潘黎黎，凌 銘，李細(xì)光

（1.廣東省珠海工程勘察院，廣東 珠海 519002；2.桂林理工大學(xué)，廣西 桂林 541006；3.廣西壯族自治區(qū)地震局，南寧 530022）

0 引言

2016 年7 月31 日廣西梧州蒼梧縣沙頭鎮(zhèn)發(fā)生MS5.4 地震，此次地震是廣西地區(qū)近年來的最大地震，震源深度10 km，極震區(qū)烈度為Ⅶ度。地震造成梧州市蒼梧縣、賀州市八步區(qū)和平桂區(qū)多個(gè)行政村建筑物遭受不同程度破壞，直接經(jīng)濟(jì)損失近億元。目前，已有學(xué)者對(duì)與本次地震相關(guān)的震源機(jī)制、震源參數(shù)、震前震后的地磁和重力異常、震害特征等方面進(jìn)行了不同程度的研究。例如，利用不同地震臺(tái)網(wǎng)數(shù)字波形資料分別對(duì)蒼梧5.4 級(jí)地震震源機(jī)制及震源參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)研究[1-5]；蒼梧5.4 級(jí)地震前后震區(qū)及鄰區(qū)的地磁或重力異常研究[6-11]；也有一些學(xué)者從不同觀點(diǎn)入手分析了蒼梧5.4 級(jí)地震的震害特征[4,12-14]。多數(shù)研究都或多或少地提及與此次地震發(fā)震構(gòu)造關(guān)系密切的區(qū)域性賀街-夏郢斷裂[4]，本文擬利用遙感影像解譯及斷裂附近小震精定位資料，結(jié)合野外地震地質(zhì)調(diào)查，分析賀街-夏郢斷裂在影像上表現(xiàn)出的線性標(biāo)志、地貌、地層及水系標(biāo)志，結(jié)合該斷裂與震區(qū)小震的空間分布關(guān)系，探討賀街-夏郢斷裂沿線影像特征及小震分布特征。

1 地質(zhì)背景

賀街-夏郢斷裂大地構(gòu)造上位于華夏陸塊與南華活動(dòng)帶①?gòu)V西壯族自治區(qū)數(shù)字地質(zhì)圖2006 年版說明書（1:50 萬(wàn)）.廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局，2006.接合部位，是華夏陸塊與南華活動(dòng)帶兩個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元的分界線（圖1a），其東側(cè)是桂東褶皺系鷹揚(yáng)關(guān)褶皺帶，西側(cè)位于桂中-桂東北褶皺系大瑤山隆起[15]。新構(gòu)造位置上位于桂東南斷塊隆起區(qū)、贛粵輕微斷隆區(qū)和粵桂斷隆區(qū)及桂中輕微隆起區(qū)的結(jié)合部位[16]（圖1b）。蒼梧MS5.4 地震宏觀震中位于賀街-夏郢斷裂西側(cè)6 km 附近[4]，該斷裂南起梧州夏郢鎮(zhèn)，經(jīng)蒼梧縣石橋鎮(zhèn)、沙頭鎮(zhèn)，向北經(jīng)過賀州市步頭鎮(zhèn)、賀街鎮(zhèn)，總長(zhǎng)約110 km，整體走向20～40°，傾角40～50°，呈舒緩波狀，斷面整體傾向NW，為逆沖斷層（圖1c）。斷裂在低山丘陵中延伸，沿?cái)嗔研纬缮倭繑鄬庸鹊兀刂屏艘恍╅L(zhǎng)條形第四紀(jì)谷地。該斷裂是一條具多期活動(dòng)的斷層，中生代有過強(qiáng)烈活動(dòng)，新近紀(jì)以來和早更新世有過明顯的活動(dòng)②信都Ⅱ變電所地震安全性評(píng)價(jià)報(bào)告[R].廣西工程防震研究院，2014.。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造分區(qū)

2 遙感解譯

2.1 數(shù)據(jù)、方法選取

活動(dòng)構(gòu)造學(xué)研究與地形地貌密切相關(guān)，遙感技術(shù)在活動(dòng)構(gòu)造研究中的應(yīng)用越來越深入，并成為活動(dòng)構(gòu)造研究中不可或缺的重要技術(shù)方法，為活動(dòng)構(gòu)造研究提供了豐富的定量化數(shù)據(jù)[17]。為研究賀街-夏郢斷裂沿線及附近的地質(zhì)地貌特征，對(duì)賀街-夏郢斷裂進(jìn)行高分辨率遙感影像解譯。本研究使用的遙感影像數(shù)據(jù)（表1）為GF-1 WFV 16 m 寬覆蓋數(shù)據(jù)、GF-1 PMS 2 m/8 m 全色/多光譜數(shù)據(jù)、GF-2 PMS 1 m/4 m 全色/多光譜數(shù)據(jù)以及SRTMDEM 數(shù)據(jù)。其中，SRTMDEM 數(shù)據(jù)主要用于輔助高分遙感影像正射處理和DEM 地貌分析，以提高正射校正處理的精度，并且可將正射后的遙感影像疊加在DEM 上，形成三維場(chǎng)景，提高構(gòu)造解譯的精度。通過對(duì)比分析，選取Gram-Schmidt Spectral Sharpening（GS）融合算法，GS 光譜銳化融合無波段限制，保持原有影像的光譜信息，影像保真效果較高、對(duì)比度高，邊緣信息清晰。解譯時(shí)采用GS 數(shù)據(jù)融合方法將GF-1 PMS 2 m全色波段數(shù)據(jù)和8 m 多光譜波段數(shù)據(jù)進(jìn)行融合得到2 m 分辨率的彩色圖像，將GF-2 PMS 1 m 全色波段數(shù)據(jù)和4 m 多光譜波段數(shù)據(jù)進(jìn)行融合得到1 m 分辨率的彩色圖像。通過數(shù)據(jù)融合的手段，能保留全色數(shù)據(jù)的高空間分辨率信息和紋理特征、以及多光譜波段的光譜信息（色彩），更好地應(yīng)用于活動(dòng)構(gòu)造解譯工作。

2.2 影像解譯標(biāo)志

影像解譯標(biāo)志分為直接解譯標(biāo)志和間接解譯標(biāo)志[18]。直接解譯標(biāo)志指的是地物屬性在影像上的直觀表現(xiàn)，如地物的色調(diào)、大小、形狀、陰影、紋理等；間接標(biāo)志則指與地物相關(guān)、有內(nèi)在聯(lián)系，通過一定的分析能夠推知地物性質(zhì)的一類影像特征[19-20]。在對(duì)活動(dòng)構(gòu)造進(jìn)行解譯時(shí)，除了解譯斷裂在影像上表現(xiàn)出的線性特征外，還需要對(duì)沿?cái)嗔褞軘嗔鸦顒?dòng)控制形成的各類地貌現(xiàn)象做解譯[17,21-23]。本文賀街-夏郢斷裂主要參考的解譯標(biāo)志有：同一地層或地貌單元被線性錯(cuò)斷、色調(diào)差異較大的兩種不同地貌單元線性接觸、線性分布的槽谷地貌、線性分布的斷層陡坎或斷層三角面、山脊線發(fā)生同步位錯(cuò)現(xiàn)象、河流發(fā)生同步偏轉(zhuǎn)及線性分布的一系列斷頭溝。

表1 本文使用的遙感數(shù)據(jù)類型及時(shí)相信息

2.3 解譯結(jié)果分析

利用GF-1 WFV 16 m 分辨率寬覆蓋影像數(shù)據(jù)，結(jié)合DEM 及控制點(diǎn)對(duì)影像進(jìn)行正射校正，依據(jù)斷層在影像上表現(xiàn)出的線性標(biāo)志、地貌、地層以及水系標(biāo)志，對(duì)賀街-夏郢斷裂及附近范圍的地貌現(xiàn)象、地層分布及主要斷層分布進(jìn)行解譯。

從斷裂解譯圖上可以看到區(qū)內(nèi)的斷裂較發(fā)育，走向主要為NE-NNE 向和NW 向（圖2）。其中，賀街-夏郢斷裂貫穿了整個(gè)解譯區(qū)，該斷裂在遙感影像上線性特征具有明顯的分段性。自夏郢鎮(zhèn)毓秀起，沿NE20°～40°方向，經(jīng)六堡鎮(zhèn)義到村附近，到石橋鎮(zhèn)盆地西北角新塘附近，斷裂兩側(cè)的地層和地貌特征也沒有太大差異，在六堡鎮(zhèn)義到附近遙感影像上線性特征非常的弱，對(duì)沿途水系無錯(cuò)移，而且在巖性地層以及地貌特征上也沒有太明顯的反應(yīng)（圖2，圖3a）。據(jù)推測(cè)，由于斷層活動(dòng)時(shí)代較早，又發(fā)育在基巖山體里，所以在影像上反應(yīng)不明顯；賀街-夏郢斷裂由南向北進(jìn)入石橋-沙頭盆地后，從盆地的西北邊緣經(jīng)過，線性特征清楚，地貌上西北部為山地，東南為有低矮丘陵的盆地（圖2，圖3b），斷裂沿石橋-沙頭盆地西北邊緣到石橋北果園腳附近穿過東安江，分支為2 條近平行次級(jí)斷裂，東支沿石橋-沙頭小盆地東邊緣發(fā)育，西支控制山前平原NE 向水系（圖3c），在遙感圖像上線性特征比較清楚，在地貌上的反應(yīng)也比較明顯（圖2，圖3c～3d），向北穿過一段基巖山谷到步頭鎮(zhèn)白石口（圖3e）；在步頭鎮(zhèn)附近沿著第四紀(jì)谷地向北延伸到賀街鎮(zhèn)西北（圖3f），構(gòu)成賀街盆地的西邊界，但遙感影像上線性較模糊，向北穿過賀州北部的山體，進(jìn)入富川盆地，斷裂走向不固定，整體呈舒緩波狀。

2.4 野外調(diào)查

為進(jìn)一步驗(yàn)證遙感影像解譯結(jié)果，進(jìn)行了野外地震地質(zhì)調(diào)查。在義到村附近露頭D01（圖2），斷裂切割寒武系地層，破碎帶較寬，主要由碎裂化砂巖、硅質(zhì)膠結(jié)角礫巖、劈理化帶等組成（圖4a）。破碎帶南側(cè)地層為紫紅色砂巖-土黃色泥巖互層，泥巖有劈理折射現(xiàn)象；露頭處第四紀(jì)覆蓋層為薄層土黃色殘坡積物，斷裂未對(duì)其造成影響；露頭及附近斷裂沿線對(duì)山體地形沒有水平和垂直方向的錯(cuò)動(dòng)，線性負(fù)地形地貌不發(fā)育，也未發(fā)現(xiàn)斷裂對(duì)水系有控制作用，推測(cè)該斷裂在露頭處第四紀(jì)以來未有活動(dòng)。在石橋盆地培中村附近露頭D02 處（圖2），賀街-夏郢斷裂破碎帶寬約8 m，主要由碎裂化砂巖，黃色泥質(zhì)膠結(jié)角礫巖，構(gòu)造透鏡體等組成（圖4b，4d～4e）。斷面上有至少兩期擦痕和階步發(fā)育，早期擦痕上覆褐紅色鐵質(zhì)薄膜，指示左旋走滑性質(zhì)，晚期擦痕為白色，指示正-右旋走滑性質(zhì)；斷裂沿走向經(jīng)過谷地和盆山界線位置，控制石橋盆地北緣（圖4f～4g）。在步頭鎮(zhèn)磨刀排附近露頭D03（圖2）處可見斷裂破碎帶寬約16 m，發(fā)育在泥盆系砂巖中，主要表現(xiàn)為劈理化帶，斷面附近發(fā)育灰白色硅化帶（圖4c，4h～4i），指示斷裂經(jīng)歷過擠壓運(yùn)動(dòng)，沿走向，斷裂通過山間寬谷。

圖2 賀街-夏郢斷裂及附近斷裂遙感影像圖

3 地震活動(dòng)性

3.1 數(shù)據(jù)、方法選取

小震的空間分布與斷層的走向及深部幾何展布密切相關(guān)[24]，通常利用小震來研究斷層，因此小震位置精度將會(huì)直接影響對(duì)斷裂活動(dòng)的研究結(jié)果。為進(jìn)一步探討賀街-夏郢斷裂的活動(dòng)情況，收集了1970—2018 年發(fā)生在斷裂附近的26 條ML2.0 地震（表2），采用雙差定位方法[25]進(jìn)行精定位。其中，ML5.0～5.9 范 圍 的1 次 地 震 記 錄 為2016 年7 月31 日17 時(shí)18 分廣西蒼梧5.4 級(jí)地震。這些地震中1970 —2006 年的波形記錄為模擬記錄，僅有12 條ML2.0 以上地震記錄。由于雙差定位方法需要較多的地震記錄組成地震對(duì)，才能進(jìn)行定位，這12 次地震的震相較少，不符合雙差定位條件。因此，本文僅采用屬于數(shù)字記錄且震相較多的2010—2018 年的14 條地震記錄進(jìn)行精定位。

3.2 采用的地殼速度結(jié)構(gòu)模型

近年來，賀街-夏郢斷裂附近區(qū)域無5.0 級(jí)以上地震記錄，前人對(duì)該區(qū)域的地殼結(jié)構(gòu)研究也較少，缺乏精細(xì)的速度結(jié)構(gòu)模型。賀街-夏郢斷裂附近最近的臺(tái)站為賀州臺(tái)（HZS），周依等[5]利用賀州臺(tái)記錄的蒼梧5.4 級(jí)地震數(shù)據(jù)，使用遠(yuǎn)震接收函數(shù)方法[26]反演了HZS 臺(tái)下方的速度結(jié)構(gòu)，得到賀街-夏郢斷裂附近地區(qū)地殼厚度約為30 km，并考慮賀街-夏郢斷裂所在桂東地區(qū)的地質(zhì)情況及CRUST2.0 全球地殼速度及密度模型，建立了該區(qū)域的一維速度結(jié)構(gòu)模型（表3）。本文小地震精定位研究采用此地殼分層速度模型。

圖4 野外露頭剖面圖及照片

3.3 小震精定位結(jié)果分析

1970—2018 年期間，賀街-夏郢斷裂附近區(qū)域共發(fā)生ML2.0 以上地震26 次，精定位前小震主要分布在賀街-夏郢斷裂以北諸多斷裂交匯的部位，蒼梧5.4 級(jí)地震發(fā)生在賀街-夏郢斷裂中部范圍多條斷裂包圍的空間位置。研究數(shù)據(jù)主要為2010—2018 年期間賀街-夏郢斷裂附近的中小地震（圖5a，表4），采用雙差定位法進(jìn)行精定位（圖5b，圖6）后可以看出，小震更明顯地集中在賀街-夏郢斷裂北的其他斷裂上，與賀街-夏郢斷裂聯(lián)系小，而蒼梧5.4 級(jí)地震及其余震主要發(fā)生在賀街-夏郢斷裂中部范圍多條斷裂包圍的空間位置。

表2 賀街-夏郢斷裂附近區(qū)域1970—2018 年12 月地震記錄統(tǒng)計(jì)

4 討論

綜合遙感影像解譯和小震精定位結(jié)果，賀街-夏郢斷裂夏郢鎮(zhèn)毓秀村-石橋鎮(zhèn)新塘段（南段，圖2）從基巖山體中通過，遙感影像顯示的線性特征不明顯，沿線及附近區(qū)域在1970 年以來也無ML2.0 及以上地震記錄，初步推測(cè)該段賀街-夏郢斷裂第四紀(jì)以來不活動(dòng)；石橋鎮(zhèn)新塘-步頭鎮(zhèn)白石口段（中段，圖2）整體線性特征比較清楚，基本上沿第四紀(jì)盆地邊緣、谷地及線性山谷發(fā)育，斷層兩側(cè)地貌特征明顯，蒼梧5.4 級(jí)地震及其余震分布在該段斷裂附近，推測(cè)該段賀街-夏郢斷裂第四紀(jì)以來有過活動(dòng)；步頭鎮(zhèn)白石口以北段落（北段，圖2）經(jīng)過基巖山體時(shí)有一定的線性表現(xiàn)，相比夏郢鎮(zhèn)毓秀村-石橋鎮(zhèn)新塘段穿過基巖山體時(shí)線性略好，隨后沿第四紀(jì)較寬闊谷地發(fā)育，本段附近無ML2.0 及以上地震記錄，可以判定該段（北段）斷裂第四紀(jì)以來可能有過活動(dòng)（表5）。

表3 蒼梧地區(qū)地殼分層速度模型[5]

圖5 蒼梧5.4 級(jí)地震震區(qū)2010—2018 年地震震中分布圖

表4 賀街-夏郢斷裂附近地震分布情況

5 結(jié)語(yǔ)

圖6 重定位后地震三維和二維空間分布圖

表5 賀街-夏郢斷裂附近遙感影像特征與小震分布情況

賀街-夏郢斷裂是與蒼梧MS5.4 地震密切相關(guān)的一條區(qū)域性斷裂，同時(shí)也是蒼梧地區(qū)的主要斷裂帶，查明該斷裂的地震地質(zhì)、地質(zhì)地貌、活動(dòng)性、最新活動(dòng)時(shí)代等特征對(duì)蒼梧地區(qū)的城市建設(shè)、建筑物抗震設(shè)防等具有重要意義。綜合分析遙感影像解譯和小震精定位成果，初步將賀街-夏郢斷裂由南向北分為3 段，即南段、中段及北段（圖2，表5）。中段在衛(wèi)星影像上線性特征明顯，控制石橋-沙頭盆地發(fā)育，次級(jí)斷裂控制NE 向水系，附近有小震活動(dòng)，蒼梧5.4 級(jí)地震發(fā)生在此段，初步推測(cè)中段賀街-夏郢斷裂第四紀(jì)以來應(yīng)該有過活動(dòng)，甚至可能晚更新以來仍有活動(dòng)；北段影像上有一定的線性特征，沿盆地邊緣第四紀(jì)谷地發(fā)育，小震活動(dòng)弱，初步推測(cè)北段第四紀(jì)以來可能有一定活動(dòng)；南段衛(wèi)星影像上線性特征不明顯，多發(fā)育在基巖山體中，對(duì)沿途水系無影響，無小震活動(dòng)，初步推測(cè)南段第四紀(jì)以來不活動(dòng)。賀街-夏郢斷裂各段的具體活動(dòng)時(shí)代和活動(dòng)強(qiáng)度，還需要進(jìn)一步的槽探、鉆探及年代學(xué)等研究。