0.   引言

深圳地区城市活动断裂调查最早始于20世纪80年代初深圳大鹏半岛大亚湾核电站选址工程^[1]，尤其是1984年到1986年原地质矿产部在深圳市开展的“深圳市区域地壳稳定性评价”^[2]工作对深圳市中心城区福田、罗湖地区建设和重大工程选址提供了宝贵的地质依据。以北东向五华—深圳断裂带为中心区的横岗—罗湖断裂、黄贝岭断裂、莲塘断裂等主干断裂均有过详细的研究，如2003年深圳市地质局开展深圳市黄贝岭断层微量位移监测研究，确定了其主要活动期为新近纪上新世至中更新世末^[3~4]；2008年深圳市活动断层探测与地震危险性评价项目对横岗—罗湖断裂、莲塘断裂、温塘—观澜断裂展开了系统性深入调查，其中北西向温塘—观澜断裂最新活动于中更新世中、晚期，未发现全新世以来活动的明显证据^[5]。

近年来，通过深圳市水库蓄水^[6~7]、地铁线路施工^[8]、深圳湾大桥建设^[9~10]等重要工程区地质调查，促使深圳市城市隐伏活动断裂技术方法不断完善，积累了大量有关五华—深圳断裂的地质资料，更丰富了对北东向区域断裂的认识。但长期以来深圳地区活动断裂调查主要集中于北东向五华—深圳断裂带沿线区域，而临近珠江口东侧南山和宝安一线北西向断裂活动性研究相对较少，仅在曾经的伶仃洋大桥选址工程中对北西向断裂有过较早调查^[11]。位于珠江口东岸的虎门、宝安和南山一带发育多条近北西向和北北西向断裂，关于这些断裂的研究目前存在诸多争议和亟待解决的问题。如珠江口断裂带虎门段发育的多条北北西向断裂均缺乏断裂直接错断第四系沉积层的直接证据^[12]，珠江口断裂通过珠江主水道沿深圳宝安一带的分布如何未见相关报道；深圳南山半岛裸露基岩中出露的近北西向和北北西向断裂的分布特征及活动性如何，其活动性能否代表珠江口断裂带的活动性等；上述地质问题有待于进一步开展研究工作。

1.   区域构造背景

1.1   区域构造与演化特征

深圳位于新华夏系第二隆起带莲花山构造隆起的西南端，即粤北、粤东北—粤中拗陷(三级单元)的紫金—惠阳凹褶断裂(四级单元)中，是在加里东褶皱基底背景上发展起来的晚古生代凹陷。其后被中、新生代构造叠加、改造，经历了多期次的岩浆侵入和断裂活动，其中加里东期和燕山期花岗岩大面积侵入最为典型。进入新生代以来火山及岩浆活动显著减弱，区域断裂受到周缘板块俯冲和碰撞作用的影响经历了多期构造活动，对区域构造格局的形成影响深远^[13~15]。

区内褶皱构造不明显，但断裂构造十分发育。深圳作为华南沿海重要城市，其所属地块在燕山期经历了强烈的构造活动，主要表现为差异性断块运动和断裂继承性活动，且以断块构造为特征的地貌一直延续到第四纪^[16~17]。发生在白垩纪早期的燕山运动规模较大，活动性较强，基本奠定了区域构造格架和地貌轮廓。由于受到多次断裂活动及岩浆侵入破坏，区域断裂展布可分为北东向、东西向和北西向三组(见图 1)。北东向五华—深圳断裂带横贯全区，形成于中生代，是区域的主导断裂。北西向和东西向断裂规模仅次于北东向，主要分布于珠江口和东莞至深圳沿线。

图  1  珠江口及深圳周边主要断裂分布图(据文献[6]修改)

Figure  1.  The main fault distribution around Pearl River Mouth and Shenzhen city (modified after [6])

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1.2   区域新构造特征

区域新构造运动是地表断裂的活动，沉积地貌、火山、温泉和地震活动、变质作用等过程中均有反映。地貌上区域总体的地势是北部高，南部低，山体以北北东向和北西向为主。在南山和宝安地区以塘朗山野郊公园—宝安公园—平峦山公园—下南沙村一线为界，可划分出南、北两个不同的地貌单元。北部为花岗岩风化剥蚀区，其岩性为古生代混合花岗岩和燕山期黑云母花岗岩，山势相对较高；南山半岛和宝安沿海一带地势较低，海拔接近海平面，主要为海积阶地、海蚀平台及多级夷平面。更新世晚期以来由于区域断块活动作用的加强及海侵作用的影响，断陷区接受了数米至十米厚的海相和河流相沉积，近海平原区和山间洼地第四系普遍发育，但整体沉积厚度较薄^[16~18]。

1.2.1   断裂构造

区内新构造期以来的地壳运动以断裂和断块的差异升降为特征，其构造变动主要表现为燕山期和喜马拉雅期的北东和北西向断裂的重复活动^[19~21]。深圳地区北东—北北东向和北西向断裂现今仍在活动，且北西向断裂和北东向断裂活动性存在差异。北东—北北东向断裂主要分布于罗湖和福田地区，在主干断裂五华—深圳断裂带周边发育多条次级断裂，如横岗—罗湖断裂、九尾岭断裂、盐田断裂等，是区域发震断裂。最新研究表明北东向断裂自晚更新世中期以来未见新的活动证据，属于弱活动断裂^{[5, 8]}。北西向珠江口断裂带形成时代晚于北东向断裂，分布于珠江口东侧宝安、南山半岛等地区，由福永—西乡断裂、虎门—东博寮海峡断裂、矾石水道东侧断裂、南山半岛蛇口断裂组等多条次级断裂组成。断裂区露头普遍较少，多为隐伏断裂；其活动性普遍强于北东向断裂，切割北东向断裂。

1.2.2   地震活动

深圳及邻区位于中国东南沿海地震带上，处于欧亚大陆板块内，紧邻南海洋壳，受菲律宾板块和印度板块挤压作用的影响，北东向和北西向断裂交汇处微震活动较为频繁^[22~24]。根据区域地震目录记载深圳及周边珠江口地区没有发生6级以上地震，但存在5级左右中强地震发生的可能性，尤其是珠江口海域发生6级地震的可能性较大。近100年的地震记录表明，珠江口及深圳周边的地震活动主要集中在区域北东向和北西向断裂的交汇处，如1905年澳门5.0级地震位于北东向深圳断裂与北西向西江断裂交汇的磨刀门水道；1874年担杆列岛外海域5 3/4级地震则是北东向滨海断裂带与珠江口断裂带交汇处^{[19, 25]}；2010年11月19日深圳南山发生的3.8级地震仍处于北东向深圳断裂和北西向珠江口次级断裂交汇部位。

1.2.3   火山活动与温泉

深圳及周边有许多中生代火山活动的遗迹，如深圳大鹏半岛火山遗迹和香港西贡荔枝庄火山地质遗迹均为侏罗—白垩时期构造活动的产物，而新生代火山未见活动证据。

温泉、地震和火山三者属于地壳运动过程中的“同源异像”，与近期断裂活动密切相关。当大地震发生时，深部岩浆上涌，使地下水产生热异常，并常常沿断裂或裂隙上升至地表，形成温泉。调查表明沿莲花山断裂带分布有众多温泉，集中分布于其西南支大埔—海丰断裂亚带，如丰顺邓屋、潮安东山湖等地；五华—深圳断裂亚带温泉分布相对较少，而北西向珠江口深圳沿海也少见。

2.   北西向断裂分布特征与活动性分析

北西向珠江口断裂规模仅次北东向断裂，分布于深圳宝安和南山地区(见图 2)，是文章研究重点。珠江口断裂带由多条北西向次级断裂组成，其中蛇口断裂组位于南山半岛，由多条连续性较差北西向断裂组成。海域附近北西向断裂多以隐伏断裂分布于珠江口东部浅海和近海平原地区，部分断裂在海陆交汇处见地表错断现象。文章通过对北西向断裂开展系统调查分析，获得了深圳地区北西向断裂展布特征及其活动性。

图  2  深圳沿海一线北西向断裂及微震分布图(断层编号及名称同图 1)

Figure  2.  Distribution diagram of the NE-trending faults and weak quakes in the coast of Shenzhen (Fault numbers and names are the same as in Fig. 1)

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2.1   珠江口断裂带

珠江三角洲为新生代断陷盆地，盆地沉积层较薄。其断陷雏形始于白垩纪末期，随后在喜马拉雅运动及多次新构造运动的作用下，形成于晚更新世，且呈多边形断陷^[17~18]。在盆地东缘珠江口断裂延伸达200 km，由多条近平行的活动断裂组成，主要隐伏于珠江三角洲浅海中，部分出露于海岛基岩，断裂向南一直延伸至香港担杆列岛海域。珠江口断裂带由南沙—化龙断裂(又称化龙—黄阁断裂)、文冲断裂(又称狮子洋断裂)、沙角断裂、矾石水道东侧断裂(又称南岗—太平断裂)、虎门—东博寮海峡断裂(又称流浮山—东博寮海峡断裂)、东涌—长沙海滩断裂和福永—西乡断裂共7条断裂组成。其中南沙—化龙断裂、文冲断裂主要分布于广州市南沙区、广州番禺至珠江口虎门一带，东涌—长沙海滩断裂出露于香港大屿山，其北西和南东段均为隐伏断裂。珠江口断裂带延伸至深圳地区的断裂分别为矾石水道东侧断裂(南岗—太平断裂)(F₅)、虎门—东博寮海峡断裂(F₆)和福永—西乡断裂(F₇)(见图 2)。

2.1.1   矾石水道东侧断裂(F₅)

矾石水道东侧断裂(F₅)，其北西段又称南岗—太平断裂，断裂沿珠江口北部矾石水道东侧至蛇口西部，长约40 km，走向北西40°，倾角较陡；在虎门白沙湾出露规模较大的构造岩带，断面清楚，有水平擦痕。根据相关学者利用浅层人工地震测量获得矾石水道东侧断裂切割新地层、水下深切沟槽等情况^[5]，可判断该断裂控制了珠江口矾石水道，形成一条北西向第四系厚度陡变带和水下地形陡变带。断裂位于深圳前海小铲岛西北部，浅层地震剖面显示断裂切割至水下的R1下部层位(见图 3)；R₁层为灰黑色流泥，位于晚更新世(Q₃)标志层三角组杂色粘土层之上，至少判断该断裂在晚更世以来仍有活动^{[5, 26]}。断裂在大铲岛东南侧沿大铲湾延伸至深圳市南山区月亮湾填海区，隐伏于南山区大铲湾至小南山妈湾附近，在南山半岛小南山露头区发现的则远断裂正是其向南东方向的延伸。

图  3  大铲岛周边珠江口地震剖面D层序(据文献[26])

Figure  3.  The stratigraphic sequence and system tracts in the Pearl River Mouth(According to Reference[26])

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2.1.2   虎门—东博寮海峡断裂(F₆)

虎门—东博寮海峡断裂也称“流浮山—东博寮海峡断裂”、“珠江口断裂”，自虎门沿珠江口东部海域过深圳市南山区蛇口进入深圳湾，横穿香港元朗区流浮村，并延伸至香港岛与南丫岛之间的东博寮海峡。断裂全长约90 km，总体走向330°，倾向北东，倾角53°~75°。在虎门水道东侧钻孔中发现断层角砾岩，断裂控制了狮子洋至虎门的珠江水系，河道和海岸受断裂控制呈折线分布，在香港大屿山岛有小震记录^[5]。薛佳谋等^[12]认为该断裂北西段(虎门段)断裂发育有3组，且沿珠江主河道方向展布，为浅层断裂，其活动性不清。其南东段研究成果较多，在香港马湾岛与青衣岛之间，断裂附近形成明显的直线凹槽，全新统海相地层厚度在断层两盘存在明显差异，如南西盘厚度为1.15 m，而北东盘厚度为7.1 m，表明该断裂南东段在全新世仍有活动。断裂中段位于深圳南山区，在蛇口山断裂测得构造岩距今约1.17±0.08万年、深圳湾大桥构造岩滑动面测年距今2.51±0.18万年等^{[5, 25]}，均表明流浮山—东博寮海峡断裂中段在晚更新世有过活动。

2.1.3   福永—西乡断裂(F₇)

福永—西乡断裂北起深圳宝安区福永镇虎背山隧道北出口附近，往东南延伸经铁岗水库大坝至西乡大坑口，由4条呈平行错列排列的次级断裂组成，分别为黄旗岗断裂、杨柳岗断裂、尖岗断裂和洞尾山断裂。断裂在铁岗水库段长约15 km，总体走向北西向，倾向北东向为主，倾角45°~70°。平行断裂周边发育数条延伸5~8 km规模较小的断裂，这些断裂切割前寒武系变质岩、加里东期和燕山期花岗岩，局部地段被第四系地层所覆盖，其生成于早白垩世，有多次活动的证据^[14]。在地貌上，断裂北东盘主要为丘陵，而南西盘主要为珠江口沿岸平原和台地残丘，沿断裂发育硅化构造角砾岩，宽度一般在2~5 m。在虎背山隧道北侧，据钻孔揭露的灰白色糜棱岩化角砾岩厚度达4 m，断层泥热释光测年为18.6±1.4万年，表明该断裂中更新世有过活动^[5]。同时在尖岗山一带发生过2级以下的微地震，表明现今该断裂仍有活动。

2.2   蛇口断裂组

蛇口断裂组由则远断裂(F₃₁₁₁)、小南山断裂(F₃₁₂₁)、太子山断裂(F₃₁₃₁，F₃₁₃₂)和蛇口断裂(F₃₁₃₃，F₃₁₃₄)共6条断裂组成，分布于深圳市南山区的小南山附近，断裂从南山半岛最南端向北近似平行排列(见图 4a)。结合野外断层露头点和卫星图像断裂组的空间分布和主要的轮廓情况可以被识别出来(见图 4b)。

图  4  南山区蛇口断裂组空间分布图

Figure  4.  Space distribution diagram of Shekou faults in Nanshan district

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2.2.1   则远断裂(F₃₁₁₁)

则远断裂位于小南山最南端妈湾电厂附近，走向310°，倾向北东，倾角42°~58°(见图 4)，属于压扭性断裂，形成于早白垩世后期^[14]。断裂向北西延伸至珠江口海域，南东段被第四系地层覆盖，切割北东向断裂。则远断裂在早—中更新世有过强烈活动，进入晚更新世以来活动明显减弱。

野外地质调查发现断层在小南山妈湾电厂附近出露(见图 5a)，断层两盘岩性、颜色变化明显。上盘为浅灰白色碎裂状次生石英岩，垂直于断层面方向发育有十分密集的张性节理；下盘为灰绿色、墨绿色碎裂状变质中细粒二长花岗岩，断裂带充填为蚀变长英质角砾碎斑岩，厚度约5~6 m(见图 5b)。小南山附近主要岩性为燕山期花岗岩和混合花岗岩，断层带岩性变化特征揭露了断层区经历了强烈构造作用和区域变质作用。

图  5  南山区妈湾电厂附近出露的则远断裂

Figure  5.  Outcrops of Zeyuan fault near Mawan power plant in Nanshan district

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则远断层出露的断层岩既有张性又具压性的特征，反映了该断裂至少经历过两种不同力学性质的构造作用。其中断层破碎带厚层的硅化碎斑岩是断裂经受区域挤压和热液变质过程中的典型产物，此时断层性质表现为逆冲或逆掩断层。根据区域断裂发育史的观点，推断此时断裂是处于白垩纪以前的活动特征。而断层面上盘次石英岩中发育密集的与断层面斜交的十几米宽的张性节理则是断层性质转变为正断层的明显标志，此时断层区应力表现为张性。则远断裂处在南山半岛最南侧，正好处在北东向和北西向断裂交汇处也是微地震的震中，老断裂继承性弱活动在城市断裂活动性研究中十分重要。

2.2.2   小南山断裂(F₃₁₂₁)

小南山断裂位于妈湾港—蛇口码头南侧，横穿小南山，总体走向北西、北北西，倾角42°~52°。断裂形成于早白垩世后期，切割北东向断裂，延长4.5 km，宽2~10 m，贯穿于早白垩世和前震旦系地层之中，具有多期活动，力学性质为压性—张性—压性^[14]。实地调查发现该断裂垂直切穿地层深度较大，断层附近岩石变质作用强烈。

野外调查在小南山北侧发现走向近北北西的断层出露，该露头为小南山断裂发育的次级断裂。断层面可见清晰摩擦镜面，断层面产状为倾向78°，倾角82°(见图 6a)。擦痕和阶步是断层两盘相对运动过程中因摩擦作用留下的痕迹，也是断层活动的直接证据。该断层面可以识别出垂直和水平两个方向明显的擦痕(见图 6b、图 6c)和断层阶步(见图 6b)，其中阶步岩性已经在断层面剧烈摩擦产生高温作用下熔融重结晶形成了新矿物。图 6c中为近水平方向的擦痕，位于垂直方向擦痕面之下，擦痕面矿物仍为红褐色断层岩熔融重结晶作用形成的矿物。这种高角度断层擦痕面的出现，是小南山断裂经历过多期构造活动的直接证据。断层附近有薄层的坡积物，新生堆积物没有发生过扰动的迹象，推测该断裂在近期未发生强烈的活动。

图  6  小南山断裂断层面上的擦痕和阶步(图中红色箭头指示对盘的运动方向)

Figure  6.  Fault slickensides and steps on Nanshan fault (The red arrows indicate the movement directions of the opposite wall)

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2.2.3   太子山断裂(F₃₁₃₁、F₃₁₃₂)

太子山断裂位于大南山和小南山之间，走向北北西向，倾向南西向，倾角较陡，延伸长3 km，宽5~15 m。断裂穿行于早白垩世花岗岩及前震旦系混合岩中，断层带为碎裂岩，局部硅化，成生于早白垩世后，切割北东向断裂^[14]。断层区岩石具有碎裂结构，重结晶作用较强，扭性节理(北东20°)、劈理(走向北西355°)发育。此外，断裂使两侧地质体发生逆时针位移，力学性质为压扭(反扭)性。在深圳南山公园见断裂穿过大南山花岗岩体，沿断裂追踪未发现断裂对第四纪地层扰动的迹象。

2.2.4   蛇口断裂(F₃₁₃₃、F₃₁₃₄)

蛇口断裂走向为320°，倾向北东，倾角60°~70°，长约2 km，宽小于5 m。断层区主要表现为具有密集的劈理、强烈的碎裂岩、糜棱岩和断层角砾岩，局部可见光滑的断层面和擦痕。该断裂形成经历了多期次的挤压和拉张作用，错断北东向赤湾断裂(F₁₃₁₇)^[14]。

据蛇口断裂前海段的钻孔资料^[27]，该断层以张性断裂为主，断裂埋深较大，断层岩为碎裂岩，破碎带宽度在15~30 m之间(见图 7)。断层对上覆第四系地层并未没有扰动迹象，通过钻孔联合剖面推测出多条断裂(F20—F22)(见图 7)。根据断裂的空间位置推测蛇口断裂与虎门—东博寮海峡断裂同属一条断裂带，作为虎门—东博寮海峡断裂的一部分，其最新活动时间与该断裂其它分段有着明显的区别。虽然多处钻孔编录资料仍表明断裂对其上覆风化层及薄层第四系覆盖物无明显的扰动影响，但蛇口断裂恰好处在南山半岛深圳湾海和小南山附近微震频繁的中心区域，频繁微震活动表明该断裂现今存在弱活动的特征。

图  7  蛇口断裂桂庙—前海湾段钻孔揭露剖面(据文献[27]修改)

Figure  7.  Drill uncovered profile in Guimiao-Qianhai Bay section of the Shekou fault(modified after [27])

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3.   讨论与结论

深圳地区北西向断裂的研究受城市发展和近海地理条件的限制进展相对较慢，特别是靠近宝安和南山沿海填海区北西向断裂的调查工作较少。对比周边珠江口西岸中山和江门等地断裂活动特征，东岸珠江口深圳宝安和南山沿海区北西向断裂活动特征较弱，历史的大地震中心主要集中在西岸北东向和北西向断裂交汇处，且海域附近居多。深圳地区北西向断裂活动相对较强点也处在断裂交汇处，但对比周边东南沿海地区其活动特征十分微弱，新生活动断裂尚无发现。通过对珠江口深圳沿海一带北西向断裂地质调查与分析，初步认识如下：

(1) 珠江口东侧深圳宝安和南山半岛沿海一线发育有多条北西向断裂，倾角较陡，倾向陆域多为北东向，海域多为南西向。断裂在空间展布上具有近似平行分布特征，主要以隐伏形式分布于珠江口水下，仅有少部分以河道的形式出现于海陆交汇处。次级断裂延伸不长、连续性差，部分断裂分布及活动特征还需进一步开展工作。

(2) 矾石水道东侧断裂、虎门—东博寮海峡断裂、福永—西乡断裂的活动性存在明显的分段特征，即不同断裂同一地段和同一断裂不同分段具有不同的地貌特征和活动程度。如矾石水道东侧断裂和虎门—东博寮断裂在虎门附近最新活动存在差异；而虎门—东博寮海峡断裂在虎门、蛇口和香港三地最新活动时代说明该断裂自中更新世以来一直具有活动特征，其中蛇口地区的活动特征强于香港和虎门等地，但全新世以来活动性均减弱。

(3) 深圳南山区北西向和北东向断裂交汇部位呈现出老断裂新活动的特征。深圳湾和小南山附近，北西向和北东向断裂交汇部位发生过多起微震，且断层活动性调查表明，蛇口断裂组全新世以来有过活动，而且这种活动一直持续，具备了老断裂新活动的特点，应加强该地区断裂交汇部位的断裂活动性调查与监测。