隱伏活斷層探測中的精定位技術(shù)
——以銀川盆地蘆花臺斷裂為例

王　銀　孟廣魁　柴熾章　雷啟云　杜　鵬　謝曉峰

1）中國地質(zhì)大學(xué)（北京），地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京　100083

2）寧夏回族自治區(qū)地震局，銀川　750001

隱伏活斷層探測中的精定位技術(shù)
——以銀川盆地蘆花臺斷裂為例

王銀1，2）孟廣魁2）柴熾章2）雷啟云2）杜鵬2）謝曉峰2）

1）中國地質(zhì)大學(xué)（北京），地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京100083

2）寧夏回族自治區(qū)地震局，銀川750001

以銀川盆地蘆花臺斷裂為例，探討隱伏活動斷層精定位技術(shù)。經(jīng)淺層地震勘探查明，蘆花臺斷層總體走向NNE，傾向SEE，傾角73°～78°。根據(jù)取自鉆孔的地層樣品沉積年齡測定，又將主斷層分為南段和北段。蘆花臺隱伏斷層南段中更新世活動，而北段全新世活動。通過對淺層地震勘探斷層上斷點(diǎn)上延伸計(jì)算，使其與鉆探得到的斷層上斷點(diǎn)埋深相匹配。通過斷層的精確定位，得到了蘆花臺隱伏斷層在淺表的幾何分布、產(chǎn)狀及活動性分段特征的認(rèn)識。所得成果為石嘴山市城市轄區(qū)內(nèi)的建設(shè)提供了重要參考依據(jù)。

隱伏斷層淺層地震勘探上斷點(diǎn)上延計(jì)算精確定位

0　引言

活動斷層研究結(jié)果表明，在隱伏斷層埋深較淺的情況下，一旦發(fā)生6.5級以上地震，將在地表產(chǎn)生數(shù)米的錯動，其位錯的破壞力可能毀壞跨斷層的一切建（構(gòu)）筑物。目前的抗震設(shè)防措施還難以阻止這樣大的錯動對人工地面設(shè)施的直接毀壞（徐錫偉等，2002），惟一的方法是采取避讓措施。顯而易見，就有效避讓活動斷層而言，準(zhǔn)確定位活動斷層是至關(guān)重要的研究課題。

許多城市位于第四紀(jì)松散沉積物覆蓋區(qū)，斷層在地表出露不明顯。城市建筑環(huán)境復(fù)雜，使得城市之下隱伏斷層探測與地震危險(xiǎn)性評價(jià)變得十分困難。長期以來，有些城市僅以少量且不系統(tǒng)的勘探資料，繪制出定位精度極低的斷層分布圖，例如，根據(jù)20世紀(jì)60年代以來的石油地震勘探資料，銀川盆地東部和西部各存在1條隱伏斷層，但斷層的準(zhǔn)確位置不明一直成為困擾銀川市和石嘴山市城市建設(shè)與發(fā)展的難題。

2001年，福州市率先作為中國城市活斷層探測的試點(diǎn)城市，為隨后在中國20個城市全面開展活斷層探測與地震危險(xiǎn)性評價(jià)積累了經(jīng)驗(yàn)。北京、上海、天津、西安、銀川等20個城市開展的活斷層探測與地震危險(xiǎn)性評價(jià)，使得中國活斷層探測與地震危險(xiǎn)性評價(jià)工作漸趨成熟，逐漸形成城市活斷層探測與地震危險(xiǎn)性評價(jià)的較為完整的體系，活斷層定位精度基本可以滿足城市規(guī)劃與建設(shè)的要求。

目前隱伏活動斷層探測的最有效方法包括淺層地震勘探、鉆探、槽探和地層樣品沉積年齡測定。這些手段，從不同層次上漸次提高活動斷層的定位精度。然而，如何綜合利用這些手段仍是個值得探討的問題。本文在闡述活動斷層探測的基本思路、方法和步驟的基礎(chǔ)上，以石嘴山市活斷層探測與斷層活動性鑒定為例，進(jìn)一步探討了如何提高活動斷層定位精度的方法，可供城市活動斷層探測與斷層活動性鑒定參考。

1　隱伏斷層探測的基本思路、方法和步驟

隱伏活動斷層探測與地震危險(xiǎn)性評價(jià)包含兩部分內(nèi)容，探測部分主要目標(biāo)是查明隱伏斷層在近地表的分布、產(chǎn)狀，并對其活動性做出鑒定；地震危險(xiǎn)性評價(jià)部分目標(biāo)是對已鑒定為晚更新世以來活動的斷層在未來一定時段內(nèi)發(fā)生破壞性地震的可能性做出評價(jià)。本文主要涉及前一部分內(nèi)容。

隱伏活動斷層探測的基本思路是，首先根據(jù)已有資料確定探測目標(biāo)斷層，目標(biāo)斷層的分布通常精度較低，已知的斷點(diǎn)深度較大。例如，銀川盆地內(nèi)根據(jù)石油地震勘探資料，結(jié)合遙感解譯及水文地質(zhì)資料，推測在銀川市興慶區(qū)偏東部位有一條走向NNE，傾向NWW的斷層，西夏區(qū)西部有一條走向NNE，傾向SEE的隱伏斷層。根據(jù)石油地震勘探剖面斷定2條斷層的埋藏深度為400～500m。在確定了探測目標(biāo)斷層后，接著采用地球物理勘探、鉆孔聯(lián)合剖面探測、槽探和地層樣品沉積年齡測定等手段，查明斷層的分布、產(chǎn)狀及其活動性。

實(shí)踐證明，在地球物理勘探方法中，淺層地震勘探方法是確定目標(biāo)斷層位置、性質(zhì)及其平面分布的有效手段，是鉆孔聯(lián)合剖面的布設(shè)和斷層活動性鑒定的基礎(chǔ)（鄧起東等，2003；中國地震局，2009）。但由于淺層地震勘探的探測精度與地下地層結(jié)構(gòu)、介質(zhì)物性參數(shù)以及所采用的方法技術(shù)和探測參數(shù)密切相關(guān)，因此，為有效追蹤目標(biāo)斷層在不同深度范圍的特征，應(yīng)根據(jù)不同的探測目標(biāo)層深度和探測精度要求采用不同的方法技術(shù)（劉保金等，2008，2009）。例如，在第四紀(jì)覆蓋層較厚的銀川市活動斷層探測中，為了得到目標(biāo)斷層在第四系內(nèi)部的特征，采用“中－高頻地震波激發(fā)與接收，以及道間距5m和10m、排列長度600～1 000m、20～24次覆蓋”的探測方法，獲得了幾十米至1 500m深度范圍的地下結(jié)構(gòu)和斷層圖像，據(jù)此可分辨的斷層上斷點(diǎn)埋深分別為40～60m和100～150m。為進(jìn)一步確定目標(biāo)斷層位置及其上斷點(diǎn)埋深，以便為鉆孔聯(lián)合剖面探測提供依據(jù)，采用“高頻地震波激發(fā)與接收技術(shù)，以及道間距1m和3m、0～4m小偏移距和12～15次覆蓋”的工作方法，得到了近地表至數(shù)百米深度的斷層特征，據(jù)此可分辨的斷層上斷點(diǎn)埋深分別為12～15m和30～40m。然而，由于受地震勘探分辨率的限制，由地震勘探確定的斷層上斷點(diǎn)埋深往往大于實(shí)際的斷層上斷點(diǎn)埋深，即使在采用同樣探測方法和工作參數(shù)的情況下，也會因不同測線的地層結(jié)構(gòu)、介質(zhì)物性參數(shù)、干擾波發(fā)育情況等諸多因素的影響，使得淺層地震得到的斷層上斷點(diǎn)埋深不同（柴熾章等，2006，2011；劉保金等，2008）。例如，石嘴山地區(qū)的LHTC3（規(guī)劃一路）和LHTC5（星光大道）測線采用了相同的工作方法和探測參數(shù)，而可識別的斷層上斷點(diǎn)埋深分別為62～68m和35～40m。表1列舉了銀川斷層和蘆花臺斷層部分淺層地震探測線的結(jié)果。

銀川市活動斷層探測的淺層地震勘探分為控制性探測和詳細(xì)探測2個階段。在控制性探測階段之初，為有效地“抓住”斷層，首先布設(shè)了3條10m道間距長約4 000m的測線，然后采用5m道間距，初步查明了斷層的分布，并將斷層上斷點(diǎn)引到較淺深度。詳細(xì)探測階段的測線選在控制性測線之間，用以加密測線，解決控制性階段遺留的問題，選用3m道間距，測得的斷層上斷點(diǎn)進(jìn)一步變淺。為鉆孔聯(lián)合剖面探測選點(diǎn)進(jìn)行的超淺層地震勘探，采用1m道間距，得到的斷層上斷點(diǎn)埋深最淺達(dá)12～16m。以上探測步驟屬于一個不斷細(xì)化的過程。

表1　銀川盆地隱伏斷層部分淺層地震探測結(jié)果表Table 1　The shallow seismic exploration results of buried faults in Yinchuan Graben

從上文可以看出，為確定斷層的實(shí)際上斷點(diǎn)埋深及其最新活動性，僅靠淺層地震勘探是不夠的，還需要結(jié)合其他地質(zhì)學(xué)方法。其中，鉆孔聯(lián)合剖面探測是緊隨淺層地震勘探之后，進(jìn)一步提高活斷層定位精度的首選手段。鉆孔聯(lián)合剖面線的選擇以道間距1m的淺層地震探測為基礎(chǔ)，剖面線方向垂直于斷層走向。在銀川市活斷層探測期間創(chuàng)立了對折法和實(shí)時繪制聯(lián)合地質(zhì)剖面的施工方法，取得了較好的效果（雷啟云等，2011）。該方法比淺層地震勘探能更好地限定斷層上斷點(diǎn)位置和埋深的范圍，上斷點(diǎn)埋深的精度取決于錯斷地層情況。圖1為表示探測精度的示意圖。假定斷層錯斷了層③底界，而被層③頂界壓蓋，則斷層的上斷點(diǎn)必在層③之內(nèi)。斷層上斷點(diǎn)的下限深度為層③底界，上限深度為層③頂界。在正斷層情況下，斷層上斷點(diǎn)的探測精度取決于斷層下盤層③的厚度，厚度越薄，斷層上斷點(diǎn)的定位精度越高。

圖1　鉆孔剖面法判定斷層上斷點(diǎn)精度示意圖Fig．1　Sketch showing the accuracy of the upper breakpoint of fault determined from drilling geological section．

當(dāng)鉆探得到的斷層上斷點(diǎn)深度達(dá)到槽探可以達(dá)到的深度時（銀川盆地內(nèi)地下水位較淺，探槽開挖深度一般不超過6m），可實(shí)施槽探工程。相對于淺層地震勘探和鉆探而言，探槽開挖得到的斷層上斷點(diǎn)最為準(zhǔn)確。從以上分析可以看出，不同探測方法得到的斷層上斷點(diǎn)埋深不盡相同。鑒于這種情況，我們建議，除探槽開挖得到的斷層上斷點(diǎn)外，應(yīng)明確指明“某某方法可識別的斷層上斷點(diǎn)”（柴熾章等，2011）。

《中國地震活斷層探測技術(shù)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》（以下簡稱《技術(shù)規(guī)程》）中規(guī)定（中國地震局，2005），隱伏斷層平面分布圖上標(biāo)出的斷層應(yīng)是斷層上斷點(diǎn)在地表垂直投影的連線。由于以上手段得到的斷層上斷點(diǎn)深度從百余米、數(shù)十米，直到距地表數(shù)米不等，如果簡單地將不同深度的斷層上斷點(diǎn)在地表的垂直投影連接起來，那么除直立斷層外，原本為直線的斷層線將呈折線狀，與真實(shí)的斷層線存在一定差異，斷層傾角越小差異越大。這不僅在理論上是不合理的，也不能為準(zhǔn)確劃分避讓帶提供精確的活動斷層位置。為充分利用各種手段探測的成果，并得到合理且符合實(shí)際的隱伏斷層平面分布狀況，在銀川市活斷層探測期間，建立了根據(jù)鉆、槽探結(jié)果，對不同道間距淺層地震勘探得到的斷層上斷點(diǎn)做向上延伸計(jì)算的方法。經(jīng)過這樣處理后，繪制的斷層大比例尺平面分布圖不僅在理論上更加合理，其精度也得到提高。

以上說明了隱伏活動斷層探測的基本思路、采用的探測方法及步驟。下面以銀川盆地內(nèi)蘆花臺隱伏斷層探測為例，具體說明如何通過多手段、多層次、環(huán)環(huán)相扣的活斷層精定位技術(shù)，完成了蘆花臺隱伏斷層的精確定位。

2　蘆花臺隱伏斷層精確定位

2.1前人研究得到的蘆花臺隱伏斷層分布

早在20世紀(jì)50年代，長慶油田所屬勘探部門（以下統(tǒng)稱長慶石油勘探局）即開展了以探查儲油（氣）構(gòu)造為目的的勘探工作，他們在銀川盆地內(nèi)劃分出3個等級的斷層，黃河斷層和賀蘭山東麓斷層為一級斷層，它們是銀川盆地的邊界斷裂。銀川隱伏斷層和蘆花臺隱伏斷層為亞一級斷層，它們是盆地二級構(gòu)造單元的邊界。他們給出的蘆花臺隱伏斷層如圖2中綠色線所示。

20世紀(jì)末到21世紀(jì)初，中原油田分公司勘探開發(fā)科學(xué)研究院（以下簡稱中原油田勘探研究院）為進(jìn)一步評價(jià)銀川盆地的油氣遠(yuǎn)景，又進(jìn)行了一些人工地震勘探工作。他們給出的蘆花臺隱伏斷層分布如圖2中紅色線所示。

從圖2可看出，根據(jù)2個勘探部門的資料繪出的蘆花臺隱伏斷層，中間部分差異不大，南部和北部，2個城市目標(biāo)區(qū)內(nèi)的斷層走向有較大差異。根據(jù)長慶石油勘探局資料繪制的推測斷層，在銀川市西部斷層沿走向向西轉(zhuǎn)折后即消失，而中原油田勘探研究院認(rèn)為斷層繼續(xù)向南延伸。在石嘴山目標(biāo)區(qū)內(nèi)，根據(jù)長慶石油勘探局資料繪出的斷層有一個較大的彎折，而中原油田勘探研究院繪出的斷層較平直。

2.2蘆花臺隱伏斷層淺層地震勘探

在銀川和石嘴山兩城市活斷層探測期間，分別沿推測的蘆花臺隱伏斷層部署了淺層地震勘探，其測線分布見圖3。

銀川市活斷層探測期間，沿推測的蘆花臺隱伏斷層，在銀川市西部布了7條淺層地震測線，根據(jù)剖面反射波組特征和斷層判別依據(jù)，解釋出13個錯斷特征明顯的斷點(diǎn)，其中7個屬于蘆花臺隱伏斷層，其余為次級斷層。將7個蘆花臺斷層的斷點(diǎn)在地表的垂直投影連接起來，得到蘆花臺隱伏斷層在銀川市西部通過并繼續(xù)向南延伸，符合中原油田勘探研究院的結(jié)論。

在石嘴山市活斷層探測期間，以2個石油勘探部門資料繪出的推測斷層為探測目標(biāo)，由南向北逐次展開淺層地震勘探。共布設(shè)了10條淺層地震測線，其中，與蘆花臺隱伏斷層相關(guān)的有8條測線，4條測線捕捉的斷點(diǎn)對應(yīng)蘆花臺隱伏斷層，4條測線沒有發(fā)現(xiàn)斷層。主要數(shù)據(jù)列于表2。圖4為LHTC3測線反射波疊加時間剖面圖，圖上清楚地顯示了蘆花臺斷層的存在與形態(tài)。

圖2　根據(jù)石油勘探資料推測的蘆花臺斷層分布圖Fig．2　Distribution of Luhuatai Fault inferred from oil seismic exploration data．

通過2次探測，查明了南自銀川市西夏區(qū)、北至石嘴山市大武口區(qū)南，蘆花臺隱伏斷層的分布與產(chǎn)狀。蘆花臺斷層長約80km，總體走向NNE，傾向SE，斷層傾角73°～78°，斷層在崇崗鄉(xiāng)存在4km左右的間斷區(qū)。間斷區(qū)以南的主斷層走向NNE，傾向SEE。間斷區(qū)以北的北小段斷層長9km，斷層走向NE，傾向SE（圖3）。

2.3鉆孔聯(lián)合地質(zhì)剖面探測

在淺層地震勘探結(jié)果基礎(chǔ)上，沿?cái)鄬硬剂?個鉆孔聯(lián)合剖面，其位置示于圖3。雷啟云等（2011a）對3個鉆孔剖面做了闡述，這里僅摘其與本文論述有關(guān)的部分內(nèi)容。

銀川市西部的賀蘭山農(nóng)牧場剖面上，斷層上斷點(diǎn)埋深25.58m，在NXZS2－6孔埋深19.85m處取得的地層樣品，沉積年齡為124ka BP，表明銀川市西部的蘆花臺隱伏斷層屬于中更新世末期活動斷層，晚更新世以來不再活動。

石嘴山市活斷層探測期間，在主斷層北端前進(jìn)農(nóng)場一站一隊(duì)，沿淺層地震測線LHTC1（8m道距）布有一個鉆孔聯(lián)合地質(zhì)剖面，鉆探得到斷層上斷點(diǎn)埋深4.85m，為東傾正斷層，視傾角73°，在該剖面Z3－3鉆孔5.8m深度取得1個地層年齡測定樣品，測得沉積年齡為（6.5±0.2）ka BP。因此，將該點(diǎn)處斷層鑒定為全新世活動斷層。

北小段斷層上的鉆孔剖面位于石嘴山市大武口區(qū)規(guī)劃一路，平行布設(shè)于淺層地震測線LHTC3南47m。剖面中斷層被一砂層壓蓋，砂層底面埋深為4.62m，此即為蘆花臺隱伏斷層北小段斷層的上斷點(diǎn)埋深上限，斷層上斷點(diǎn)埋深下限為6.12m（圖5）。斷層為東傾正斷層，視傾角78°。孔Z2－1中5.2m處樣品測年結(jié)果為（8.0±0.5）ka BP，因此，蘆花臺隱伏斷層在規(guī)劃一路鉆孔剖面處為全新世活動斷層。

前進(jìn)農(nóng)場和規(guī)劃一路兩個剖面得到的斷層上斷點(diǎn)上限深度為4.62～4.85m，下限深度6.12m。在規(guī)劃一路場點(diǎn)，還開挖了一個大型探槽，探槽分0～3m、3～6m兩層開挖。遺憾的是，在探槽開挖即將完成時，發(fā)生了坍塌，未能得到完好的探槽剖面圖。殘留的探槽深3.8m，未揭露出斷層，至少說明斷層的上斷點(diǎn)埋深不會比3.8m更淺。根據(jù)鉆探結(jié)果，結(jié)合槽探，確定蘆花臺隱伏斷層北段的上斷點(diǎn)埋深為（5.4±0.8）m。

圖3　實(shí)測蘆花臺斷層分布圖Fig．3　Map showing the observed distribution of Luhuatai Fault．

根據(jù)鉆探取得的地層樣品沉積年齡，按活動性將蘆花臺隱伏斷層分為兩段，南段為中更新世活動斷層，北段為全新世活動斷層。雷啟云等（2011）根據(jù)蘆花臺隱伏斷層與賀蘭山東麓斷層的關(guān)系和第四系厚度分布，推測主斷層南北兩段的分界點(diǎn)應(yīng)在暖泉南5km一帶。

按活動斷層探測（DB／T 15－2009）中的定義，“活動斷層是指距今10萬年至12萬年以來活動過、現(xiàn)今仍在活動，并在未來可能活動的斷層”，蘆花臺斷層北段屬于這一定義的活動斷層。通過對該段斷層詳勘和斷層上斷點(diǎn)的上延計(jì)算，斷層的定位精度進(jìn)一步得到提高。

2.4蘆花臺隱伏斷層上斷點(diǎn)上延計(jì)算

前文提到，為得到合理且符合實(shí)際的隱伏斷層平面分布狀況，需對淺層地震勘探得到的斷層可識別上斷點(diǎn)，根據(jù)鉆、槽探結(jié)果進(jìn)行上延計(jì)算。通過上延計(jì)算，使其達(dá)到與槽探、鉆探得到的斷層上斷點(diǎn)相匹配的深度，以便為繪制準(zhǔn)確的大比例尺活動斷層帶狀分布圖提供數(shù)據(jù)。

表2　蘆花臺斷層北段淺層地震勘探結(jié)果表Table 2　The shallow seismic exploration results of the northern section of Luhuatai buried fault

為便于理解，繪制了如圖6的示意圖。圖中A為鉆探得到的斷層上斷點(diǎn)，A′為淺層地震可識別上斷點(diǎn)，D′為A′在地表的垂直投影，計(jì)算時，將A′依斷層傾角（α）向上延至A點(diǎn)，即可得到與槽、鉆探相一致的上斷點(diǎn)在地表的垂直投影點(diǎn)D。DD′為上延計(jì)算前后斷層上斷點(diǎn)在地表投影的差值。對所有淺層地震可識別上斷點(diǎn)作上延計(jì)算后，將全部D點(diǎn)連起來，即得到符合要求的斷層線。

圖4　LHTC3測線反射波疊加時間剖面圖Fig．4　The stacked time section of seismic reflections along the survey line LHTC3．

上延前后斷層上斷點(diǎn)在地面垂直投影之間的差值（圖6中的DD′）的計(jì)算公式為

上式中：AD為鉆探得到的斷層上斷點(diǎn)埋深（5m），A′D′為淺層地震可識別上斷點(diǎn)埋深（數(shù)據(jù)見表1），間斷區(qū)以南斷層傾角（α）取73°，以北斷層傾角78°。利用上述計(jì)算公式計(jì)算，得到的結(jié)果列于表3中。就表3所列舉數(shù)據(jù)看，在錦林測線上，淺層地震可識別上斷點(diǎn)與上延后斷點(diǎn)在地表垂直投影之間的偏差最大，達(dá)到18m。

根據(jù)表3計(jì)算結(jié)果，繪制了蘆花臺隱伏斷層北段大比例尺（1／10 000）帶狀斷層分布圖，圖7為其示意圖。為醒目起見，圖中對表3中4條淺層地震測線處的斷層位置予以放大。圖中綠色點(diǎn)為淺層地震確定的斷點(diǎn)位置，紅色五角星點(diǎn)為上延后的斷點(diǎn)位置，紫色為鉆孔確定的斷點(diǎn)位置?？梢钥闯?，淺層地震可識別上斷點(diǎn)直接連線得到的斷層位置偏向SE，上延斷點(diǎn)連線得到的斷層位置與根據(jù)淺層地震勘探結(jié)果直接確定的斷層最大間距為18m，對于城市建設(shè)，18m距離是一個可觀的數(shù)值。作為石嘴山市活斷層探測的最終成果，為石嘴山市轄區(qū)斷層分布區(qū)內(nèi)的工程建設(shè)，提供了精確的大比例尺（1／10 000）帶狀斷層分布圖，并應(yīng)石嘴山市政府的要求，沿?cái)鄬泳€讀取了22個斷層位置點(diǎn)坐標(biāo)值，供采取避讓措施時參考。

圖5　規(guī)劃一路鉆孔聯(lián)合地質(zhì)剖面圖Fig．5　The composite drilling geological section at Guihua First Road．

現(xiàn)有《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011－2001）》（中華人民共和國建設(shè)部等，2001）中規(guī)定，在地震烈度Ⅷ區(qū)，當(dāng)有埋深＜60m的全新世活動斷層時，工程上應(yīng)采取避讓措施，對于丙類工程其避讓距離為200m。徐錫偉等（2002）提出了活動斷層“避讓帶”寬度約為30m的建議，即活斷層兩側(cè)各15m，在斜列階區(qū)、平行斷層圍限區(qū)或彎曲區(qū)，應(yīng)把這些地區(qū)的寬度加上兩外側(cè)各15m作為活斷層直接地震災(zāi)害需要避讓的寬度。汶川8.0級地震后，周慶等（2008）根據(jù)實(shí)地調(diào)查，得出了地震斷層引起的強(qiáng)地表形變帶寬度多在10～30m，僅有個別觀察點(diǎn)的強(qiáng)形變帶寬度＞40m，甚至可達(dá)60～70m。作者在文章中指出，“結(jié)合逆斷層作用產(chǎn)生的‘地殼縮短量’，考慮到未來地震形成的地表破裂帶寬度的不確定性以及此次現(xiàn)場調(diào)查測量的誤差，初步確定地震斷層‘避讓帶’寬度為單條斷層兩側(cè)各25m?！边@一結(jié)論給出的“避讓帶”總寬度為50m。孟廣魁等（柴熾章等，2011）提出隱伏正斷層的“避讓帶”寬度為2S，

上式中：S為斷層單側(cè)避讓距離，BD為地震期間沿?cái)鄬幼钜桩a(chǎn)生破裂的寬度，δ為斷層上斷點(diǎn)定位最大誤差，d為避開破裂帶的距離（15m）。對銀川隱伏斷層這一寬度（2S）為80～95m。無論“避讓帶”寬度定為多少米，避讓帶的劃分都需以活斷層精確定位為前提條件。

表3　蘆花臺隱伏斷層上延后斷點(diǎn)偏移值計(jì)算結(jié)果表Table 3　The calculation results of breakpoint offset value of the Luhuatai buried fault

圖6　斷層上斷點(diǎn)上延計(jì)算示意圖Fig．6　Sketched map showing calculation of upward continuation of upper breakpoint of fault．

3　結(jié)語

在論述了隱伏斷層探測的基本思路、方法和步驟的基礎(chǔ)上，著重以蘆花臺隱伏斷層為例，具體介紹了如何通過多手段、多層次探測的方法，逐步實(shí)現(xiàn)斷層的精確定位。多手段是指采用了淺層地震勘探、鉆孔聯(lián)合剖面探測、槽探、地層樣品沉積年齡測定和斷層上斷點(diǎn)上延計(jì)算等技術(shù)方法，多層次是指通過這些手段從不同層次上逐步實(shí)現(xiàn)了隱伏斷層的精確定位。

淺層地震勘探是初步查明斷層分布與產(chǎn)狀的有效手段。這種手段的優(yōu)點(diǎn)在于可沿推測的目標(biāo)斷層以適當(dāng)?shù)拿芏炔荚O(shè)測線，即使在城內(nèi)亦可沿道路采用可控震源實(shí)施探測，其缺點(diǎn)是斷層上斷點(diǎn)定位精度受到一定的限制。僅就斷層上斷點(diǎn)埋深而言①中國地震局地球物理勘探中心，2005，目標(biāo)區(qū)主要隱伏斷層控制性淺層地震勘探技術(shù)報(bào)告。由于在近地表斷層的斷距通常較小，當(dāng)斷層斷距小于地震資料的垂向分辨率時，在地震剖面上就不能分辨斷層的存在，導(dǎo)致地震勘探方法得到的斷層上斷點(diǎn)埋深可能大于實(shí)際的斷層上斷點(diǎn)深度。再者，不同工作參數(shù)條件下得到的斷層上斷點(diǎn)深度不盡相同。鉆孔聯(lián)合剖面探測是進(jìn)一步提高探測精度的有效手段，高密度鉆孔剖面探測即可提高平面定位精度。亦可將斷層上斷點(diǎn)埋深限定在有限范圍內(nèi)。但這種方法受到場地條件限制，城市內(nèi)很難找到適于布施鉆孔剖面的場點(diǎn)。當(dāng)斷層上斷點(diǎn)埋深達(dá)到探槽開挖可以達(dá)到的深度時，開挖探槽不僅可以更精確地定位斷層，還能為斷層活動性評價(jià)提供條件。但在城市范圍內(nèi)場點(diǎn)的選擇比鉆孔聯(lián)合剖面探測更加困難。

圖7　蘆花臺隱伏斷層全新世活動段帶狀斷層分布示意圖Fig．7　Sketch map of the zonal distribution of Holocene faults of Luhuatai buried fault．

上述探測手段的實(shí)施是探測精度逐步提高的過程，然而所取得的探測結(jié)果最大量的是淺層地震探測數(shù)據(jù)。如果簡單地將這些手段得到的不同精度的斷層上斷點(diǎn)的垂直投影連接起來，得到的斷層平面分布圖不僅在理論上不合理，精度也難以保證。為解決此問題，提出了對淺層地震可識別的斷層上斷點(diǎn)向上延伸計(jì)算的方法，使其達(dá)到與鉆探或槽探得到的斷層上斷點(diǎn)相匹配的深度，從而使得繪制的大比例尺（1／10 000）活斷層分布圖更加準(zhǔn)確。

需要說明的是，蘆花臺隱伏斷層的平面分布圖，是根據(jù)銀川市和石嘴山市2個目標(biāo)區(qū)探測結(jié)果繪制的。斷層按活動性分為南、北兩個段落，南段屬中更新世活動斷層，北段為全新世活動斷層。遵照《技術(shù)規(guī)程》中的定義（中國地震局，2005），對屬于活動斷層的北段進(jìn)行了精確定位，相比之下北段的定位精度高于南段。

致謝本文涉及的淺層地震勘探由中國地震局地球物理勘探中心完成，鉆探由寧夏伊斯蘭地質(zhì)工程公司完成，本文寫作過程中得到中國地震局地球物理勘探中心劉保金研究員的幫助，在此一并表示感謝。

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Abstract

Based on the discussions on the basic ideas，methods and procedures for detecting buried faults and taking the example of Luhuatai buried faults in Yinchuan Basin，the paper introduces in detail the multi-means，multi-level detection methods for gradually determining the accurate location of faults．Multi-means refer to the technical methods such as shallow seismic exploration，composite drilling section，trenching，dating of sedimentary strata samples and calculation of upward continuation of fault’s upper breakpoints，etc．Multi-levels refer to gradually determining accurate location of fault at different levels with the above means．

Results of shallow seismic exploration reveal that the Luhuatai buried fault has a strike of NNE in general，dip SEE，with the dip angle between 73°to 78°．Geometrically，the fault consists of a main fault and a small north-segment fault in plane．The main fault runs along the NNE direction from Xixia District of Yinchuan City，passing through Jinshan Township to Chonggang Township，and there is a 4km or so intermittent zone between the main fault and the small north-segment fault．The small north-segment fault is 9km long，distributed between the north of Chonggang Township to the south of Shizuishan City．According to dating of sediments sampled from drill holes，the main fault can be further divided into the southern segment and the northern segment．The southern segment of Luhuatai buried fault is active in Pleistocene，while the northern segment is active in Holocene．

Shallow seismic exploration can detect the upper breakpoint of fault deeper than drilling ortrenching does．If simply connecting the vertical projections of these breakpoints on the surface，there is a certain bias of fault strike．To this end，we did accurate location for the Holocene active northern segment of Luhuatai buried fault，in which upward continuation calculation is done based on the fault dip to match the upper breakpoint of fault obtained from shallow seismic exploration with the depth of the upper breakpoints obtained from drilling．Through the accurate location of the fault，we get the geometric distribution，occurrence and segmentation of activity of Luhuatai buried fault at the near-surface．Our results provide reliable basis for the safety distance from active faults for engineering construction projects in the Luhuatai buried fault area of Shizuishan City．The methods discussed in this paper for accurate location of buried active faults are of reference value for buried fault exploration in other similar cities or regions．

THE ACCURATE LOCATION METHODS FOR BURIED ACTIVE FAULT EXPLORATION：AN EXAMPLE OF LUHUATAI FAULTS IN YINCHUAN GRABEN

WANG Yin1，2）MENG Guang-kui2）CHAI Chi-zhang2）LEI Qi-yun2）DU Peng2）XIE Xiao-feng2）
1）School of Earth Science and Resources，China University of Geosciences（Beijing），Beijing100083，China
2）Earthquake Administration of Ningxia Hui Autonomous Region，Yinchuan750001，China

buried fault，shallow seismic exploration，upper breakpoint，upward continuation calculation，accurate location

P315．2

A文獻(xiàn)標(biāo)識碼：0253－4967（2015）01－0256－13

10．3969／j．issn．0253－4967．2015．01．020

王銀，女，1979年生，2004年畢業(yè)于蘭州大學(xué)地理信息系統(tǒng)專業(yè)，工程師，主要從事數(shù)據(jù)庫、活動構(gòu)造研究，現(xiàn)為中國地質(zhì)大學(xué)（北京）構(gòu)造地質(zhì)學(xué)專業(yè)在讀碩士生，電話：0951－5068235，E－mail：107639589＠qq．com。

2013－09－22收稿，2014－06－30改回。

中國地震局地震行業(yè)科研專項(xiàng)（201408023）、中國地震局地質(zhì)研究所基本科研業(yè)務(wù)專項(xiàng)（IGCEA1220）和國家自然科學(xué)基金（41202158）共同資助。