謝小國，李佳勝，李勇，何松健，羅兵，田銀川，胡驍，杜春陽

昔格達斷裂結(jié)構(gòu)探測及活動性分析

謝小國1,2,3，李佳勝4，李勇5，何松健4，羅兵1,2,3，田銀川1,2,3，胡驍1,2,3，杜春陽1,2,3

（1.四川省華地建設(shè)工程有限責(zé)任公司，成都 610081；2.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局成都水文地質(zhì)工程地質(zhì)中心，成都 610081；3. 四川省地質(zhì)災(zāi)害防治工程技術(shù)研究院，成都 610081；4. 攀枝花市地震監(jiān)測中心，四川 攀枝花 617000；5.成都理工大學(xué)，成都 610059）

為更好地研究昔格達斷裂結(jié)構(gòu)特征及其活動性，綜合利用音頻大地電磁法、遙感解譯、地質(zhì)調(diào)查、氡氣測試等多種方法技術(shù)組合，準確定位昔格達斷裂及鄰近隱伏斷裂的空間位置及結(jié)構(gòu)特征，并分析其活動性。結(jié)果表明，研究區(qū)昔格達斷裂的傾向為近東向，傾角為82°～85°，近于垂直，氡氣濃度最大峰背比為5.14～7.28倍，最大異常與最小值之差大于8998 Bq/m3，相對活動性表現(xiàn)為中強-強。不同方法具有不同的適用性，綜合應(yīng)用多種方法技術(shù)，有助于提升活斷層研究精度，為當(dāng)?shù)胤勒饻p災(zāi)及工程建設(shè)提供重要依據(jù)。

綜合方法；斷層結(jié)構(gòu)；活動性分析；昔格達斷裂

昔格達斷裂是歷史上多次破壞性地震的發(fā)震構(gòu)造（盧海峰和姬志杰，2011；張永久，牟雅元，2013），如攀西地區(qū)1955年6.7級地震、2008年6.1級地震。昔格達斷裂的結(jié)構(gòu)特征性質(zhì)多變，斷層傾向有的向東，有的向西，有的近于直立（李坪，1985）。區(qū)域地質(zhì)資料分析，攀枝花鹽邊縣普隆村以北，昔格達斷裂以傾向西為主，普隆村以南以傾向東為主，特別是在魚鲊一帶分布的系列北東向逆斷層，會理群地層與主斷裂形成“入”字形，顯示該斷裂傾向由西反扭為東（四川省地震局，1986）。野外調(diào)查表明，在昔格達一帶，斷層走向為30°，傾向西，傾角約30°～40°；灣子北一帶，斷層走向為340°，傾向西，傾角陡；姜驛西一帶，斷層走向330°，傾向東（盧海峰和姬志杰，2011）。昔格達斷裂的活動性研究較多（盧海峰和姬志杰，2011；鄭兵等，2013；盧海峰，2017），但對其活動性強弱研究較少。早更新世末逆沖構(gòu)造活動和晚更新世以來左行走滑運動是其兩個明顯階段，灣子附近斷層錯斷了兩處二級階地，測年結(jié)果表明，T2階地形成于18.87±1.60ka，垂向錯距速率約0.1mm/a（盧海峰等，2008）。

物探方法具有綠色、高效、精度高等特點，其在斷層結(jié)構(gòu)探測中發(fā)揮了重要的作用。曾金艷等（2016）采用淺層地震勘探方法對太原盆地田莊斷裂進行勘探，查明了斷裂的空間位置（曾金艷等，2016）；楊曉平等（2016）利用深、淺地震勘探與鉆孔地質(zhì)剖面結(jié)合，對太行山東緣石家莊南部的地殼結(jié)構(gòu)和隱伏斷裂的活動性進行探測，揭示了近地表斷裂和地殼深部構(gòu)造之間的關(guān)系（楊曉平等，2016）；李富等（2019）綜合利用高密度電阻率法、大地電磁測深法和氡氣測試方法，對安寧河?xùn)|支秧財溝隱伏活動斷裂進行定位，并有效確定隱伏活動斷裂剖面位置、深度和產(chǎn)狀（李富等，2019）；張磊等（2014）通過可控源音頻大地電磁測深、淺層地震、氡氣測量等多種方法，對北京南口-孫河斷裂白浮-百善段做出精準定位，并查明斷層的位置（張磊等，2014）。氡氣測試方法具有快速、可靠、經(jīng)濟等優(yōu)點，是研究斷層活動性的重要手段。文龍等（2013，2018）采用氡氣測試方法對成都平原、大涼山斷裂帶中的多個分支斷裂進行測試，研究了各斷裂帶的氡氣特征、活動性強弱以及與現(xiàn)代地震的相關(guān)關(guān)系（文龍等，2013；文龍等，2018）。

針對昔格達上述問題，結(jié)合攀西地區(qū)地質(zhì)、地形地貌特點，利用地球物理勘探、遙感、氡氣測試以及地質(zhì)調(diào)查等方法組合，探測昔格達斷裂深部結(jié)構(gòu)，分析其活動性強弱。

1 研究區(qū)概況

1.1 地質(zhì)地貌特征

研究區(qū)位于攀枝花仁和區(qū)拉鲊與涼山州會理縣河漂村、灣子地區(qū)交界處，金沙江左岸，近南北向的昔格達斷裂橫穿其中。作為川滇地區(qū)北向構(gòu)造帶中重要的斷裂之一，昔格達斷裂是川滇塊體內(nèi)部次級塊體的邊界活動構(gòu)造帶（龍鋒和張永久，2010；傅鶯和龍鋒，2015；徐錫偉等，2003），表現(xiàn)為左行走滑運動特征（盧海峰，2021）。（晚）新生代以來，昔格達斷裂帶拉鲊-新久段受到了早期NNE-SSW向構(gòu)造擠壓和晚期NWW-SEE向擠壓，從而形成了現(xiàn)代構(gòu)造與地貌特征，魚鲊-三龍?zhí)烈粠В瑪嗔丫€沿河流、山脊呈S型或反Z型特征，表現(xiàn)為NW和近SN向張性裂隙（張偉松和盧海峰，2017）。從遙感影像圖看出，河漂村位于金沙江左岸，河流反Z型的轉(zhuǎn)角處，在地貌特征上具有典型的左行階式運動特點（圖1）。

圖1 研究區(qū)斷裂構(gòu)造環(huán)境及遙感影像圖

區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要為昔格達斷裂及其它斷層，出露地層包括前震旦系（Pt2、Pt2、Pt12）、第四系和巖漿巖。前震旦系康定群鳳山營組（Pt2）主要巖性為薄板狀、葉片狀灰?guī)r及結(jié)晶灰?guī)r；前震旦系康定群大田組上段（Pt12）主要為黑色細至中粒斜長角閃巖，角礫狀混合巖夾云母片巖，變粒巖；前震旦系會理群力馬河組（Pt2）為白、灰白色薄層至塊狀石英巖與深灰色韻律狀板巖，硅質(zhì)板巖，以及云母石英片巖的互層，頂部主要為石英巖；第四系全新統(tǒng)（Q4）為現(xiàn)代河流沖積形成的泥、砂、礫石；在研究區(qū)西北部出露晉寧期時代不明的花崗巖體（γ）。

1.2 地球物理特征

結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料及現(xiàn)場調(diào)查，采集音頻大地電磁法測線下伏地層巖樣進行物性參數(shù)測試，包括第四系、大田組、力馬河組以及晉寧期花崗巖等，獲得各出露地層巖石的電阻率特征。第四系砂礫石土因含泥或富水性不同，其電阻率變化較大，但值總體較低，一般從5～150Ω·m不等，平均為100Ω·m；康定群大田組電阻率變化較大，從2000～100000Ω·m不等，平均大于10000Ω·m；會理群力馬河組電阻率總體比大田組小，一般為200～15000Ω·m，平均為1500Ω·m；晉寧期花崗巖電阻率變化較小，一般為400～1600Ω·m，平均為1000Ω·m。不同地層或巖性電阻率特征差異明顯，這為電磁法勘探提供了良好的物性基礎(chǔ)。

2 工作方法

綜合考慮研究區(qū)地形地貌特點，結(jié)合研究目的，選擇音頻大地電磁法、遙感解譯、氡氣測量和地質(zhì)調(diào)查等方法，探測昔格達斷裂地層結(jié)構(gòu)，并分析其活動性。

2.1 音頻大地電磁法

音頻大地電磁法在地質(zhì)勘探中應(yīng)用廣泛，適用于地層結(jié)構(gòu)、構(gòu)造空間形態(tài)展布特征探測，可為斷裂的構(gòu)造環(huán)境分析提供重要依據(jù)（張繼紅等，2019；李秋生等，2020）。研究區(qū)布設(shè)1條音頻大地電磁剖面，共2km，點距50m，測線方向與昔格達斷裂近于垂直，方位95°。儀器采用加拿大鳳凰地球物理公司生產(chǎn)的V8多功能電法儀，經(jīng)試驗確定，采用“十”字形裝置測量，極距長度為20m，采集時間為30min，數(shù)據(jù)處理軟件為SSMT2000、MTsoft2D。

圖2 研究區(qū)地質(zhì)及勘探線布置圖

1.華力西期輝長巖；2.晉寧期花崗巖；3.奧陶系下統(tǒng)紅石崖組；4.前震旦系會理群力馬河組；5.前震旦系會理群鳳山營組；6.前震旦系康定群大田組上段；7.第四系全新統(tǒng)；8.斷層及編號；9.地層界線；10.上升泉；11.地質(zhì)調(diào)查點；12.音頻大地電磁法測線；13.氡氣測試測線；14.金沙江

2.2 遙感解譯

遙感解譯采用Landsat8、DEM數(shù)據(jù)，在充分分析地質(zhì)資料基礎(chǔ)上，對數(shù)據(jù)進行信息增強處理，綜合解譯研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造的宏觀特征及微地貌現(xiàn)象，為活動斷層地質(zhì)調(diào)查與地球物理勘探提供靶區(qū)。研究區(qū)采用格林尼治標準時間2018年2月20日03:40:32.30的Landsat8遙感數(shù)據(jù)源，共計11個波段，分辨率大于15m，經(jīng)輻射校正、正射校正、彩色合成、波段組合、圖像整合等手段處理，形成遙感影像圖，以解譯研究區(qū)構(gòu)造信息和巖性界線等。

2.3 地質(zhì)調(diào)查

基于區(qū)域地質(zhì)資料、遙感解譯成果，對研究區(qū)內(nèi)斷裂錯斷第四紀不同時代地層和地貌進行野外調(diào)查，鑒別出昔格達斷裂位置。采用天然或人工露頭調(diào)查與現(xiàn)場訪問相結(jié)合的方式，對水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)特征，地形、地貌分布特征，地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造展布特征、巖土體類型、接觸關(guān)系等進行調(diào)查。

2.4 氡氣測量

研究表明，斷裂帶上部的土壤中通常富集氡氣，因此可利用氡氣濃度及影響范圍判斷斷裂帶的空間分布位置和活動性（孟曉捷等，2016）。氡氣測量測線與音頻大地電磁剖面重合，樁號起止點為500～1700，共1.2km，點距50m，異常區(qū)點距加密為25m，儀器為FD-3017a型RnA測氡儀，測試孔深0.6～1.0m?；谇叭岁P(guān)于氡氣異常下限值計算方法，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后，獲得研究區(qū)氡濃度背景值為1909 Bq/m3，異常下限值為5192Bq/m3。研究表明，氡濃度值超過異常下限值時，則可能為活動斷層的地球化學(xué)異常（中國地震局，2015）。

3 昔格達斷裂結(jié)構(gòu)分析

3.1 地層電性結(jié)構(gòu)特征

音頻大地電磁法視電阻率剖面可以看出（圖3（b）），測線電阻率差異較大，從10～100000Ω·m不等，主要集中在1000～50000Ω·m，總體為中高阻背景，與該地區(qū)巖性電阻率一致。在縱向上電阻率明顯的差異，隨著深度的增加，電阻率逐漸升高，反映地層壓實程度增大，巖性更致密；從橫向上看，電阻率變化隨著測線樁號的增加電阻率變化呈規(guī)律分析，說明橫向上電阻率主要受巖性及構(gòu)造控制。結(jié)合地質(zhì)戴帽技術(shù)，樁號0～600m之間出露前震旦系康定群大田組，電阻率大于2000Ω·m，厚度埋深達2000m以上；樁號600～750m之間花崗巖出露，電阻率在400～1600Ω·m之間，平均為1000Ω·m，電阻率為中值，厚度平均為300m，隨著埋藏深度增加，花崗巖向北西側(cè)延伸，深度達1550m以后，花崗巖消失于測線范圍外，推斷巖漿巖在侵入過程中突破大田組地層，噴發(fā)而形成。樁號750～2000m之間，淺部為第四系全新統(tǒng)（Q4）河流相沉積物，因富水性較好，電阻率整體表現(xiàn)為低值，一般為5～150Ω·m，平均為100Ω·m，埋藏厚度平均為70m；第四系以下，為前震旦系會理群力馬河組，電阻率一般在200～15000Ω·m之間，平均為1500Ω·m，物性變化整體較大，電阻率為中值，埋藏厚度大于2000m。

3.2 斷層結(jié)構(gòu)特征

3.2.1 昔格達斷裂結(jié)構(gòu)特征

從區(qū)域地質(zhì)圖及現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查結(jié)果可以看出，昔格達主斷裂線基本明確。同時在河漂村以北1.2km中高山陡坡處發(fā)育一上升泉（N26°26′02.45″、E101°56′03.89″），泉點基本位于與昔格達斷裂上（圖2，圖4（a））。

由于構(gòu)造空隙常充填泥、水，因此構(gòu)造帶或裂隙破碎帶常表現(xiàn)為明顯的低阻異常區(qū)（郝紅兵等，2019）。從區(qū)域地質(zhì)及現(xiàn)場調(diào)查資料可知，音頻大地電磁測深測線樁號700處為昔格達斷裂點，電阻率剖面處于高低阻明顯過渡帶，電性特征明顯。隨著深度增加，因斷層破碎，在音頻大地電磁測深電阻率剖面上整體表現(xiàn)為低阻，且電阻率曲線被整體錯斷，與兩側(cè)地層的電阻率差異較大，因此F1斷層即為昔格達斷裂，該斷層傾向為近東向，傾角達85°，近于垂直。

根據(jù)氡氣測試結(jié)果，樁號675～725m位置，氡深度異常明顯，一般為8998～13906Bq/m3。根據(jù)實驗研究，異常曲線較緩一側(cè)為斷層的傾向（余傳濤等，2010），該異常帶對昔格達斷裂指示性好，劃定了該斷層的范圍，與音頻大地電磁法推斷的昔格達斷層位置基本吻合（圖3）。

圖3 （a）氡氣測試成果圖；（b）音頻大地電磁測深反演剖面；（c）綜合推斷成果圖

3.2.2 隱伏斷層結(jié)構(gòu)特征

圖3（a）顯示，在氡氣測試線樁號1275～1325m位置，氡氣顯示異常，值為9816 Bq/m3，推斷為斷層存在。圖3（b）顯示，在音頻大地電磁測深樁號1250位置第四系以下，存在一低阻層切斷兩側(cè)高阻地層，推斷為F2斷層，傾向為近東向，傾角為82°，該斷層的物性、氡氣異常和地層結(jié)構(gòu)與F1斷層（昔格達斷裂）類似。同時在河漂村北出露一斷面（N26°25′23.64″、E101°56′32.01″）（圖4（b）（c）），斷層走向近南北向，傾向西，傾角約40°，上部為第四系黃褐色殘破積層，下部為黃棕色-黃灰色前震旦系會理群力馬河組板巖，產(chǎn)狀為150°∠60°～75°。由于該斷層未在區(qū)域地質(zhì)資料顯示，綜合推斷該斷層可能為昔格達伴生的隱伏斷層。該斷層傾角、傾向與前述研究結(jié)果有差異，結(jié)合構(gòu)造-地層接觸關(guān)系以及巖性特征分析，推斷可能由于斷層?xùn)|西向伸展發(fā)生逆向旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致（盧海峰，2014）。

目前昔格達斷裂傾向存在認識差異。魏嘉曦（2019）認為昔格達斷裂具有左旋走滑斷層及擠壓逆沖的運動特性，斷層面總體東傾，東盤抬升，西盤相對沉降（魏嘉曦，2019）。盧海峰（2011，2014）認為昔格達斷裂傾向總體西傾（盧海峰和姬志杰，2011；盧海峰，2014）。采用音頻大地電磁法分析，研究區(qū)昔格達斷裂錯斷康定群大田組與會理群力馬河組，F(xiàn)2斷層錯斷會理群力馬河組，推斷F2斷層可能與昔格達斷裂伴生或晚于昔格達斷裂的構(gòu)造活動結(jié)果，物探推斷的斷層傾向總體為近東向，傾角大于80°。

4 昔格達斷裂活動性分析

如圖3（a），氡氣特征曲線存在兩個明顯的異常，分別對應(yīng)F1斷層、F2斷層。F1斷層氡氣異常帶寬度約90m，最高峰值濃度為13906Bq/m3，最大峰背比（最大異常值與背景值之比）為7.28倍，異常平均值與背景值比為5.44倍，異常平均值與異常下限值比為2.68倍，最大異常與最小異常之差為13088 Bq/m3，該氡氣異常對昔格達斷裂指示性好。F2斷層氡氣異常帶寬度約40m，最高峰值濃度為9816Bq/m3，最大峰背比（最大異常值與背景值之比）為5.14倍，最大異常與最小異常之差為8998 Bq/m3，該氡氣異常指示F2隱伏斷層。

氡氣濃度判別斷裂活動性尚未形成相應(yīng)標準，文龍等（2018）在大涼山斷裂帶研究中，以氡濃度異常值與背景值的比值大小進行相對活動性判別（文龍等，2018）；張駿等（2000）在霍州礦區(qū)利用比擬法，提出了地區(qū)性的斷裂活動性判別標準（張駿等，2000）。

昔格達斷裂新九至江邊段以及灣子村附近T2階地砂礫石樣品測試（TL）年齡大概為18.40±1.40～18.87±1.60ka，垂向錯距速率約0.1～0.3mm/a，斷層最新活動時間為全新世，斷裂活動復(fù)發(fā)周期約10～12ka（盧海峰和姬志杰，2011；魏嘉曦，2019）?；谇叭搜芯浚瑓⒄昭芯繀^(qū)周邊安寧河斷裂、大涼山斷裂活動性研究結(jié)果分析（李富等，2019；文龍等，2018），昔格達斷裂最大峰背比為5.14～7.28倍，最大異常與最小值差大于8998 Bq/m3，相對活動性表現(xiàn)為中強-強，與前人研究結(jié)果一致。

圖4 （a）河漂村以北出露上升泉；（b）D1斷層露頭；（c）D1地層剖面

1.板巖；2.斷層角礫巖；3.坡積物；4.斷層；5.力馬河組；6.第四系

5 適用性分析

活斷層研究充分應(yīng)用多種方法手段，有助于提高活斷層的定量認識，以及為研究活斷層空間位置、活動方式、強震分布與趨勢研究具有重要的支撐作用（荊旭，2019）。不同方法具有不同的適用性，綜合前人研究結(jié)果，地球物理勘探方法中淺層地震勘探應(yīng)用廣泛，但是受地形條件限制較大；高密度電阻率法勘探深度較淺，探測深部結(jié)構(gòu)能力有限；（音頻）大地電磁法適用于復(fù)雜地形地質(zhì)結(jié)構(gòu)探測，但受電磁干擾影響較大（戚幫申等，2020；戚幫申等，2019；郝明等，2014）。遙感解譯利可精細識別活動斷層在溝谷、斜坡、基巖、堆積體等不同地貌上的表現(xiàn)特征，控制斷層的宏觀走向，但同樣存在多解性，需要現(xiàn)場驗證（謝小平等，2019）。氡氣測量具有高效、快捷的優(yōu)點，但對淺表環(huán)境要求較高（文龍等，2013；文龍等，2018；孟曉捷等，2016）。開展地質(zhì)調(diào)查，對地層錯動、泉點水文、地貌異變、地震遺跡以及地質(zhì)災(zāi)害活動進行綜合分析，有助于確定斷層空間分布，厘定斷層性質(zhì)，但是需要地質(zhì)工作者擁有豐富的工作經(jīng)驗，以減少人為誤差?？傮w來看，活斷層判識可采用遙感定展布、物探定結(jié)構(gòu)、化探定屬性、地質(zhì)定結(jié)論，并結(jié)合鉆孔、測試等手段進行綜合研究。

表1 斷裂活動性判別相對標準（據(jù)張駿等，2000）

表2 活斷層探測方法適用性分析

6 結(jié)論

（1）采用地球物理勘探、遙感解譯、氡氣測量、地質(zhì)調(diào)查，探測了研究區(qū)昔格達斷裂的結(jié)構(gòu)，斷層傾向為近東向，傾角大于80°，并新發(fā)現(xiàn)一隱伏斷裂，斷層性質(zhì)與昔格達斷裂基本一致。

表3 活斷層研究內(nèi)容及對應(yīng)方法

（2）氡氣測量結(jié)果表明，昔格達斷裂峰背比達5.14～7.28倍，相對活動性為中強-強。

（3）不同方法具不同的適用性，開展活斷層結(jié)構(gòu)探測與活動性分析，可為當(dāng)?shù)胤勒饻p災(zāi)規(guī)劃、重大工程選址以及地震監(jiān)測預(yù)警提供重要的依據(jù)。

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Texture Exploration and Activity Analysis of the Xigeda Fault

XIE Xiao-guo1,2,3LI Jia-sheng4LI Yong5HE Song-jian4LUO Bing1,2,3TIAN Yin-chuan1,2,3HU Xiao1,2,3DU Chun-yang1,2,3

(1-Sichuan Huadi Construction Engineering Co. Ltd, Chengdu, Sichuan 610081; 2-Chengdu Center of Hydrogeology and Engineering Geology, SBGEEMR, Chengdu 61008; 3-Sichuan Institute of Geological Disaster Prevention and control engineering technology, Chengdu 610081; 4-Panzhihua Earthquake Monitoring Center, Panzhihua, Sichuan 617000; 5-Chengdu University of Technology, Chengdu 610059)

Exact spatial location and texture features of the Xigeda fault is determined by use of audio-frequency magnetotelluric method, remote sensing interpretation, geological survey and radon survey. The results indicate that the direction of dip of the Xigeda fault is nearly latitudinal with a dip angle of 82°-85°. The maximum peak-to-background ratios of radon concentration are 5.14-7.28 and the difference between maximum and minimum anomalous values is 8998 Bq/m3which indicates that the fault is moderate to strong and strong active.

comprehensive method; fault texture; activity analysis; Xigeda fault

P316，P65

A

1006-0995（2021）04-0555-07

10.3969/j.issn.1006-0995.2021.04.005

2021-01-21

甘孜州1∶25萬活動斷層普查項目、攀枝花市指導(dǎo)性科技計劃項目（項目編號：2019ZD-S-29）聯(lián)合資助

謝小國（1992— ），四川金堂縣人，工程碩士，高級工程師，主要從事地球物理勘探與地質(zhì)相關(guān)研究

李佳勝（1989— ），四川大邑縣人，碩士研究生，工程師，主要從事地震地質(zhì)、震害防御相關(guān)研究