狭义上的聊城-兰考断裂(简称聊兰断裂)南起兰考，向北经东明、范县、聊城至韩屯附近，继之与北东东向的齐河-广饶断裂相交，断裂全长约260 km，走向20°~30°，倾向北西，倾角50°~70°。该断裂是华北盆地与鲁西隆起的分界断裂，同时也是东濮凹陷和临清凹陷的控凹断裂，布格重力异常和航磁异常沿断裂显示为窄且密集的陡变带，地壳厚度也显示为较明显的梯度带^[1-2]。沿断裂发生过多次破坏性地震，如1502年濮城6.5级地震、1937菏泽7.0级地震、1983年菏泽6.0级地震(图 1)。

东明县至范县段为聊兰断裂中段，该段结构较为简单，为一条上陡下缓的铲形滑脱正断层。虽然该断裂空间几何展布位置已经非常精确，但对其地震活动性研究尚浅。向宏发等^[3-4]在地球化学和地球物理探测的基础上，初步确定该断裂活动具有南强北弱的特征，其最新活动时代为全新世早期。但地球化学探测异常点多、效果欠佳，对断裂控制有效性差；且前人的钻探剖面线长1 250 m，各孔间距为200~400 m，无法满足活断层联合钻孔探测的要求，其研究结果的可靠性存在一定的疑问。

为此，本文依托河南省地震构造探查工程项目，充分收集、整理近年来该地区的浅层地震勘探资料，采用浅层地震勘探和跨断层的钻孔联合地质剖面方法，并结合年代学资料，讨论聊兰断裂中段的第四纪活动性。该研究结果可以为聊兰断裂相关研究提供地质和地球物理证据，也可为当地城乡规划和重大生命线工程选址提供依据。

1 剖面位置和探测方法

本文收集了东濮凹陷西部30条石油地震剖面和15条煤田地震剖面，在确定各断裂空间分布的基础上，横跨聊兰断裂中段布设5条浅层地震勘探测线(图 2中DZ1、DZ2、DZ3、DZ4及DZ4′，其中DZ4′与DZ4重合)，测线均沿小路布设。地震仪器使用428UL遥测数字地震仪，采样间隔1 ms，记录长度2 s，前放增益12 dB，记录格式SEG-D，全通带接收。DZ1、DZ2、DZ3、DZ4测线采用200道接收、道距4 m、炮点距20 m、20次覆盖的观测系统；DZ4′测线采用120道接收、道距2 m、炮点距6 m、20次覆盖的观测系统。

2 浅层地震剖面结果

图 3为范县DZ1和DZ2测线的地震反射时间剖面。DZ1测线沿范县濮城镇葛庄村至西牛桥村的乡间公路布设，长3.48 km；DZ2测线沿范县濮城镇张桥村至武盛庄村的乡间公路布设，长3.1 km。可以看出，剖面1.2 s以上反射波比较丰富，反射能量较强，存在多组能够连续追踪的反射同相轴。在DZ1测线桩号2 152 m和DZ2测线桩号2 416 m处见一个明显的断点，T02及以下的反射波存在明显的波形紊乱和同相轴扭曲、错段现象。断裂视倾向北西，视倾角约70°，上断点埋深约为130~140 m。

图 4为鄄城DZ3和DZ4测线的地震反射时间剖面。DZ3测线沿鄄城董口镇夏庄至董口村的乡间公路布设，长3.18 km；DZ4测线沿鄄城董口镇张桥村至东张桥的乡间公路布设，长3.2 km。可以看出，剖面1.2 s以上反射波比较丰富，反射能量较强，存在多组能够连续追踪的反射同相轴。在DZ3测线桩号2 944 m和DZ4测线桩号2 418 m处见一个明显的断点，T02及以下的反射波存在明显的波形紊乱和同相轴扭曲、错段现象。断裂视倾向北西，视倾角约70°，上断点埋深约为170 m。

为了获得聊兰断裂的近地表特征、上断点埋深，并为联合地质钻探提供确切的位置，在DZ4剖面揭示的断点位置布设1条2 m道间距的加密测线，即DZ4′测线。该测线东起黄河大堤，西止小屯南，长1.2 km。由于采集参数的不同，剖面的面貌(图 5)与DZ4有很大不同。DZ4′的频率远高于DZ4，反射层位明显增多。目标断层在剖面上的特征非常清楚，可以看到剖面上的反射波组均被断层切割，且断层两侧的地层界面产状也不相同，上断点位置进一步上升，埋深约为90~100 m。

3 钻孔联合剖面钻探

本次联合钻孔剖面位于鄄城县董口镇东张桥村黄河大堤西侧，沿着浅层地震勘探DZ4′测线布设了1排联合地质钻孔(图 2)，横跨于聊兰断裂之上。剖面全长200 m，由5个钻孔组成，最大孔间距75 m，最小孔间距20 m，平均孔间距40 m，每个孔进尺均大于105 m，累计进尺超520 m(图 6)。

根据钻孔岩心地质编录资料，钻孔剖面地层主要分为15层。层①为棕红色粉质粘土，夹灰白色钙质结核，未揭穿；层②、④、⑥和⑧为灰绿色粉质粘土，夹钙质结核与姜石，厚度从几十cm至3 m不等；层③、⑤、⑦、⑨、B11、B13和B15为棕黄的粉质粘土，含铁质结核斑点，质纯；层⑩和B12为黄褐色细砂层。根据钻孔联合剖面识别出4套指示断裂发育情况的标志层，即层②、④、⑥和⑧。层②厚约3 m，东盘埋深约86~89 m，西盘埋深97~101 m，位错量约11.5 m，同时出现西盘地层明显增厚的现象。层④厚约2.2 m，东盘埋深78.5~80.7 m，西盘埋深85.7~87.9 m，位错量约7.2 m。层⑥由厚约1 m的灰绿色粉质粘土及其上覆的厚约0.2 m的灰黑色粉质粘土层组成，该套地层整体构成了一套标志层。该标志层厚度在断裂附近变化大，东盘埋深约64.9~68.2 m，西盘埋深67.3~68.4 m左右，两盘位错量约2.1 m，且该层具有明显向东掀斜抬升现象。层⑧由厚约2 m的灰绿色粉质粘土及其下覆的厚约0.2 m的灰黑色粉质粘土层组成，该套地层整体构成了一套标志层，在西盘厚度约2 m，东盘厚度约2~3 m，但Pz5孔中该套地层有明显的减薄，且该套地层底界有向东掀斜抬升的趋势，故判断其下部地层沉积时受到了断裂活动的影响，而顶界埋深东西两盘为61.4~61.6 m，几近水平地覆盖在断裂之上，表明了断裂活动影响地层的上限。

钻孔揭示层①~⑥均被断层所错断，断距自下而上依次减小，层⑨及以上地层未被错动，层⑧底界具有明显的掀斜抬升现象，而顶部几乎水平，故将层⑧顶界定为上断点上限，层⑧底界定为上断点下限，即断层上断点埋深为61.4~64.5 m。

研究钻孔联合探测剖面发现，在断裂的活动历史中，断裂的活动性质发生了转变，层②、④有较大的位错量；层⑥不仅位错量明显减少，且具有明显的掀斜抬升现象；层⑧底界甚至出现了断层两盘地层高差反向倒置的现象，推测该断裂活动性质可能是由正断层向走滑作用转变而造成的。

前人在该地区开展的关于地层学和古环境的研究(河南省地质矿产局水文地质一队报告、东明耿庄孔4号钻孔资料^[5]、菏泽新区第四纪标准孔测年报告、濮阳市活断层探测标准钻孔资料)为判断聊兰断裂的活动时代提供了丰富的年代学资料。该地区全新统为濮阳组，上部主要为浅灰色粉土、粉质粘土间杂灰黑色薄层淤泥质土，下部由浅灰色细砂组成，底界埋深为22~42 m。上更新统为太康组，由浅黄色细砂、灰黄色粉土与黄褐色、棕黄色粉质粘土组成，底界埋深在60~74 m。中更新统为开封组，主要由一套棕黄、棕红粉质粘土与褐黄色、灰绿色粉质粘土组成，底界埋深在140~200 m。

Pz2与Pz5钻孔在61.4~66.5 m的样品的光释光(OSL)测试结果为117.60±10.01~146.55±17.70 ka BP，结合前人的第四系划分方案，本文认为层①~⑤为中更新统，层⑥~ B11为晚更新统，层B12 ~ B15为全新统。该区域晚第四纪以来的长期平均沉积速率约为0.5 mm/a，该段聊兰断裂最新活动时代为晚更新世早期。

4 结语

1) 石油地震剖面显示聊兰断裂上断点位于黄河大堤西侧(图 7)，前人用地球化学探测显示，黄河大堤东西两侧各有一个异常点^[1-2]，其在东侧布设的浅层人工地震显示，断裂从黄河大堤东侧通过(图 8)。2014年山东省地震局在董口村黄河大堤东侧布设的浅层人工地震未探测到断裂。综合断裂深浅构造关系，本文认为，聊兰断裂从黄河大堤西侧通过。

2) 根据浅层地震勘探剖面和联合地质钻孔显示，聊兰断层中段上断点埋深为61.4~64.5 m，根据样品测年结果并结合前人第四系划分成果，综合判定聊兰断裂中段最新活动时代为晚更新世早期活动断裂。联合钻孔剖面还揭示了该断裂活动性质后期具有明显的走滑特征。

致谢: 浅层地震勘探数据采集由河南省航空物探遥感中心完成，地球物理勘探资料由中国地震局地球物理勘探中心解释，中原油田提供石油勘测剖面，野外探测工作期间得到了濮阳市地震局的大力支持与配合，在此一并表示感谢！