基于跨斷層資料的斷層活動性分析

李家寧 文翔 原永東 黃惠寧

摘 要：基于廣西省跨斷層短水準資料，對合浦-北流斷裂帶、防城-靈山斷裂帶的活動性進行了分析。結(jié)果表明，兩條斷裂帶的近期的活動性增強。其中合浦-北流斷裂帶2017年活動速率達到了0.62mm/a，超過其年均活動速率范圍0.44～0.59mm/a，防城-靈山斷裂帶2017年活動速率為0.02mm/a，處于其年活動速率范圍0.02～0.04mm/a的最低值，而且2018年單期最大活動量均值達到了0.59mm/a，遠超單期活動量0.2mm/期，未來需關注這兩條斷裂的活動性。

關鍵詞：跨斷層測量；斷層活動性；數(shù)據(jù)處理

中圖分類號：P315.73 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）20-0174-02

引 言

活動斷裂是一種現(xiàn)代正在活動的構造，它與地震和地質(zhì)災害緊密相關，從而對經(jīng)濟區(qū)和工程安全直接造成威脅。近年來，斷裂的活動性以及地震安全評價工作越來越受到國內(nèi)外學者的重視[1]。目前為研究斷裂的活動性，已經(jīng)有多種手段可以進行，目前主要有GPS、InSAR、蠕變、短基線、短水準等方式。而為了解廣西省斷裂帶活動情況，不同學者通過地質(zhì)地貌、地震活動性、遙感解譯、地質(zhì)雷達等手段進行了一定研究[1～3]，但很少有定量的研究。而跨斷層短水準測量布設在斷層兩側(cè)，可以定量且近距離觀測斷層活動性，廣西省從上世紀八十年代陸續(xù)建立了多個跨斷層場地（短水準）進行測量。并且已經(jīng)積累了大量的測量數(shù)據(jù)，為基于跨斷層測量測量資料的斷層活動性分析提供了基礎。

本文基于現(xiàn)有數(shù)據(jù)連續(xù)性較好的幾個跨斷層場數(shù)據(jù)進行計算，初步討論了其所跨斷裂帶的現(xiàn)今構造活動，為今后的研究工作提供一定的支持。

1 場地情況

廣西活動性斷裂以北東向和北西向2組斷裂為主，它們構成了廣西活動性斷裂的“X”型格架。北東向斷裂主要分布在桂東南地區(qū)，主要斷裂有南寧-柳州-桂林斷裂帶、防城-靈山斷裂帶、合浦-北流斷裂帶。北西向斷裂主要分布在桂西北地區(qū)，主要斷裂帶有巴馬-博白斷裂帶、百色-合浦斷裂帶、靖西-崇左斷裂帶、那坡斷裂帶[5]。

地震活動主要分布在斷裂帶上，為了觀測廣西省主要斷裂帶的活動變化情況，自1975年起，廣東省地震局陸續(xù)建立了靈山、大垌、玉林、旺茂、平果、百色等跨斷層場地，分別觀測防城-靈山斷裂帶、合浦-北流斷裂帶、右江斷裂帶的運動情況。由于歷史或自然原因，目前在測得跨斷層場地為靈山、旺茂、百色、平果，共4個場地、8個測項（如圖1），其短水準的觀測精度小于0.45mm/km。

由于百色、蘋果場地地質(zhì)資料不清，故本文只利用靈山、旺茂兩個場地共四條短水準路線來研究其所跨斷層的活動性。

2 數(shù)據(jù)處理方法

2.1 數(shù)據(jù)預處理

廣西新構造活動主要是繼承性的，表現(xiàn)在垂直運動上為全區(qū)性抬升[5]，而且跨斷層觀測資料中可能存在著粗差、地表熱形變、降雨等引起的年動態(tài)變化和斷層繼承性構造活動導致的線性變化部分，為真實獲取斷層垂直活動量，減弱其他因素的影響。本文在進行跨斷層數(shù)據(jù)預處理時，采用以下方法[6]：

首先將不同年份（序號為）相同月份（序號為）的斷層活動量取平均得到，然后再在此基礎上，用每一年每一期的活動量（ ）減去每一期對應的平均值獲取，稱之為總體性去周期，其中為年，為參與計算測線的總觀測年數(shù)。

2.2 累積活動量計算

經(jīng)上述預處理后，將處理后的結(jié)果全部轉(zhuǎn)換為上盤測量到下盤的結(jié)果，然后以第一期數(shù)據(jù)為基準值，以后每一期觀測值減去基準值，進而獲取每一期的斷層垂直活動量。如果以后幾期結(jié)果趨勢一致，且逐漸變大，說明斷層張性活動增強，反之，逐漸變小，說明斷層壓性活動增強。

2.3 年速率計算

經(jīng)數(shù)據(jù)預處理后，單獨統(tǒng)計每年的觀測期數(shù)并求和，然后取平均值，防止因每年觀測期數(shù)改變而造成的未知錯誤。

其中為每年觀測的總期數(shù)，為每年觀測期序號，為對應高差值。

3 斷層活動性分析

3.1 防城-靈山斷裂帶

靈山場地位于防城-靈山斷裂帶，該場地有三條測線，其中2點位于斷層的上盤、1點與3點位于斷層的下盤（圖2），故研究靈山2-3和靈山2-1兩條測線?；谏鲜龇椒ㄟM行了計算，研究結(jié)果表明，兩條測線運動形態(tài)相對一致，說明該場地觀測結(jié)果具有很好的一致性，同時其原始觀測結(jié)果的正確性也得到確認。從測線的每期活動量可以看出斷層活動狀態(tài)總體穩(wěn)定，但2013年6月靈山2～3（k）出現(xiàn)+0.82mm突跳、靈山2-1（k）9月份出現(xiàn)+1.39mm的突跳變化量后，兩條曲線出現(xiàn)整體下降的趨勢，表明防城-靈山斷裂帶近期壓性活動逐漸增強。從其年活動速率情況可以看出2012至2013年都出現(xiàn)由正值向負值的突變，而且2013年以后都趨于零（其中18年尚未結(jié)束，其年速率不予考慮），靈山2-3及靈山2-1測線2017年年速率分別為-0.03mm/a、-0.02mm/a，接近于零，這種情況的出現(xiàn)可能是斷層附近開始進行應變能積累，其處于孕震階段。

3.2 合浦-北流斷裂帶

旺茂跨斷層場地位于合浦-北流斷裂帶上，該場地有三條測線（圖3），N點與W點位于斷層上盤，S點位于斷層下盤，因此主要研究NS測線及WS測線。同樣基于上述方法，得出每期斷層垂直活動量及年活動速率（圖3）。NS與WS結(jié)果表明該場地所在的合浦-北流斷裂1999年以前維持較為平穩(wěn)的活動狀態(tài)，1999年之后出現(xiàn)整體下降趨勢，雖然2013年以后斷層活動量的波動幅度較大，NS變化幅度最大達到2.58mm，WS變化幅度最大達到2.48mm，但曲線整體形態(tài)表明該斷裂帶仍處于壓性過程中，而且年速率也一直處于較大值，2017年分別達到了-0.69mm/a、-0.56mm/a。

3.3 綜 述

按照上述方法，獲取各條測線相鄰兩期的活動速率均值以及年速率均值，其結(jié)果如表1。結(jié)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)同一場地，跨過同一斷層的不同測線所計算的活動量均值以及年速率均值都相對接近，進一步驗證其觀測數(shù)據(jù)的可靠性。其中防城-靈山斷裂帶的活動性較合浦-北流斷裂帶的活動性低。

4 結(jié) 論

合浦-北流斷裂帶的活動速率大于防城-靈山斷裂帶的活動速率，但活動速率多都變大。合浦-北流斷裂帶每期活動量大約1mm/期，年活動速率均值為0.44～0.59mm/a，其中旺茂場地兩條測線顯示其結(jié)果2017年以來，其年活動速率變大，均值達到了0.62mm/a，而且2018年兩條測線的單期活動量分別為1.26mm、1.57mm也超過了其均值，表明該斷裂的活動性增強。防城-靈山斷裂帶每期活動量大約為0.2mm，年活動速率均值為0.02～0.04mm/a。2017年結(jié)果顯示，其年活動速率均值達到0.022mm/a，處于均值附近，但2018年兩條測線的單期活動量分別為最大值分別為0.79mm、0.39mm，遠超其均值。

基于跨斷層資料結(jié)果，各條測線的單期活動量以及最近一年的年活動速率都超出其均值范圍，表明合浦-北流斷裂帶、防城-靈山斷裂帶兩條斷裂帶斷裂帶近期活動性有所增強，需關注這兩條斷裂帶的活動性。

參考文獻

[1]何 軍，劉懷慶，黎清華，朱章顯.廣西防城-靈山斷裂帶北東支靈山段活動性初探[J].華南地質(zhì)與礦產(chǎn)，2012，28（01）：71～78.

[2]周本剛，楊曉平，杜 龍.廣西防城-靈山斷裂帶活動性分段與潛在震源區(qū)劃分研究[J].震災防御技術，2008（01）：8～19.

[3]徐彥懷.基于衛(wèi)星遙感影像和DEM融合的地質(zhì)斷裂帶研究[J].測繪與空間地理信息，2016，39（11）：135～138.

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收稿日期：2018-6-6