理塘—義敦斷裂1∶5萬活動斷層填圖數據庫及防震減災運用

王世元，梁明劍，李 偉，鄧 艷，安東妮，嚴 媚

(1.四川省地震局，四川成都610041;2.成都水文水資源勘測局 ，四川成都611130;3.四川賽思特科技有限責任公司，四川 成都610041)

四川省甘孜地區地處青藏高原川滇菱形塊體地帶，區內地質構造復雜，地震環境嚴峻，尤其是區內的理塘斷裂具有孕育和發生強震、大地震的構造背景，是川滇菱形塊體內重要的斷裂構造之一。該斷裂總體走向北西，起于義敦措普溝北西，向南東方向延伸經大毛埡壩盆地、理塘、甲洼、德巫，至木里縣沙灣附近消失，全長約385 km(圖1)。第四紀以來川滇菱形塊體以大規模水平剪切變形為主，兼有強烈的隆升運動，一系列幾何結構、運動性質不同的活動斷裂控制著該區內的地震活動。沿理塘斷裂，公元1890年發生過一次Mw7.5左右的地震，此次地震造成的地表破裂至今保存，斷續展布于大毛埡壩盆地與理塘盆地之間［1-3］;另一次強震為公元1989年巴塘6.7級震群，此次地震死亡8人，受傷121人，山體崩塌，地震裂縫普遍，規模較大［4］，兩次強震的發震構造均與理塘斷裂有密切的關聯［5］。因此該斷裂的空間展布、運動學特征和地震危險性等是未來需要關注的問題。

理塘—義敦斷裂1∶5萬活動斷層填圖是中國地震活斷層探察—南北地震帶中南段的子課題之一，其目的就是通過活斷層填圖弄清該斷裂的空間展布、運動學特征等，為地震危險性研究提供科學參考。填圖任務需要對填圖數據進行數據庫建設，內容囊括1∶5萬斷層分布、斷層沿線1～2 km范圍內的地質地貌單元、地表破裂帶、同震位移量等活動斷層地震危險性評估必須的基礎數據。填圖數據庫的建設采用ArcGIS地理信息系統平臺，該平臺具有強大的海量數據存儲、數據分析以及制圖等多種功能［6］，曾被運用于汶川Ms 8.0地震的地質科學考察數據庫與強震臺站數據分析、房屋震害數據分析［7，8］。在活斷層填圖的基礎數據方面，數據的采集和整理嚴格按照《中華人民共和國地震行業標準DB/T15-2009 PDB015活動斷層探測》的技術要求執行，數據采用統一的坐標系統，內容齊全，反映了活斷層數據庫自身的特點，便于深度開發和應用。

理塘—義敦斷裂作為四川境內一條重要的全新世活動斷裂，通過活斷層填圖獲取了該斷裂空間展布、斷層滑動速率、古地震序列、地震地表破裂帶等重要的基礎數據，完成了系統的數據庫建設。這些基礎數據不但對研究川滇菱形塊體運動學和動力學特征具有重要科研意義，而且對該地區的地震危險性評價和防震減災工作具有現實意義。因此，本文主要介紹理塘—義敦斷裂1∶5萬填圖的技術平臺構架和數據庫內容等方面的內容以及在防震減災方面的運用，希望為今后對資料的深入研究和應用起拋磚引玉的作用。

圖1 理塘—義敦斷裂空間展布示意圖

1 數據庫框架

數據庫的平臺為ArcGIS，框架較為程序化，依據野外數據之間的關聯關系和點、線、面之間相互的轉化拓撲關系，簡單總結起來就是“一個軟件、二類屬性、三個階段、四類表格”。一個軟件指一個入庫軟件;二類屬性指填圖資料的內容主要為基礎地理信息數據和野外考察數據;三個階段為按照填圖的工作進度分為三部分:A、地質調查室內處理資料階段;B、野外工作階段;C、成果階段。四類表格為:1-Features Class、2-Attribute Talbe、3-Archive Table、4-ArchiveFile。其主要的框架和步驟如圖2所示。

野外考察數據經過整理后填入表格，將ID號和經度、緯度三列單獨建立表格，通過 Arcmap里工具欄“Tools”中的“Add XY Data”，將野外的所有觀測點經緯度坐標及其坐標系統生成點層;在ArcMap里編輯可視狀態下，進行斷層線、活動斷層線、地表破裂線等線狀要素及相關面狀要素的采集和操作。在數據管理的ArcCatalog下將所有采集為SHP格式的矢量數據通過“load”操作導入到后綴名為gdb的數據集中，最后通過專門的入庫軟件將活斷層填圖的專題號添加上，將四類填好的表格入庫，入庫后就可以根據需要做后期的分析和使用。

圖2 數據庫框架流程圖

2 數據庫內容

數據庫主要包括兩部分數據，野外地質考察數據和室內收集的基礎地理數據及一些衛星遙感數據(圖3)。野外資料部分包括點、線、面三類。要素類點主要為斷層觀測點、地貌點、地層觀測點、強震目錄點、微地貌測量點、采樣點、探槽點等;要素類線為地震地表破裂帶、活動斷層、1∶5萬斷裂、地層線、地貌線、巖體線、地質調查路線等;要素類面為地層、地貌面、巖體、工作區、主要制圖區等。基礎地理信息數據分別有地名、水系、水體、道路、鐵路、居民地等圖層。基礎地理數據的圖層名稱和屬性特征與原始數據保持一致。也可以根據需要在數據庫下面建立不同比例、不同坐標體系的專題數據要素集。

圖3 數據庫內容示意圖

2.1 野外考察數據

斷層觀測點層的主要內容有:產狀點編號、觀測點野外編號、目標斷層編號、斷層走向、斷層傾向、斷層傾角、斷層性質、垂直位移、走向水平位移、符號或標注旋轉角度等;地貌點包括的主要內容有:地質調查觀測點編號、地貌點編號、地貌代碼、地貌點名稱、地貌點類型、長、寬、高、垂直位移等;地層觀測點包括的主要內容有:地層點編號、地質調查觀測點編號、野外編號、地層名稱、走向、實測傾向、傾角、接觸關系、地層描述、符號或標注旋轉角度等;強震目錄點包括的主要內容有:地震編號、日期、時間、地名、經度、緯度、震級、震源深度、宏觀震中烈度、備注等;微地貌測量點包括的主要內容有:測點編號、所屬微地貌線編號、所屬微地貌面編號、微地貌測量工程編號、野外編號、經度、緯度、高程、備注等;采樣點包括的主要內容有:采樣點編號、采樣數據來源點編號、數據來源、野外編號、采樣情況、標注名稱、采樣點符號、備注等;探槽點包括的主要內容有:探槽編號、所屬地質調查工程編號、野外編號、目標斷層編號、探槽名稱、探槽來源與類型、經度、緯度、高程、參考位置、古地震事件次數、最晚古地震發震時代、最晚古地震發震時代誤差、標注旋轉角度、探槽描述等;地震地表破裂帶(線)包括的主要內容有:編號、名稱、形成年代、地表破裂性質、長度、最大寬度、起始點經度、起始點緯度、終止點經度、終止點緯度、最大垂直位移、最大走向水平位移等;活動斷層包括的主要內容有:斷層編號、斷層名稱、斷層走向、傾向傾角、長度、斷層性質、最新活動時代、垂直水平位移、最新垂直水平速率、古地震事件次數、古地震復發間隔、最晚地震離逝時間、最大同震位移等;1∶5萬斷裂包括的主要內容有:編號、斷裂名稱、斷層性質、斷層走向、傾向傾角、長度、斷層活動年代等;地層線包括的主要內容有:線編號、地質界線類型、備注;地貌線包括的主要內容有:地貌線編號、地貌代碼、地貌名稱、地貌類型、地貌描述、最大垂直位移、最大水平位移、性質、形成時代等;巖體線包括的主要內容有:編號、備注等;地質調查路線包括的主要內容有:編號、野外編號、測線名稱、觀測目的、備注等;地層包括的主要內容有:地層編號、地層名稱、地層年代、沉積相(符號)、地層厚度、地層描述、地層符號基礎位、符號上標、符號下標、備注等;地貌面包括的主要內容有:編號、地貌代碼、地貌名稱、地貌類型、地貌描述、地表破裂長寬高、最大垂直位移、最大水平位移、性質、形成時代、地貌符號基礎位、地貌符號上(下)標位等;巖體包括的主要內容有:巖體編號、巖體名稱、巖體類別、侵入年代、巖體描述、巖體合并、巖體符號基礎位、巖體符號上(下)標位、備注等;工作區包括的主要內容有:編號、項目名稱、工作區面積、工作區斷裂總數、野外觀測點數、探槽數、鉆孔數、獲得測試結果樣品數、描述信息、備注等;主要制圖區和目標區與工作區的主要內容相似，本次填圖在理塘—義敦斷裂上共開挖了7個探槽。

2.2 基礎地理數據

基礎地理數據主要包括WGS2000坐標的居民點、居民地、水系及水體，等高線和水準點、公路及鐵路道路信息等。地理數據的屬性采用相同比例尺下的基礎地理數據規范。本次填圖所用到的基礎數據是由國家測繪局提供的1∶5萬的基礎地理數據。

2.3 遙感衛星影像數據

數據庫內含數據量巨大的高分辨率影像，我們將影像的范圍及路徑保存在與影像范圍相對應的面狀圖層和字段里，根據查詢到的路徑即可查找所需要的遙感影像。數據內容主要有影像的編號、傳感器、時相、影像名稱、城市名稱、數據格式、投影信息、數據源、波段信息、處理過程、備注等。

3 數據庫的防震減災運用

填圖結果及資料分析表明，理塘—義敦斷裂可劃分為三段，即理塘段、大毛埡壩段和措普湖段(圖4)。該斷裂具體的空間展布是:斷裂南東起于理塘盆地與甲洼盆地間的分水嶺，穿越理塘壩子，經理塘垃圾填埋場附近，過理塘兵站，過伊策隆洼溝口后分南北兩支進入大毛埡壩，南支斷續隱伏在大毛埡壩內，北支沿山坡與山體界限一路切過禾尼鄉，入小毛埡壩，后往北斜列入措普盆地，經夏寨銀礦、過措普湖、止于黨本以西。數據庫內的1∶5萬地理信息數據包含的村名及部分小地名使得斷裂展布、分段清晰，同時數據庫顯示斷裂的運動性質明確。

數據庫包含了理塘—義敦斷裂的每一斷裂段詳細的古地震序列信息(表1)，對該地區的地震危險性評價提供了詳實的基礎資料，用戶可以運用地震相關公式獲得古地震間隔、離逝時間等。

表1 斷裂段詳細的古地震序列信息

我們依據理塘—義敦斷裂1∶5萬填圖數據庫繪制了理塘—義敦斷裂1:5萬活動斷層分布圖(圖4);同時亦可以根據用戶需要，制作1890年Mw7.5地震地表破裂分布圖、理塘縣地震構造圖等圖件，通過這些圖件用戶可以方便地確定活動斷層距離目標工程場地的距離，然后依據徐錫偉關于活動斷層地震地表破裂避讓距離的確認依據與方法［9］，初步確定三分段斷裂的避讓距離，將這些避讓距離的數據引入到GIS系統中，可以獲得活動斷層避讓緩沖區圖等，這些圖件為理塘縣及周邊的地震科考、應急現場以及工程建設避讓帶的設置提供了科學參考，以期主動并有效地減輕地震災害對建筑工程的損害。

圖4 理塘—義敦斷裂1∶5萬活動斷層分布圖

4 結論

理塘—義敦活動斷層1∶5萬填圖數據庫對于四川省理塘縣城區防震減災規劃有較為重要的意義，特別是在城區建設工程中，對于活動斷層避讓帶的設置可以提供有效的參考。該數據庫對于四川省理塘縣境內及周邊的地震考察及地震現場應急亦有一定的參考意義，當填圖區域或周邊地區出現地震時，數據庫的共享可以及時地得到該區域的地理數據、活動斷層分布數據、地震地表破裂數據以及重要地段的高精度遙感信息數據等。

致謝:感謝南北地震帶中南段課題的專家和同行，感謝中國地震局地質研究所吳熙彥和中國地震局震害防御中心徐偉在數據庫的錄入和制圖過程中給予的巨大幫助，感謝同事張威、馬超、王明明、胡斌在數據整理過程中提供的幫助。

［1］徐錫偉，聞學澤，鄭榮章，等.川滇地區活動塊體最新構造變形樣式及其動力來源［J］.中國科學(D輯)，2003，33(增刊):151-162.

［2］徐錫偉，聞學澤，于貴華，等.川西理塘斷裂帶平均滑動速率、地震破裂分段與復發特征［J］.中國科學(D輯)，2005，35(6):540-551.

［3］孫成民，等.四川地震全紀錄(上卷)［M］.成都:四川人民出版社，2010.

［4］孫成民，等.四川地震全紀錄(下卷)［M］.成都:四川人民出版社，2010.

［5］周榮軍，陳國星，李勇，等.四川西部理塘—巴塘地區的活動斷裂與1989年巴塘6.7級震群發震構造研究［J］.地震地質，2005，27(1):31-43.

［6］湯國安，楊昕，等.地理信息系統空間分析實驗教程［M］.北京:科學出版社，2011.

［7］李陳俠，安艷芬，等.汶川Ms 8.0地震的地質科學考察數據庫簡介［J］.地震地質，2008，30(3):804-810.

［8］王世元、黎大虎.基于ArcGIS平臺的蘆山地震房屋震害數據分析［J］.四川地震，2014，(2):1-5.

［9］徐錫偉，于桂華，等.活斷層地震地表破裂“避讓帶”寬度確定的依據與方法［J］.地震地質，2002，24(4):470-483.