王囅囡

（廣東省有色金屬地質局九三五隊）

城市地質調查是城市規(guī)劃發(fā)展的重要基礎調查工作，而斷層探測尤為重要。斷層是地殼中的一種構造性斷裂，是地震活動的主要表現(xiàn)形式之一，也是誘發(fā)城市地質災害的重要因素，通過對城市斷層的探測和研究，可以有效提高城市的防災減災能力，保障城市的安全穩(wěn)定發(fā)展。城市斷層探測的方法主要包括地質勘探［1-2］、遙感技術［3］、地球物理勘探［4-8］等。其中，地質勘探是最為常用的調查方法，其通過地表地質測繪及地表巖石、土壤、地下水等化學分析，可以初步判斷出可能存在的斷層位置和性質。遙感技術則是利用衛(wèi)星、航空等高空平臺獲取的影像數(shù)據(jù)，通過圖像處理和解譯，可以發(fā)現(xiàn)地表上一些與斷層相關的特征，如線狀構造、地貌變化等，該方法無法獲得地下隱伏斷層的信息，適用于初期大面積區(qū)域構造普查工作。地球物理勘探則是通過測量與分析地下電場、磁場、電磁場、重力場、地震波場等地球物理場規(guī)律，間接推測地下構造和巖性變化，進而確定斷層位置和規(guī)模的無損探測方法。該方法探測效率高，可獲得物探測線范圍內(nèi)地下介質電阻率、波速、密度、磁場強度的剖面成果，結合地質資料與鉆探成果，可最大程度兼顧城市地下斷層調查的精度與成本。本文將微動面波法、高密度電法與可控音頻大地電磁法用于惠州市區(qū)主要基底斷裂探測，分析了斷層的異常規(guī)律，物探成果與地質資料較吻合，研究成果為惠州市國土空間規(guī)劃、重大工程規(guī)劃建設與城市管理等提供基礎性信息服務。

1 惠州斷裂地質背景及空間分布形態(tài)

惠州市處于蓮花山脈西南麓，為粵東平行嶺谷的西南段，地貌類型復雜。大部份地區(qū)屬中低山丘陵地貌，群山環(huán)抱，大多數(shù)山脈為北東走向，山脈走向與主要構造線走向相一致。本專項工作范圍主要包括惠州斷裂調查區(qū)，惠州斷裂切穿的地層從老到新主要有泥盆系老虎頭組（D2-3l）石英砂巖，夾粉砂巖、泥巖、三疊系小坪組（T3x）濱海沼澤相含煤碎屑巖，夾砂巖泥巖，侏羅系金雞組（J1j）粉砂巖夾石英砂巖，古近系丹霞組（K2E1d）砂質、泥質、鈣質膠結礫巖及砂礫巖，第四系地層（Qp）主要為河流沖（淤）積層粉砂、細砂、粗砂、礫石、黏土等。調查區(qū)南東側三棟鎮(zhèn)附近與中部惠城區(qū)龍豐街道附近有較大面積花崗斑巖出露，呈巖株狀產(chǎn)出，中?；◢徑Y構，巖體與侏羅系金雞組地層呈侵入接觸，并使圍巖具有接觸變質現(xiàn)象，與古近系丹霞組地層呈斷層接觸。

出露于調查區(qū)中部惠城區(qū)龍豐街道附近的半徑洞巖體（γδJ3）呈巖株狀產(chǎn)出，面積約16.6 km2，巖性為晚侏羅世花崗閃長巖，巖石呈灰白色，細中?；◢徑Y構，塊狀構造。巖石主要由鉀長石（含量約17%）、斜長石（含量約43%）、石英（含量約30%）、黑云母（含量約5%）、角閃石（含量約5%）。巖體與侏羅系金雞組（J1j）地層呈侵入接觸。該區(qū)的斷裂構造主要有惠州斷裂，出露于調查區(qū)洪田壩—下馬莊一帶，斷裂總體出露長19.70 km，寬10～60 m，最寬達100 m 以上，沿走向呈舒緩波狀，總體走向135°～150°，傾向45°～60°，傾角65°～75°，為張性斷裂。破碎帶分為斷層角礫巖帶、片理化帶和構造透鏡體帶。斷裂控制并切錯白堊紀侵入巖體，造成侏羅系金雞組（J1j）與古近系丹霞組（K2E1d）呈斷層接觸。

據(jù)已有資料分析，斷裂主要活動在燕山晚期—喜山期，活動規(guī)律以張性、壓扭性、張扭性交替進行，在早白堊世為順鐘向張、張扭性活動，形成斷陷盆地，盆地沉積丹霞組紅色磨拉石建造?；葜輸嗔芽刂频幕葜輸嘞菖璧刂谐练e的丹霞組地層中普遍發(fā)育北西、北東及東西向3 組正斷層，組合成地壘或疊瓦狀構造形式，并伴隨出現(xiàn)寬展型牽引褶皺?；葜輸嗔褞е械募t色斷層角礫巖又被后期產(chǎn)生的片理切割，并擠壓破碎呈松散狀，少數(shù)角礫又經(jīng)圓化。據(jù)不同剖面、不同結構面上采取的熱釋光測年結果，證實斷裂在晚更新世就有3 次以上不同力學性質活動。由西往東逐級形成（海拔140～200 m，50～60 m，35～45 m，15～20 m）4 級夷平面。每級夷平面均為1 條北西向斷裂分隔，其中馬房嶺斷裂西盤上升，造成Ⅱ級夷平面，其上的河流Ⅱ級階地作為基座階地出露地表并遭到剝蝕，厚度變薄，東盤下降造成Ⅰ級夷平面，該處的河流Ⅱ級階地則成為埋藏階地。說明惠州市片區(qū)金山新城附近東部在挽近時期仍在繼續(xù)沉降，接受沉積，而且沉積中心有由西往東遷移的趨勢。

惠州斷裂主要出露于惠州市惠城區(qū)，從惠城區(qū)南部三棟鎮(zhèn)開始，呈北西方向延伸，北至東江北側白石村附近，隱伏于第四系之下（由物探工作探測及鉆探揭露驗證），通過衛(wèi)星遙感反應為北西向線性構造，其兩側地形地貌完全不同。惠州斷裂總體出露長19.70 km，寬10～71.27 m，最寬達100 m 以上，走向315°～330°，傾向45°～60°，傾角40°～75°。但在其南段，其地表較窄，至江北白石村裂切穿北東向潼湖斷裂，在冷水坑村附近切穿北東向樟木頭斷裂并南延，至南麓院附近有另一分支斷裂，其為1條切割第四系斷層，為新構造運動的產(chǎn)物。惠州斷裂具有明顯的分帶性，主要有斷層角礫巖帶、片理化帶、構造透鏡體及碎裂巖化帶。力學性質具張性、壓扭性、張扭性多期次交替轉換特征。

2 調查區(qū)物探工作方法的確定

本次工作主要在惠城區(qū)中心城區(qū)開展，工作任務是查明惠州斷裂是否由東江南岸往北西延伸穿過東江北岸，及惠州斷裂的產(chǎn)出位置、產(chǎn)狀和深部延伸情況。

調查區(qū)的沉積巖中泥巖、砂巖、礫巖及變質巖中的板巖電阻率值范疇均在101～103 Ω·m；而巖漿巖中花崗巖、正長巖、閃長巖及變質巖中的石英巖電阻率值范疇均在102～105 Ω·m。地層巖性之間、侵入巖、變質巖及構造帶，均有不同的電性差異，為區(qū)內(nèi)開展可控源音頻大地電磁測量和高密度電法測量工作提供了地球物理條件。

調查區(qū)上部覆蓋層主要為第四系松散層，基巖與覆蓋層之間波速及密度差異明顯，二者之間存在明顯的波阻抗差異，故基巖頂面為良好的地震波反射界面，若斷裂、破碎、軟弱層等在地震時間剖面圖上將出現(xiàn)反射波組同相軸的錯動、不連續(xù)或能量減弱、繞射波出現(xiàn)等異常特征，調查區(qū)的第四系、強風化巖層和中風化巖層之間存在明顯的橫波波速差異，不同巖層之間的波速差異為開展微動探測法工作提供了地球物理條件。

根據(jù)惠州斷裂的特征，其在惠城區(qū)中心城區(qū)總體呈北西走向，因此物探工作的方向以北東方向為主，局部因其他受影響因素變?yōu)榻鼥|西向，但總體呈大角度相交，具體為微動面波法測線北東方向布置，高密度電法測線北東向偏東布置，可控音頻大地電磁法測線近東西向布置（圖1）。

3 典型物探測線布置及成果分析解釋

3.1 微動面波法測線ZW5

在調查區(qū)北西側東江北岸豐文凹水閘附近布設微動探測線ZW5，測線整體方位約35°，臺間距為2.5 m，線長為245 m。測線沿線為第四系覆蓋區(qū)，地表無斷裂出露。圖2 為微動測線ZW5 視橫波速度剖面成果，可以看出，橫波速度剖面在點號1 060～1 110、1 160～1 240 及1 390～1 450 區(qū)域共出現(xiàn)4 處速度等值線向下凹陷的相對低速區(qū)域，編號W5-1、W5-2、W5-3和W5-4。其中，W5-2 和W5-3 異常分別位于點號1 170 和1 230 處，2 處異常視速度大體介于300～900 m/s，標高介于-107～-7 m，2 處異常之間的低速帶推測為巖石局部破碎區(qū)，破碎區(qū)埋深約30 m，整體傾向東，視傾角約70°，推測破碎帶延伸深度約150 m。

根據(jù)面波分析成果在點號1 240 位置附近布置鉆孔ZK02-2，鉆孔終孔孔深185 m，于孔深94～176.3 m 揭露到了惠州斷裂，視厚度82.30 m，真厚度約71.3 m，斷裂具有明顯分帶性，主要由構造角礫巖帶和碎裂巖帶交替組成，多見構造角礫呈定向排列，局部劈理化發(fā)育，中軸角為30°～50°。斷層上盤、下盤地層均為泥盆系老虎頭組（D2l），巖性主要為砂巖、粉砂巖等。

3.2 高密度電法測線GD4

在調查區(qū)北西側東江南岸江南大道附近布設了高密度電法測線GD4，測線方向約14°，點距10 m，測線長750 m。該測線沿線為第四系覆蓋區(qū)，地表無斷裂出露。圖3為高密度電法測線GD4剖面成果，可以看出，電阻率剖面共出現(xiàn)2 處低阻異常區(qū)，前者位于點號50～150、高程-20～10 m 區(qū)域，后者位于點號300～450、高程-40～0 m 區(qū)域，因惠州斷裂傾向東側，第二處低阻異常區(qū)左側為相對高阻區(qū)域，推測高低阻區(qū)之間等值線密集區(qū)域為斷層的電性反映，編號F4，傾向東，傾角約40°，推測延伸深度約80 m。

根據(jù)高密度電法成果在點號390 位置附近布置鉆孔ZK03-1，終孔孔深120.70 m，于孔深34.80～68.20 m 處揭露惠州斷裂，視厚度33.40 m，斷層主要由斷層泥和構造角礫經(jīng)后期泥質、鐵質膠結而成，局部綠泥石化。下伏斷層面軸夾角65°，斷層上部為第四系，下盤為泥盆系天子嶺組灰?guī)r。

3.3 可控音頻大地電磁法測線L3

為了查明惠州斷裂在調查區(qū)中—北部上梅湖村附近第四系覆蓋區(qū)的產(chǎn)出位置、產(chǎn)狀和深部延伸情況，布設了可控源音頻大地電磁測深（CSAMT）L3線，測線方位角為90°，測線長900 m。圖4 為可控音頻大地電磁法測線L3 電阻率剖面成果，可以看出，730 m 以及810～1 010 m 區(qū)域存在2 處電阻率等值線向大深度延伸的條帶狀低阻異常區(qū)，視電阻率為20 ～500 Ω·m，走向呈北西向，編號為V3-1、V3-2。其中V3-2 異常呈線狀并向深部南東向延伸，異常寬度為30～90 m，傾向東，傾角44°～76°，推測延伸深度大于300 m，結合地質資料成果，推斷V3-2 異常為惠州斷裂的反映。

此外，結合地質資料成果，測線0～700 m 區(qū)段地表出露天子嶺組灰?guī)r，天子嶺灰?guī)r整體南傾，傾角為20°～45°，厚度為140 m。以地質背景為依據(jù)，推測天子嶺組的深度為在-200～-300 m；結合地形特征及電阻率特征來看，推測點380～400 m、500～560 m 的低阻帶為溶蝕凹槽，地表與測線兩側溝谷形態(tài)對應；在深度-100～-200 m 間的低阻段為巖溶強發(fā)育帶。地質資料顯示，天子嶺組下為整合接觸的春灣組，春灣組產(chǎn)狀與天子嶺組產(chǎn)狀基本一致，前期巖石物性實驗表明春灣組電阻率顯示高阻特征，而丹霞組砂巖及砂礫巖電阻率相對偏低，推測高程-200 m 以下高阻區(qū)為春灣組，垂向視厚度為450～500 m，春灣組東側低阻區(qū)推測為厚度較大的丹霞組地層。

4 結論與建議

微動面波法、高密度電法及可控源音頻大地電磁法均是調查城市地下斷層分布可靠的物探手段，微動面波法與可控源音頻大地電磁法作為單點測深方法對測區(qū)場地開闊性要求較低，選擇由高至低的工作頻率，前者能反映測點位置地下百余米巖土體的速度分布，后者可體現(xiàn)數(shù)百米甚至千米范圍內(nèi)介質的電性分布規(guī)律，向深部延伸的低速帶、低阻帶是斷層物探異常的反映；高密度電法在測線長度滿足勘探深度要求的前提下，能很好地體現(xiàn)斷層產(chǎn)生的低阻異常特征，但受體積效應影響，異常橫向規(guī)模常大于實際斷層寬度；綜合考慮區(qū)域斷裂的埋深與寬度，結合測區(qū)現(xiàn)場地形條件，合理布設本中所述的3 種物探手段，對區(qū)域斷裂勘探精度與效率的提高有促進作用。