摘要:宁夏回族自治区地处我国西北内陆,位于青藏高原板块向欧亚板块俯冲挤压的边界地带,地质构造复杂多样。其独特的地理位置使得该地区深受板块运动影响,地震活动频繁,历史上多次遭受强烈地震灾害,给当地人民生命财产造成巨大损失。因此,深入研究宁夏区域地质构造与地震关系,对于
宁夏回族自治区地处我国西北内陆,位于青藏高原板块向欧亚板块俯冲挤压的边界地带,地质构造复杂多样。其独特的地理位置使得该地区深受板块运动影响,地震活动频繁,历史上多次遭受强烈地震灾害,给当地人民生命财产造成巨大损失。因此,深入研究宁夏区域地质构造与地震关系,对于认识地震发生机制、提升灾害防御能力具有至关重要的现实意义。
一、宁夏区域地质概况
宁夏地区地层发育较为齐全,从前寒武纪古老变质岩系到新生代沉积地层均有出露。太古宙-元古宙变质岩系构成了区域的基底,主要分布在贺兰山、六盘山等山区深部,经历了多期次的变质变形作用,记录了早期地球演化的复杂历史。古生代地层以海相沉积为主,寒武纪-奥陶纪灰岩、页岩广泛分布,反映当时的浅海环境;志留纪-泥盆纪地层缺失较多,与区域构造运动导致的沉积间断有关。石炭纪-二叠纪海陆交互相沉积发育,含煤地层丰富,为当地煤炭资源的形成奠定了基础。中生代地层受燕山运动影响显著,侏罗纪、白垩纪陆相碎屑岩沉积广泛,山间盆地沉积特征明显。新生代以来,随着青藏高原的隆升,宁夏地区沉积环境发生巨大变化,第三纪红色碎屑岩沉积与第四纪松散沉积物覆盖在不同区域,第四纪黄土堆积更是形成了独特的黄土地貌景观。
图1 宁夏回族自治区地质图
二、地质构造特征
(一)褶皱构造
宁夏地区褶皱构造较为发育,总体呈现近南北向与东西向交织的格局。贺兰山褶皱带是区内最为显著的褶皱构造之一,它呈北北东向展布,由一系列紧密褶皱组成。这些褶皱轴面多倾向西,两翼岩层陡立甚至倒转,反映了强烈的挤压应力环境。在寒武纪-奥陶纪灰岩地层中,褶皱形态清晰可辨,波状起伏的岩层见证了漫长地质历史中的构造变形过程。六盘山褶皱带走向近南北,褶皱相对开阔平缓,但其形成机制同样与区域挤压应力相关,其核部多由古生代地层构成,翼部为中生代地层覆盖,地层时代的有序分布彰显了褶皱的发育过程。
图2 贺兰山和青龙山地质构造剖面图
(二)断层构造
断层在宁夏地质构造中扮演关键角色,控制着地形地貌、地层分布及地震活动。贺兰山断裂带是一条规模宏大的活动断裂,贯穿贺兰山地区,总体走向北北东,具左旋走滑兼具正断性质。其断裂面陡立,切割深度大,地质历史时期多次活动,新构造运动以来尤为活跃,控制了贺兰山的隆升与两侧盆地的沉降。昌马堡-固原断裂带呈近南北向延伸,是划分宁夏不同地质单元的重要边界断裂,断裂带两侧地层差异明显,为逆冲性质断裂,强烈的挤压使得上盘古老地层逆冲覆盖于下盘年轻地层之上,历史地震沿此断裂带密集分布,表明其具有强烈的活动性。此外,还有诸多小型断层与这两条主干断裂相互交织,构成复杂的断裂网络,使得宁夏地区地壳破碎程度较高。
图3 中国地质构造与地震示意图
三、地质构造演化
宁夏区域地质构造演化与全球板块运动尤其是欧亚板块与印度板块碰撞息息相关。早古生代,宁夏地区处于浅海环境,沉积了厚层海相地层,此时构造相对稳定。晚古生代,随着海西运动兴起,区域开始受到南北向挤压应力作用,地层褶皱变形初现端倪,海陆格局发生转变,逐渐向陆地环境过渡。中生代燕山运动时期,板块碰撞加剧,强烈的水平挤压引发大规模褶皱与断裂构造形成,贺兰山、六盘山等山脉开始隆升雏形显现,山间盆地同步发育,陆相沉积广泛堆积。新生代以来,受印度板块持续向北推挤、青藏高原快速隆升影响,宁夏地区地壳缩短、岩石圈加厚,贺兰山、六盘山加速隆升,断裂活动频繁,盆地持续沉降接受沉积,塑造了现今复杂的地质构造面貌,且这一动态演化过程至今仍在持续,为地震活动提供了持续的动力来源。
四、地震活动特征
(一)历史地震记载
宁夏地区历史地震记录丰富,多有强震发生。如1739年银川 - 平罗7.6级大地震,地震引发地裂、城垣倒塌、人员伤亡惨重,城市几近废墟;1920年海原8.5级特大地震,震级之高、波及范围之广为世界罕见,极震区山崩地裂、河流改道、窑洞尽毁,死亡人数达20余万,给当地及周边地区带来毁灭性灾难,此次地震的震感远至沿海地区,对中国乃至全球地震研究都产生了深远影响。诸多中小地震更是频繁发生,贯穿历史各个时期,时刻威胁当地百姓生活。
(二)地震时空分布规律
从空间上看,地震主要集中分布在贺兰山断裂带、昌马堡-固原断裂带及其附近区域,这些构造带上地壳岩石破碎、应力集中,为地震孕育提供了温床。贺兰山地区地震多集中在山体与银川盆地过渡地带,震源深度较浅,一般几十千米以内;六盘山地区地震沿南北向构造带呈串珠状分布,同样震源相对较浅。时间上,有明显的活跃期与平静期交替特征,活跃期内地震频次增多、震级增大,平静期相对安宁,但难以精准预测活跃期起始与结束节点,不过总体与区域构造应力积累-释放过程相呼应,即应力积累到一定阈值便引发地震,释放后进入相对平静的应力调整阶段。
图4 2019年宁夏及邻区1级以上地震震中分布图
图5 2024年1月至6月宁夏及周边地区地震震中分布图
五、地质构造与地震
(一)构造控制地震孕育
复杂的褶皱与断层构造使得宁夏地区地壳岩石变形强烈,岩石内部裂隙发育,增加了岩石的脆性。在区域应力持续作用下,这些脆性岩石容易产生裂隙扩展、应力集中现象,当应力集中达到岩石强度极限时,岩石破裂引发地震。贺兰山断裂带长期的左旋走滑运动,在断裂端部、转折部位形成应力集中点,就如同在地下埋下一颗颗“地震炸弹”,随时可能被引爆。
(二)构造影响地震发生机制
不同性质的断层对地震发生机制影响各异。正断层活动通常与地壳拉张减薄有关,引发的地震多具有垂直向错动特征;逆冲断层在挤压环境下,上盘岩石逆冲推覆,地震时产生强烈的水平向挤压与垂直向隆升运动,破坏力巨大,像昌马堡-固原断裂带上的地震常伴随山体隆升、地表变形加剧等现象;走滑断层运动则以水平错动为主,造成地表线性构造变形、建筑物水平撕裂,贺兰山断裂带的走滑特性在地震灾害表现中有鲜明印记,三种断层构造相互配合,共同主导了宁夏地区多样的地震发生模式。
(三)构造决定地震分布
地质构造格局精准地限定了地震的分布范围,地震几乎都紧密围绕活动断裂带及其附近区域分布,因为这里是地壳应力最易集中、释放的薄弱地带。断裂带交汇处、端点、拐折点更是地震频发的“重灾区”,由于这些部位应力状态复杂,岩石变形协调性差,能量更容易积累与瞬间释放,所以贺兰山、六盘山褶皱断裂构造发育核心区及周边始终是地震监测与防范的重点地段。
六、地震灾害防御对策
(一)地震监测预警
加大对宁夏地区地震监测台网建设投入,加密监测站点布局,尤其是在重点断裂带附近,提高地震监测精度与实时性。利用现代先进技术,如卫星遥感监测地壳形变、高精度GPS测量地面位移、井下应变观测等手段,全方位捕捉地壳微弱变化信号,结合大数据、人工智能算法实现快速准确的地震预警,为民众争取宝贵的避险时间。
图6 地震预警系统工作示意图
(二)工程抗震设防
依据不同地区地震动参数区划,严格规范城乡建设工程抗震设计标准,对新建建筑要求采用抗震性能优良的结构形式与材料,强化关键部位抗震构造措施;对既有建筑进行抗震普查与加固改造,尤其针对学校、医院、大型商场等人员密集公共场所优先安排加固项目,提升建筑整体抗震能力,确保地震发生时能最大程度减少人员伤亡与财产损失。
(三)公众防震减灾教育
通过社区宣传、学校教育、媒体传播等多种渠道普及地震科学知识、应急避险技能与自救互救方法。定期组织地震应急演练,模拟真实地震场景,让民众熟悉震后应对流程,克服恐慌心理,提高全社会防震减灾意识与应急反应能力,形成全民参与、共同防御地震灾害的良好氛围。
七、结束语
宁夏区域地质构造复杂,受板块运动影响深远,褶皱与断层构造纵横交错,在漫长地质演化过程中持续塑造着这片土地,同时也为频繁的地震活动埋下伏笔。历史地震灾害警示着我们,地质构造与地震紧密相连,地震分布严格受控于构造格局,活动断裂带是地震的“高发区”。为有效应对地震灾害,必须依靠科技强化地震监测预警,严格落实工程抗震设防标准,深入开展公众防震减灾教育。只有多管齐下,才能在这片地质活跃的土地上最大程度保障人民生命财产安全,实现地区可持续发展,与地震灾害风险长期抗争并逐步降低其威胁。未来,随着地质研究的深入与防灾技术的进步,有望对宁夏地区地震灾害防御取得更大突破。
来源:未来探秘者