8.2.1 地形地貌及区域活动构造背景
河北省地形大势显示西高东低、北高南低，河流水系自西向东缓缓流淌的特点。河北省地貌类型多样，相对高差悬殊，大地貌单元排列井然有序，可分为坝上高原、燕山—太行山山地、河北平原、渤海湾及海岸带四个大区。
（1）坝上高原为内蒙古高原南缘部分，海拔标高1200～1500 m，其北部为剥蚀丘陵，中部为波状高原，南部为剥蚀低山。
（2）燕山—太行山山地可分为燕山山地、冀西北山间盆地、太行山山地3部分。燕山山地为侵蚀剥蚀中山区，山峦重叠，河谷纵横，地势北高南低，海拔标高一般800～1500 m，长城以南为低山丘陵；冀西北山间盆地地貌特点是山地、丘陵、河谷、盆地相间分布，山地丘陵间发育一系列断陷谷地和盆地，主要有蔚县—阳原、张家口—宣化、涿鹿—怀来盆地；太行山山地大致在长城以南至阜平一带，属于侵蚀剥蚀中山，海拔标高1000 m以上；北部的小五台山海拔标高达2882 m，是河北省之最高峰；太行山中南段，地势较低缓，为低山丘陵地貌。
（3）河北平原自山前至渤海湾，属华北大平原的北部。地势坦荡，一望无际，向东缓倾，纵坡1/200～1/20000。可以分为山前冲积洪积平原、中部冲积湖积平原、滨海冲积海积平原。山前平原沿太行山、燕山山麓带状展布，由河流冲积洪积扇组成；中部平原由古黄河、海河水系冲积形成，地势平坦，海拔标高一般不足50 m，常见有沙丘垄岗、碟形洼地和古河道遗迹；滨海平原地势低洼，海拔标高一般低于5 m。
（4）渤海湾及海岸带作为重要的地貌单元具有巨大的开发利用价值，河北省的渤海湾海岸带长达487 km，其中滩涂面积1167.9 km2，潮上带滨海盐土725 km2，0～20 m浅海6455.6 km2。
中生代河北省地形地貌与今天完全不同，就太行山脉与华北断陷来说，根据岩相古地理分析，可以确定当时与现代的“西高东低”地形大势刚好相反，中生代华北地区是东隆西坳状态，地形地貌上表现为“东高西低”。强烈的燕山运动结束后，太行山、燕山和坝上地区整体抬升，缺失了古新世沉积，并形成北台期夷平面。始新世地壳活动又开始加剧，这一时期的地壳活动以区域地壳断块间差异性升降运动为主要特征。渐新世这种地壳活动进一步加剧，太行山、燕山和坝上高原持续抬升遭受风化剥蚀，山间盆地持续下降接受沉积（渐新统厚23～183 m），进入古近纪后，新的断陷盆地不断出现，特别是坝上高原，火山活动剧烈，岩浆大面积喷溢，在新的断陷盆地内堆积了巨厚的火山岩类建造。第四纪初，河北省区域的基本地形地貌形态已经形成，奠定了现代山川大势基本格局，但地壳断块间差异性升降运动仍在继续，火山活动时有发生。至今河北平原和山间盆地持续下降接受沉积、河流扭曲改道、湖淖变迁、地震频繁发生。说明第四纪以来河北省区域地壳活动依然强烈，特别是河北平原、山间盆地和山前地带。在张家口地区见到第四纪河湖相松散沉积物产状发生大角度倾斜现象（图版Ⅳ-3），显示该区域挽近以来曾有过强烈构造活动。
华北地幔亚热柱是影响河北省区域活动构造最主要的深部构造背景。Maruyama（1994）命名的地幔亚热柱，属于地幔热柱的第二级构造单元。李红阳等在《幔柱构造》（2002）一书中指出：一般认为，在核幔界面上具有一定厚度且活动性很强的特殊构造层，在受到干扰时可形成上升的物质流。在核幔界面的物质流向上运动时，范围不断扩大。在到达下、上地幔界面时，由于上、下地幔间运动速度差而形成剪切面，导致上涌地幔热物质在界面之下形成蘑菇状顶冠。当顶冠能量积聚达到临界状态时，热物质便会突破界面限制，以衍生于幔柱顶部的若干个地幔亚热柱的形式向上侵位。在侵位过程中，亦可不断扩大体积而直达岩石圈底部。由于岩石圈的剪切和封盖作用的阻挡，亚热柱又会在岩石圈底部呈蘑菇状扩展，并可使岩石圈发生隆起。随着亚热柱顶冠的加大，热量的积聚，早期隆起岩石圈逐渐发生热减薄作用，进而产生裂解。因此，在亚热柱发育晚期，深部幔隆的顶部往往形成大型断陷盆地。河北省区域内的活动构造就是在这一深部大地构造背景下发生、发展与活动的。
河北省活动构造的主要表现形式为新生代断陷盆地、活动断裂和新生代火山活动。北北东向和北西西向（近东西向）活动构造是河北省区域内活动构造的主体，构成了活动构造的基本格架。
8.2.2 新生代断陷盆地
河北省新生代断陷盆地主要有规模较小的山间断陷盆地和规模巨大的断陷平原区。展布方向为北北东向和北西西向（近东西向），与总体构造格架一致。
山间断陷盆地主要有宣化断陷盆地、延庆—涿鹿断陷盆地、蔚县盆地、阳原盆地、迁安断陷盆地、武安断陷盆地等。这些断陷盆地第四纪以来持续沉降，接受沉积。第四系厚度，薄者百余米，厚者上千米。断陷盆地被活动断裂围限，并受其控制。如蔚县盆地：受北北东向的蔚县南山—狼山活动断裂控制，为一箕状断陷盆地，沉积了厚约300 m的第四系（图8-1）。
河北平原是一个巨型的新生代断陷盆地，它沉积了数百米至上千米厚的第四系。它同样被活动断裂所围限。据石油钻探和地震探测资料，在这一巨型的新生代断陷盆地内北北东向和北西西向活动断裂呈棋盘格状发育，并控制和形成了一系列的北北东向坳陷和隆起及一系列的北西西向凹陷和凸起。北北东向坳陷和隆起由西向东排列为冀中坳陷、沧县隆起、黄骅坳陷和埕宁隆起。北西西向凹陷和凸起由北向南排列为武清—霸州凹陷、牛驮镇凸起、博野凹陷和衡新凸起。北西西向的凹陷在北北东向隆起上形成明显的鞍部，表明北西西向构造的形成时期应晚于北北东向构造。
图8-1 蔚县盆地横剖面示意图
新生代断陷盆地内除北北东向和北西西向（近东西向）两组主干断裂外，还发育有其他方向的次级断裂。在次级断裂与主干断裂的交汇处往往是地震多发区。
8.2.3 活动断裂
8.2.3.1 活动断裂的解译标志
（1）形成线状排列的断裂地貌，如断层崖、断层三角面和断层垭口等。
（2）呈直线、折线或雁行状的山地和盆地界线。
（3）深切的直线状沟谷。
（4）山地、盆地边缘呈线状排列的洪积扇或残丘。
（5）水系呈直线状、格子状展布。
（6）水系发生同步扭曲。河流异常点，如河床坡降陡变、上下游河谷明显变化点、不对称的阶地等。
（7）串珠状分布的湖淖或洼地。
（8）平原区线性色调异常。
此外，线状分布的地震震中、温泉、地热异常和地球物理场异常等也是判断活动断裂存在的标志。
8.2.3.2 活动断裂的基本特征
使用美国陆地资源卫星Landsat7-TM数据7、4、3波段合成影像和MSS影像等资料，共解译出140余条活动断裂。其中北北东向断裂、北西西向断裂和近东西向断裂最为发育，规模大，一般延伸长度在100 km以上，最长者大于500 km。它们构成了河北省活动断裂的主体格架，控制了河北省的地貌和水系形态。其次是北东向断裂、北西向断裂和近南北向断裂，它们的规模相对较小，延伸长度一般不超过100 km。
北北东向断裂是河北省区域内最为发育的断裂，主干断裂纵贯省域并延出省外，活动性明显。主要代表有紫荆关断裂带、太行山山前断裂带、平谷—赞皇断裂带、唐山—邢台断裂带及沧东断裂带等。
北西西向断裂主要分布在尚义—下板城断裂带以南至河南安阳一带。该方向断裂自北向南可分为3组，断裂性质和空间展布特征有明显区别。北部燕山区的北西西向断裂以左行扭动为主，断裂呈不等间距展布，平均方向为N65°W；河北省中部石家庄一带北西西向断裂以右行扭动为特征，断裂呈等间距展布，间距在20 km左右，平均方向为N80°W；河北省南部邯郸一带北西西向断裂以左行扭动为主，断裂呈等间距展布，间距一般10 km左右，平均方向为N95°W；主要代表有张家口—唐山断裂带、大河南—北塘断裂、灵寿—武强断裂、任县—广宁断裂和磁县—大名断裂等。
近东西向断裂主要分布在冀北山区和坝上高原。该方向断裂相互之间的差异性较大，就断裂的活动性而言，自北向南由弱变强。主要代表是康保—围场断裂带和尚义—下板城断裂带。
北西向断裂主要分布在邢台至唐山之间的平原区。该方向断裂就其形成时间来说一般晚于北北东和北西西向断裂的形成，规模相对较小，但其继承性活动程度并不逊色，对现代水系及地震活动的控制作用也十分明显。主要代表是怀柔—天津断裂、涞水—沧州断裂和石家庄—清河断裂等。
其他方向的断裂主要代表有走向近南北的藁城—大名断裂和走向为北东东的蔚县—迁安断裂等。这些断裂的共同特点是，形成时代较新，规模相对较小，活动性强。在与其他规模较大的断裂交汇部位常常是历史上地震多发区。
上述主要活动断裂的基本特征分别简述如下：
（1）紫荆关断裂带：断裂带由数条北北东向的断裂组成，带宽约20 km，主体断裂为上黄旗—乌龙沟断裂。该断裂自涞源银坊向北经乌龙沟、大河南、赤城、上黄旗至围场的御道口，全长约500 km。该断裂带在卫星影像上反映十分清晰，主要表现为长直且稳定的“V”字型沟谷，断层崖、断裂垭口等断裂地貌非常发育。穿越断裂的水系大都发生了顺时针弯曲。沿断裂温泉出露较多，地震活动亦较频繁。在断裂的赤城—官厅段历史上曾有中强地震记载。国家地震局曾在断裂带上进行断裂活动年速率测量（表8-1）。结果表明断裂以垂向运动为主，平均年速率为2.82 mm/a，较华北地区0.2 mm/a的平均年速率大的多。
表8-1 紫荆关断裂带年活动速率表
（2）太行山山前断裂带：由两条北北东向，近平行的主体断裂组成，西边一条是西柏坡—石景山断裂，该断裂自平山县岗南向北东方向延伸，经易县、房山、石景山至怀柔西，全长约400 km。这条断裂出露地表，卫星影像清晰，在太行山区主要表现为直线形沟谷，断裂地貌发育，在曲阳等地水系和山脊有被扭曲的现象；断裂北段主要为直线状的地貌分界线。依据水系穿越断裂和山脊的扭曲现象判断，该断裂显示右旋活动性质。东边一条是石家庄—密云断裂，该断裂自石家庄向北北东方向经保定、涿州至北京密云，全长约400 km，为一条隐伏断裂。该断裂在地球物理场上表现为重力梯级带。从卫星影像上看断裂的西北为隆起的太行山，东南为沉降的河北平原，断裂穿越的水系都有明显的顺时针弯曲现象（图8-2），显示出右旋性质。断裂带的现代活动性较强，除对现代地貌和水系的控制外，地震的频繁发生也是有力证据。在北京一带历史上曾多次发生5级以上地震，该断裂的北京段即是著名的八宝山断裂。
图8-2 太行山山前断裂水系扭错示意图
（3）平谷—赞皇断裂：北起平谷县曹家路，向南经三河、霸州、深泽、藁城至赞皇县石家栏全长大于400 km，总体走向北北东。断裂北段与前人所述的程各庄断裂和夏垫断裂吻合。北段和南段断裂地貌发育，影像清晰；中段为隐伏断裂，两侧色调有差异，近东西向的水系在断裂处转向为断裂方向，对水系的控制作用明显。从水系的扭曲、断层三角面的形态等特征判断，该断裂的活动为右旋，南东盘上升。国家地震局曾在夏垫做过基线测量，结果是在1972年5月—1974年12月两年半时间，斜交断层的基线（原长72 m）缩短了3.9 mm，垂直于断层的基线（原长48 m）伸长了0.6 mm，高差变化了1.2 mm，断裂活动方式为右旋，南东盘上升。这一结果与我们的结论一致。沿断裂在三河、廊坊南、滦城等地历史上曾发生中强度地震，其中1679年9月2日的三河地震是我省有记载的最强烈的地震，震级达8级。
（4）唐山—邢台断裂：自迁西的刘总旗营向西南方向经唐山、宁河、青县、隆尧、邢台至涉县贺进，全长500 km，总体走向北北东。断裂的影像特征为：唐山以北断裂地貌清晰可辨，主要是断层三角面、断裂谷地和断裂垭口等；在天津团泊洼至邢台市的平原区，为一较清晰的异常色带，并控制了水系的流向。在邢台市以南断裂表现为地貌分界线。该断裂的宁河—刘总营段前人研究较为详细。环文林等根据其所做的垂直变形图和水平位移图（图8-3，图8-4）指出：陡河—宁河断层在丰南一带为主走滑段，两盘相对水平位移矢 量在3.2 m左右，垂直变形量小于100 mm，东盘下降最大处达784 mm。宁河一带为断层的垂直变形段，两盘上升和下降的情况与丰南一带相反，西盘下降，垂直变形最大达1500 mm以上，东盘相对上升。依据遥感影像表现出的断层三角面和水系形态分析，断裂总体表现为东盘上升。沿断裂地震活动十分强烈，著名的邢台地震和唐山地震的震中就在这条断裂带上。
图8-3 1976年陡河—宁河断层垂直变形图
图8-4 1976年陡河—宁河断层水平位移图
（5）沧东断裂带：从遥感影像上看，断裂带主要由两条呈北北东向的平行断裂组成。西侧一条北起天津新港向南经沧州西过泊头、青河至大名县北，长约400 km，东侧一条北起黄骅的歧口经沧州东侧过东光、馆陶至大名延入河南，长约400 km。断裂主要表现为异常色带，对水系有明显的控制作用。沿断裂地震活动频繁。国家地震局曾对该断裂做过年活动速率测量（表8-2）。
表8-2 沧东断裂带年活动速率表
（6）张家口—唐山断裂带：走向北西西，它西起张家口西，经下花园、北京、通县、唐山至乐亭向东入海，长约400 km。断裂控制了张—宣断陷盆地；在山区断裂地貌发育，山脊有扭错现象；北京以东的平原区为直线型色异常，穿越水系白河、撒河、还乡河、陡河及朔河都在断裂处发生了同步左旋弯曲。沿断裂有多处温泉出露，如怀来东水泉温泉（水温80°），京西温泉（水温38°）等。该断裂与张家口—蓬莱地震带大体吻合，可能有一定相关性。
（7）大河南—北塘断裂：走向北西西，自大河南向东经琉璃河、韩村至天津的北塘，长约200 km。在平原区影像上为两条间距7～10 km的平行线状色异常，对水系有明显的控制作用，永定河、白沟河和拒马河的上游在穿越断裂处均发生左旋同步弯曲。山区北北东向的山脊和沟谷被切割，形成直线状分布的垭口和鞍部地貌，断裂北侧山脊向西错位，南侧山脊相对向东位移，同水系的扭动方向一致。历史上平原区断裂带上有中强地震发生，如1057年的6.7级固安地震和1621年5.5级的廊坊地震。
（8）灵寿—武强断裂：走向北西西，西自山西沿滹沱河过灵寿、无极、武强至山东的庆云，长约400 km。影像上山区表现为断裂地貌，平原区为线状色异常（在MSS影像上表现尤为清楚），控制了水系的发育和流向，穿越水系发生右旋同步扭曲。沿断裂在灵寿和深县等地曾发生中强地震。
与该断裂特征一致，等间距分布的还有阜平—唐县断裂、曲阳—肃宁断裂、行唐—尧阳断裂、晋州断裂、栾城断裂和元氏断裂等，间距约20 km。从影像特征和控制的水系形态及其迁移现象判断，该组断裂都具有北盘下降，南盘上升，右旋扭动的性质。
（9）任县—广宁断裂：走向北西西，西自山西的阳曲向东经邢台的将军墓、任县、广宗至山东的夏津一带，境内长度大于150 km。影像在山区表现为直线状沟谷，山脊被错断，形成断裂地貌，两侧地形高差明显不同，南高北低。影像在平原区为一色调界线。依据冯锐等（1988）华北地区上地壳地震波速图看，该断裂处于一条波速变化梯级带上。
（10）磁县—大名断裂：走向北西西，西自涉县的周新，向东经磁县、临漳至大名，境内长度大于100 km。影像在山区表现为断裂地貌，尤以断层三角面显示清晰，控制了漳河的发育，并使北西向水系和近南北向山脊扭错，表现出左旋扭动的性质。前人对该断裂有较详细的研究，均认为是一条现代活动强烈的断裂。沿断裂中强地震发生较频繁。
与该断裂特征一致，等间距分布的还有永年断裂、西土栈—苏里断裂、邯郸断裂、磁山-南堡断裂、峰峰断裂和岳城水库断裂等，间距约10 km。
（11）康保—围场断裂带：走向近东西，是河北省北部边缘最大的断裂。自康保向东经内蒙古至围场，延入辽宁，全长大于400 km。沿断裂有残留的断层三角面等断裂地貌。在丰宁县北部的小滦河及围场县内的伊逊河等水系穿越断层都发生了同步弯曲现象（图8-5、图8-6），表现出断裂具有左旋扭动性质。康保—围场断裂带的地球物理特征表现为一级重力场梯级带。在围场一带有新生代玄武岩出露。该断裂在挽近时期曾有强烈活动，而现代活动性较弱。
（12）尚义—下板城断裂带：走向近东西，西自尚义向东经崇礼、赤城至下板城向东延入辽宁，长度大于500 km。断裂带由数条近东西向断裂组成，在张北、崇礼、赤城和下板城等地断裂地貌发育，断层三角面形态保存完好。沿断裂新生代火山活动十分强烈，在张北一带，断裂控制了大面积出露的中新世汉诺坝玄武岩南部边界。历史上在赤城至崇礼一带曾发生4～6 级地震3 次。在赤城西温泉水温达68 °，在兴城温泉水温达75 °。重力场为一梯级带。据易明初等（1991）对该断裂带的测年研究，在下板城东罗家沟的断裂剖面内，可以明显见到早期断层角砾因晚期再次活动形成尚未胶结的挤压片理带（图8-7）。同位素测年结果显示在0.233 Ma时断裂有明显活动。在汉诺坝以东的五十家子村附近，中、晚更新世的灰黑色亚沙土层受到严重影响，产生了大量的东西向裂隙。在汤河口北的前双梁断裂垭口处断裂切错了中、晚更新世的坡积层，并因上盘下滑产生了明显的牵引现象（图8-8），测年结果在0.144 Ma时断裂有明显活动。上述事实说明尚义—下板城断裂带的活动时期从新近纪延续到第四纪，中、晚更新世活动最激烈，沿断裂带有基性岩浆喷发。现在沿断裂有地热、温泉和地震活动，说明该断裂带在全新世以来仍有较强的活动性。
图8-5 冀北地区东西向断裂水系同步弯曲示意图
图8-6 康保—围场断裂围场一带水系同步弯曲示意图
（13）怀柔—天津断裂：走向北西，自怀柔向南东方向经武清、天津至渤海，沿平直的海岸线沿入山东，全长大于250 km。影像上为线性色异常，形迹清晰，与平直的海岸线相连。断裂对水系有明显的控制作用。沿断裂有地热分布和地震活动。
（14）涞水—沧州断裂：走向北西，自涞水县西的山区向南东方向经涞水、雄县、沧县向山东益都方向延伸，全长大于250 km。断裂在山区以沟谷和陡崖地貌显示线性影像，在平原区则为线性色异常。在山东益都一带分布一系列的洼地和隐伏的玄武岩带（李建华，1985）。断裂对水系及地震有控制作用。
图8-7 罗家沟活动断裂剖面图
图8-8 前双梁垭口南第四纪断层剖面图
（15）石家庄—清河断裂：走向北西，西自平山经石家庄、宁晋至清河延入山东，全长大于200 km。主要表现为线性色异常，沿断裂有地热分布和地震活动，控制了洨河的发育。该断裂在山东与蒙山断裂相连，断崖地貌相当清晰（李建华，1985）。
（16）藁城—大名断裂：走向近南北，自藁城东向南过平乡至大名，全长约200 km，影像为平直的色调界线，水系在断裂处转向，穿越水系发生右旋同步扭曲。东盘上升，西盘下降。在与北北东向断裂的交汇处曾发生1966年7.2级的邢台地震。
（17）蔚县—迁安断裂：走向北东东，自山西广灵向东经蔚县、丰台、通县、三河、蓟县至迁安建昌营，全长约400 km。断裂在山区形成线状分布的断裂地貌，平原区为色异常条带，穿越水系发生左旋同步扭曲。沿断裂地震活动强烈，历史上在三河、通县和丰台等地都发生过中强级地震。
8.2.4 新生代岩浆活动
河北省新生代的岩浆活动主要为玄武岩类的火山喷溢活动。新生代火山活动最激烈时期当属新近纪中新世和上新世，玄武岩在张家口以北的尚义、张北和承德的围场一带大面积分布。规模较小者见于阳原、蔚县及太行山东麓的井陉、武安等地。第四纪火山活动主要出现在尚义县乌良台、小蒜沟及濒临渤海的海兴小山等地。在平原区的冀中坳陷和黄骅坳陷中有多层隐伏的玄武岩。
新近纪火山岩以汉诺坝玄武岩为代表，其活动特征为：火山活动的时间为中、上新世。玄武岩由多旋回、中心式和裂隙式喷发形成，已发现的火山口有9个，其中十字街火山口在遥感影像上清晰可辨。汉诺坝玄武岩可分为早晚两期：早期玄武岩南起坝头，北至张北炮台营子，东自边里村，西达单晶河村和尚义县腾台子村一带，大部分被第四系覆盖。此期玄武岩浆喷发次数为10次左右；晚期玄武岩主要分布在张北县城—海流图—两面井村一线以南地区，约有5次喷发。
第四纪乌良台、小蒜沟和海兴小山玄武岩以中心式喷发为主，有3次剧烈的喷发活动。
平原区隐伏的新生代玄武岩，主要分布在冀中坳陷和黄骅坳陷中，火山活动开始于古近纪的始新世，以玄武岩的溢流为主，在北京一带活动最为激烈。新近纪的中、上新世火山活动移至渤海湾及其周围，与汉诺坝玄武岩等一起构成河北省新近纪最大的一次火山活动。
平原区隐伏的第四纪玄武岩，主要分布在黄骅、盐山、海兴、沧州等地。火山活动时间为更新世，以中心式和裂隙式喷发为主。