广州市主要断裂特征及其对城市建设的影响

邓钟尉

(广州市城市规划勘测设计研究院，广东 广州 510060)

广州市主要断裂特征及其对城市建设的影响

邓钟尉*

(广州市城市规划勘测设计研究院，广东 广州 510060)

广州市地处粤中低山与珠江三角洲之间的过渡地带，断裂构造数量多，类型复杂，断裂活动及新构造运动对城市规划和建设有重要影响。本文综合分析了大量前人的研究成果，对广州市城区主要断裂的活动性进行分类和分级，结合广州市的实际情况，提出了广州市城市规划与建设中活动性断裂的避让依据和策略。

活动性断裂；分类；分级；避让依据；避让策略

1 引 言

活动性断裂是发生地震的关键因素，活动断裂一侧向另一侧挤压，构造应力沿活动断裂带传导，当能量长期积累超过极限时突然释放，即可构成造成地面破坏的地震。历史上记录的各次大地震均与活动性断裂有关。2008年5月12日四川汶川-北川8.0级地震、2013年4月20日雅安芦山7.0级地震，均祸起四川龙门山断裂带—— 一条在地震多发区内的活动性断裂。活动性断裂通过地震对一定范围内的地表建筑进行破坏，但同一震级的地震，由震中向外地震烈度逐级降低，如在规划阶段对活动性断裂采取合理的避让措施，可减轻地震地质灾害不良影响，并大幅降低工程造价，是科学规划的至关重要因素。

广州市地处粤中低山与珠江三角洲之间的过渡地带，断裂构造数量多，类型复杂，断裂活动及新构造运动对城市规划建设有重要影响。对城市活动断层特征的认识及其活动性评价是城市规划建设和防灾减灾工作中极其重要的基础工作，受到了广州市政府和相关主管部门的重视。本文以此为背景，对广州市城区主要断裂的活动性进行分类，提出城市规划与建设中活动性断裂避让策略。

2 历史地震与活动性断裂的关系

广州市历史上发生过2次破坏性地震：1372年广州43/4级地震、1915年广州43/4级地震，破坏性地震的震中烈度为Ⅵ度。前者曾出现“地坼二里许”的地震地质灾害，后者无地震地质灾害记载。

广州市近场区(25 km～50 km范围内)自1970年以来，现代地震台网记录到199次ML1.5以上的地震，其中10次为ML3.0级以上地震，最大的一次地震是1974年3月4日发生在清远的ML4.0级地震。小震零散分布在近场区内[1～2]。近场区强烈地震目录如表1所示。

近场区强烈地震目录 表1

广州市远场区(150 km～400 km范围)历史上曾先后发生过14次6级以上强烈地震，在这10余次强震中，仅1918年南澳7.3级地震广州记载有地震地质灾害[1～2]，如表2所示。

远场区强烈地震目录(ML≥6.0) 表2

由上述内容可以看出，广州地区在强震作用下会出现地裂缝、崩塌、滑坡、液化涌水和地形变等地震地质灾害现象。

广州历史上的绝大多数地震主要分布于广从断裂、瘦狗岭断裂、狮子洋断裂、白坭-沙湾断裂途径地带，在这些断裂的交汇地带地震密度或等级尤为明显，推测今后地震活动仍将重复历史上所出现过的情况，地震的中心部位仍存在沿广从断裂、瘦狗岭断裂、狮子洋断裂、白坭—沙湾断裂所穿越尤其是其交汇地段出现的风险，离它近，地震危险性较大，反之则较安全。

3 主要断裂的活动性等级

本文收集了广州市区内大量的断裂物质测年、断层气测年、地震记录和地层研究等资料，根据测年数据等把广州市主要断裂划分为全新活动断裂、非全新活动断裂(晚更新世有活动)和非全新活动断裂，根据《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001)(2009年版)表5.8.3划分断裂活动性等级。

3.1 广从断裂

广从断裂按其与东西向瘦狗岭等断裂交汇关系及其活动性可分为北段、中段、南段，发育于从化一带的广从断裂为北段，灌村以南、瘦狗岭断裂以北的广从断裂为中段，瘦狗岭断裂以南为南段。广州市区主要为中段及南段的一部分。

(1)广从断裂北段

据广东省地震局资料[3]，1978年和1981年在良口北附近分别发生2.4级和2.3级地震，1978年和1996年在温泉附近分别发生2.3级和2.2级地震。沿断裂带北段采集的多个断层物质样品测年结果为中更新世，最新一次活动年龄为距今58.20±4.71万年。在灌村路口两侧不见断裂崖、断裂三角面等地貌，跨断裂氡气测量无明显异常，历史上没有MS≥4.0地震记录，布格重力异常值-10 mGal～-20 mGal地壳厚度很大。总体而言，北段还是比较稳定的，断裂无明显的活动性，危险性低。

(2)广从断裂中段

据刘尚仁资料[4]，东盘为海拔高达 500 m多的帽峰山，西盘为开阔的“广花平原”，断裂崖等断裂地貌清晰可见。源自帽峰山、由西向东流动的小河有白米洞河、头陂河、白山洞河等，这些小河在广从断裂东盘的山地流淌一二十千米后，穿越断裂进入西盘的“广花平原”，最后注入流溪河。沿河发育高数米的晚更新世一级河流阶地；而“广花平原”晚更新世沉积厚度最大可达 30 m，两者之间差异升降达 30 m多，暗示广从断裂晚更新世以来的正断裂活动。若第四系下旋回沉积时代以 120 ka计，则断裂活动速率至少为 0.25 mm/a，达到中等活动断裂的水平(B级)。

陈伟光[5]等人在广州外语外贸大学附近开展了跨断裂短水准测量，数据显示，从1992年～1997年断裂两侧的形变平均速率为 0.18 mm/a。在广州金盘岭一带，广从断裂下盘分支断裂带可见宽度 40 m～50 m，破碎带内见被强烈压碎的岩粉，并无任何胶结，可能反映了断裂带的最新活动。

郭钦华等人[6]在景泰坑白云冷冻厂附近开展了4次氡气测量，发现在断裂带上氡气异常最高值超过异常下限6倍。断裂带附近的布格重力异常为-10 mGal～+5 mGal，且东小西大，说明此处地壳厚度变薄，断裂切割较深，该段的活动性较明显。

据地震历史记录，1975年和1999年在太和附近分别发生2.5级和2.8级地震；1982年在广州师院附近发生4次1.5级～2.7级地震。

(3)广从断裂南段

陈国能等人[7]在西淋岗发现了广从断裂以正断裂切错了阶地沉积。根据光释光测年的初步结果，第四系时代约为 40 ka，第四系错距近 5.5m(晚第四纪地层达 46 cm断距)，断裂活动速率达 5.5 m/40 ka=0.14(mm/a)。西淋岗地区布格重力异常值最高可达 +15 mGal，地壳厚度薄，应力易集中。

陈伟光等人[5]在广州市芳村、黄沙一带，断裂上盘为晚更新世晚期的陆相沉积，厚 5 m～7 m，下盘则完全缺失相应的地层；在广州市流花湖一带，剖面见断裂上盘为中全新世海相沉积，而下盘则无全新世地层。前者说明了断裂晚更新世的活动，后者则反映了断裂全新世的活动。

历史地震资料显示，1915年和1983年在芳村附近分别发生4级和1.6级地震；1976年在佛山南发生3.9级地震。这里值得一提的是1372年广州43/4级地震。

综上所述，广从断裂是一条晚第四纪活动断裂，广从断裂带南段活动性最大，危险性较高，属全新活动断裂；广从断裂带从北往南，有活动性逐渐增加的趋势。

3.2 瘦狗岭断裂

邹和平等人[8]的研究成果表明，罗岗系列花岗岩(测年结果为203.4±10.4 Ma)入侵之前，靠近震旦系变质岩具有低角度的构造片理及破劈理现象说明，侏罗纪之前具有韧性特征的瘦狗岭断裂早已形成。

作为珠江三角洲的北界，瘦狗岭断裂一直控制着珠江三角洲的沉积和发展。据陈伟光等人[5]资料，晚更新世以来，沿袭白垩纪时上盘沉降的正断裂活动方式，上盘(南盘)下降，上更新统厚度 6 m～12 m，下盘(上盘)上升。天河区石碑一带，断裂上盘的台地面尚残留第四纪古河道遗迹。

宋方敏等人[9]的研究成果表明，瘦狗岭断裂利用沉积厚度及14 C测年估算的断裂垂直活动速率为 0.19 mm/a～0.21 mm/a，达到中等活动断裂的水平(B级)。

文爱花等人[10]和陈伟光等人[5]上世纪90年代以来对位于景泰坑以东的3条断裂气检测显示，鸡笼岗附近汞含量峰值 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，无氡异常；广州氮肥厂剖面汞气多处异常，最大值达 0.8 ng/L，氡含量 32.22 Bq/L～64.86 Bq/L。以上数据略超过或大于2倍异常下限值，说明瘦狗岭断裂东部有一定活动性。瘦狗岭断裂西部的3条测线仅一条汞含量略超过异常下限值，反映活动性较弱。

据郭钦华[6，11]、宋方敏等人资料[9]，浅层地震反射波法时距剖面反映出局部地段上覆的上更新统底部层位或强风化岩层有被扰动的现象，而靠近上部的土层(相当全新统和上更新统顶部)并没有出现被切割或错动的现象。结合断裂上覆松散堆积物的测年资料，可以认为瘦狗岭至鸡笼岗一带该断裂至少在1.46±0.11万年以来并无明显的活动迹象。构造岩热释光测年数据显示，瘦狗岭断裂具有多期次活动特征，最近一次强烈活动发生在晚更新世，而全新世期间尚无测年数据。

按广州历史地震目录，在瘦狗岭断裂附近历史时期发生过多次4级左右地震，1982年～1983年在广州师院一带出现由5次0.6级～2.0级地震组成的小震群，但在历史上未发生过MS≥6级地震。地表上未发现错动全新世地层的现象，亦未发现跨断裂的建筑物或构筑物遭受因断裂活动而引致损坏的现象。

综上所述，瘦狗岭断裂在晚更新世有活动，进入全新世后活动迹象不明显，属非全新活动断裂。

3.3 广三断裂

据省地震局资料，在仑头一带广三断裂呈多个小断层群出露，在地震活动方面，该断裂在与瘦狗岭断裂带、广从断裂的交汇处，历史上发生过多次中强地震与有感地震。

据郭钦华等人[6，11]资料，在广州江南大道和新滘南路等处钻探、物探和化探大量资料证实了该断裂的存在。从新滘南路钻孔中采集的多个构造岩热释光测年数据为6.18±0.46万年～14.69±1.10万年。断层带上覆盖的冲海积层未受到扰动，层位稳定，岩性无突变现象，同一钻孔中埋深 9.7 m、7.3 m、4.7 m的沉积物热释光测年数据分别为2.54±0.190万年、1.726 ±0.190万年和0.663±0.049万年。

此外，潘建雄等人[12]在仑头采集碎裂岩进行热释光测年结果为15.65±1.093万年，相对年代属中更新世。由此可看出，广三断裂在中更新世中期至晚更新世中期曾有过多次强烈活动，但晚更新世晚期以来并无明显活动。

综上所述，广三断裂在晚更新世有活动，进入全新世后活动迹象不明显，属非全新活动断裂。

3.4 北亭-南村断裂

郭钦华等人[6，11]在广州大学城震旦系地层内发现有多条次一级北西向小断裂，采碎裂岩滑动面物质进行热释光测年，结果为距今27.36±1.9万年。据潘建雄[12]等在北亭东侧采本断裂滑动面物质进行热释光测年，结果为距今26.15±1.83万年。

广州大学城北亭，汞和氡的含量均在背景值(Hg为0.003 ng/L，Rn为2.707 Bq/L)的范围内上下波动，而在南亭，汞的含量(最大峰值0.018 ng/L)略超出异常下限值(0.014 ng/L)，氡的含量(最大峰值15.416 Bq/L)超出异常下限值(8.048 Bq/L)1.9倍。

综上所述，北亭-南村断裂在晚更新世有活动，进入全新世后活动迹象不明显，属非全新活动断裂。

3.5 化龙-黄阁断裂

陈国能等人[7]的研究成果表明，吉山—化龙段地貌表现十分明显，西盘(下盘)为元古界变质岩构成的低矮残丘，东盘(上盘)为珠江河道及珠江三角洲冲积平原，两者地貌界线非常清楚，形成低矮但连续性很好的断裂崖。但断裂带出露不好，风化十分强烈，不见海蚀地貌发育，表明全新世海面上升以来，没有受到过海浪的拍击，断裂崖时代较新，中全新世岸线南撤较远后，化龙—黄阁断裂上盘才下降到海平面之下而接受沉积。

在番禺石楼，第四纪阶地泥炭层的光释光年龄介于 20 ka～40 ka之间，海拔高度 7 m，而同时代的地层在化龙—黄阁断裂东盘却位于海平面 6 m～7 m之下，说明该断裂在 20 ka以后，有过较强烈的活动，差异活动速率达14 m/20 ka=0.7 mm/a。

广州海洋地质调查局[13]对位于珠江口的内伶仃岛附近水域进行了浅层地震测量，在内伶仃岛以北 1.5 km处发现北西向断裂，断裂长约 7 km，正断裂方式切错了晚更新世晚期沉积，断距 7 m～25 m，并控制了全新世沉积分布。

综上所述，该断裂现今仍有微弱活动性，属全新活动断裂。

3.6 文冲断裂

在珠江口的小铲岛西北，广州海洋地质调查局[13]所做的浅层地震揭示，断裂切割了水下 10 m的全新统下部，表明文冲断裂在全新世中晚期仍有明显的活动。

据郭钦华等人[6]2008年资料，在狮子洋东岸，三角组被抬升出海面 3 m～5 m。假定狮子洋河床底部高程为 -20 m，末次冰期极盛期(约2万年)时断裂开始活动，则活动速率为25 m/20 ka=1.2(mm/a)，活动速率达到A级水平。

据历史地震目录，沿狮子洋和珠江河口，历史上发生过若干次4级左右地震，2006年9月14日，珠江口发生了一次3.0级地震，均说明了断裂带的活动性。

综上所述，该断裂现今仍有微弱活动性，属全新活动断裂。

3.7 白坭-沙湾断裂

据广东省省地震局资料[3]，在沙湾至鱼窝头一带大于 25 m及 40 m的第四系等厚线皆呈北西走向。据平洲厦教、番禺灵山、万顷沙等钻孔样品14 C年代测定，晚更新世中期以来，由断裂控制的断块沉积速率平均为 2.19 mm/a。在地震活动性方面，自1970年以来，沿断裂带曾发生过多次2.0～3.9地震，地震较为集中发生在断裂带的东南段，如图1所示。

综上所述，该断裂现今仍有微弱活动性，属全新活动断裂。

广州市主要断裂活动性特征如表3所示。

图1 广州市主要断裂分布图

广州市主要断裂的活动性 表3

注：活动性分类、分级依据《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(2009版)5.8.3条。

4 城市规划与建设中活动性断裂避让策略

4.1 避让依据

(1)广州市地处粤中低山与珠江三角洲之间的过渡地带，断裂构造数量多，类型复杂，而断裂活动及新构造运动对城市规划建设有重要影响。《广州市主要断裂活动性研究及区域稳定性评价》[7]、《基于地理空间信息的广州市地震小区划研究》[14]等最新研究成果认为广州主城区和一些重点发展区域处于基底断裂活动区，不排除诱发强烈地震的可能性。

(2)根据市政府城建[2010]424文件要求，为尽可能减轻地震灾害造成巨大的人民生命财产损失，广州市城市规划、设计和城市建设应充分利用断裂活动性研究成果，确保城市建设在地震特别是强震作用下的安全。

(3)《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)中对于活动性断裂的工程避让距离，建议：抗震设防烈度为Ⅷ度时，乙类建筑避让不小于 300 m，丙类建筑避让不小于 200 m，丁类建筑无需避让；抗震设防烈度为Ⅸ度时，乙类建筑避让不小于 500 m，丙类建筑避让不小于 300 m，丁类建筑无需避让；抗震设防烈度为Ⅶ度时，可忽略断裂错动对地面建筑的影响。不同断裂的性质、规模及活动习性不同，未来地震产生的地表破裂带的宽度和范围也应不同。建筑物越重要、抗震设防烈度越高，则避让距离越大。

(4)按《建筑工程抗震设防分类标准》(GB50223-2008)，特殊设防类和重点设防类工程，应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施；标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用。

(5)广州大部分地区虽处于抗震设防烈度为Ⅶ度，但断裂带造成的破碎带对工程施工条件、工程基础投资影响较大，广泛存在的发生砂土液化、软土震陷、岩溶地面塌陷等震害地质背景亦是城市规划、重大项目选址需要考虑的重要地质因素。

综上所述，广州市城市规划及重要建设项目必须避让活动性断裂，避让区可以活动性断裂的最新错动面或主滑移面为基准线，避让带宽度为两侧一定距离，距离远近需根据断裂活动性、项目重要性综合确定。

4.2 避让策略

根据汶川等地震现场观测，活动性断裂是地震发生的根源，也是地震灾害的元凶，活动性断裂造成的地表破裂可对地面建(构)筑物直接毁坏，这是难以通过抗震设防措施预防和阻止的[15]。广州市地质条件复杂，断裂发育，断裂活动性等特征不同，城市规划和重大项目选址应根据拟建工程特点有针对性地采取不同的避让对策，建议如下：

(1)对文冲断裂、广从断裂等全新活动断裂，无论是从抗震预防抑或是从工程造价角度，采取避免直接跨越活动性断裂错动毁坏带(现今活动的主断裂带)应为城市规划及重要建设项目防震减灾的首选对策。

(2)对全新活动断裂，城市规划或项目选址中涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果的抗震设防特殊设防类建筑(甲类)时，需对近场区(不小于 25 km)范围内的活动断裂进行专项研究，确定具体的避让距离；城市规划或项目选址中涉及震灾中使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果的重点设防类建筑(乙类)，宜按提高一度加强抗震措施考虑，参考Ⅷ度区进行避让，乙类建筑最小避让距离不小于 200 m，丙类不小于 100 m，丁类不需避让。

(3)非全新活动断裂(晚更新世有活动)和非全新活动断裂，可不采取避让措施，对浅埋断裂破碎带，可按不均匀地基处理。

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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

邓钟尉(1986—)，男，硕士，工程师，主要从事工程地质、水文地质勘察、基坑支护设计以及地质灾害防治方面的工作。