華鎣山斷裂帶的物探成果綜述

王贊軍，王宏超，董 娣，秦 娟

(重慶市地震局，重慶 401147)

服務于不同的工作目標需要，前人在不同時期在華鎣山斷裂帶中段和南段投入了物探工作，取得了不同程度的認識，最新的成果為2009年重慶市都市區活斷層探測與地震危險性評價項目所投入的兩條人工地震探測剖面，本文重點介紹這一新成果。

1 華鎣山斷裂帶的傳統認識

1.1 華鎣山斷裂帶的總體認識

華鎣山斷裂帶北起達縣北、向南西經大竹、鄰水、合川、銅梁、榮昌至宜賓南(參見圖1)，長約460 km，是四川盆地內規模最大的斷裂帶，也是地震構造意義最為重要的一條斷裂帶。斷裂帶總體走向北40°～45°東，傾向南東，30°～70°，具擠壓逆沖性質。主要地表斷裂發育于背斜軸部或陡翼，由一系列長數千米～數十千米的斷裂斜列或平行展布而成。深部在相應位置則存在華鎣山基底斷裂。

1.基底斷裂； 2.地表逆斷層； 3.背斜圖1 華鎣山斷裂帶平面分布及分段

華鎣山斷裂帶在第四紀有一定的活動性，在北西西向主壓應力場作用下，顯示為擠壓逆沖性質，并具有一定的右旋滑動分量。從斷裂帶的平面展布形態、幾何組合特征、地表背斜與斷裂構造的規模、基底斷裂特征、斷裂活動性及其地震空間分布圖象和地球物理場特征來看，華鎣山斷裂帶大致以合川和鄰水為界，可分為南段(宜賓南—合川段)、中段(合川—鄰水北段)和北段(鄰水北—達縣北段)。

1.2 華鎣山斷裂帶的深部特點

物探資料表明，華鎣山基底斷裂兩側結晶基底的埋深與性質有著迥然的差別，西側的川中地區基底由一套基性、中性及較強磁性的火成巖所組成，具有密度高、磁性強的特點，表明基底為一變質深和硬化程度高的剛性塊體，其埋深5～6 km；東側的川東地區的基底主要由一套巨厚的沉積變質碎屑巖的復理石建造所組成，屬低密度和弱至無磁性的塑性基底結構，埋深一般7～9 km，最深可達11～12 km(趙從俊，1984；趙從俊，1989)。

2 主要探測成果

2.1 黑水—秀山地殼地震測深剖面

由中科院牽頭實施的黑水—秀山地殼地震測深剖面顯示，華鎣山斷裂東西兩側的地殼速度結構存在較大的差異，川東地區斷裂構造比較發育，基底斷裂切割深度比較大，但向上并未與地表或地腹斷裂相連，而在四川地塊的川中地區不存在基底斷裂。在地表下10～20 km的深度范圍內，亦即沉積巖蓋層與結晶基底之間(向東深度逐漸變大)存在一個相對的低速層，這可能是由蓋層構造滑脫的深部拆離帶，表明了川東隔擋式背斜的形成具有深部構造背景(參見圖2～3，據重慶三峽工程可行性研究報告)。有意思的是，圖2和圖3在華鎣山的深部給出了不同傾向的斷層構造。

圖2 黑水—秀山地殼地震測深解釋剖面

1.沉積蓋層；2.淺變質結晶基底巖層；3.深變質結晶基底或花崗巖層；4.下地殼基性巖層；5.下地殼高速層；6.上地幔；7.殼內低速層；Ⅰ .甘孜—松潘褶皺系(含Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ3三個次級構造單元)；Ⅱ.龍門山斷裂構造帶；Ⅲ.揚子準地臺區(含Ⅲ1、Ⅲ2、Ⅲ3、Ⅲ4四個次級構造單元)；Ⅳ.華南褶皺帶(含Ⅳ1、Ⅳ2二個構造單元)(據崔作舟等2001年)圖3 黑水—邵陽剖面地質構造單元劃分示意

2.2 油氣勘探成果

四川石油局人工地震資料(參見圖4)揭示出四川盆地地表主要發育一組隔檔式背斜構造，斷裂具有與背斜構造共生的現象，即斷裂常發育在背斜的軸部或陡翼，呈斷續狀延伸。蓋層構造存在明顯的脫頂現象，即背斜在地表和近地表地層傾角較陡，向下則逐漸變得平緩，相應的斷裂傾角在上部較陡，向下亦逐漸變平緩，最后連同背斜構造一起消失于地表下3～7 km的水平地層中，具有斷層擴展背斜或斷層彎曲背斜的一般特征。華鎣山斷裂具有這一特征。

廣安—墊江段西段(據四川石油地調處地震四大隊資料改編)圖4 川東地區廣安—石柱地質人工地震綜合剖面

圖5 實際測線與地形走勢圖(中國煤炭地質總局地球物理勘探研究院)

2.3 合川—長壽人工地震探測成果

圖6 合川-長壽深地震反射測線時間解釋剖面(中國煤炭地質總局地球物理勘探研究院)

關于淺部特征方面。在最后的解釋剖面上(參見圖7)，可以看出，工作區淺部蓋層構造主要發育于川東陷褶束，表現為沉積蓋層在基底上滑脫變形，發育大量褶皺、逆斷層，基底以下沒有受到太多影響，因而蓋層與基底構成顯著的構造不協調現象；褶皺的鮮明特征是背斜基本上都是軸部較窄、地層陡傾的緊閉式背斜，向斜為軸部寬大、地層平緩的屜狀向斜，背斜和向斜相間排列，對應地面上嶺谷相間的特征。華鎣山基底斷裂，其上陡下緩，在地表沒有露頭，為三疊系地層所覆蓋。三疊系地層中發育一條順層滑脫大型逆沖斷層，導致華鎣山基底斷裂埋藏于三疊系地層之下。華鎣山基底斷裂斷層兩側二疊系底界清晰，顯示斷層有600～700 m的垂直斷距。本區的褶皺、斷層構造主要發生在川東陷褶束的沉積蓋層中，表現為蓋層在基底上的滑脫變形，發育大量逆斷層，蓋層褶皺滑脫面多位于震旦系及其以上的寒武或志留系之中，基底頂界面為最深的滑脫界限，即表層褶皺與基底沒有直接關系，因而蓋層與基底構成顯著的構造不協調現象，為典型的薄皮構造。

關于深部構造方面，在地震剖面上(參見圖6)，華鎣山基底斷裂以西的川中臺拱地區的上部基底含有較多連續性不太好、但能量較強的近水平反射同相軸，據前人的地質、地球物理研究成果，推測為有層理的變質巖和無層理的巖漿巖的共同存在。在華鎣山斷裂帶以東的川東陷褶束地區，基底頂界面不清晰，下部反射雜亂，可能是強烈的晉寧造山運動形成的褶皺基底的表現。地震剖面顯示地殼中部有一條連續性較好的反射波組，推測為地殼中酸性花崗巖質層與基性玄武巖質層的界面(Interface 2)，其埋深約22 km，被華鎣山基底斷裂切割。本區下地殼中存在幾個有一定連續性的反射波組，在測線西部近于水平，而在華鎣山斷裂以東表現出一定的起伏變化，反映本區下地殼地層結構較為復雜，可能與前人推測的殼內軟弱層的存在有關。地震剖面顯示，兩端點莫霍面(Interface 3)埋深在42～43 km，從兩端向中間逐漸抬高，最大抬升約1.5 km。在深部，本區只有華鎣山基底斷裂一條大型斷層(F1)。剖面顯示，該斷裂切割地殼中酸性花崗巖質層與基性玄武巖質層的界面，深達下地殼，但沒有切過莫霍面的跡象。

2.4 榮昌人工地震探測成果

榮昌深地震反射剖面跨華鎣山斷裂帶布設(參見圖8)，剖面主體走向140°～150°，計劃測線長度為40 km，由中國地震局地球物理勘探中心實施，采用深地震反射探測儀器(法國產SN388數字地震儀)780道，實際完成深地震反射測線長度45.06 km。

圖8 重慶榮昌深地震反射剖面位置圖(中國地震局地球物理勘探中心)

在本次深地震反射探測工作中，采用了排列中間激發、雙邊不對稱零偏移距接收的觀測系統，其觀測系統參數和儀器采集參數分別為：①道間距30m、雙邊600道接收、排列總長度 18 000 m；②炮間距180 m、覆蓋次數50次；③最小偏移距0 m，最大偏移距6000 m和12000 m；④為了提高地震檢波器的靈敏度，每個接收道采用10個10 Hz的檢波器串，并采用線性組合方式接收；⑤地震波激發采用鉆孔爆破震源，鉆孔深度25～30 m，單炮藥量30 kg，另外，為確保深層反射波的信噪比，平均每間隔900～1 000 m；⑥地震儀器的記錄參數為：采樣間隔2 ms，記錄長度30 s。

通過本次深地震反射剖面的探測研究工作，得到以下主要認識：(1)地殼結構具有明顯的層狀分布特征(參見圖9～10)。本區地殼以埋深18～19 km的RC1界面、埋深32～34 km的RC2界面以及Moho面為界，可分為上、中、下三個部分，即上地殼、中地殼和下地殼。本區上地殼厚18～19 km，由沉積蓋層和結晶基底組成，剖面上密集成層的一系列強反射震相為沉積蓋層的反射，該部分地殼主要為三疊系、二疊系、寒武系和震旦系地層組成；沉積蓋層之下的上地殼下部為年代更老的結晶變質巖系。位于RC1界面和RC2界面之間的部分為中地殼，其厚度為14～15 km；與上地殼密集成層的強反射和近乎“透明”的下地殼反射圖像相比，該部分地殼表現為較弱的反射性質，在剖面上的局部地段上，可看到一些中—強反射能量的反射事件，但并無明顯的規律可循，表明這部分地殼物質存在著明顯的不均勻性。位于RC2界面和莫霍面之間的部分為下地殼，表現為近乎“透明”的反射性質，其厚度12～13 km。本區莫霍面自東向西逐漸抬升，剖面西南端，其埋深為45 km，剖面西北端深約44 km。(2)地殼上部構造發育、地層變形強烈。本區上地殼具有典型的薄皮構造特征，表現為沉積蓋層在基底面之上滑脫、變形，并發育多條逆沖斷層和褶皺。滑脫面位于震旦系及其以上的地層之中，且淺部斷裂均發育在沉積蓋層內部，終止于滑脫面之上，表明蓋層褶皺與基底沒有直接關系。(3)結晶基底以下的地殼部分顯示出以基底斷裂為界的不同反射波場特征。已有地質和深部測深剖面資料表明，華鎣山為一條錯斷結晶基底的大斷裂，為川中臺拱和川東陷褶束的分界。在本次深地震反射剖面上，華鎣山基底斷裂表現為反射波能量強弱變化的分界和兩側基底埋深的明顯變化，華鎣山斷裂以西，上地殼下部的反射表現為能量相對較強的弧形反射，基底埋深8～9 km，其東側表現為不連續的弱反射，基底埋深10～11 km。(4)殼內存在有切穿上下地殼分界的深斷裂。在深地震反射剖面樁號31 km左右，殼內反射界面RC1和RC2出現明顯的深度變化和反射波能量的突變。根據獲得的平均速度計算，斷裂使界面RC1和RC2錯開的垂直斷距約為1.0～1.2 km和1.8～2.0 km。該深斷裂向下延伸至下地殼，向上可能與其上部的華鎣山斷裂相聯系。(5)重慶榮昌地區的深地震反射剖面所揭示的斷裂構造特征非常清楚，其特征主要表現為地層反射波同相軸或反射波組的明顯錯斷，地層厚度和界面產狀的變化、反射波能量的突變以及繞射波的出現等。根據上述特征，在深地震反射剖面上共解釋了8條特征明顯的地殼淺部斷裂和1條錯斷上下地殼分界面的深斷裂。

(中國地震局地球物理勘探中心)圖9 榮昌深地震反射測線疊加時間剖面

(中國地震局地球物理勘探中心)圖10 榮昌深地震測線反射剖面解釋結果

3 華鎣山斷層帶深淺構造特征

根據合川—長壽80 km深地震反射剖面所取得的解釋成果，本區位于華鎣山深斷裂以東，基底埋深由西向東逐漸變深，最東可達11 km。基底頂界面不清晰，下部反射雜亂，可能是強烈的晉寧造山運動形成的褶皺基底的表現。本區的褶皺、斷層構造主要發生在川東陷褶束的沉積蓋層中，表現為蓋層在基底上的滑脫變形，發育大量逆斷層，蓋層褶皺滑脫面多位于震旦系及其以上的寒武或志留系之中，基底頂界面為最深的滑脫界限，即表層褶皺與基底沒有直接關系，因而蓋層與基底構成顯著的構造不協調現象，為典型的薄皮構造。褶皺的鮮明特征是背斜基本上都是軸部較窄、地層陡傾的緊閉式背斜，向斜為軸部寬大、地層平緩的屜狀向斜，背斜和向斜相間排列，對應地面上嶺谷相間的特征。各主要背斜軸面傾向北西，應屬近地表發育的反沖斷層造成。