廊固凹陷韓村斷裂活動(dòng)性探測(cè)與研究

朱坤靜，彭遠(yuǎn)黔

(1.河北邯鄲市地震局，河北 邯鄲 056002；2.河北省地震局，河北 石家莊 050021)

0 引言

韓村斷裂是廊固凹陷內(nèi)部的次級(jí)斷層，過(guò)韓村斷裂石油物探剖面表明斷裂上斷點(diǎn)均未穿過(guò)N+Q地層的底界面，推斷是一條前第四紀(jì)斷裂。前人對(duì)該斷裂研究程度較低，僅在少量文獻(xiàn)中所見(jiàn)，主要在油氣勘探與預(yù)測(cè)研究方面，斷裂的幾何空間展布主要來(lái)自石油深部斷點(diǎn)的地表投影，從斷裂的第四紀(jì)活動(dòng)來(lái)看，所關(guān)注的是該斷裂在近地表的展布、構(gòu)造形態(tài)及活動(dòng)特征。

韓村斷裂為廊坊市活動(dòng)斷層探測(cè)與地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)項(xiàng)目的目標(biāo)區(qū)斷裂之一，項(xiàng)目實(shí)施中跨韓村斷裂布設(shè)4條地震探測(cè)測(cè)線(xiàn)。該文應(yīng)用Vista地震處理軟件對(duì)淺層地震勘探數(shù)據(jù)重新處理，獲得高信噪比的地震剖面，結(jié)合石油地震勘探剖面、深地震反射剖面資料，獲得韓村斷裂深淺構(gòu)造特征及斷裂活動(dòng)性的認(rèn)識(shí)。

1 地質(zhì)概況

廊固凹陷位于渤海灣盆地冀中坳陷西北部，其西鄰大興凸起，東南部以牛駝鎮(zhèn)凸起與霸縣凹陷相接，東南與北西兩側(cè)分別被河西務(wù)斷層和大興斷層所夾持，是一個(gè)典型的西傾東翹的半地塹斷塊，廊固凹陷受北東向斷裂構(gòu)造控制，總體表現(xiàn)為西斷東超的箕狀斷陷特征，凹陷內(nèi)部發(fā)育了大興斷裂帶、大柳泉構(gòu)造帶、河西務(wù)構(gòu)造帶、鳳河營(yíng)侯尚村構(gòu)造帶以及南部的牛北斜坡構(gòu)造帶等二級(jí)構(gòu)造單元[1]。韓村斷裂、舊州東斷裂、楊稅務(wù)斷裂、劉其營(yíng)斷裂和半截河斷裂等控制著廊固凹陷局部構(gòu)造。

已有資料表明，廊坊地區(qū)范圍內(nèi)斷裂走向以NE向?yàn)橹?，也包括近EW向斷裂,斷裂構(gòu)造主要有桐柏?cái)嗔?F1)、河西務(wù)斷裂(F2)、韓村斷裂(F3)、舊州斷裂(F4)。

1.1 韓村斷裂

韓村斷裂是廊固凹陷內(nèi)部的次級(jí)斷層，規(guī)模較廊固凹陷周邊斷裂要小，全長(zhǎng)約35 km，走向北東，傾向北西，正斷層，傾角55～65°。據(jù)石油地震勘探資料，斷裂錯(cuò)斷晚第三系(N)、早更新統(tǒng)(Q1)底界面，在斷裂附近發(fā)生過(guò)1621年5級(jí)地震、1996年1.9級(jí)地震。

1.2 第四系地層劃分

第四系地層層序劃分是確定地震勘探斷層活動(dòng)時(shí)代的重要依據(jù)，利用地層層序劃分結(jié)果與地震深度剖面進(jìn)行對(duì)比，確定斷層的活動(dòng)時(shí)代。

廊坊市及其附近地區(qū)被一套松散的黏土、砂質(zhì)黏土及砂、礫石堆積的第四紀(jì)地層覆蓋[2]。韓村斷裂兩側(cè)分別存在2個(gè)第四系沉降中心，西側(cè)第四系沉降中心沉積埋深最深為520 m，東側(cè)第四系沉降中心最深沉積埋深為500 m。

據(jù)安20、永12、安22鉆孔(3個(gè)鉆孔距韓村斷裂分別為7.7 km、5.5 km、950 m)第四系分層資料，結(jié)合廊坊活動(dòng)斷層探測(cè)標(biāo)準(zhǔn)孔(1)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京).河北省活斷層探測(cè)與地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)項(xiàng)目-廊坊市跨斷層聯(lián)合鉆孔剖面探測(cè)及斷層活動(dòng)性初步鑒定野外工作總結(jié)報(bào)告，2011.(距斷裂3.2 km)資料，韓村斷裂附近第四系地層劃分如第15頁(yè)表1所示，其描述如下：

全新統(tǒng)(Qh)：以沖積為主，夾有湖沼相沉積，主要由灰黃、灰、灰黑色含淤泥質(zhì)的亞黏土、亞砂土夾砂、淤泥層及泥炭組成，沉積物疏松，常見(jiàn)未鈣化的古土壤層。局部地區(qū)底部見(jiàn)火山碎屑巖。

表1 韓村斷裂附近第四系地層劃分Table 1 Quaternary strata division near Hancun fault

2 韓村斷裂淺層地震勘探

之前對(duì)廊固凹陷內(nèi)部發(fā)育的斷裂開(kāi)展的工作，主要是油氣成藏方面的研究，關(guān)注的是新近系地層底界，從石油勘探資料中難以獲得韓村斷裂在近地表的清晰形態(tài)，從活動(dòng)斷層的角度考慮，關(guān)心的是韓村斷裂在近地表的展布、淺部構(gòu)造形態(tài)，以及斷裂上斷點(diǎn)埋深等信息，因此，廊坊市活動(dòng)斷層探測(cè)與地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)項(xiàng)目中(2008-2013)，對(duì)韓村斷裂進(jìn)行了地震勘探工作，分兩個(gè)階段實(shí)施，即控制性淺層人工地震勘探和淺層地震勘探詳細(xì)探測(cè)?？刂菩詼\層人工地震勘探由中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所承擔(dān)，布設(shè)一條淺層地震測(cè)線(xiàn)LF05-1；詳細(xì)探測(cè)由河北省工程地震勘察研究院承擔(dān)，在初步勘測(cè)成果基礎(chǔ)上，布設(shè)L08-1、L09-1和L010三條測(cè)線(xiàn)。

2.1 測(cè)線(xiàn)布設(shè)

控制性淺層人工地震勘探測(cè)線(xiàn)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)初勘測(cè)線(xiàn))LF05-1東南段沿龍河北岸的一條鄉(xiāng)間道路施工，因在銀河南路西側(cè)的龍河北岸無(wú)法施工，測(cè)線(xiàn)沿銀河南路、南外環(huán)、西外環(huán)施工，終止在自然公園附近(2)河北省工程地震勘察研究院．河北省活斷層探測(cè)與地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)項(xiàng)目(廊坊市)技術(shù)報(bào)告，2013：12．；詳勘階段測(cè)線(xiàn)L08-1位于廊坊王瑪村東，從南東向北西沿一土路布設(shè)；測(cè)線(xiàn)L09-1位于廊坊東固城村東，從北向南沿一土路布設(shè)；測(cè)線(xiàn)L010位于廊坊小茨鄉(xiāng)東，從南東向北西沿一村間公路布設(shè)。各測(cè)線(xiàn)位置見(jiàn)第16頁(yè)圖1所示。

2.2 數(shù)據(jù)采集與處理

為了解勘探區(qū)地震地質(zhì)條件、有效波和干擾波的發(fā)育情況，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集試驗(yàn)，選擇最佳激發(fā)、接收條件和施工參數(shù)。

初勘測(cè)線(xiàn)LF05-1，選用單邊激發(fā)觀(guān)測(cè)系統(tǒng)，使用美國(guó)GEOMETRICS公司STRATAVISOR NX60地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采用T-15000車(chē)載可控震源激發(fā)，60道4個(gè)100 Hz檢波器組合單點(diǎn)接收，覆蓋次數(shù)10次，道間距5 m，偏移距30 m，0.5 ms采樣，記錄長(zhǎng)度1 024 ms。

詳勘階段同樣選用單邊激發(fā)觀(guān)測(cè)系統(tǒng)，使用STRATAVISOR NZX96地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采用70 kg沖擊震源激發(fā)，單點(diǎn)疊加20次，72道6個(gè)60 Hz檢波器組合單點(diǎn)接收，覆蓋次數(shù)12次，道間距4 m、偏移距12 m，0.5 ms采樣、記錄長(zhǎng)度1.0 s。

數(shù)據(jù)處理使用Vista地震處理軟件，獲得地震時(shí)間反射剖面、時(shí)-深剖面。數(shù)據(jù)處理主要方法有真振幅恢復(fù)，地表一致性振幅補(bǔ)償，數(shù)字濾波，初至靜校正，速度分析、動(dòng)校正、剩余靜校正，疊加，疊后反褶積、濾波、偏移，時(shí)-深轉(zhuǎn)換等。

速度參數(shù)是確定反射波地層界面深度的關(guān)鍵，通過(guò)反射波處理時(shí)的疊加速度(NMO速度)和時(shí)間剖面上不同界面反射波的雙程垂直到時(shí)t0，通過(guò)迪克斯(DIX)公式得到不同地層反射界面以上的平均速度，從而獲得每條淺層地震勘探剖面的時(shí)-深轉(zhuǎn)換速度參數(shù)，此方法進(jìn)行地震剖面時(shí)-深轉(zhuǎn)換是可信的[3]。

3 淺層地震反射剖面特征

3.1 測(cè)線(xiàn)LF05-1

初勘測(cè)線(xiàn)LF05-1東南段沿龍河北岸的一條鄉(xiāng)間道路施工，在銀河南路西側(cè)，測(cè)線(xiàn)沿銀河南路、南外環(huán)、西外環(huán)施工，終止在自然公園附近，剖面長(zhǎng)14 815 m。第17頁(yè)圖2為測(cè)線(xiàn)LF05-1時(shí)間、深度剖面(剖面局部)，該剖面反射震相豐富，反射能量強(qiáng)，在該剖面上共解釋了T01、T02、TQ三組反射波。其中，T01波組特征明顯，連續(xù)性較好，能夠連續(xù)追蹤對(duì)比；T02波振幅較弱。

圖1 廊固凹陷區(qū)域位置及韓村斷裂淺層地震勘探測(cè)線(xiàn)位置圖Fig.1 Location of Langgu depression and location of seismic exploration line of Hancun fault shallow layer

3.2 測(cè)線(xiàn)L08-1、測(cè)線(xiàn)L09-1、測(cè)線(xiàn)L010

詳勘階段測(cè)線(xiàn)L08-1是為探測(cè)韓村斷裂(F3)及舊州斷裂(F4)分支而布設(shè)，位于廊坊王瑪村東，從南東向北西沿一土路布設(shè)，剖面長(zhǎng)3 886 m。第17頁(yè)圖3為測(cè)線(xiàn)L08-1時(shí)間、深度剖面，該剖面反射震相豐富，反射能量強(qiáng)，在剖面上解釋了T01、T02、TQ三組反射波。其中，T01、T02波組特征明顯，TQ波振幅較弱。根據(jù)反射波震相的橫向變化形態(tài)和展布特征，在剖面樁號(hào)510處，T02、TQ反射波組發(fā)生錯(cuò)斷，顯示存在2條傾向NW、視傾角較陡的正斷層F8-1，使得T01以下反射波發(fā)生相位錯(cuò)斷，斷錯(cuò)至T01附近，未錯(cuò)斷T01。根據(jù)已知韓村斷裂的展布位置確認(rèn)，斷層F8-1為韓村斷裂在剖面上的顯示，斷層上斷點(diǎn)埋深160 m。對(duì)比地層層序劃分，T01、T02、TQ分別應(yīng)于上更新統(tǒng)、中更新統(tǒng)、下更新統(tǒng)底界。

測(cè)線(xiàn)L09-1、L010同樣是為探測(cè)韓村斷裂而布設(shè)。L09-1位于東固城村東，從北向南沿一土路布設(shè)，剖面長(zhǎng)度2 926 m；L010位于小茨鄉(xiāng)東，從南東向北西沿一村間公路布設(shè)，剖面長(zhǎng)度1 678 m。第18頁(yè)圖4、圖5分別為L(zhǎng)09-1、L010測(cè)線(xiàn)時(shí)間、深度剖面，與L08-1測(cè)線(xiàn)相類(lèi)似，在剖面解釋了T01、T02、TQ三組反射波。

測(cè)線(xiàn)L09-1剖面樁號(hào)2192處，T02、TQ反射波組發(fā)生錯(cuò)斷，顯示存在傾向N的正斷層F9-2。根據(jù)已知韓村斷裂的展布位置確認(rèn)，斷層F9-2為韓村斷裂在剖面上的顯示，斷層F9-2斷錯(cuò)至T01附近，未錯(cuò)斷T01，斷層上斷點(diǎn)埋深170 m。

測(cè)線(xiàn)L010剖面樁號(hào)380處，T02、TQ反射波組發(fā)生錯(cuò)斷，顯示存在1條傾向NW、視傾角較陡的正斷層，該斷層使得T01以下反射波發(fā)生相位錯(cuò)斷，未錯(cuò)斷T01，斷層上斷點(diǎn)埋深170 m。

3.3 淺層地震勘探結(jié)果綜合分析

圖2 測(cè)線(xiàn)LF05-1地震反射剖面上的韓村斷裂Fig.2 Hancun fault on LF05-1 seismic reflection profile

圖3 測(cè)線(xiàn)L08-1地震反射剖面上的韓村斷裂Fig.3 Hancun fault on L08-1 seismic reflection profile

上述4條淺層地震勘探測(cè)線(xiàn)均為探測(cè)韓村斷裂布設(shè)，均探測(cè)到了韓村斷裂，斷層為一視傾角較陡的正斷層。初勘結(jié)果為斷層上斷點(diǎn)埋深240 m，詳勘階段3條測(cè)線(xiàn)勘探結(jié)果為斷層上斷點(diǎn)埋深160～170 m?？紤]淺層地震勘探的深度轉(zhuǎn)化誤差、凹陷沉積相變的深度影響，結(jié)合距斷裂最近鉆孔安22的地層劃分結(jié)果(上更新統(tǒng)底界148 m)，韓村斷裂的活動(dòng)時(shí)代應(yīng)為早更新世早期。

4 韓村斷裂深部構(gòu)造特征

韓村斷裂是廊固凹陷內(nèi)次級(jí)斷層，為大興斷層、舊州斷層的上盤(pán)在滑脫運(yùn)動(dòng)過(guò)程中由于翹傾、斷塊的掀起形成的次級(jí)斷層。第19頁(yè)圖6為過(guò)韓村斷裂的石油地震剖面，從剖面中可見(jiàn)，韓村斷裂結(jié)構(gòu)清晰，斷裂兩側(cè)褶皺和伴生斷裂發(fā)育，斷層上陡下緩，在4.5 s左右向大興斷裂匯聚，形成向斜構(gòu)造。

圖4 測(cè)線(xiàn)L09-1地震反射剖面上的韓村斷裂Fig.4 Hancun fault on L09-1 seismic reflection profile

圖5 測(cè)線(xiàn)L010地震反射剖面上的韓村斷裂Fig.5 Hancun fault on L010 seismic reflection profile

中國(guó)地震局地球物理勘探中心在北京南部完成了1條NW-SE向的深地震探測(cè)剖面BJ2，剖面揭示了廊坊市及其鄰區(qū)的地殼深部結(jié)構(gòu)和斷裂的深淺構(gòu)造特征(見(jiàn)第19頁(yè)圖7)。在剖面的東南段存在8條斷裂(F6～F13)，其中F6～F12這7條斷裂為一組(F10為韓村斷裂)，與傾向SE的F5斷裂形成一斷陷盆地。在BJ2剖面中，韓村斷裂(F10)歸并到向西傾的斷裂F12(牛坨鎮(zhèn)斷裂)上，在深約9.5 km左右終止在結(jié)晶基底TG上。

5 結(jié)論

冀中凹陷區(qū)韓村斷裂被巨厚的第四系沉積層覆蓋，通過(guò)地表地質(zhì)調(diào)查手段很難獲取斷層的活動(dòng)信息。該文通過(guò)對(duì)廊坊活動(dòng)斷層探測(cè)與地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)項(xiàng)目中的跨斷裂淺層地震勘探數(shù)據(jù)重新處理，結(jié)合鉆孔、石油地震勘探、深地震反射資料，獲得韓村斷裂的第四紀(jì)活動(dòng)特征及深部構(gòu)造特征。

圖6 過(guò)韓村斷裂的石油地震剖面(據(jù)文獻(xiàn)[4]等資料編制，2017)Fig.6 Petroleum seismic profile of Hancun fault

圖7 北京南部BJ2深地震反射疊加時(shí)間剖面圖[5]Fig.7 Time profile of BJ2 deep seismic reflection superposition in southern Beijing

(1) 韓村斷裂在600 m以上的淺部，為一條傾向北西、視傾角較陡的正斷層，上斷點(diǎn)埋深160～170 m，最新活動(dòng)時(shí)代為早更新世早期。

(2) 在石油地震剖面上，斷層上陡下緩，向大興斷裂匯聚，形成向斜構(gòu)造；在深反射剖面上，韓村斷裂與6條正斷層為一組，與傾向SE的一條斷裂形成斷陷盆地；韓村斷裂歸并到向西傾的牛坨鎮(zhèn)斷裂上，在深約9.5 km左右終止在結(jié)晶基底TG上。

文中所用的淺層地震勘探資料來(lái)自廊坊市活動(dòng)斷層探測(cè)項(xiàng)目，對(duì)該項(xiàng)目的其他參與人員表示衷心感謝!