廣州市主要斷裂特征及其對城市建設的影響

鄧鐘尉

(廣州市城市規劃勘測設計研究院，廣東 廣州 510060)

廣州市主要斷裂特征及其對城市建設的影響

鄧鐘尉*

(廣州市城市規劃勘測設計研究院，廣東 廣州 510060)

廣州市地處粵中低山與珠江三角洲之間的過渡地帶，斷裂構造數量多，類型復雜，斷裂活動及新構造運動對城市規劃和建設有重要影響。本文綜合分析了大量前人的研究成果，對廣州市城區主要斷裂的活動性進行分類和分級，結合廣州市的實際情況，提出了廣州市城市規劃與建設中活動性斷裂的避讓依據和策略。

活動性斷裂；分類；分級；避讓依據；避讓策略

1 引 言

活動性斷裂是發生地震的關鍵因素，活動斷裂一側向另一側擠壓，構造應力沿活動斷裂帶傳導，當能量長期積累超過極限時突然釋放，即可構成造成地面破壞的地震。歷史上記錄的各次大地震均與活動性斷裂有關。2008年5月12日四川汶川-北川8.0級地震、2013年4月20日雅安蘆山7.0級地震，均禍起四川龍門山斷裂帶—— 一條在地震多發區內的活動性斷裂。活動性斷裂通過地震對一定范圍內的地表建筑進行破壞，但同一震級的地震，由震中向外地震烈度逐級降低，如在規劃階段對活動性斷裂采取合理的避讓措施，可減輕地震地質災害不良影響，并大幅降低工程造價，是科學規劃的至關重要因素。

廣州市地處粵中低山與珠江三角洲之間的過渡地帶，斷裂構造數量多，類型復雜，斷裂活動及新構造運動對城市規劃建設有重要影響。對城市活動斷層特征的認識及其活動性評價是城市規劃建設和防災減災工作中極其重要的基礎工作，受到了廣州市政府和相關主管部門的重視。本文以此為背景，對廣州市城區主要斷裂的活動性進行分類，提出城市規劃與建設中活動性斷裂避讓策略。

2 歷史地震與活動性斷裂的關系

廣州市歷史上發生過2次破壞性地震：1372年廣州43/4級地震、1915年廣州43/4級地震，破壞性地震的震中烈度為Ⅵ度。前者曾出現“地坼二里許”的地震地質災害，后者無地震地質災害記載。

廣州市近場區(25 km～50 km范圍內)自1970年以來，現代地震臺網記錄到199次ML1.5以上的地震，其中10次為ML3.0級以上地震，最大的一次地震是1974年3月4日發生在清遠的ML4.0級地震。小震零散分布在近場區內[1～2]。近場區強烈地震目錄如表1所示。

近場區強烈地震目錄 表1

廣州市遠場區(150 km～400 km范圍)歷史上曾先后發生過14次6級以上強烈地震，在這10余次強震中，僅1918年南澳7.3級地震廣州記載有地震地質災害[1～2]，如表2所示。

遠場區強烈地震目錄(ML≥6.0) 表2

由上述內容可以看出，廣州地區在強震作用下會出現地裂縫、崩塌、滑坡、液化涌水和地形變等地震地質災害現象。

廣州歷史上的絕大多數地震主要分布于廣從斷裂、瘦狗嶺斷裂、獅子洋斷裂、白坭-沙灣斷裂途徑地帶，在這些斷裂的交匯地帶地震密度或等級尤為明顯，推測今后地震活動仍將重復歷史上所出現過的情況，地震的中心部位仍存在沿廣從斷裂、瘦狗嶺斷裂、獅子洋斷裂、白坭—沙灣斷裂所穿越尤其是其交匯地段出現的風險，離它近，地震危險性較大，反之則較安全。

3 主要斷裂的活動性等級

本文收集了廣州市區內大量的斷裂物質測年、斷層氣測年、地震記錄和地層研究等資料，根據測年數據等把廣州市主要斷裂劃分為全新活動斷裂、非全新活動斷裂(晚更新世有活動)和非全新活動斷裂，根據《巖土工程勘察規范》(GB 50021-2001)(2009年版)表5.8.3劃分斷裂活動性等級。

3.1 廣從斷裂

廣從斷裂按其與東西向瘦狗嶺等斷裂交匯關系及其活動性可分為北段、中段、南段，發育于從化一帶的廣從斷裂為北段，灌村以南、瘦狗嶺斷裂以北的廣從斷裂為中段，瘦狗嶺斷裂以南為南段。廣州市區主要為中段及南段的一部分。

(1)廣從斷裂北段

據廣東省地震局資料[3]，1978年和1981年在良口北附近分別發生2.4級和2.3級地震，1978年和1996年在溫泉附近分別發生2.3級和2.2級地震。沿斷裂帶北段采集的多個斷層物質樣品測年結果為中更新世，最新一次活動年齡為距今58.20±4.71萬年。在灌村路口兩側不見斷裂崖、斷裂三角面等地貌，跨斷裂氡氣測量無明顯異常，歷史上沒有MS≥4.0地震記錄，布格重力異常值-10 mGal～-20 mGal地殼厚度很大。總體而言，北段還是比較穩定的，斷裂無明顯的活動性，危險性低。

(2)廣從斷裂中段

據劉尚仁資料[4]，東盤為海拔高達 500 m多的帽峰山，西盤為開闊的“廣花平原”，斷裂崖等斷裂地貌清晰可見。源自帽峰山、由西向東流動的小河有白米洞河、頭陂河、白山洞河等，這些小河在廣從斷裂東盤的山地流淌一二十千米后，穿越斷裂進入西盤的“廣花平原”，最后注入流溪河。沿河發育高數米的晚更新世一級河流階地；而“廣花平原”晚更新世沉積厚度最大可達 30 m，兩者之間差異升降達 30 m多，暗示廣從斷裂晚更新世以來的正斷裂活動。若第四系下旋回沉積時代以 120 ka計，則斷裂活動速率至少為 0.25 mm/a，達到中等活動斷裂的水平(B級)。

陳偉光[5]等人在廣州外語外貿大學附近開展了跨斷裂短水準測量，數據顯示，從1992年～1997年斷裂兩側的形變平均速率為 0.18 mm/a。在廣州金盤嶺一帶，廣從斷裂下盤分支斷裂帶可見寬度 40 m～50 m，破碎帶內見被強烈壓碎的巖粉，并無任何膠結，可能反映了斷裂帶的最新活動。

郭欽華等人[6]在景泰坑白云冷凍廠附近開展了4次氡氣測量，發現在斷裂帶上氡氣異常最高值超過異常下限6倍。斷裂帶附近的布格重力異常為-10 mGal～+5 mGal，且東小西大，說明此處地殼厚度變薄，斷裂切割較深，該段的活動性較明顯。

據地震歷史記錄，1975年和1999年在太和附近分別發生2.5級和2.8級地震；1982年在廣州師院附近發生4次1.5級～2.7級地震。

(3)廣從斷裂南段

陳國能等人[7]在西淋崗發現了廣從斷裂以正斷裂切錯了階地沉積。根據光釋光測年的初步結果，第四系時代約為 40 ka，第四系錯距近 5.5m(晚第四紀地層達 46 cm斷距)，斷裂活動速率達 5.5 m/40 ka=0.14(mm/a)。西淋崗地區布格重力異常值最高可達 +15 mGal，地殼厚度薄，應力易集中。

陳偉光等人[5]在廣州市芳村、黃沙一帶，斷裂上盤為晚更新世晚期的陸相沉積，厚 5 m～7 m，下盤則完全缺失相應的地層；在廣州市流花湖一帶，剖面見斷裂上盤為中全新世海相沉積，而下盤則無全新世地層。前者說明了斷裂晚更新世的活動，后者則反映了斷裂全新世的活動。

歷史地震資料顯示，1915年和1983年在芳村附近分別發生4級和1.6級地震；1976年在佛山南發生3.9級地震。這里值得一提的是1372年廣州43/4級地震。

綜上所述，廣從斷裂是一條晚第四紀活動斷裂，廣從斷裂帶南段活動性最大，危險性較高，屬全新活動斷裂；廣從斷裂帶從北往南，有活動性逐漸增加的趨勢。

3.2 瘦狗嶺斷裂

鄒和平等人[8]的研究成果表明，羅崗系列花崗巖(測年結果為203.4±10.4 Ma)入侵之前，靠近震旦系變質巖具有低角度的構造片理及破劈理現象說明，侏羅紀之前具有韌性特征的瘦狗嶺斷裂早已形成。

作為珠江三角洲的北界，瘦狗嶺斷裂一直控制著珠江三角洲的沉積和發展。據陳偉光等人[5]資料，晚更新世以來，沿襲白堊紀時上盤沉降的正斷裂活動方式，上盤(南盤)下降，上更新統厚度 6 m～12 m，下盤(上盤)上升。天河區石碑一帶，斷裂上盤的臺地面尚殘留第四紀古河道遺跡。

宋方敏等人[9]的研究成果表明，瘦狗嶺斷裂利用沉積厚度及14 C測年估算的斷裂垂直活動速率為 0.19 mm/a～0.21 mm/a，達到中等活動斷裂的水平(B級)。

文愛花等人[10]和陳偉光等人[5]上世紀90年代以來對位于景泰坑以東的3條斷裂氣檢測顯示，雞籠崗附近汞含量峰值 0.3 ng/L～0.6 ng/L，氡含量 20 Bq/L～65 Bq/L；干休所的汞含量 0.78 ng/L，無氡異常；廣州氮肥廠剖面汞氣多處異常，最大值達 0.8 ng/L，氡含量 32.22 Bq/L～64.86 Bq/L。以上數據略超過或大于2倍異常下限值，說明瘦狗嶺斷裂東部有一定活動性。瘦狗嶺斷裂西部的3條測線僅一條汞含量略超過異常下限值，反映活動性較弱。

據郭欽華[6，11]、宋方敏等人資料[9]，淺層地震反射波法時距剖面反映出局部地段上覆的上更新統底部層位或強風化巖層有被擾動的現象，而靠近上部的土層(相當全新統和上更新統頂部)并沒有出現被切割或錯動的現象。結合斷裂上覆松散堆積物的測年資料，可以認為瘦狗嶺至雞籠崗一帶該斷裂至少在1.46±0.11萬年以來并無明顯的活動跡象。構造巖熱釋光測年數據顯示，瘦狗嶺斷裂具有多期次活動特征，最近一次強烈活動發生在晚更新世，而全新世期間尚無測年數據。

按廣州歷史地震目錄，在瘦狗嶺斷裂附近歷史時期發生過多次4級左右地震，1982年～1983年在廣州師院一帶出現由5次0.6級～2.0級地震組成的小震群，但在歷史上未發生過MS≥6級地震。地表上未發現錯動全新世地層的現象，亦未發現跨斷裂的建筑物或構筑物遭受因斷裂活動而引致損壞的現象。

綜上所述，瘦狗嶺斷裂在晚更新世有活動，進入全新世后活動跡象不明顯，屬非全新活動斷裂。

3.3 廣三斷裂

據省地震局資料，在侖頭一帶廣三斷裂呈多個小斷層群出露，在地震活動方面，該斷裂在與瘦狗嶺斷裂帶、廣從斷裂的交匯處，歷史上發生過多次中強地震與有感地震。

據郭欽華等人[6，11]資料，在廣州江南大道和新滘南路等處鉆探、物探和化探大量資料證實了該斷裂的存在。從新滘南路鉆孔中采集的多個構造巖熱釋光測年數據為6.18±0.46萬年～14.69±1.10萬年。斷層帶上覆蓋的沖海積層未受到擾動，層位穩定，巖性無突變現象，同一鉆孔中埋深 9.7 m、7.3 m、4.7 m的沉積物熱釋光測年數據分別為2.54±0.190萬年、1.726 ±0.190萬年和0.663±0.049萬年。

此外，潘建雄等人[12]在侖頭采集碎裂巖進行熱釋光測年結果為15.65±1.093萬年，相對年代屬中更新世。由此可看出，廣三斷裂在中更新世中期至晚更新世中期曾有過多次強烈活動，但晚更新世晚期以來并無明顯活動。

綜上所述，廣三斷裂在晚更新世有活動，進入全新世后活動跡象不明顯，屬非全新活動斷裂。

3.4 北亭-南村斷裂

郭欽華等人[6，11]在廣州大學城震旦系地層內發現有多條次一級北西向小斷裂，采碎裂巖滑動面物質進行熱釋光測年，結果為距今27.36±1.9萬年。據潘建雄[12]等在北亭東側采本斷裂滑動面物質進行熱釋光測年，結果為距今26.15±1.83萬年。

廣州大學城北亭，汞和氡的含量均在背景值(Hg為0.003 ng/L，Rn為2.707 Bq/L)的范圍內上下波動，而在南亭，汞的含量(最大峰值0.018 ng/L)略超出異常下限值(0.014 ng/L)，氡的含量(最大峰值15.416 Bq/L)超出異常下限值(8.048 Bq/L)1.9倍。

綜上所述，北亭-南村斷裂在晚更新世有活動，進入全新世后活動跡象不明顯，屬非全新活動斷裂。

3.5 化龍-黃閣斷裂

陳國能等人[7]的研究成果表明，吉山—化龍段地貌表現十分明顯，西盤(下盤)為元古界變質巖構成的低矮殘丘，東盤(上盤)為珠江河道及珠江三角洲沖積平原，兩者地貌界線非常清楚，形成低矮但連續性很好的斷裂崖。但斷裂帶出露不好，風化十分強烈，不見海蝕地貌發育，表明全新世海面上升以來，沒有受到過海浪的拍擊，斷裂崖時代較新，中全新世岸線南撤較遠后，化龍—黃閣斷裂上盤才下降到海平面之下而接受沉積。

在番禺石樓，第四紀階地泥炭層的光釋光年齡介于 20 ka～40 ka之間，海拔高度 7 m，而同時代的地層在化龍—黃閣斷裂東盤卻位于海平面 6 m～7 m之下，說明該斷裂在 20 ka以后，有過較強烈的活動，差異活動速率達14 m/20 ka=0.7 mm/a。

廣州海洋地質調查局[13]對位于珠江口的內伶仃島附近水域進行了淺層地震測量，在內伶仃島以北 1.5 km處發現北西向斷裂，斷裂長約 7 km，正斷裂方式切錯了晚更新世晚期沉積，斷距 7 m～25 m，并控制了全新世沉積分布。

綜上所述，該斷裂現今仍有微弱活動性，屬全新活動斷裂。

3.6 文沖斷裂

在珠江口的小鏟島西北，廣州海洋地質調查局[13]所做的淺層地震揭示，斷裂切割了水下 10 m的全新統下部，表明文沖斷裂在全新世中晚期仍有明顯的活動。

據郭欽華等人[6]2008年資料，在獅子洋東岸，三角組被抬升出海面 3 m～5 m。假定獅子洋河床底部高程為 -20 m，末次冰期極盛期(約2萬年)時斷裂開始活動，則活動速率為25 m/20 ka=1.2(mm/a)，活動速率達到A級水平。

據歷史地震目錄，沿獅子洋和珠江河口，歷史上發生過若干次4級左右地震，2006年9月14日，珠江口發生了一次3.0級地震，均說明了斷裂帶的活動性。

綜上所述，該斷裂現今仍有微弱活動性，屬全新活動斷裂。

3.7 白坭-沙灣斷裂

據廣東省省地震局資料[3]，在沙灣至魚窩頭一帶大于 25 m及 40 m的第四系等厚線皆呈北西走向。據平洲廈教、番禺靈山、萬頃沙等鉆孔樣品14 C年代測定，晚更新世中期以來，由斷裂控制的斷塊沉積速率平均為 2.19 mm/a。在地震活動性方面，自1970年以來，沿斷裂帶曾發生過多次2.0～3.9地震，地震較為集中發生在斷裂帶的東南段，如圖1所示。

綜上所述，該斷裂現今仍有微弱活動性，屬全新活動斷裂。

廣州市主要斷裂活動性特征如表3所示。

圖1 廣州市主要斷裂分布圖

廣州市主要斷裂的活動性 表3

注：活動性分類、分級依據《巖土工程勘察規范》(GB50021-2001)(2009版)5.8.3條。

4 城市規劃與建設中活動性斷裂避讓策略

4.1 避讓依據

(1)廣州市地處粵中低山與珠江三角洲之間的過渡地帶，斷裂構造數量多，類型復雜，而斷裂活動及新構造運動對城市規劃建設有重要影響。《廣州市主要斷裂活動性研究及區域穩定性評價》[7]、《基于地理空間信息的廣州市地震小區劃研究》[14]等最新研究成果認為廣州主城區和一些重點發展區域處于基底斷裂活動區，不排除誘發強烈地震的可能性。

(2)根據市政府城建[2010]424文件要求，為盡可能減輕地震災害造成巨大的人民生命財產損失，廣州市城市規劃、設計和城市建設應充分利用斷裂活動性研究成果，確保城市建設在地震特別是強震作用下的安全。

(3)《建筑抗震設計規范》(GB50011-2010)中對于活動性斷裂的工程避讓距離，建議：抗震設防烈度為Ⅷ度時，乙類建筑避讓不小于 300 m，丙類建筑避讓不小于 200 m，丁類建筑無需避讓；抗震設防烈度為Ⅸ度時，乙類建筑避讓不小于 500 m，丙類建筑避讓不小于 300 m，丁類建筑無需避讓；抗震設防烈度為Ⅶ度時，可忽略斷裂錯動對地面建筑的影響。不同斷裂的性質、規模及活動習性不同，未來地震產生的地表破裂帶的寬度和范圍也應不同。建筑物越重要、抗震設防烈度越高，則避讓距離越大。

(4)按《建筑工程抗震設防分類標準》(GB50223-2008)，特殊設防類和重點設防類工程，應按高于本地區抗震設防烈度提高一度的要求加強其抗震措施；標準設防類，應按本地區抗震設防烈度確定其抗震措施和地震作用。

(5)廣州大部分地區雖處于抗震設防烈度為Ⅶ度，但斷裂帶造成的破碎帶對工程施工條件、工程基礎投資影響較大，廣泛存在的發生砂土液化、軟土震陷、巖溶地面塌陷等震害地質背景亦是城市規劃、重大項目選址需要考慮的重要地質因素。

綜上所述，廣州市城市規劃及重要建設項目必須避讓活動性斷裂，避讓區可以活動性斷裂的最新錯動面或主滑移面為基準線，避讓帶寬度為兩側一定距離，距離遠近需根據斷裂活動性、項目重要性綜合確定。

4.2 避讓策略

根據汶川等地震現場觀測，活動性斷裂是地震發生的根源，也是地震災害的元兇，活動性斷裂造成的地表破裂可對地面建(構)筑物直接毀壞，這是難以通過抗震設防措施預防和阻止的[15]。廣州市地質條件復雜，斷裂發育，斷裂活動性等特征不同，城市規劃和重大項目選址應根據擬建工程特點有針對性地采取不同的避讓對策，建議如下：

(1)對文沖斷裂、廣從斷裂等全新活動斷裂，無論是從抗震預防抑或是從工程造價角度，采取避免直接跨越活動性斷裂錯動毀壞帶(現今活動的主斷裂帶)應為城市規劃及重要建設項目防震減災的首選對策。

(2)對全新活動斷裂，城市規劃或項目選址中涉及國家公共安全的重大建筑工程和地震時可能發生嚴重次生災害等特別重大災害后果的抗震設防特殊設防類建筑(甲類)時，需對近場區(不小于 25 km)范圍內的活動斷裂進行專項研究，確定具體的避讓距離；城市規劃或項目選址中涉及震災中使用功能不能中斷或需盡快恢復的生命線相關建筑以及地震時可能導致大量人員傷亡等重大災害后果的重點設防類建筑(乙類)，宜按提高一度加強抗震措施考慮，參考Ⅷ度區進行避讓，乙類建筑最小避讓距離不小于 200 m，丙類不小于 100 m，丁類不需避讓。

(3)非全新活動斷裂(晚更新世有活動)和非全新活動斷裂，可不采取避讓措施，對淺埋斷裂破碎帶，可按不均勻地基處理。

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Main Fracture Characteristics of Guangzhou City and Impact on Urban Construction

Deng Zhongwei

(Guangzhou Urban Planning Survey and Design Institute，Guangzhou 510060，China)

Guangzhou is located in the transition zone between the Pearl River Delta the low mountains zone in central Guangdong，with many complex types of faults. Fault activities and tectonic movement have important influence on urban planning and construction. This paper analyzes a large number of previous studies，makes classification and grading of major faults in Guangzhou City based on activities，puts forward avoidance basis and strategies for active faults in Guangzhou Urban planning and construction，combined with the actual situation in Guangzhou.

active faults；classification；grading；avoidance basis；avoidance strategy

1672-8262(2016)06-161-06

P65

A

2016—01—09

鄧鐘尉(1986—)，男，碩士，工程師，主要從事工程地質、水文地質勘察、基坑支護設計以及地質災害防治方面的工作。