城市活断层探测地球物理方法与危险性评价

■黄威

(湖北省地质调查院 湖北 武汉430034)

城市活断层探测地球物理方法与危险性评价

■黄威

(湖北省地质调查院 湖北 武汉430034)

城市活断层探测的主要目的是为了对城市区域地表附近活动断层的空间分布进行准确查明，并对其深部延伸情况进行确定，从而探测出可能存在的隐伏活动断层，对城市地下介质特征以及深部地质构造进行了解，以便于在将来地质运动过程中能准确判定出城市活断层的危险性。本文基于上述背景，对地球物理方法探测城市活断层的具体措施进行了研究，并在此基础上进行了危险性评价，希望能为地质工作人员提供借鉴。

活断层地球物理方法危险性评价

在地球科学研究中，活动断裂一直是重要研究领域，其不仅与地震活动带的分布和地震强度有直接关联，而且是划分地震危险区、潜在震源区、确定地震活动参数的重要资料。此外，城市活动断裂会对区域范围内的很多工程施工造成影响，无论是断裂蠕动或者地质突发异动均会导致建筑物或者地下工程损坏，因此对城市活断层进行探测，并评价其危险性是目前城市地质工作的热点。

1 城市活断层地球物理探测方法

1.1 浅层地震探测法

浅层地震勘探通常以24或48道探测仪进行观测，震源可选用炸药、锤击、震源枪、可控源等，适合在城市周围的郊野地带进行探测，目前最高质量的浅层探测仪水平分辨率可到2~3m，垂直分辨率则可控制在探测深度的10%以内。以某市化工企业建筑场地的活断层探测为例，其采用的是单点高密度地震法，在探测范围内设置多个桩号进行观察，从结果中了解到，异常信号主要存在于100m和355m的两个桩号处，且空间位置与剖面结果相符。结合岩石弹性特征可证实该区域存在两条断层破碎带，埋深约在8~13m，断层带Ⅰ的宽度约为8.4m，断层带Ⅱ的宽度则为38.9m。两条断层带形态均似梯形，产状接近直立。

1.2 深部构造探测

浅层地震活断层探测只能获取地表活断层的数据，可作为评价活断层地震危险性的基础，但考虑到地震发声在地壳5~20km的深度范围中，且浅层构造主要受深部构造的控制和影响，关系复杂，因此要对城市和邻近地区地质变化的危险性进行评价，必须对深部构造有所了解，结合浅层探测结果做出科学评价。通常采用的方法包括：①深层地震发射法：在城市和邻近区域提供一种高分辨率方法，实现由浅层到地壳深部的地震活断层分布探测。若已知城市存在规模和埋深较大的地震活断层，则需另在城区外围的横跨断层走向上设置1~2条剖面探测带进行深层地震反射探测，每条至少长40km以上。通过深层地震反射可测出地表下3km到莫霍界面的地壳精细结构和活动断层的延伸状态，从而论证出浅深构造之间的复杂联系；②广角反射/折射法。该工法以震波传播过程中的动力学特征为依据，从而获取城市地表下方和邻近区域地壳上部和底界面深度范围内孕震断层的深部结构，例如地壳结构特性；深度断裂构造的断距、空间展布等几何参数。通常以剖面探测和三维地震层析成像法进行探测；③MT法。按照地壳——上地幔范围内纵横向的电导率分布规律，圈定处构造块体边界、断层展布和延伸、地壳——地幔高导层等分布状态，从而揭示出城市活断层性质、深浅构造联系、断层展布以及断层所处地带深部构造背景等。目前考虑到干扰因素，MT法较少用于单点观测，多以阵列式进行探测。

2 城市活断层探测应用案例分析与危险性评价

工程实例：

某市郊区为水泥厂建筑施工用地，已知在目标区域有3条断裂带分布在城市和邻近区域，但均处于隐伏状态，后期可能对施工乃至整个城市地表建筑物造成影响，因此在探测工作中主要采用浅层地震勘测法联合钻孔探测结果，参考探测影响和野外地貌等参数对断裂带的活动性进行分析。选取6个观测点，对地震侧线解译剖面数据进行分析，其结果反应的共同特征为：该城市断裂均断错了白垩纪和第四纪之间的界面上，向上切割了第四纪地层下部，上断点深度约在35m以下，最浅为25m，在多个钻孔组成的联合剖面中显示，白垩纪灰绿色砂质泥岩顶面埋深平均为35.8m，覆盖其上的第四纪地层无明显断错迹象。表明断裂最新活动期为早、中更新世，但活动较为微弱。

地球物探结果显示：该市目标区域内的3条断裂带活动时代为早、中更新世，且活动幅度不明显，断裂带Ⅰ在地貌上无显示，地震剖面断点多处于35m以下，钻探剖面未发现第四纪断层；断裂带Ⅱ在地貌上不存在，地震剖面断点多处于38m以下，埋深距地表约42m。距今96万年的早更新世砾石层被错断，垂直位移仅为1.3m，其上有距今87万年的早更新世地层覆盖；断裂带Ⅲ在地表地貌上均无反映，上断点多处于34m以下，钻孔联合剖面显示其埋深约为45m，断距约1m。

3 结束语

近年来在全国开展的城市活断层探测工作经验表明，在采用地球物理方法确定断层时需要满足两个条件，一是考虑到断层通常隐伏在横向较大的范围内，因此需要有横向结构支持，20~30m的范围与人类活动最为密切，因此浅层探测不适合选取一定面积进行密集探测，需根据少数几条准确性高的侧线来确定隐伏断层结构；二是考虑到断层的纵向延伸，还需有纵向结构支持，在具备发生浅部断层的深部环境下，探测深度以超出目标深度1.5倍为宜。

[1]张慧利,张琳,夏媛媛，等.浅层地震勘探在城市活断层探测与危险性评价中的应用[J].工程地球物理学报,2014,11(1):85-88.

[2]郭玉贵,冉勇康,邓志辉，等.青岛市活断层探测与地震危险性评价项目 [J].中国科技成果,2015,(2):80-80.

[3]高妍.地球物理勘探在活断层探测中的应用评价 [J].地球,2014,(7):143-143.

[4]刘桂梅,夏训银,王身龙，等.浅层地震勘探在保定市隐伏活断层探测中的应用 [J].勘察科学技术,2014,(3):58-61.

[5]吾守艾力·肉孜.城市活断层探测地球物理方法与危险性评价 [J].四川地质学报, 2010,30(2):232-236.

F407.1[文献码]B

1000-405X（2016）-12-203-1