活斷層探測中地球物理勘探的應(yīng)用

摘 要：所謂活斷層是指晚第四世紀(jì)以來活動著的斷層，10萬年來有過活動，現(xiàn)在尚且仍在活動，未來還有活動空間的斷層；地球物理勘探就是指運用物理原理到具體實踐活動中，研究地質(zhì)構(gòu)造并提出解決方案解決勘探中存在的問題；本文結(jié)合作者工作經(jīng)驗，進(jìn)行了地球物理勘探在活斷層探測中的應(yīng)用研究。

關(guān)鍵詞：活斷層；地球物探；應(yīng)用

一、我國地球物理勘探發(fā)展

物探是地質(zhì)學(xué)研究中的一種必不可少的方法，地球物理勘探的工作內(nèi)容主要是運用相應(yīng)儀器，測量、接收物理現(xiàn)象訊息，用相應(yīng)物理方法提取有效信息，結(jié)合相應(yīng)地質(zhì)條件分析，然后做出地質(zhì)解釋，對地質(zhì)構(gòu)造有一個理性的分析了解。物探的研究基礎(chǔ)是各種巖石、礦石的密度、電性、彈性、磁性等物理性質(zhì)，它用不同物理儀器，采用不同物理方法，探測地球物理場的變化。

目前主要有的物探方法有：重力物探、磁法物探、地震物探、放射性物探等。它綜合運用電子學(xué)、物理學(xué)、計算機技術(shù)等多門學(xué)科的理論知識、方法技術(shù)。有時，為了使解釋結(jié)果更加合理有效，一般要求配合使用多種物探方法。物探儀器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于冶金、煤炭、水電、建筑等各項領(lǐng)域。

二、物探技術(shù)在活斷層探測中的應(yīng)用

活斷層探測的主要目的就是盡量準(zhǔn)確查明地表附近正在活動斷層的分布空間在哪里，確定其空間延伸情況，并探測可能存在的隱形斷層空間。讓我們能夠了解地下介質(zhì)的活動特性，對未來可能存在的危險性及早做出評價?；顒訑鄬舆@一術(shù)語是本世紀(jì)初由李四光等先后提出的?；顢鄬邮侵竿淼谒氖兰o(jì)以來活動著的斷層，而晚第四世紀(jì)是距今10萬年至12萬年的時段。10萬年來有過活動，現(xiàn)在尚且仍在活動，未來還有活動空間的斷層。

活動斷層的特征有哪些：（1）斷層穿過新沉積物。如：上新世紀(jì)土層是深紅色粘土、早更新世紀(jì)土層是棕紅色粘土、中更新世紀(jì)土層是紅色粘土，晚更新世紀(jì)土層是黃土，山西大同的火山群內(nèi)成階梯狀活動的斷層就將各個時期的土層明顯斷開。（2）特殊地貌。如：陡坎山的山腳常常呈現(xiàn)狹長條狀的洼地或沼澤；沿著斷層帶常有泉水涌出，或成溫泉；由斷層兩側(cè)地下水位的變化引起的地表植被差異。（3）地震?；顒訑鄬痈浇慕?jīng)常可以記錄到小震，斷層附近生活居民常常感到震感。（4）建筑變形。斷層地帶的地基常常會發(fā)生傾斜或者錯開，造成地表建筑物扭曲變形。

活動斷層的活動特征實際是斷層的形態(tài)的一種，是斷層更加精細(xì)的一類特征。高精確度的物探方法能很精確地勾畫出地層分布。核輻射異常與新構(gòu)造斷裂活動聯(lián)系十分密切。在活斷層探測中，不同的物探方法作用不同，根據(jù)其作用可以分為前期區(qū)域探測方法和詳細(xì)探測方法。前期區(qū)域探測方法包括重磁、電發(fā)、遙感；詳細(xì)探測方法包括淺層地震方法、電磁法、井中地球物理方法。

目前活斷層探測中最為有效的探測方法是淺層高分辨地震勘探，它可以準(zhǔn)確辨別出斷層的位置、幾何形態(tài)、斷層活動、斷層帶寬度，對了解地質(zhì)構(gòu)造活動的歷史，研究地震發(fā)生的可能性作用巨大。城市地區(qū)淺層地震勘探要受到交通機械振動的干擾影響其勘探效果，因此必須采取切實可行的措施，通過合理選擇震源、合理制定技術(shù)方案、合理采取技術(shù)手段，最大可能排除干擾，提高信噪比。目前高質(zhì)量淺層地震勘探可以提供2-3米水平分辨率，深度在10%的垂直分辨率。

地質(zhì)雷達(dá)在探測斷層的形態(tài)特征和埋藏深度上具有較高的分辨率。但是，與此相對，地質(zhì)雷達(dá)的探測深度很有限，僅僅能探測到近地表30米，地質(zhì)雷達(dá)的電磁波受空間電磁干擾后，會影響分析結(jié)果。綜合地球物探方法在探測城市中活動斷層中重要的作用知，物探方法提供活動斷層的具體空間位置，推測活動斷層可靠性數(shù)據(jù)。長期以來，地球物理勘探方法解釋活斷層方面發(fā)揮了非常重要的作用，受到了地球物理學(xué)家和地質(zhì)學(xué)家的重視。如：在城市地震活斷層調(diào)查中，地震反射資料、折射資料可是不同介質(zhì)特性的綜合解釋，又如：電法勘探、地震勘探和磁法勘探等資料的綜合解釋。往往通過利用兩種以上的探測方法，使得到結(jié)果相互印證、相互補充，準(zhǔn)確分析斷層和風(fēng)化帶，確定斷層和風(fēng)化帶的位置或者大致分部范圍。在不同地區(qū)，各種地球物理方法反映的地下情況也不盡相同，反映的活斷層情況也不盡相同。電磁法、地質(zhì)雷達(dá)、高密度電法、井間層析成像等等這些方法都是研究近地表活動規(guī)律、斷層形態(tài)特征的重要方法；深部地震、大地電磁等方法就一般適用于研究活動斷層的內(nèi)部、深部規(guī)律；而地質(zhì)雷達(dá)、發(fā)射性方法就可以研究斷層活動性。

總之，這些不同的方法在研究地球物理性方面非常重要，要注意區(qū)分各種方法的重點并結(jié)合使用。活斷層探測及評價是一項難度比較大的綜合型研究課題，它涉及地球物理、地質(zhì)外貌、斷層活動期、地震活動、甚至巖石年齡測定等學(xué)科綜合研究分析，只有各個方面綜合分析、綜合評定，才能最終得出有關(guān)活斷層探測的正確結(jié)論。

現(xiàn)今，活斷層研究的方法主要有以下集中：（1）地形地貌法：該法是利用活動斷層在地表地形、水系等方面的特征顯示進(jìn)行推測。活斷層形成的大地貌是豐富多樣的，表現(xiàn)各不相同：高山峻嶺、平原洼地等。正斷層地貌表現(xiàn)會是斷層陡坎、伴生的地墜洼地。（2）地質(zhì)觀察法：觀測斷層在某一期運動或重復(fù)運動的特征，并分析斷層空間分布與相互關(guān)系，進(jìn)而推斷斷層活動性。（3）年代測定：在進(jìn)行活斷層評價時，年代測定至關(guān)重要且方法多樣。當(dāng)前經(jīng)常使用的測年方法主要有TL和ESR。采用TL和ESR法測定斷層破碎帶內(nèi)斷層活動停止后所填充的方解石等形成的年代，用來估計方解石形成之前斷層活動大致年代。隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展和計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，問題是一直存在的，但物探技術(shù)不斷成熟、不斷進(jìn)步。隨著新理論、新方法、新儀器的運用推廣，現(xiàn)代地球物探技術(shù)發(fā)展趨勢必將朝更加廣闊的方向邁進(jìn)。

三、結(jié)語

活斷層評價其實是一個很困難的活動，城市是一個人口、建筑密集的公共場合，自然干擾因素就多，比如，工業(yè)生產(chǎn)、公共設(shè)施、公共交通、人民生活等。排除煩擾是必須的而且使困難的不容易達(dá)成的。再者，這項評價工作也是一個全新的工作，沒有范式成規(guī)可以模仿，國外先進(jìn)的發(fā)達(dá)國家目前也正處于實踐摸索中?？偠灾?，第四世紀(jì)沉積覆蓋的平原城市進(jìn)行活斷層探測比較困難，這些地區(qū)沒有直觀的地質(zhì)露頭，難以確定斷層。干擾源那么多，完全排除根本就是不太可能實現(xiàn)的。探測活斷層時，不同地球物理方法效果不同。評價活斷層活動時，結(jié)合各種學(xué)科，綜合分析、綜合評價。用物探方法探測活斷層活動時，要首先對傳統(tǒng)的技術(shù)方法改進(jìn)調(diào)整，探測抗干擾性和準(zhǔn)確性。然后，針對城市地區(qū)各自不同的特點，運用多種有效方法綜合分析、綜合評定后，得出最準(zhǔn)確的活斷層分布圖像和地下介質(zhì)結(jié)構(gòu)結(jié)論。

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作者簡介：馬洪武（1980-），男，工程師，現(xiàn)在黑龍江省煤田地質(zhì)物測隊工作。