四川省區(qū)域性場(chǎng)地分類的初步研究

亢川川，馬 超，劉 韶,李建亮,史丙新,孔 軍

(1.四川省地震局，四川 成都 610041；2.中國(guó)地震局地球物理研究所，北京 10081)

四川省區(qū)域性場(chǎng)地分類的初步研究

亢川川1,2，馬 超1，劉 韶1,李建亮1,史丙新1,孔 軍1

(1.四川省地震局，四川 成都 610041；2.中國(guó)地震局地球物理研究所，北京 10081)

1 方法介紹

1.1 地形坡度法

圖1 Wald等(2007)實(shí)測(cè)與地形坡度關(guān)系圖(A)活動(dòng)構(gòu)造區(qū)(B)穩(wěn)定大陸區(qū)

表1 坡度范圍與值范圍對(duì)應(yīng)表[3]

表2 不同年代地層單元與場(chǎng)地類別對(duì)應(yīng)關(guān)系表

1.2 地表地質(zhì)法

2 數(shù)據(jù)情況

地形坡度法中，本文使用的DEM(數(shù)字地形高程模型)數(shù)據(jù)是SRTM(Shuttle Radar Topography Mission)數(shù)據(jù)。它是美國(guó)太空總署(NASA)和國(guó)防部國(guó)家測(cè)繪局(NIMA)以及德國(guó)與意大利航天機(jī)構(gòu)共同合作完成聯(lián)合測(cè)量,由美國(guó)發(fā)射的“奮進(jìn)”號(hào)航天飛機(jī)上搭載SRTM系統(tǒng)完成。SRTM-DEM有多個(gè)版本(V1/V2/V4)，多種格式(hgt/Tiff/Bil/ArcGrid)，多種精度(SRTM1/SRTM3/SRTM30)。其中V1為原始版本，V2為利用現(xiàn)有水體數(shù)據(jù)庫(kù)在V1基礎(chǔ)上進(jìn)行修正的版本，V4版是在V2版缺失數(shù)據(jù)區(qū)域進(jìn)行插值和修補(bǔ)的版本。SRTM1是以地球等角坐標(biāo)系的1角秒作為采樣間隔(約30 m)，SRTM3和SRTM30分別是以3角秒和30角秒為采樣間隔(約90 m和約1 km)。目前可在美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(簡(jiǎn)稱USGS)網(wǎng)站上下載SRTM的3種精度(SRTM1/SRTM3/SRTM30)的Tiff格式的數(shù)據(jù)。其中SRTM1經(jīng)度數(shù)據(jù)于2017年公布，且這3種經(jīng)度測(cè)量數(shù)據(jù)均能覆蓋中國(guó)。

3 結(jié)果與分析

3.1 場(chǎng)地分類結(jié)果

圖2 四川省場(chǎng)地類別劃分

3.2 特征地區(qū)場(chǎng)地類別分析

四川省總面積約48.6萬(wàn)km2，四川西部面積約33.7萬(wàn)km2、四川東部面積約14.9萬(wàn)km2。東西、南北向長(zhǎng)度分別約為 1 075 km和921 km。四川位于青藏高原和長(zhǎng)江中下游平原的過(guò)渡帶，西高東低，西部為高原、山地，海拔多在 3 000 m以上，而東部為盆地、丘陵，海拔多在500～2 000 m之間。四川以山地為主，具有山地、丘陵、平原和高原4種地貌類型，分別占全省面積的74.2%、10.3%、8.2%、7.3%(百度百科)。四川東部可分為邊緣山地和盆地底部?jī)纱蟛糠?，邊緣山地多中山和低山。盆地底部多丘陵、低山和平原，地表組成物質(zhì)新而單一，多砂泥巖與第四紀(jì)沉積物。

盆地底部可分為三部分：(1)在龍泉山和龍門(mén)山、邛崍山之間的盆西平原特征區(qū)域，系斷裂下陷由岷江水系的河流沖積而成，面積約 9 000 km2，為中國(guó)西南最大的平原，因成都位于平原之中，故稱成都平原。成都平原地勢(shì)由西北向東南傾斜，地表平坦，它由岷江、沱江、涪江、青衣江等八條河流沖積聯(lián)綴而成，地表物質(zhì)較軟。成都平原基底由白堊紀(jì)和下第三紀(jì)碎屑巖(紅層)組成，平原主體物質(zhì)由第四系松散堆積物組成，絕大的數(shù)場(chǎng)地大致對(duì)應(yīng)我國(guó)場(chǎng)地類別劃分的Ⅱ類。(2)在龍泉山和華鎣山之間的盆中丘陵特征區(qū)域，面積約8.4萬(wàn)km2。地勢(shì)由北向南傾斜，巖層近于水平，在流水的長(zhǎng)期侵蝕切割作用下，形成臺(tái)階狀的方山丘陵，南部多淺丘，北部多深丘。丘陵地表軟硬相間的紫紅色砂、頁(yè)巖極易風(fēng)化為紫色土，場(chǎng)地大致對(duì)應(yīng)我國(guó)場(chǎng)地類別劃分的Ⅱ類、或Ⅱ-Ⅰ類。(3)華鎣山以東為盆東平行嶺谷區(qū)特征區(qū)域，面積約5.3萬(wàn)km2，由多條近東北西南走向的條狀背斜山地與向斜寬谷組成。背斜山地長(zhǎng)者逾300 km，短者不足20～30 km。山地陡而窄，寬5～8 km，高600～1 000 m。山地頂部的石灰?guī)r被雨水溶蝕后，常成凹槽。山嶺間的谷地寬而緩，其間丘陵、平壩交錯(cuò)分布，是平行嶺谷區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要地區(qū)。山嶺背斜頂部由硬巖構(gòu)成，大致可歸類到B類。而向斜相當(dāng)于弱巖部分，大致對(duì)應(yīng)我國(guó)場(chǎng)地類別的Ⅱ-Ⅰ類，硬度一般達(dá)不到B類對(duì)應(yīng)描述中巖石的硬度。匯總上述3個(gè)特征區(qū)域的面積，在四川東部我們可以粗略估計(jì)D類和C類場(chǎng)地面積占總面積的比例或可達(dá)到60%～70%；B類場(chǎng)地的面積占比30%～40%。就B類場(chǎng)地而言，特征場(chǎng)地宏觀場(chǎng)地分析的結(jié)果與地形坡度法和地質(zhì)法的結(jié)果存在較大差異。結(jié)果表明，在四川東部直接引用其他地區(qū)的關(guān)系獲得的場(chǎng)地分類不夠準(zhǔn)確，需要結(jié)合四川實(shí)測(cè)鉆孔資料對(duì)相關(guān)關(guān)系進(jìn)行修正。

表3 四川省場(chǎng)地類別面積匯總表

在四川西部分區(qū)，川西高原特征區(qū)域?yàn)榍嗖馗咴瓥|南緣和橫斷山脈的一部分，分為川西北高原和川西山地兩部分，屬于四川省西部與青海、西藏交界的高海拔區(qū)，是青藏高原東南方的延伸區(qū)域。區(qū)域內(nèi)分布雀兒山、大雪山、邛崍山等山脈，金沙江、雅礱江、大渡河等河流縱穿而過(guò)。川西高原總面積約23.6萬(wàn)km2，該區(qū)域高山分布著大量的森林土、草甸土，主要有高山草甸土，分布在高山林線以上，粗略估計(jì)高山草地占比接近一半，而此類高山草場(chǎng)的場(chǎng)地歸類到B類場(chǎng)地略高估了其場(chǎng)地的硬度，歸類到C類的第二、三個(gè)細(xì)分窗口較為合理。另外，川西山地區(qū)位于青藏高原東部橫斷山系中段，地貌類型為中山峽谷。全區(qū)絕大多數(shù)面積為山地，且多為南北走向，兩山夾一谷。川西山地河谷遍布紅壤及黃紅壤，主要在安寧河谷(約 1 000 km2)、金沙江谷、雅礱江谷坡階地以及湖盆臺(tái)地。紅壤的母質(zhì)是花崗巖、變質(zhì)巖、砂、泥巖和第四紀(jì)老沉積物，在長(zhǎng)期干濕季分明的濕熱條件下，風(fēng)化而成，可見(jiàn)紅壤的硬度遠(yuǎn)不及B類場(chǎng)地描述中巖石的硬度，對(duì)應(yīng)到C類的第二、三個(gè)細(xì)分窗口較為合理。經(jīng)上述分析，我們可粗略估計(jì)較為堅(jiān)硬的B類場(chǎng)地、C類的第二、三個(gè)細(xì)分窗口場(chǎng)地面積之和占四川西部分區(qū)總面積的60%～70%；對(duì)應(yīng)場(chǎng)地的面積占比上，坡度法和地質(zhì)法分別為72%和91%。結(jié)果表明，在四川西部對(duì)于較堅(jiān)硬和巖石類場(chǎng)地的估計(jì)上，坡度法的估計(jì)結(jié)果比地質(zhì)法更接近實(shí)際。

四川西部堅(jiān)硬場(chǎng)地廣泛分布，但相對(duì)軟弱的場(chǎng)地也有成片分布，比如若爾蓋草原、石渠濕地和西昌市河谷平壩區(qū)。若爾蓋草原是我國(guó)三大濕地之一，總面積167 km2，該片土地存在沼澤，土壤長(zhǎng)期浸泡在水中，場(chǎng)地條件十分軟弱，符合NEHRP規(guī)范中E類場(chǎng)地的一般描述。據(jù)四川省遙感中心2001年對(duì)石渠的調(diào)查表明：石渠有著大片的濕地，面積為303 km2。石渠濕地的場(chǎng)地條件與若爾蓋濕地類似，十分軟弱。西昌市河谷平壩區(qū)是四川省第二大河谷平原，面積約435 km2，覆蓋層極厚，一些勘察資料表明該區(qū)域分布Ⅲ-Ⅳ類場(chǎng)地。坡度法估計(jì)了軟弱場(chǎng)地面積，與特征區(qū)域調(diào)查結(jié)果存在一定差異，為反應(yīng)四川西部真實(shí)的場(chǎng)地分布，應(yīng)以四川的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)修正坡度法的關(guān)系后應(yīng)用。地質(zhì)法未對(duì)十分軟弱的E類場(chǎng)地的進(jìn)行估計(jì)，該方法應(yīng)用于四川省需要在實(shí)測(cè)資料和更大比例尺地質(zhì)圖的地層單元對(duì)應(yīng)關(guān)系上完善。需要強(qiáng)調(diào)的是，我們對(duì)四川省場(chǎng)地的估計(jì)成果對(duì)于特定場(chǎng)地并不適用。

4 討論與建議

(1)在四川地區(qū)，實(shí)現(xiàn)了直接利用地形數(shù)據(jù)或地質(zhì)圖估計(jì)區(qū)域性的場(chǎng)地分類。(2)利用地形坡度法和地表地質(zhì)法分別獲得了四川省場(chǎng)地分類結(jié)果，其宏觀分布大體一致、可以相互印證，說(shuō)明兩種方法應(yīng)用在四川大體可行。(3)對(duì)四川省內(nèi)特征地區(qū)場(chǎng)地條件的分析表明：直接引用已有的成果[1]估計(jì)四川省的場(chǎng)地分類，均存在一定誤差，需要四川省的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)其修正后應(yīng)用。(4)需要指出的是四川省場(chǎng)地的估計(jì)結(jié)果對(duì)于特定場(chǎng)地并不適用。

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ApreliminarystudyofregionalsiteclassificationinSichuan

KANG Chuanchuan1,2,MA Chao1,LIU Shao1,LI Jianliang1,SHI Binxin1,KONG Jun1

(Sichuan Earthquake Agency, Sichuan Chengdu 610041, China)

This paper discusses the application of two representative regional site classification methods (topography, slope method and surface geology method) in Sichuan province. Topographic slope method estimate regional site classification directly using topographic data. We use Wald (2007) to present the correlation between the topographic slope and the vs30 (the average shear-velocity down to 30m), after using SRTM30 DEM digital elevation model to calculate the topographic slope, the vs30 distribution in Sichuan province is deduced. Finally, the site classification of Sichuan was obtained according to the site classification method of American NEHRP standard. Another method is surface geology, We refer to the correlation between geological units and vs30 proposed by Wills (2000), based on the geological unit of the 1:500,000 geological map in Sichuan Province, the vs 30 distribution of the whole province is estimated and the classification map of the site is obtained.We compared the results of the two methods in Sichuan Province, and made a comparative analysis with the investigation results of the site conditions of the characteristic area. The results show that (1) the macro distribution of Sichuan province site classification results was similar on the basis of the above two kinds of site classification, the two methods used in Sichuan generally feasible. (2) The direct reference to the results of other regional relations to estimate the site classification of Sichuan Province will lead to certain errors, the regional relations needs the actual data of Sichuan province to revise and apply later.

P31.5911

:B

:1001-8115(2017)03-0037-06

2017-07-16；

：2017-08-01

國(guó)際科技支撐計(jì)劃課題“城鎮(zhèn)地震防災(zāi)與應(yīng)急處置一體化服務(wù)系統(tǒng)及其應(yīng)用示范(2015BAK18B04)”和中國(guó)地震局地球物理研究所專項(xiàng)“基于高程數(shù)據(jù)的大尺度場(chǎng)地地震動(dòng)影響調(diào)整方法研究”共同資助。

亢川川(1982-)，男，蒙古族，吉林省松原市人，工程師，從事工程地震方面工作，E-mail:kangchuan@126.com.

10.13716/j.cnki.1001-8115.2017.03.009