黃 驍，陳 剛，李哲琳，孫進(jìn)忠

（1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，北京 100083；2.北京市地質(zhì)工程勘察院，北京 100046；3.中國(guó)新興建設(shè)開發(fā)總公司，北京 100039）

0 引言

南苑—通縣斷裂是北京南部平原地區(qū)的一條主要控制性斷裂，是劃分北京迭斷陷和大興迭隆起的分界斷裂。1979年北京地震地質(zhì)會(huì)戰(zhàn)期間，沿南苑－通縣斷裂實(shí)施了一系列人工地震剖面探測(cè)，揭示了斷裂的存在[1][2]。20世紀(jì)90年代以來，隨著地震安全性評(píng)價(jià)工作的開展，北京市地震局、中國(guó)地震局所屬研究所等多家單位先后在斷裂南段的蘆城、方莊、后高米店和西紅門等地開展了程度不同的淺層人工地震剖面探測(cè)，但由于探測(cè)剖面線較短、深度淺等多方面原因，探測(cè)結(jié)果顯示的斷錯(cuò)地層不甚清楚。為查明南苑—通縣斷裂在大興規(guī)劃新城內(nèi)的準(zhǔn)確位置，并進(jìn)一步驗(yàn)證該斷裂的活動(dòng)性，2009年北京市地質(zhì)工程勘察院在“北京大興規(guī)劃新城前期區(qū)域工程地質(zhì)勘查”項(xiàng)目中對(duì)該斷裂開展了綜合物化探（淺層地震勘探、放射性氡氣勘探、重力勘探、電法勘探）工作，本文在此基礎(chǔ)上將有關(guān)斷裂的資料進(jìn)行了總結(jié)歸納，與同行進(jìn)行交流。

1 南苑—通縣斷裂前人研究成果

南苑－通縣斷裂總體呈北東向展布，南起河北省涿縣的塔上，經(jīng)北京房山區(qū)的刁窩、碼頭鎮(zhèn)、兩間房、葫蘆垡，穿過永定河之后繼續(xù)向北東延伸，沿南苑鎮(zhèn)、大紅門、高碑店、定福莊、雙埠頭、平家疃至順義的北務(wù)一線展布，全長(zhǎng)約為110km。斷裂總體走向?yàn)楸睎|35°～50°，傾向北西，傾角約40°～60°。

根據(jù)斷裂幾何結(jié)構(gòu)及展布特點(diǎn)，大致以高碑店為界分為南北兩段，在斷裂分段界區(qū)東側(cè)與南口－孫河斷裂交匯。斷裂北段為順義迭凹陷的南邊界構(gòu)造，其北側(cè)為順義迭凹陷，第四系厚度約700m，南側(cè)為大興迭隆起，第四系厚度約200～300m；南段斷裂兩側(cè)第四系底界面埋深相差不大，均在50～70m左右。

20世紀(jì)80年代地震會(huì)戰(zhàn)中，在南苑－通縣斷裂北段布設(shè)了7條地震測(cè)線，其中317測(cè)線（通州和順義之間）比較好地反映了該斷裂深部特征。如圖1“原石油部646廠317測(cè)線”所示，斷層面傾向北西，傾角為70°～85°，它錯(cuò)斷了早、中更新統(tǒng)的地層，說明南苑－通縣斷裂北段在早、中更新世有一定的活動(dòng)性，且在該地區(qū)斷裂兩側(cè)的第四系厚度有明顯差異，證明其為穿透第四系底部的活動(dòng)斷裂。

北京地震地質(zhì)會(huì)戰(zhàn)時(shí)對(duì)斷裂南段做了5條地震勘探測(cè)線，其中308號(hào)測(cè)線（從南苑到采育，測(cè)線跨越了大興迭隆起和豐臺(tái)迭凹陷，長(zhǎng)度約26km）剖面（圖2“原石油部646廠308測(cè)線”）中明顯反應(yīng)出南苑—通縣斷裂呈高角度正斷層，自地表深200m以下明顯錯(cuò)動(dòng)了新近的T2層，200m以上的第四系TQ沒有被錯(cuò)斷的痕跡，沉積物的層理連續(xù)和清楚。且斷裂兩側(cè)的第四系厚度沒有明顯差異，均為70m左右。故此，認(rèn)為南苑～通縣斷裂南段的最新活動(dòng)時(shí)代為第四紀(jì)之前，第四紀(jì)以來尚未發(fā)現(xiàn)斷裂活動(dòng)的跡象。

圖1 原石油部646廠317測(cè)線

圖2 原石油部646廠308測(cè)線

根據(jù)歷史地震資料，在斷裂的北段通州城區(qū)附近，在歷史地震中以及1976年唐山地震中，其活動(dòng)都極其顯著；而斷裂的南段南苑地區(qū)，卻未發(fā)現(xiàn)震害證據(jù)，斷裂的活動(dòng)不明顯[3][4]。因而推斷該斷裂在大興一帶不是明確的第四紀(jì)活動(dòng)斷裂。

2002年徐錫偉、吳衛(wèi)民等認(rèn)為南苑—通縣斷裂的主要活動(dòng)時(shí)期為N、Q，最新活動(dòng)時(shí)期為Q3[5]。2006年劉保金，胡平等人采用地震反射剖面和鉆孔聯(lián)合地質(zhì)剖面確定了南苑—通縣斷裂北段控制了順義盆地東南邊界及其兩側(cè)的第四紀(jì)地層沉積，認(rèn)為該斷裂段錯(cuò)斷的最新地層為埋深約43m 的晚更新中期地層，推斷其最新活動(dòng)時(shí)代應(yīng)為晚更新世中期，晚更新世晚期以來沒有明顯的活動(dòng)[6]。

2 勘查工作布置

本次野外數(shù)據(jù)采集共完成5條測(cè)線的綜合物化探工作，每個(gè)測(cè)線均進(jìn)行了放射性氡氣勘探、重力勘探、電法勘探工作，其中Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ三條測(cè)線還進(jìn)行了淺層地震勘探工作，工作布置見圖3“南苑—通縣斷裂勘探剖面示意圖”。

圖3 南苑—通縣斷裂勘探剖面示意圖

（1）興豐大街測(cè)線（Ⅰ測(cè)線）：測(cè)線起點(diǎn)位于樂園路路口，沿興豐街東側(cè)自南向北布設(shè)，穿后高路、雙高路、前高路，向北止于北興路，測(cè)線全長(zhǎng)1560m。

（2）興旺路測(cè)線（Ⅱ測(cè)線）：測(cè)線起點(diǎn)位于清源路路口，沿興旺路西側(cè)自南向北布設(shè)，向北止于康莊路西口北側(cè)500m處，測(cè)線全長(zhǎng)1860m。

（3）清源西路測(cè)線（Ⅲ測(cè)線）：測(cè)線起點(diǎn)位于清源西路鐵道北側(cè)，沿清源西路自南向北布設(shè)，經(jīng)大興區(qū)黃村鎮(zhèn)敬老院分院、藍(lán)興通達(dá)汽車修理中心、清源路、向北止于蘆城至鵝房的路口南，測(cè)線全長(zhǎng)2520m。

（4）前辛莊測(cè)線（Ⅳ測(cè)線）：測(cè)線起點(diǎn)位于前辛莊村內(nèi)，沿小路自南向北布設(shè)，經(jīng)前辛莊鐵路涵洞向北止于天堂河邊，測(cè)線全長(zhǎng)1760m。

（5）六合莊測(cè)線（Ⅴ測(cè)線）：該測(cè)線沿永定河左堤路東側(cè)自南向北布設(shè)，南端起于六合莊村西左堤路18km里程碑南200m處，止于寶興高爾夫球場(chǎng)的過路天橋北側(cè)680m處，測(cè)線全長(zhǎng)2960m。

3 物化探資料分析

圖4～圖8為5條測(cè)線的綜合物化探地質(zhì)解釋剖面圖。測(cè)區(qū)5條放射氡氣濃度曲線均顯示放射性氡氣在斷裂帶處有異常；異常幅度范圍呈現(xiàn)北部測(cè)線較高南部測(cè)線較低的趨勢(shì)，這與研究區(qū)基巖埋深深度變化的趨勢(shì)吻合。

5條測(cè)線重力曲線圖清楚地顯示出斷裂兩側(cè)的布伽重力梯度異常曲線均呈現(xiàn)南高北低的趨勢(shì)，每條測(cè)線重力異常數(shù)值在斷裂帶位置均呈現(xiàn)急速下降的態(tài)勢(shì)，在斷裂兩側(cè)呈現(xiàn)負(fù)極大值。異常幅度在測(cè)區(qū)北部Ⅰ測(cè)線達(dá)到6毫伽、南部Ⅴ測(cè)線為3毫伽，亦可見由東向西逐漸減小趨勢(shì)。斷裂兩側(cè)的基巖埋深落差較大，上升盤，下降盤清晰。

5條電測(cè)深斷面圖均呈現(xiàn)如下特征：一維測(cè)深反演曲線在斷裂帶南北兩側(cè)有著明顯變化，南側(cè)為二元地層結(jié)構(gòu)，北側(cè)為三元地層結(jié)構(gòu)。在斷裂南側(cè)推測(cè)為第四系下伏高阻基巖，在斷裂西北側(cè)推測(cè)第四系下伏新第三系，其下又是高阻基巖。在二、三元地層結(jié)構(gòu)分界之處，推測(cè)為南苑—通縣斷裂。二維電測(cè)深反演斷面圖在斷裂帶兩側(cè)第四系下伏基巖視電阻率值存在明顯變化，南側(cè)第四系下伏基巖電阻率高達(dá)400歐姆?米；而北側(cè)第四系下伏基巖電阻率僅為幾十歐姆?米。據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料顯示[7]：南側(cè)為奧陶系灰?guī)r，北側(cè)為新第三系的泥巖、砂巖。界線兩側(cè)屬不連續(xù)沉積地層，是斷裂存在的重要特征。

3條淺層地震測(cè)線反射波疊加時(shí)間剖面顯示：第四系底界TQ反射波都具有較高的信噪比，而且在剖面橫向上均可以被連續(xù)追蹤對(duì)比。第四系內(nèi)部可分辨出1～3組地層界面反射波，它們的反射能量相對(duì)較弱，在剖面上基本呈近水平形態(tài)展布且連續(xù)。在第四系覆蓋層之下的基巖地層內(nèi)部，獲得了多組TB反射波，它們的反射能量以及展布形態(tài)變化較大且都不連續(xù)，大部分?jǐn)鄬釉诜瓷淦拭嫔系奶卣髑宄?。其中Ⅰ測(cè)線中段TQ反射同相軸出現(xiàn)較為明顯的扭曲，其下的TB1和TB2反射波組在相關(guān)位置也有不同程度的波形畸變和同相軸的扭曲、錯(cuò)斷現(xiàn)象，推測(cè)該處可能存在斷層；在剖面上是一個(gè)向北傾的正斷層，視傾角較陡，錯(cuò)斷了剖面上TQ以下的所有地層，在TQ反射界面的垂直斷距很小，僅有1～3m左右。Ⅲ測(cè)線剖面揭示第四系下伏基巖內(nèi)部的地層反射存在3處異常：其一在測(cè)線樁號(hào)730m附近，TB3以下的反射波組有波形畸變和同相軸的扭曲、錯(cuò)斷現(xiàn)象，兩側(cè)地層的產(chǎn)狀也有所不同，與其它物探方法顯示斷層位置基本一致；它錯(cuò)斷了剖面上TB3以下的地層，在TB3反射界面的垂直斷距約為2～4m左右。其二在測(cè)線樁號(hào)1440m左右的下方，TB1以下的反射波組存在能量上的較大差異，且各反射同相軸也有較為明顯的扭曲、錯(cuò)斷跡象，剖面顯示為向南傾正斷層，視傾角較陡；它錯(cuò)斷了剖面上TB1以下的所有地層，在TB1反射界面的垂直斷距約為2～4m左右。其三在1780m樁號(hào)附近的下方，TQ反射同相軸有較為明顯的錯(cuò)斷跡象，其下的TB反射波組在相關(guān)位置也有不同程度的波形畸變和同相軸的扭曲、錯(cuò)斷現(xiàn)象，在剖面上顯示為向北傾正斷層，視傾角較陡；它將TQ反射界面垂直錯(cuò)斷了4～6m左右。Ⅴ測(cè)線南段850m樁號(hào)左右的下方，TB3同相軸的反射能量出現(xiàn)較為明顯的突變，推測(cè)為一向北傾正斷層；它在TB3反射界面的垂直斷距約為2～3m左右，由于剖面中TB反射震相的信噪比較低，在基巖內(nèi)部解釋的該斷層可靠程度不高，且其它物探方法未在該樁號(hào)附近顯示異常。

圖4 Ⅰ測(cè)線綜合物探地質(zhì)解釋剖面圖

圖5 Ⅱ測(cè)線綜合物探地質(zhì)解釋剖面圖

圖6 Ⅲ測(cè)線綜合物探地質(zhì)解釋剖面圖

4 斷裂綜合分析研究

圖7 Ⅳ測(cè)線綜合物探地質(zhì)解釋剖面圖

圖8 Ⅴ測(cè)線綜合物探地質(zhì)解釋剖面圖

本次研究認(rèn)為大興規(guī)劃新城處于南苑—通縣斷裂的南段，該段第四紀(jì)以來基本沒有明顯活動(dòng)，表現(xiàn)在斷裂兩側(cè)第四系厚度相同，且在淺層地震剖面上可以清晰看出斷裂沒有影響第四系，為一條基巖斷裂。研究區(qū)內(nèi)南苑—通縣斷裂帶至少由兩條斷裂組成，其中靠北側(cè)為主斷裂，其南側(cè)發(fā)育一條次級(jí)斷裂；主斷裂因控制了古近系和新近系的分布從而造成明顯的重力梯度異常。研究區(qū)內(nèi)斷裂以氡氣測(cè)量和電法測(cè)量的結(jié)果圈定其大體位置，以重力測(cè)量所解譯的結(jié)果為主，以淺層地震的結(jié)果輔助可得5個(gè)斷點(diǎn)，見表1“南苑—通縣斷裂斷點(diǎn)參數(shù)表”。

表1 南苑—通縣斷裂斷點(diǎn)參數(shù)表

5 問題與探討

（1）淺層地震在Ⅴ測(cè)線2100m樁號(hào)附近未揭示異常，而其它物探方法卻清楚顯示該處存在斷裂，原因?yàn)楹危?/p>

（2）地質(zhì)會(huì)戰(zhàn)結(jié)果顯示在研究區(qū)內(nèi)南苑—通縣斷裂分為2支，結(jié)合已有的物探結(jié)果推測(cè)清源西路測(cè)線上730m樁號(hào)附近探測(cè)到的斷層F3可能就是該斷層的南分支斷層；但在1780m樁號(hào)附近的斷點(diǎn)所反映的斷層是否為其北分支斷層，以及1440m樁號(hào)向南傾的斷點(diǎn)歸屬問題，尚需開展進(jìn)一步的探測(cè)工作進(jìn)行確定。

[1]北京市地震地質(zhì)會(huì)戰(zhàn)第三專題組.調(diào)查研究北京地區(qū)深部地質(zhì)構(gòu)造.1980.

[2]北京市地震地質(zhì)會(huì)戰(zhàn)第六專題組.北京地區(qū)地震活動(dòng)特征.1980.

[3]北京市地震地質(zhì)會(huì)戰(zhàn)第四專題組.北京平原區(qū)全新世構(gòu)造活動(dòng)調(diào)查研究.1982.

[4]北京市地震地質(zhì)會(huì)戰(zhàn)第八專題組.北京平原區(qū)地震影響小區(qū)劃.1984.

[5]徐錫偉,吳衛(wèi)民等主編.首都圈地區(qū)地殼最新構(gòu)造變動(dòng)與地震.北京: 科學(xué)出版社,2002.

[6]劉保金,胡平等.北京平原西北部地殼淺部結(jié)構(gòu)和隱伏活動(dòng)斷裂—由地震反射剖面揭示.地球物理學(xué)報(bào).2009.52（8）.2015～2025.

[7]北京市地質(zhì)勘察技術(shù)院.北京市平原區(qū)基巖立體地質(zhì)調(diào)查成果報(bào)告.北京:北京市地質(zhì)勘察技術(shù)院,2007.