綜合勘察方法在活動斷層填圖中的應(yīng)用——以錦屏山-小金河斷裂（四川境段）為例

張光明，王仕海

綜合勘察方法在活動斷層填圖中的應(yīng)用——以錦屏山-小金河斷裂（四川境段）為例

張光明，王仕海

（四川中成煤田物探工程院有限公司，成都 610072）

錦屏山-小金河斷裂（四川境段）部分區(qū)域地面斷層出露較差、地貌特征不明顯，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，采用資料收集分析、淺層地震勘探、高密度電法勘探和探槽開挖相結(jié)合的綜合勘察方法，多種方法相互驗(yàn)證、進(jìn)行綜合解釋分析，重點(diǎn)查明活動斷層位置、幾何特征形態(tài)、錯(cuò)斷地層時(shí)代等，為1∶5萬活動斷層填圖工作提供重要依據(jù)。

錦屏山-小金河斷裂；綜合勘察；活動斷層；淺層地震勘探；高密度電法勘探

近年來，四川地區(qū)系統(tǒng)開展了活動斷層探測工 作，錦屏山-小金河斷裂（四川境段）1∶5萬活動斷層地質(zhì)填圖是涼山州（含攀枝花地區(qū)）活斷層普查工作的重要組成部分。

傳統(tǒng)的斷層普查工作主要依靠資料收集分析結(jié)合地質(zhì)調(diào)查工作。大量理論試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐結(jié)果表明，淺層地震和高密度電法能夠?qū)顒訑鄬舆M(jìn)行定性探測和地質(zhì)分層，可以確定斷層位置、斷層性質(zhì)和斷層特征，在活動斷層探測中起著重要作用（彭遠(yuǎn)黔等，2021；王仕海和張光明，2021；劉志遠(yuǎn)等，2020；徐建宇，2016；聶碧波等，2015；羅登貴等，2014）。通過多種探測手段相結(jié)合，可以對斷層進(jìn)行綜合判斷分析，實(shí)現(xiàn)斷層精確定位與活動性研究（曹筠等，2015）。實(shí)踐表明，探槽可以較好地揭示古地震事件，在活動斷層調(diào)查工作中起著重要作用（曹筠等，2018；張鵬等，2015）。

本次工作區(qū)地處涼山州高山峽谷地帶，地面斷層出露條件較差，為更好完成1∶5萬活動斷層填圖工作，采用資料收集分析、綜合物探方法（淺層地震、高密度電法）和探槽開挖驗(yàn)證相結(jié)合的綜合勘察方法，多種方法相互驗(yàn)證。結(jié)果表明，在第四系覆蓋區(qū)，可以通過淺層地震和高密度電法確定斷層位置、斷層性質(zhì)等，同時(shí)初步查明覆蓋層厚度，探槽開挖驗(yàn)證了物探推測斷層位置的準(zhǔn)確性，為1∶5萬活動斷層填圖提供了重要依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)地貌

晚新生代以來，受喜馬拉雅運(yùn)動的劇烈影響，區(qū)域范圍內(nèi)地殼強(qiáng)烈抬升。其中川滇南北向構(gòu)造帶以西、錦屏山-玉龍雪山構(gòu)造帶以北地區(qū)抬升最為強(qiáng)烈，現(xiàn)今海拔高度平均4000m以上。其余大部分地區(qū)屬于云貴高原的一部分，平均海拔高度在2500m以上。在區(qū)域強(qiáng)烈抬升的同時(shí)，由于斷裂強(qiáng)烈活動，還使其兩側(cè)的地殼塊體之間具有明顯的水平和垂直差異運(yùn)動。

1.1 第四紀(jì)地層

由于區(qū)域新構(gòu)造運(yùn)動以強(qiáng)烈抬升為主，因此第四紀(jì)地層分布少，它們主要堆積在河流、沖溝兩側(cè)和盆地內(nèi)部。河流、沖溝兩側(cè)主要的堆積類型為河流相，盆地區(qū)則為河流和湖相堆積，在廣泛的山區(qū)地帶有山麓相洪積、冰川堆積和殘坡積等類型。

1.2 地貌特征

區(qū)域范圍內(nèi)的地勢總體上西北高、東南低，主要分屬兩大地貌單元。大致以錦屏山-小金河斷裂帶為界，西北部屬于青藏高原，其余大部分地區(qū)屬云貴高原，東北角屬于四川盆地。

2 物探工作

在工作區(qū)內(nèi)布設(shè)了4條淺層地震測線，主要查明區(qū)域內(nèi)錦屏山-小金河斷裂的斷點(diǎn)位置以及覆蓋層厚度。布設(shè)了8條高密度測線，主要確定錦屏山-小金河斷裂的斷層位置，與淺層地震相互驗(yàn)證。

如圖1所示，本次選取淺層地震與高密度電法重合的典型測線進(jìn)行對比分析，測線沿NW-SE方向與錦屏山-小金河斷裂大角度相交。其中淺層地震測線全長890m，高密度測線全長890m。

圖1 物探測線與斷裂位置關(guān)系

2.1 淺層地震剖面解釋

如圖2（a）所示，在地下淺部0～80m存在一組反射波能量較強(qiáng)、同相軸分段連續(xù)的反射波組（TQ），根據(jù)反射波震相特征并參考區(qū)域地質(zhì)資料，認(rèn)為是基覆界面以下老地層的反射。TQ反射同相軸在剖面中總體顯示覆蓋層厚度變化較小，小號端覆蓋層較厚，1800～1930樁號基巖出露。剖面大致從淺到深顯示4～5層可追蹤界面。如圖4所示，里程 1540m處發(fā)現(xiàn)斷裂F1。淺部地層不連續(xù)沉積錯(cuò)斷，斷裂上斷點(diǎn)在地下約 60m，斷裂視傾向NW；斷層向地下延伸，深部地層反射波清晰度遞減，僅分辨到個(gè)別地層界面。該斷層為逆斷層，錯(cuò)切覆蓋層底界，推測為晚更新世斷裂。

圖2 淺層地震深度剖面（a）和地質(zhì)剖面（b）

圖3 高密度電法成果剖面（a）和地質(zhì)剖面（b）

分析認(rèn)為，F(xiàn)1斷裂空間位置是錦屏山-小金河斷裂穿過測線的位置。通過淺層地震資料可知，錦屏山-小金河斷裂在淺層地震測線里程1540m處通過。

2.2 高密度電法剖面解釋

如圖3所示，該測線整體電阻率低，平均電阻率100Ω·m左右，淺部呈現(xiàn)5～15m厚的相對中高阻層（300Ω·m），在測線490～510m處，深部存在明顯的高低阻界限，推測為斷層。結(jié)果表明，高密度電法解釋斷層位置與淺層地震吻合，兩種物探方法相互驗(yàn)證。

3 探槽開挖

在物探測線解釋斷層位置處進(jìn)行探槽開挖。該處階地面上斷錯(cuò)地貌不明顯，東側(cè)發(fā)育有滑坡地貌。探槽點(diǎn)位于巴甫村北側(cè)T2階地上，該點(diǎn)于沖溝會水處，探槽跨沖溝布設(shè)，長約60m，寬約3m，深約3m，試圖揭露該點(diǎn)的古地震活動歷史，同時(shí)驗(yàn)證物探解釋成果的準(zhǔn)確性。

3.1 地層描述

探槽揭露的地層單元較簡單，主要為淤泥、砂、礫石等物質(zhì)，探槽西側(cè)下部擾動較強(qiáng)（圖4和圖5）。自下而上可劃分為7個(gè)地層單元，簡述如下：

U1：該層分布廣泛，遍布整個(gè)探槽底部，主要為含碳淤泥、砂互層，西側(cè)發(fā)生過強(qiáng)烈擠壓隆起，斷層附近夾有黏土，局部出現(xiàn)有礫石，斷層附近可見細(xì)小礫石定向排列，局部地層發(fā)生傾斜。該層兩壁共有六個(gè)年代結(jié)果：DQSK-C1：>43500BP，DQSK-C3：25160±100BP，DQSK-C4：>43500BP，DQSK-C5：43150±620BP，DQSK-C10：>43500BP，DQSK-C11：>43500BP。

圖4 探槽北壁影像拼接及解譯圖

圖5 探槽南壁影像拼接及解譯圖

U2：該層主要位于探槽中部和東部，主要為土黃-灰色粘土層，含礫石較少或不含礫石層，與U1為不整合接觸。該層有三個(gè)年代結(jié)果：DQSK-C6：37460±330BP，DQSK-C7：38550±360BP，DQSK-C14：340±30BP。

U3：該層只分布探槽西側(cè)，青灰色砂層夾有灰色粘土層，含有少量黃色砂層，在斷層處厚度被擠壓縮小，該層內(nèi)有一個(gè)年代結(jié)果：DQSK-C8：34860±270BP。

U4：該層在探槽西側(cè)主要為黃色-灰色礫石夾有砂層，東側(cè)為黃色-灰色砂夾少量礫石層，為殘坡積物，該層內(nèi)有一個(gè)年代結(jié)果：DQSK-C12：40890±490BP。

U5：該層分布探槽東側(cè)，以紫紅色粘土層為主，夾有少量礫石。

U6：主要為黃色-黃褐色砂礫層，局部礫石較大，頂部有少量黑色地表土，該層內(nèi)有一個(gè)年代結(jié)果：DQSK-C9：25770±110BP。

U7：位于小沖溝低洼處，為黃色-黃褐色-褐色砂礫土混合層，夾有樹枝等沖溝堆積物，該層內(nèi)有一個(gè)年代結(jié)果：DQSK-C16：103.81±0.39pMC。

3.2 古地震事件

依據(jù)斷層錯(cuò)斷關(guān)系及地層序列，探槽共解譯出1次地震事件，事件主要證據(jù)如下：

事件發(fā)生于穩(wěn)定U3層沉積之前，主要證據(jù)為：U1層強(qiáng)烈擠壓變形L隆起，且U2局部層厚變小，而U3層較穩(wěn)定，同時(shí)斷層F1終止于U2之下。事件應(yīng)發(fā)生于37460±330BP之前。

探槽上部為穩(wěn)定的黃土夾礫石層和砂層，西側(cè)U1揭露出一套標(biāo)志性黑色碳淤泥層，雖未發(fā)現(xiàn)明確的斷面，但該標(biāo)志層發(fā)生過強(qiáng)烈的擠壓變形，局部由下往上有很好的礫石定向排列，上覆(U2)含碳淤泥、砂互層近水平分布，與下部標(biāo)志層之間為不整合接觸。探槽中部受早期河流影響局部發(fā)育斜層理，同時(shí)受早期滑坡影響，夾有少量殘坡積物。探槽共采集14C樣品16件，經(jīng)美國Beta實(shí)驗(yàn)室加速器質(zhì)譜儀（AMS）測年，表明擾動事件應(yīng)發(fā)生于37460±330BP之前，揭示斷層最新一次活動時(shí)代為晚更新世。

4 結(jié)論與討論

本次采用資料收集分析、淺層地震勘探、高密度電法勘探和探槽開挖相結(jié)合的綜合勘察方法，先通過淺層地震和高密度電法推測出錦屏山-小金河斷裂的斷點(diǎn)位置、斷層性質(zhì)等，再通過探槽開挖驗(yàn)證了物探方法的準(zhǔn)確性，同時(shí)揭露了該處古地震活動歷史、判斷斷層最新活動時(shí)代為晚更新世，為1∶5萬活動斷層填圖工作提供了重要依據(jù)。

活動斷層填圖工作對地質(zhì)災(zāi)害防治和工程建設(shè)選址具有重要意義，采用先物探對活動斷層空間定位、再探槽測年的綜合勘察方法能夠有效解決隱伏斷層探測問題，本次工作為今后類似活動斷層探測工作提供了參考。

彭遠(yuǎn)黔，朱坤靜，冉志杰，張璇，王皓. 2021. 淺層地震勘探方法在活動斷層中的應(yīng)用——以邯鄲市活動斷層探測為例[J]. 中國地震，37(3)：681-694.

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Application of Comprehensive SurveyMethod in Active Fault Mapping,Taking the Jinpingshan-Xiaojinhe Fault (in Sichuan Section) as an Example

ZHANG Guang-ming WANG Shi-hai

(Sichuan Zhongcheng Coalfield Geophysical Prospecting Institute Co., LTD., Chengdu 610072)

The ground faults are poorly exposed and the geomorphic features are not obviousin some areas of Jinpingshan-Xiaojinhefault (in Sichuan section). According to the actual situation, a comprehensive survey method combining data collection and analysis, shallow seismic exploration, high-density electrical exploration and trough excavation were adopted. Various methods were mutually verified and comprehensive interpretation and analysis were carried out, focusing on identifying the location of active faults, geometric features and forms, and the age of faulted strata. The above research provided an important basis for the mapping of 1∶ 50,000 active faults, and reference for the follow-up active fault detection work.

Jinpingshan-Xiaojinhe fault; comprehensive survey; active fault; shallow Seismic; high density electrical method

P319.2

A

1006-0995（2022）04-0686-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2022.04.028

2022-06-22

張光明（1987— ），男，四川廣元人，工程師，研究方向：地球物理勘探 活動斷層調(diào)查 地震安全性評價(jià)