張 浩，施 剛，巫 虹，邵 磊，宋春華，郁 飛

1.同濟(jì)大學(xué)海洋地質(zhì)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200092；2.上海市地礦工程勘察院，上海 200072

0 引言

活動(dòng)斷裂是在最近地質(zhì)時(shí)期持續(xù)活動(dòng)，且將來仍可能持續(xù)活動(dòng)的斷裂(吳中海，2019)。斷裂活動(dòng)帶來破壞性地震危害及衍生地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)城市發(fā)展及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)具有難以回避的災(zāi)害危險(xiǎn)性，是威脅城市地質(zhì)安全的最大隱患(鄧起東等，2003)。城市人口財(cái)富高度集中的特征，更加增強(qiáng)了其破壞性與危害性。對(duì)活動(dòng)斷裂引起的直下型地質(zhì)災(zāi)害，現(xiàn)代工程無法抵抗，只能以調(diào)查預(yù)防為主。在查明斷裂的空間展布及活動(dòng)性特征的基礎(chǔ)上，采用工程避讓方式可以有效緩解斷裂活動(dòng)對(duì)構(gòu)(建)筑物的直接破壞(徐錫偉等，2002a)。城市區(qū)域隱伏斷裂定位及最新活動(dòng)時(shí)代研究，引起了大量專家學(xué)者關(guān)注，多年以來無論在技術(shù)方法還是科研成果上都有了不少的積累與突破(柴熾章等，2006；曹新文等，2018；商世杰等，2019；張迪等，2019；黃理善等，2020；戚幫申等，2020)。年代學(xué)測試使得對(duì)斷裂活動(dòng)性的確定更為準(zhǔn)確(陳宏強(qiáng)等，2020)。開展城市區(qū)域隱伏斷裂活動(dòng)性研究，確定斷裂危險(xiǎn)性及危害性，是保障城市地質(zhì)安全、有效防震減災(zāi)的基礎(chǔ)性前瞻性工作(鄧起東等，2004；吳中海，2019；Wu and Hu，2019)。

上海是位于長江經(jīng)濟(jì)帶最東端的特大型城市，處于長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展戰(zhàn)略龍頭的地位(吳中海，2016)。《上海市城市總體規(guī)劃(2017—2035年)》中提出了建立“卓越全球城市”的愿景，這勢必要以城市地質(zhì)安全為基礎(chǔ)。新時(shí)代下臨港自貿(mào)區(qū)新片區(qū)的設(shè)立，更增加了上海的城市責(zé)任，而上海城市地質(zhì)安全保障能力也需要進(jìn)一步得到提升。上海市地上地下構(gòu)(建)筑物復(fù)雜，生命線工程密布，人口密度居全國前列，災(zāi)害發(fā)生后果難以設(shè)想。盡管在20世紀(jì)90年代，全國范圍內(nèi)已經(jīng)開展過一輪針對(duì)包括上海在內(nèi)的20個(gè)大型城市的活動(dòng)斷裂探測與地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)工作(徐錫偉等，2015)，但目前就斷裂活動(dòng)性的調(diào)查與研究程度而言，上海市區(qū)域相較同為一線城市的北京、深圳等，在斷裂精準(zhǔn)定位及最新活動(dòng)特征研究等方面仍亟待進(jìn)一步提高。上海市區(qū)域隱伏斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，其中羅店-周浦?jǐn)嗔迅侵苯哟┻^城市中心城區(qū)。盡管區(qū)內(nèi)地震活動(dòng)性較弱，但已有地震歷史記錄資料證實(shí)了1615年南通5級(jí)地震及1624年上海4級(jí)地震均與該斷裂有關(guān)。此外沿該斷裂還曾在浮橋、瀏河、羅店、北蔡、新場等地有小地震的發(fā)生(章振銓等，2004)。根據(jù)地震發(fā)生的歷史重復(fù)規(guī)律(鄢家全和賈素娟,1997)，羅店-周浦?jǐn)嗔盐磥砣杂锌赡芤l(fā)區(qū)域地震地質(zhì)災(zāi)害，其活動(dòng)性特征值得重點(diǎn)關(guān)注。因此，研究采用高精度重力、淺層地震、可控源大地音頻電磁測深相結(jié)合的綜合地球物理勘探手段，并結(jié)合地質(zhì)鉆孔聯(lián)合剖面，對(duì)羅店-周浦?jǐn)嗔训恼共继卣骷暗谒募o(jì)活動(dòng)性進(jìn)行調(diào)查與研究，進(jìn)一步厘定其第四紀(jì)活動(dòng)性，為城市斷裂危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)、城市防災(zāi)減災(zāi)安全運(yùn)行及重大規(guī)劃與工程選址提供科學(xué)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

上海地區(qū)位于揚(yáng)子板塊與華夏板塊之間的欽杭結(jié)合帶北東向延伸處(圖1a)。上海地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜，具有較厚的第四系覆蓋層，地質(zhì)構(gòu)造均為隱伏狀態(tài)，使得上海地區(qū)基巖地質(zhì)與構(gòu)造地質(zhì)研究難度較大(顧澎濤等，1988；顧澎濤，2006)，已認(rèn)定的隱伏斷裂多由區(qū)域重磁資料推斷而來，斷裂構(gòu)造主要為北東、北北東、北西—北北西和近東西(北東東)向(圖1b)，以北東向斷裂最為發(fā)育，但北西向斷裂的活動(dòng)性相較其他方向更強(qiáng)(章振銓等，2004)。

上海境內(nèi)基巖零星出露，埋深普遍在300 m以下?；鶐r地層共劃分為22個(gè)巖石地層組，由下至上有：古元古界、中元古界；震旦系；古生界寒武系、奧陶系、志留系；中生界侏羅系、白堊系以及新生界古近系、新近系。分布面積最廣當(dāng)屬上侏羅統(tǒng)火山巖系，包括勞村組、黃尖組和壽昌組，展布面積約占總面積的70%以上(上海地質(zhì)礦產(chǎn)局，1988；張宏良，1999)，基巖分布特征見圖1c。研究區(qū)內(nèi)新生代地層發(fā)育良好，成因類型復(fù)雜，陸相和海相地層廣泛分布，覆蓋在基巖之上，為未成巖松散巖層，按由下而上的年代地層學(xué)次序，分別為上新統(tǒng)崇明組(N2c)，下更新統(tǒng)安亭組(Qp1a)，中更新統(tǒng)嘉定組(Qp2j)，上更新統(tǒng)川沙組(Qp3c)、滆湖組(Qp3g)、南匯組(Qp3n)，以及全新統(tǒng)婁塘組(Qh1l)、上海組(Qh2s)、如東組(Qh3r)、青浦組(Qh3q)(邱金波和李曉，2007)。

a—研究區(qū)大地構(gòu)造背景圖(據(jù)楊明桂等，2015修改)；b—上海市隱伏斷裂分布示意圖; c—上海市基巖地質(zhì)及探測區(qū)域位置示意圖(地震信息來自上海市地震局，1992)

羅店-周浦?jǐn)嗔寻l(fā)育切割晚侏羅世火山巖系，同時(shí)為燕山晚期巖漿侵入通道，推斷斷裂形成于燕山晚期(火恩杰等，2004)，其為上海地區(qū)橫切一系列北東向構(gòu)造的一條重要的北西向斷裂。該斷裂展布跡線穿越上海市中心城區(qū)(圖1b)，且均被第四系覆蓋，斷裂北西向延伸可至江蘇南通狼山西側(cè)，南東向延續(xù)性不明，總體呈斷續(xù)分布，區(qū)內(nèi)全長約100 km。斷裂切割古生界及上侏羅統(tǒng)火山巖，在區(qū)域重磁場特征上反映明顯，呈張性兼具右行走滑性質(zhì)，在上海市內(nèi)具有明顯的分段性特征(章振銓等，2004),該斷裂發(fā)育規(guī)模較大，切割深度可達(dá)6 km(于鵬等，2008)，但長久以來淺部特征不明，特別是最新活動(dòng)時(shí)代并未明確。

2 綜合地球物理探測

綜合地球物理勘探是目前調(diào)查平原區(qū)隱伏斷裂的有效方法(鄧起東等，2003；徐明才等，2005；易兵等，2008；劉保金等，2009；高戰(zhàn)武等，2014)。常用的地球物理勘探手段包括重力勘探、淺層地震勘探、電磁法勘探等。由于不同地球物理勘探方法探測分辨率及結(jié)果存在差異，需要綜合多種地球物理勘探手段最終確定斷裂特征(李征西等，2005)。針對(duì)于城市環(huán)境帶來的特殊限制，探測中需要考慮到復(fù)雜城市特征的影響，選取和采用抗干擾、高信噪比、低城市環(huán)境影響的勘探技術(shù)手段(潘紀(jì)順等，2002，2003)。此次研究采用的地球物理勘探方法主要為高精度重力勘探(重力剖面和重力面積測量)、淺層人工地震勘探及可控源音頻大地電磁測深勘探(CSAMT)，地球物理勘探測線位置見圖2。

a—海灣鎮(zhèn)測區(qū)探測工作部署圖；b—彭浦鎮(zhèn)測區(qū)探測工作部署圖

2.1 高精度重力勘探數(shù)據(jù)處理與資料解譯

重力勘探是通過測量地下介質(zhì)的密度差異引起的異常來研究地下介質(zhì)不均勻特征的地球物理探測方法(Blakely et al.，1997；Abbott and Louie，2000)。布格重力異常值能夠直觀的反映基巖面起伏，重力高低通常對(duì)應(yīng)于基巖的隆凹，斷裂構(gòu)造在重力勘探平面等值線上一般表現(xiàn)為等值線密集、梯度變化等特點(diǎn)。在充分了解工作區(qū)已有的重力資料的基礎(chǔ)上，布設(shè)一定的高精度重力剖面及高精度重力面積測量工作，能夠達(dá)到對(duì)隱伏斷裂走向進(jìn)行定位的目的。

重力測量采用加拿大先得利(Scintrex)公司生產(chǎn)CG-5型高精度流動(dòng)石英彈簧重力儀。傳感器類型為整體熔凝石英彈簧，儀器分辨率為0.001×10-5m/s2，典型重復(fù)性小于0.005×10-5m/s2，測量范圍為8000×10-5m/s2(無重設(shè)置)，長期剩余漂移小于0.02×10-5m/s2/d，具有自動(dòng)校正補(bǔ)償功能(潮汐、儀器傾斜、溫度、噪聲采樣等)。儀器投入使用前進(jìn)行靜態(tài)、動(dòng)態(tài)及一致性試驗(yàn)。靜態(tài)試驗(yàn)零點(diǎn)位移曲線近似線性，儀器穩(wěn)定性良好；動(dòng)態(tài)試驗(yàn)均方誤差低于0.014×10-5m/s2，一致性均方誤差為±0.015×10-5m/s2。

2.1.1 高精度重力剖面

(1)愛護(hù)路ZL1測線

高精度重力剖面ZL1測線位于上海市南部奉賢區(qū)海灣鎮(zhèn)區(qū)域(圖2a)，測線總體走向近東西向，長度約為11000 m。高精度重力剖面顯示重力值在-2.96×10-5～-0.20×10-5m/s2之間，剖面西段0～4500 m之間為重力低異常，相對(duì)重力高異常位于4500～8500 m之間，8500～11000 m之間異常值開始降低(圖3a)，重力值最大相差2.76×10-5m/s2，高低異常之間存在兩個(gè)較為寬緩的重力梯度帶。區(qū)內(nèi)第四系地層與下伏基巖地層存在明顯的密度差異，同時(shí)基巖內(nèi)部不同時(shí)代、不同巖性也存在一定的密度差異，根據(jù)相應(yīng)巖石密度差異，經(jīng)重力剖面反演推斷，識(shí)別出的重力梯度帶可以認(rèn)為是斷裂在重力剖面上的反映(圖3a)。結(jié)合區(qū)域斷裂走向，其中西側(cè)重力梯度帶對(duì)應(yīng)于羅店-周浦?jǐn)嗔?，東側(cè)重力梯度帶可能為區(qū)內(nèi)另一斷裂引起的重力響應(yīng)。

(2)彭浦鎮(zhèn)ZL2測線

高精度重力剖面ZL2測線位于上海中心城區(qū)彭浦鎮(zhèn)(圖2b)，是典型復(fù)雜城市環(huán)境，剖面走向近東西向，沿古浪路—華靈路—靈石路布設(shè)，剖面長度約為7200 m。剖面的布格重力異常特征顯示出一定的波動(dòng)性，總體呈現(xiàn)出西高東低的特征(圖3b)，布格異常最高為0.9×103kg/m3，最低為-1.6×103kg/m3，變化幅度較小。剖面西段及中段0～5000 m之間重力值變化相對(duì)較小，東段5000～7200 m之間的重力值降低速度較快，兩者之間存在重力變化梯度帶，推測為存在斷裂構(gòu)造引起的基巖埋深變化產(chǎn)生的重力響應(yīng)，重力剖面反演顯示該斷裂位于5400 m位置附近。結(jié)合區(qū)域資料，認(rèn)為可能是羅店-周浦?jǐn)嗔训姆从?，根?jù)剖面梯度較緩及斷裂上下盤上升下降形成的重力場特征，推測斷裂傾向向東。此外剖面西段1500 m位置附近重力場具有小規(guī)模的波動(dòng)，推測可能存在斷距較小的斷裂構(gòu)造，造成了基巖面的升降。

a—ZL1測線；b—ZL2測線

2.1.2 高精度重力面積測量

高精度重力面積測量布設(shè)于海灣鎮(zhèn)區(qū)域(圖2a)。測區(qū)重力場總體呈現(xiàn)出北部、中部高，東南、西南低的特征，布格重力異常值介于-3.47×10-5～2.69×10-5m/s2之間，最高值位于測區(qū)北部，重力高異常在測區(qū)內(nèi)向北未封閉，最低值位于測區(qū)西南，低異常向南未封閉，東南部相對(duì)低異常也未封閉。在測區(qū)的中部出現(xiàn)向南凸起的鴨舌狀相對(duì)重力高異常。依據(jù)重力資料對(duì)斷裂構(gòu)造的反映特征，測區(qū)內(nèi)中部相對(duì)重力高與同心重力低之間的重力梯度帶(圖4)應(yīng)當(dāng)為羅店-周浦?jǐn)嗔言跍y區(qū)的反映，斷裂總體走向?yàn)楸北蔽?。結(jié)合重力水平導(dǎo)數(shù)及下延水平導(dǎo)數(shù)結(jié)果，該梯度帶位置上可識(shí)別出三組斷裂跡線，呈平行展布(圖4)。此外重力面積測區(qū)內(nèi)還可識(shí)別出北西與近向向斷裂跡線，沒有明顯證據(jù)表明其屬于羅店-周浦?jǐn)嗔严到y(tǒng)，應(yīng)當(dāng)為其他斷裂在區(qū)內(nèi)的反映。

圖4 重力面積測量與斷裂解譯平面圖

2.2 可控源音頻大地電磁測深(CSAMT)數(shù)據(jù)處理與資料解譯

可控源音頻大地電磁測深法(CSAMT)是在大地電磁測深法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，通過分析地面觀測到的由人工可控制的電磁波信號(hào)在地球介質(zhì)中激發(fā)的電磁波場數(shù)據(jù)，來達(dá)到勘探地球內(nèi)部導(dǎo)電性結(jié)構(gòu)的目的。通過CSAMT可以查明斷裂的空間位置、幾何形態(tài)及發(fā)育規(guī)模。由于斷裂的出現(xiàn)是巖石在應(yīng)力作用下的結(jié)果，巖石在應(yīng)力過程中表現(xiàn)出明顯的電阻率各向異性，因此可以通過研究斷裂帶附近的明顯電阻率各向異性，達(dá)到探測斷裂的目的(吳子泉和尹成，2007)。該方法具有工作效率高、抗干擾能力強(qiáng)、勘探深度大、分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，已在隱伏斷裂活動(dòng)性探測應(yīng)用中取得了較好的效果(何繼善，1990；石昆法，1999；董澤義等，2010；李帝銓等，2010)。

CSAMT采用加拿大鳳凰地球物理有限公司的V8多功能電法儀，電極距1.5 km，發(fā)射頻率范圍為1～9600 Hz，頻點(diǎn)數(shù)28個(gè)。剖面點(diǎn)距100 m，測量極距50/100 m，單個(gè)采集排列長度為400/600 m，采用連續(xù)測量方式，每個(gè)排列可同時(shí)獲取6個(gè)物理點(diǎn)的測深數(shù)據(jù)。

CSAMT剖面CS1位于上海市南部奉賢區(qū)海灣鎮(zhèn)區(qū)域(圖2a)，剖面展布近東西向，剖面長度約為10500 m。反演電阻率等值線圖(圖5)顯示，測區(qū)內(nèi)第四系底界埋深約為250～320 m，電阻率值約1～10 Ω·m；下白堊系火山碎屑巖底界埋深約為1200～1700 m，電阻率值約10～100 Ω·m，其頂板整體呈西淺東深趨勢。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)概況及電阻率值范圍推測深部為奧陶系碳酸鹽巖，電阻率值大于100 Ω·m。根據(jù)視電阻率等值線橫向變化特征，推斷出2條斷層(圖5)。F1斷層發(fā)育于剖面中段5000～6000 m位置處，根據(jù)電阻率等值線特征分析在安山巖地層和更老地層中有發(fā)育，斷層傾向東，傾角較大，發(fā)育深度從約400 m開始往下延伸至超過1800 m。F2斷層發(fā)育于剖面東段7500～8500 m位置處，根據(jù)電阻率等值線特征分析在松散地層及前第四系地層中均有發(fā)育，斷層傾向東，傾角較大，發(fā)育深度從約260 m開始往下延伸至超過1800 m。

圖5 CS1測線CSAMT反演電阻率等值線圖

2.3 淺層人工地震勘探數(shù)據(jù)處理與資料解譯

城市地區(qū)的淺層地震勘探，需要通過選擇合適的震源、合理的技術(shù)方案和資料處理手段，最大限度地抑制干擾，提高信噪比及分辨率(吳建平，2001；潘紀(jì)順等，2003)。城市活斷層探測對(duì)震源有環(huán)境友好、頻帶寬、高頻增強(qiáng)及可重復(fù)性高的4點(diǎn)要求(俞壽朋，1993)，目前普遍采用可控震源車作為震源使用。城市活斷層的精確定位必須解決抗干擾和高分辨率兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)(潘紀(jì)順等，2002)。城市內(nèi)的各種強(qiáng)干擾是不可避免的，因此工作中應(yīng)將如何提高地震資料的信噪比放在首位，針對(duì)不同工作區(qū)域，在正式數(shù)據(jù)采集之前，需進(jìn)行數(shù)據(jù)采集參數(shù)試驗(yàn)(何正勤等，2001；劉保金等，2002)。此外中國沿海城市地震勘探還需要面臨第四系厚度變化較大,泥沙互層結(jié)構(gòu)影響地震波傳播、造成高頻能量耗散的困難(何正勤等，2007)。盡管探測受到城市環(huán)境的諸多限制，目前淺層高分辨地震勘探仍舊是城市活斷層淺部探測中最為有效的探測方法之一，能夠?qū)δ繕?biāo)斷裂的空間展布特征及上斷點(diǎn)的埋深進(jìn)行探測。

淺層地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)選擇法國賽舍爾(Sercel)公司的408XL型地震采集系統(tǒng)，采樣間隔0.5 ms，記錄長度1.5 s，前置放大器采用全通方式。工作激發(fā)震源采用AHV28型28噸可控震源。檢波器選擇3個(gè)60 Hz串聯(lián)縱波檢波器組合接收。可控震源掃描長度為10 s，掃描頻帶10～160 Hz，震動(dòng)臺(tái)次為4次，震源出力40%～50%，斜坡長度0.5 s。選擇單邊放炮的接收排列滾動(dòng)觀測系統(tǒng)和接收炮點(diǎn)沿排列定炮間距移動(dòng)激發(fā)、接收排列固定不滾動(dòng)固定模式觀測系統(tǒng)，每道配備3個(gè)串聯(lián)檢波器組合進(jìn)行數(shù)據(jù)接收。采集道數(shù)為160道，道間距5 m，炮間距20 m，偏移距為0～795 m，最大覆蓋次數(shù)為20次。

淺層地震勘探剖面DZ1沿隨塘河路布設(shè)(圖2a)，測線走向近東西向，剖面長度約為10000 m。結(jié)合四口鉆孔的控制，根據(jù)反射同相軸的振幅、頻率特征，可以在第四紀(jì)地層中識(shí)別出4個(gè)地震反射界面(T1，T2，T3，T4)，以及基巖面Tg和基巖內(nèi)部界面Tm,Tn(圖6)?；鶐r面Tg雙程走時(shí)位于300 ms左右，上部為第四紀(jì)松散沉積地層，界面之下為基巖。識(shí)別出的第四紀(jì)沉積地層內(nèi)部界面中，T1雙程走時(shí)約80 ms，界面上部地層反射振幅較弱，結(jié)合鉆孔資料推測為全新統(tǒng)(Qh)底界；T2雙程走時(shí)約150 ms，界面上部地層振幅較弱，界面下部反射特征明顯，同相軸連續(xù)性好，能量強(qiáng)，結(jié)合鉆孔地層資料及光釋光測年結(jié)果推測為上更新統(tǒng)南匯組及川沙組(Qp3n—Qp3c)底界；T3雙程走時(shí)約200 ms，同相軸連續(xù)性好，能量強(qiáng)，結(jié)合鉆孔地層資料及光釋光測年結(jié)果推測為中更新統(tǒng)嘉定組(Qp2j)底界；T4雙程走時(shí)約280 ms，界面上部地層同相軸連續(xù)性好，能量強(qiáng)，界面下部地層振幅較弱，結(jié)合鉆孔地層資料及光釋光測年結(jié)果推測為下更新統(tǒng)安亭組(Qp1a)內(nèi)部界面；Tg界面為下更新統(tǒng)底界面，以Tg界面為界，上覆地層為松散沉積物，下伏地層為區(qū)內(nèi)基巖面，Tg界面以下為上新統(tǒng)崇明組(N2c)地層，剖面揭示崇明組地層逐漸向西尖滅；基巖內(nèi)部可識(shí)別出Tm界面，該界面為上新統(tǒng)底界面，下伏地層為上侏羅統(tǒng)黃尖組(J3h)地層；基巖深部還可識(shí)別出界面Tn，推測該界面之下可能為上侏羅統(tǒng)勞村組(J3l)地層，此次鉆探未揭露該地層。根據(jù)斷裂構(gòu)造將會(huì)引起反射同相軸中斷與扭曲等特征，可以在剖面200 m，1600 m，4000 m位置處識(shí)別出較為清晰的三組斷裂形態(tài)(圖6)，其中1600 m處斷裂上斷點(diǎn)埋深最淺，可上切至下更新統(tǒng)安亭組下段(Qp1a1)地層頂界面附近，但地震資料顯示并未能切穿T4反射界面，該斷層?xùn)|傾，為正斷層性質(zhì)。

圖6 DZ1測線淺層地震勘探剖面(剖面位置見圖2a)

3 鉆孔地層聯(lián)合剖面

鉆孔聯(lián)合剖面法在城市區(qū)域隱伏活斷層探測中取得了顯著成效(徐錫偉等，2002b；鄧起東等，2003；楊曉平等，2007；雷啟云等，2008)。鉆孔探測技術(shù)是最為直觀的活動(dòng)斷裂探測手段，但第四紀(jì)松散沉積物中的斷裂痕跡不易保存且識(shí)別難度大，因此鉆孔探測多采用孔位間地層對(duì)比法確定斷層的存在。地層對(duì)比主要通過鉆孔錄井、測井資料及相應(yīng)樣品分析測試來進(jìn)行，分析測試主要以滿足地層對(duì)比為原則，較為常用的有元素地球化學(xué)測試、磁化率測試及地質(zhì)年代學(xué)測試等?；谝巴庹{(diào)查、綜合地球物理探測結(jié)果，分別在斷層上下盤布置一系列鉆孔，進(jìn)行鉆孔聯(lián)合地質(zhì)剖面探測，通過地層對(duì)比揭示斷層兩盤的地層差異，判斷斷層位置、活動(dòng)時(shí)代，并驗(yàn)證綜合地球物理探測的結(jié)果。鉆孔間的地層對(duì)比應(yīng)當(dāng)越精細(xì)越好，在排除橫向沉積不均一引起地層差異的基礎(chǔ)上，結(jié)合相應(yīng)物探資料成果將地層差異解釋成斷層構(gòu)造影響是較為合理的。

在綜合物理地球探測后，結(jié)合野外踏勘情況選取合適施工位置，布設(shè)地質(zhì)鉆孔對(duì)地震資料識(shí)別出的最淺上斷點(diǎn)進(jìn)行鉆探驗(yàn)證。此次研究實(shí)施4個(gè)地質(zhì)鉆孔，分別設(shè)置在斷層上下盤，揭示斷層兩側(cè)地層差異，對(duì)斷層最新活動(dòng)時(shí)代進(jìn)行探測。為了更為準(zhǔn)確揭示斷裂性質(zhì)，鉆孔探測目標(biāo)深度選定為基巖面，鉆孔布設(shè)位置見圖2a。此外結(jié)合磁化率測試及光釋光年代學(xué)測試，以進(jìn)行鉆孔地層對(duì)比分析。光釋光測年共測試樣品21件，通過測量沉積物上一次曝光年代確定地層時(shí)代，是第四紀(jì)沉積物定年有效手段。所有樣品采樣過程嚴(yán)格避光，樣品采用Daybreak 2200(美國)光釋光儀進(jìn)行測試，分析測試由自然資源部地下水礦泉水及環(huán)境監(jiān)測中心光釋光實(shí)驗(yàn)室完成，測試結(jié)果見圖7。

圖7 羅店-周浦?jǐn)嗔雁@孔聯(lián)合剖面(鉆孔位置見圖2a)

羅店-周浦?jǐn)嗔雁@孔聯(lián)合剖面顯示(圖7)，聯(lián)井剖面位置發(fā)育正斷層，明顯錯(cuò)斷基巖面(Tg)與上新統(tǒng)崇明組(N2c)地層，斷層進(jìn)入下更新統(tǒng)安亭組下段(Qp3a1)地層，上斷點(diǎn)埋深約為200 m。斷層在基巖面處斷距顯示近3 m，垂向斷距較小。結(jié)合斷層面兩側(cè)鉆孔磁化率測試曲線可以看出，K1，K2孔磁化率曲線具有極其相似的縱向變化特征，但與K3，K4孔磁化率變化曲線特征存在顯著差異。結(jié)合光釋光年代學(xué)測定結(jié)果，早更新世地層與中更新世地層分界線應(yīng)當(dāng)為地震反射界面T3，區(qū)域地質(zhì)資料顯示該界面時(shí)代約為780 kaB.P.，中更新世地層與晚更新世地層分界線應(yīng)當(dāng)為地震反射界面T2，光釋光年代學(xué)測試結(jié)果推測該界面時(shí)代約為128 kaB.P.，因此綜合地層對(duì)比結(jié)果認(rèn)為該斷裂可能為早更新世活動(dòng)斷裂。

4 討論

4.1 羅店-周浦?jǐn)嗔褏^(qū)內(nèi)展布特征

羅店-周浦?jǐn)嗔芽v貫上海市中心城區(qū)，總體走向?yàn)楸蔽飨?。已有資料表明，該斷裂具有明顯分段性特征，斷裂向北可延伸至江蘇南通狼山西側(cè)，但南部延展特征不明確(火恩杰等，2004；章振銓等，2004)，此次研究確認(rèn)了斷裂在區(qū)內(nèi)的空間展布特征，探測結(jié)果表明斷裂在上海市南部區(qū)域具有較好的延展性特征。

彭浦鎮(zhèn)重力勘探ZL2測線顯示，布格重力異常總體表現(xiàn)為西高東低的特征，測線東段表現(xiàn)出較為明顯的重力梯度帶特征(圖3b)，推斷是由于斷裂錯(cuò)斷基巖面造成的重力異常變化所致，為羅店-周浦?jǐn)嗔言跍y線上的重力異常反映，主斷裂傾向向東，測線西段表現(xiàn)出較小的重力異常波動(dòng)，可能是較小規(guī)模分支斷裂的反映。

斷裂南段的綜合地球物理勘探及鉆孔探測證實(shí)了斷裂向南的延展特征。重力面積測量(ZLZ)結(jié)果表明，斷裂由一組近似平行的斷層組成(圖4)，控制范圍較寬；CSAMT測線視電阻率等值線扭曲特征明顯，能夠反映斷裂深部發(fā)育特征，但斷裂淺部特征反映不明顯(圖5)；淺層人工地震剖面基巖面(Tg)錯(cuò)斷明顯(圖6)，鉆孔聯(lián)合剖面地層對(duì)比也顯示出基巖面埋深具有明顯落差(圖7)，對(duì)斷裂在區(qū)域內(nèi)發(fā)育具有良好的指示，表明該斷裂在上海市南部區(qū)域具有較好延展性，斷裂可能向南繼續(xù)向杭州灣水域延伸。

4.2 羅店-周浦?jǐn)嗔训谒募o(jì)活動(dòng)性

根據(jù)此次探測資料及已有研究成果，對(duì)羅店-周浦?jǐn)嗔训谒募o(jì)活動(dòng)性特征進(jìn)行綜合討論。已有歷史地震記錄表明，區(qū)內(nèi)發(fā)生的1615年南通5.0級(jí)地震及1624年上海4.8級(jí)地震均與該斷裂有關(guān)，兩次地震震中位于斷裂帶附近(火恩杰等，2004；章振銓等，2004)，地震等震線長軸方向與斷裂走向具有較好的一致性(上海市地震局，1992；圖1c)，該斷裂活動(dòng)存在誘發(fā)地震的可能，其活動(dòng)性特征值得重點(diǎn)關(guān)注。

淺層人工地震及鉆孔聯(lián)合剖面結(jié)果表明，該斷裂斷距較小(僅為數(shù)米)，在第四系松散沉積中有斷裂活動(dòng)的痕跡。地震反射特征(圖6)與鉆孔聯(lián)合剖面(圖7)揭露斷層上斷點(diǎn)埋深具有較好的一致性，斷層最淺上斷點(diǎn)埋深約為200米。CSAMT剖面視電阻率曲線在淺部扭曲特征相對(duì)較弱，對(duì)斷層上斷點(diǎn)識(shí)別效果有限，但斷裂深部結(jié)構(gòu)特征反映明顯，電性剖面扭曲特征清晰(圖5)。結(jié)合光釋光年代學(xué)測定對(duì)地層時(shí)代的標(biāo)定(圖7)，認(rèn)為該斷裂至少在早更新世發(fā)生過活動(dòng)，斷層錯(cuò)斷基巖面進(jìn)入早更新世地層，但未明顯錯(cuò)斷中更新世地層底界面(T4)。

鉆探巖芯樣品中發(fā)育有高角度張裂隙，裂隙被黏土礦物集合體充填(圖7)，充填物為上覆巖石地層完全風(fēng)化的產(chǎn)物。區(qū)內(nèi)淺部地應(yīng)力原位探測揭示現(xiàn)代應(yīng)力場特征為北西向擠壓應(yīng)力(張浩等，2020)，該應(yīng)力狀態(tài)有利于北西向斷裂發(fā)生張扭性活動(dòng)，應(yīng)力環(huán)境與發(fā)育高角度張性裂隙的巖心特征相符合?，F(xiàn)代應(yīng)力場作用下，該斷裂具有發(fā)生張扭性活動(dòng)復(fù)活的可能，加之該斷裂活動(dòng)與區(qū)內(nèi)歷史地震事件關(guān)系密切，其活動(dòng)性特征及地震危險(xiǎn)性特征值得持續(xù)關(guān)注。

5 結(jié)論

通過高精度重力勘探、可控源音頻大地電磁測深(CSAMT)、淺層人工地震地球物理勘探，以及鉆孔聯(lián)合剖面綜合研究，對(duì)羅店-周浦?jǐn)嗔褞缀翁卣骷暗谒募o(jì)活動(dòng)性進(jìn)行分析，獲得如下認(rèn)識(shí)：

(1)羅店-周浦?jǐn)嗔炎呦虮北蔽鳌夏蠔|，貫穿上海市中心區(qū)，北端沿北西向及南端沿南東向均有較好的延展性，南段發(fā)育多組分支斷裂；

(2)綜合地球物理勘探與鉆孔地層聯(lián)合剖面認(rèn)為，羅店-周浦?jǐn)嗔炎钚禄顒?dòng)時(shí)代至少為早更新世；

(3)在現(xiàn)今區(qū)域北西向擠壓應(yīng)力狀態(tài)下，該斷裂可能發(fā)生張扭性活動(dòng)復(fù)蘇。因此有必要進(jìn)一步深入研究第四紀(jì)活動(dòng)特征，以保障城市地質(zhì)安全。