擦痕和水平擦痕。断裂垂直断距一般 10～40cm，最大 60cm，断裂宽度 0.5～1m。断裂造成地形地貌差异，航片上均有显示。断裂上升盘处于 T3 阶地上（阶面高程 50～60m），下降盘为现代冲沟，高程40m 左右。沿断裂向东南延伸发育一系列呈雁形排列的北西向冲沟。如木莲冲、刘家冲、黄家冲、高家冲等。表明该断裂系统在平面上展布较广。据测年资料，表明该断裂在中更新世中晚期有过多次强烈活动，在洞井铺一带发生过有感地震和小震群。说明该断裂在现今仍有一定活动性，但活动强度微弱。综合分析，断裂为第四纪早－中更新世断裂。

图7 南郊公园断裂的主断裂面（陈立军摄，2001，镜头朝北）

图8 南郊公园断裂探槽（江娃利摄，2001，镜头朝南东）

（长沙市南郊公园公路北侧：沿路堑剖面开挖小探槽槽底紫红色粘土中含

黄白色粘土条带，条带方向与断面方向一致）

作者根据有关资料推测，常德—益阳—长沙断裂在益阳西侧似乎已被岳阳—桃江断裂错开，稍向南推移，并以多条断层向南东方向撒开（已出图幅）而进入长沙市区。因此，上述通泰街的北西向断裂与新开铺断裂系应该同为一体，只是通泰街断裂倾角较小，处于边缘部位。通泰街断裂向西延伸，在光明村可见一组“红柱子”，与新开铺的断裂现象极为相似。

联想到岳阳—湘阴断裂与公田—宁乡断裂之间推测有多条近南北向平行断裂的存在，则洞庭湖的东侧和南侧的断陷运动可能是同样的机理，即在隆升与断陷差异运动的过渡带内，可能会产生一组大致平行于断陷边界、倾向沉降中心、呈叠瓦状分布的断层。这就是掀斜运动的结果。

经过湖南省地震局诸多同事们十多年的共同努力，长沙市的活动断层研究取得了长足的进步。在长沙市活动断层的调查与研究过程中，丁国瑜院士、邓起东院士等亲临现场视察、指导，马宗晋院士派曲国胜研究员为代表专程前来调研，江娃利博士曾2次来湘协助工作，先后在新开铺（暑热）、庙湾里（雨雪寒冬）等地工作一个多月。对于这些专家、学者们的支持和帮助，作者永怀感激之心！

本文只是一个引子。为了配合本文，作者将另发一个图片和照片专集，放在作者的科学网博客和QQ（775844819）空间里。欢迎鉴赏与指导。

2013.9.4 初稿

补充：

图9 由猴子石大桥的引桥开挖的南郊公园剖面（陈立军摄，2001，镜头朝北东）

图10 芙蓉南路（原长沙大道）东侧剖面（陈立军摄，2001，镜头朝南东，见图4）