城市活斷層探測地球物理方法與危險性評價

■黃威

(湖北省地質調查院 湖北 武漢430034)

城市活斷層探測地球物理方法與危險性評價

■黃威

(湖北省地質調查院 湖北 武漢430034)

城市活斷層探測的主要目的是為了對城市區域地表附近活動斷層的空間分布進行準確查明，并對其深部延伸情況進行確定，從而探測出可能存在的隱伏活動斷層，對城市地下介質特征以及深部地質構造進行了解，以便于在將來地質運動過程中能準確判定出城市活斷層的危險性。本文基于上述背景，對地球物理方法探測城市活斷層的具體措施進行了研究，并在此基礎上進行了危險性評價，希望能為地質工作人員提供借鑒。

活斷層地球物理方法危險性評價

在地球科學研究中，活動斷裂一直是重要研究領域，其不僅與地震活動帶的分布和地震強度有直接關聯，而且是劃分地震危險區、潛在震源區、確定地震活動參數的重要資料。此外，城市活動斷裂會對區域范圍內的很多工程施工造成影響，無論是斷裂蠕動或者地質突發異動均會導致建筑物或者地下工程損壞，因此對城市活斷層進行探測，并評價其危險性是目前城市地質工作的熱點。

1 城市活斷層地球物理探測方法

1.1 淺層地震探測法

淺層地震勘探通常以24或48道探測儀進行觀測，震源可選用炸藥、錘擊、震源槍、可控源等，適合在城市周圍的郊野地帶進行探測，目前最高質量的淺層探測儀水平分辨率可到2~3m，垂直分辨率則可控制在探測深度的10%以內。以某市化工企業建筑場地的活斷層探測為例，其采用的是單點高密度地震法，在探測范圍內設置多個樁號進行觀察，從結果中了解到，異常信號主要存在于100m和355m的兩個樁號處，且空間位置與剖面結果相符。結合巖石彈性特征可證實該區域存在兩條斷層破碎帶，埋深約在8~13m，斷層帶Ⅰ的寬度約為8.4m，斷層帶Ⅱ的寬度則為38.9m。兩條斷層帶形態均似梯形，產狀接近直立。

1.2 深部構造探測

淺層地震活斷層探測只能獲取地表活斷層的數據，可作為評價活斷層地震危險性的基礎，但考慮到地震發聲在地殼5~20km的深度范圍中，且淺層構造主要受深部構造的控制和影響，關系復雜，因此要對城市和鄰近地區地質變化的危險性進行評價，必須對深部構造有所了解，結合淺層探測結果做出科學評價。通常采用的方法包括：①深層地震發射法：在城市和鄰近區域提供一種高分辨率方法，實現由淺層到地殼深部的地震活斷層分布探測。若已知城市存在規模和埋深較大的地震活斷層，則需另在城區外圍的橫跨斷層走向上設置1~2條剖面探測帶進行深層地震反射探測，每條至少長40km以上。通過深層地震反射可測出地表下3km到莫霍界面的地殼精細結構和活動斷層的延伸狀態，從而論證出淺深構造之間的復雜聯系；②廣角反射/折射法。該工法以震波傳播過程中的動力學特征為依據，從而獲取城市地表下方和鄰近區域地殼上部和底界面深度范圍內孕震斷層的深部結構，例如地殼結構特性；深度斷裂構造的斷距、空間展布等幾何參數。通常以剖面探測和三維地震層析成像法進行探測；③MT法。按照地殼——上地幔范圍內縱橫向的電導率分布規律，圈定處構造塊體邊界、斷層展布和延伸、地殼——地幔高導層等分布狀態，從而揭示出城市活斷層性質、深淺構造聯系、斷層展布以及斷層所處地帶深部構造背景等。目前考慮到干擾因素，MT法較少用于單點觀測，多以陣列式進行探測。

2 城市活斷層探測應用案例分析與危險性評價

工程實例：

某市郊區為水泥廠建筑施工用地，已知在目標區域有3條斷裂帶分布在城市和鄰近區域，但均處于隱伏狀態，后期可能對施工乃至整個城市地表建筑物造成影響，因此在探測工作中主要采用淺層地震勘測法聯合鉆孔探測結果，參考探測影響和野外地貌等參數對斷裂帶的活動性進行分析。選取6個觀測點，對地震側線解譯剖面數據進行分析，其結果反應的共同特征為：該城市斷裂均斷錯了白堊紀和第四紀之間的界面上，向上切割了第四紀地層下部，上斷點深度約在35m以下，最淺為25m，在多個鉆孔組成的聯合剖面中顯示，白堊紀灰綠色砂質泥巖頂面埋深平均為35.8m，覆蓋其上的第四紀地層無明顯斷錯跡象。表明斷裂最新活動期為早、中更新世，但活動較為微弱。

地球物探結果顯示：該市目標區域內的3條斷裂帶活動時代為早、中更新世，且活動幅度不明顯，斷裂帶Ⅰ在地貌上無顯示，地震剖面斷點多處于35m以下，鉆探剖面未發現第四紀斷層；斷裂帶Ⅱ在地貌上不存在，地震剖面斷點多處于38m以下，埋深距地表約42m。距今96萬年的早更新世礫石層被錯斷，垂直位移僅為1.3m，其上有距今87萬年的早更新世地層覆蓋；斷裂帶Ⅲ在地表地貌上均無反映，上斷點多處于34m以下，鉆孔聯合剖面顯示其埋深約為45m，斷距約1m。

3 結束語

近年來在全國開展的城市活斷層探測工作經驗表明，在采用地球物理方法確定斷層時需要滿足兩個條件，一是考慮到斷層通常隱伏在橫向較大的范圍內，因此需要有橫向結構支持，20~30m的范圍與人類活動最為密切，因此淺層探測不適合選取一定面積進行密集探測，需根據少數幾條準確性高的側線來確定隱伏斷層結構；二是考慮到斷層的縱向延伸，還需有縱向結構支持，在具備發生淺部斷層的深部環境下，探測深度以超出目標深度1.5倍為宜。

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F407.1[文獻碼]B

1000-405X（2016）-12-203-1