2017, Vol. 37
2. 武汉地震工程研究院，武汉市洪山侧路40号，430071
郧西盆地属于两郧断裂构造区，为南水北调中线工程核心水源区必经之地。研究断裂区断层确切的空间位置、运动性质、活动时代等，对于南水北调中线工程核心水源区地震安全系统的建设意义重大。目前，对于两郧断裂区断层的确切位置没有定论。根据项目组设计，结合相关地质调绘资料及遥感资料，对两郧断裂郧西盆地进行了浅层地震反射勘探，目的是通过浅层地震反射勘探，识别出浅部(0~100 m)地下地质结构的空间展布状态，为地质填图、断层活动性提供地球物理依据。
1 工区概况 1.1 两郧断裂概况两郧断裂西起漫川关盆地西北，东延经郧西、郧阳、均县，没入南襄盆地，呈北西西-南东东向延伸约250 km，主断面倾向北，倾角40°~75°。断裂带大部分发育在耀岭河群内部，变形带由数条平行断层组成。晚燕山期具有强烈的逆走滑或推覆特征，形成宽大的韧性剪切带，重磁资料有明显反映。该断裂带按其几何学上的切割特点可以分成漫川关-郧西、郧西-郧阳、郧阳-紫山洼和紫山洼至南襄盆地几个构造段。晚白垩世末或古近纪初，该断裂可能以右旋走滑占优势，在断裂的右阶区形成漫川关、郧西、郧阳、上寺、均县和李官桥等拉分盆地。之后，断裂呈现较强烈的左旋走(逆)滑活动，致使盆地封闭。第四纪以来可能承袭了这种运动体制，并在构造-地貌上有显著反映：1)沿带总体呈负向低山、丘陵或河谷，形成将近100 km的山间廊道，廊道之内又依次出现反差分明的斜(横)向地貌隆起和洼地。其中由新近纪晚期泥灰岩(TL测年为2 700 ka)组成的隆起(火车岭)，现已高出郧西河谷近400 m，抬升速率约0.2 mm/a。2)断裂东延在南襄盆地西缘由汉江、周山和上寺等断层等组成发散状断裂束。据长江水利委员会勘测一队在陶岔一带探槽揭示，在中、上更新统中有产状300°NE∠70°的断层，工程揭露长240 m、垂向断距8~10 m，并兼有左旋逆走滑分量。3)第四纪年代学样品(SEM法)测定，该断裂在新近纪上新世、早更新世和中更新世也有强烈活动。TL法测定在240 ka、250 ka、400 ka和450 ka也曾强烈活动，沿断裂带的震群活动可能与此有关，表明该断裂在中更新世中期强烈活动，而东段的活动时代可能更晚[1-3]。
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图 1 研究区构造地质图 Fig. 1 Tectonic geological map of the studied area |
在遥感影像上，线性色调异常带特征清楚，沿线总体呈负向低山、丘陵或河谷，形成近百km的山间廊道，廊道之内又依次出现反差分明的斜(横)向地貌隆起和洼地，在断裂的右阶区形成郧西、郧阳、上寺、均县等拉分盆地(图 2)。
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图 2 两郧断裂ETM+遥感影像 Fig. 2 ETM+ remote sensing image of the Yuanyang-Yunxi fault |
我们在郧西县城四堰坪附近进行了详细的地质调查。在郧西水厂附近发现断层，该断层点北东为白垩系上统紫红色厚层块状粗砂岩(K2s2)，岩层产状，60°∠60°；南西侧为武当山群(Ptwdh)浅变低绿片岩，二者不整合接触(图 3、图 4)，界线走向160°，层理产状310°∠30°。
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图 3 郧西水厂断层剖面图 Fig. 3 Fault section near Yunxi water plant |
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图 4 郧西水厂白垩系与武当山群不整合接触及断层露头照片 Fig. 4 Unconformity contact photos of Cretaceous and Wudang mountains group near Yunxi water plant, and fault outcrop photograph near Yunxi water plant |
对比不同地质体的物性差异，是进行地球物理探测的根本条件及依据。通过了解工作区的区域地质情况、各地层岩土性质，结合前期钻探资料，获取了场地内基岩、粘土、裂隙等不同地质体之间的物性参数(表 1)。
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表 1 几种介质的物性参数 Tab. 1 Physical parameters of several media |
地震勘探是基于介质的弹性差异进行探测的一种物探方法。当地震波向地下传播过程中遇有介质性质不同的岩层分界面，地震波将发生反射。地震波在介质中传播时，其传播路径、振动强度和波形将随所通过的介质的结构和弹性性质的不同而变化，如果掌握这些变化规率，根据接收到的地震波旅行时间和速度资料，通过对地震波记录进行处理和解释，分析地震序列所表现的运动学和动力学特征，可以推断地下岩层的性质和形态，判断隐伏构造的分布、产状、规模等，从而达到地震勘探的目的[4-6]。
2.2 测线布置基于前期地质调查和其他资料，对郧西盆地有针对性地布置了3条相互平行的测线进行浅层地震反射勘探(分别是DZ1、DZ2、DZ3)，3条测线长度共计1 012 m。
2.3 数据采集选用NZ分布式64道地震仪进行外业数据采集。通过野外排列扩展试验，本次浅层地震反射勘探采用单边锤击多次叠加，48道接收，12次覆盖，道间距为2 m，采样间距为0.25 ms，记录长度为512 ms。外业工作时采用的排列方式如图 5所示，选择好偏移距后，排列依次向前滚动，直到测线尾端。
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图 5 浅层地震反射波法外业工作方法示意图 Fig. 5 Schematic diagram of working method for shallow seismic reflection |
通过地震反射勘探资料处理，获取3条测线的深度剖面及地质解译图。在3条测线上共揭示了4处较为明显的断层，各测线断点埋深、断距及断层性质分述如下。
1) DZ1测线
图 6为DZ1测线的深度剖面及地质解译图。剖面图上发现T1、T2、T3 3组较为明显的同相轴，其起点深度分别约为15 m、25 m和50 m，往南西分别加深至约35 m、50 m、70 m。T1界面同相轴虽有起伏，但无错断，而T2、T3两组同相轴在175 m左右错断约10 m，上断点埋深约50 m，推断该处存在一南西倾向正断层。
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图 6 DZ1测线浅层地震反射深度剖面及地质解译图 Fig. 6 Geological interpretation and shallow seismic reflection depth profile of DZ1 measuring line |
2) DZ2测线
图 7为DZ1测线的深度剖面及地质解译图。剖面图上发现T1、T2、T3 3组较为明显的同相轴，其深度分别约为20 m、40 m、60 m，3组同相轴在110 m、155 m左右均有明显错断，且均为上盘相对上升、下盘相对下降，推测该条剖面由北东至南西方向主要发育两条断层：①110 m处存在一条南西倾向的逆断层，上断点深度约20 m，断距约5 m；②155 m处存在一条南西倾向的逆断层，上断点深度约18 m，断距约5 m。
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图 7 DZ2测线浅层地震反射深度剖面及地质解译图 Fig. 7 Geological interpretation and shallow seismic reflection depth profile of DZ2 measuring line |
3) DZ3测线
图 8为DZ3深度剖面及地质解译图。T1界面起始处界面深度为15 m，在40 m左右深度变为20 m，且有明显错断，其下方多组同相轴同时错断，由此推断该处存在一南西倾向正断层，上断点埋深约15 m，断距约10 m。
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图 8 DZ3测线浅层地震反射深度剖面及地质解译图 Fig. 8 Geological interpretation and shallow seismic reflection depth profile of DZ3 measuring line |
在郧西盆地浅部断层探测中，通过了解区域大地构造背景及区域构造情况，结合详细地质调查进行了浅层地震反射勘探工作。在两郧断裂构造区的郧西盆地布设3条相互平行的地震反射勘探测线，3条测线共揭示了4处断层特征点：1)DZ1测线揭示的断层上断点埋深约50 m，断距约10 m。2)DZ2测线揭示两处断层：①110 m处存在一条南西倾向的逆断层，上断点深度约20 m，断距约5 m；②155 m处存在一条南西倾向的逆断层，上断点深度约18 m，断距约5 m。3)DZ3测线揭示一处断层，其上断点埋深约15 m。根据先前资料，DZ2测线与DZ3测线所揭示的断层上断点均较浅，推测有新活动的可能，具有一定的地震危险性。
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2. Institute of Earthquake Engineering of Wuhan, 40 Hongshance Road, Wuhan 430071, China