珊溪水库位于温州市境内，2002-07-28库区首次发生3.5级地震，之后每年都有地震活动。据浙江省数字地震台网测定，地震集中分布在一个由北西向、北东向和近南北向多组断层围限的梯形块体内^[1]，而几乎所有地震震中都位于梯形块体东北边界处北西走向的双溪-焦溪垟断层^[2]。因此，查明该区深部断层的空间展布、地壳精细结构、深浅构造关系，对认识珊溪水库地区孕震构造和发震危险性具有重要意义。

深地震反射剖面被认为是研究地壳上地幔顶部精细结构分辨率最高的探测技术。该方法不但可以利用多次覆盖技术压制干扰、提高地震剖面的信噪比，而且可以利用深地震反射剖面上丰富的反射地震响应和剖面图像，直观分析深部构造的形态以及构造变形过程^[3-6]。本文基于珊溪水库地区实施的长度18 km的深地震反射剖面取得沿剖面上地壳精细结构图像，揭示该地区深部构造背景和断层的深浅部构造特征，为理解该地区深部动力学过程、分析研究深浅部断层构造关系提供地震学证据。

1 研究区地质构造和深地震反射剖面

研究区位于温州市西南部。库区范围内主要分布有北东向的江口-汇溪断层(F₁)、林山-黄垟断层(F₂)、岩上-程坑断层(F₄)和北西向的双溪-焦溪垟断层(F₃)、洞背山-大垟头断层(F₅)(图 1)。双溪-焦溪垟断层3个分支所辖区域基本为侏罗系层状凝灰岩夹砂岩、泥岩等层状岩层，F_3-3分支断层是3个分支中破碎带规模最大、胶结程度相对较差、淹没段最长的断层，破碎带周围竖向节理较发育，更利于库水下渗^[7]。

珊溪水库自2000-05-12下闸蓄水，截至2014-11-30共记录到7 904次地震，分为3个震群。第一次震群从2002-07-28~2002-09，发生M≥2.0地震25次，最大震级3.9级，见图 1中粉色标注。第二次震群从2006-02-04~2006年底，发生M≥2.0地震270次，最大震级4.6级，见图 1中蓝色标注。第3次地震震群从2014-09-12~11月底，发生M≥2.0地震229次，最大震级4.4级，见图 1中红色标注。根据地震震中分布情况，震群有沿双溪-焦溪垟断层发展的趋势。

本次深地震反射剖面起点在泰顺县境内，终点在文成县境内，长度18 km，呈西南-北东走向(图 1)。剖面由西南向东北依次跨过泰顺县、珊溪水库和文成县，穿过洞背山-大垟头断层、双溪-焦溪垟断层和林山-黄垟断层等。

2 数据采集和处理

本次深地震反射探测数据采集采用道间距15 m、炮间距150 m、1 200道接收、不小于20次覆盖的观测系统。为了兼顾剖面浅部的地层界面反射和有利于倾斜界面成像，采用排列内部激发、双边不对称零偏移距接收的方法。地震波激发采用钻孔爆破震源，激发孔深20 m，药量12~20 kg。使用法国生产的428XL 24位数字地震仪，采样间隔2 ms，记录长度20.0 s。图 2为采用12 kg和20 kg药量获得的单炮记录。

地震数据处理在Sun bland 2000工作站上进行，其处理流程和方法包括线性动校(LMO)、静校正、叠前去噪、分频处理、剩余静校正、叠后去噪、叠后偏移等。

3 上地壳结构特征

本次深地震反射剖面获得了研究区浅部到上地壳的精细结构图像(图 3)及不同深度的地层反射波信息。根据已知区域地质资料，结合深地震反射时间剖面，识别了T_J、T_G、T_C等特征反射波组，呈现出纵向具有分带性、横向具有深浅断层交织、切割上地壳的结构特征，表现出以断层为界的块状结构特点。

3.1 研究区地层结构特征

从深地震反射探测剖面(图 3)可看出，该区在2 s以上存在有反射能量强、横向连续性好、起伏变化形态明显的反射震相，表明该区浅部沉积地层具有明显的反射性质，反射层位丰富，分层特征明显。根据已有的地质资料并结合本次地震时间剖面，白垩系(T_K)在本次测线的两端出现，地表出露，底界面埋深最大约700 m；侏罗系底界面(T_J)出现在时间剖面上1 000 ms左右，埋深约2 500 m。在2~2.5 s之间，时间剖面上没有连续性较好的反射波组，推断为古老结晶基底。

根据波组特征，研究区的结晶基底(T_G)在双溪-焦溪垟断层上盘区2 s左右，深度约5.6 km；在下盘区2.7~3 s之间，深度7.9 ~8.6 km。在结晶基底以下，有3组能量较强的反射带。根据区域地质资料，将这3组反射带分别对应于上地壳底界面(Tc₁)、中地壳内部反射层(Tc_1-1)和中地壳底界面(Tc₂)。相对于上地壳底界面和中地壳内部反射层，中地壳底界面反射能量相对较弱，主要表现在测线西南部。

上地壳底界面主体位于3.3~3.6 s之间，反射带延续时间约0.3 s，厚度约0.9 km。根据获得的地震波平均速度资料，研究区上地壳厚度约为10~11 km；中地壳底界面主体位于5.5~6.0 s之间，反射带延续时间约0.5 s，对应厚度约1.5 km，埋深约17.5~18.5 km。

从整个地震时间剖面来看，上地壳内的地层与中地壳有明显不同。上地壳内的反射特征明显，地层结构和构造清晰，断层(断点)较多，显示上地壳物质呈脆性，易受区域应力场作用而发生断折，但褶皱特点不发育。与上地壳相比，中地壳总体反射特征相对较差，但在中地壳内发育一组强反射带，其出现的时间主体位于4.7~5.0 s之间，反射带延续时间约0.3 s，厚度约1.0 km，埋深约14.2~15.2 km。另外，中地壳中的地层结构和构造发育比上地壳简单，地层物质表现出变质岩系的反射波场特征。尽管其波阻抗值很高，但差异很小，很难在地震时间剖面形成连续反射波。

3.2 研究区上地壳速度结构

地震波速度是地震勘探中十分重要的参数。本文速度结构利用深地震反射波资料处理中提取的地震波速度进行分析。通常情况下，地震波速度在浅部地层中变化大，而在深部地层中变化小，浅部地层中的地震波速度结构对平均地震波速度影响明显。

研究区内基岩大面积出露，表层风化壳较薄，测线近地表的地震波速度多为3 500 m/s左右，在局部区域略有降低。在剖面西南端，出现小范围的低速区，速度在1 130~1 900 m/s之间，显示该区域风化壳较厚。总体上看，测线表层横向速度变化较大，而在表层50~100 m以下深度，地震波速度迅速增加至超过5 000 m/s，且速度差异较小。

图 4为本次深地震反射测线数据处理、换算得到的地震波速度结构图，剖面经过地区的地震波速度总体上随深度增加呈逐渐增大的趋势，但在3 000 ~6 000 ms区域内变化趋缓，地震波平均速度在6 200~6 400 m/s之间。在地表浅层区域和6 000 ms以下区域速度变化较快，速度梯度较大，浅部最小速度在5 300~5 400 m/s左右。上地壳底界面位置处的速度最小约为6 200 m/s，中地壳底界面位置处的速度约为6 400m/s。由于在6 500 ms之下反射波比较凌乱，叠加速度值拾取误差比较大，因此经DIX公式转换后得到的平均速度值误差也较大。

从图 4还可以看出，深地震反射剖面以双溪-焦溪垟断层为界，两侧的速度结构差异明显，并且在断层上盘区的速度变化较快，速度梯度变化也较大，在断层下盘区，速度变化较缓慢且相对均匀。

4 断层构造特征

结合研究区地层和地质资料，在深地震反射时间剖面基础上绘制地震地质解释剖面图，直观地反映研究区地层结构和构造形态(图 5)。深反射地震时间剖面共解释了7条断层，其中F_3-1为双溪-焦溪垟断层，是本次深反射地震勘探查明的主要断层，其余均为同期伴生(分支)断层或独立断层。

4.1 双溪-焦溪垟断层(F_3-1断层)

地震时间剖面显示，该断层为研究区内规模最大断层。其向上延伸至地表范围，深部依次切穿中生代侏罗系(T_J)、古老结晶基底(T_G)、上地壳底界面(T_C1)、中地壳内地层(T_C1-1)，直至中地壳底界面，是一条受深部地壳构造活动控制的断层。断层在剖面上反映清晰，断点可靠，为逆冲性质，断层面视倾向南西，视倾角为64°~76°，上断点位于测线CDP号11374处，埋深约26 m以浅；T_C1层位上垂直断距约1 900 m，断层向下延伸超过20 km。

F_3-2断层为双溪-焦溪垟断层(F_3-1)的分支，仅发育于中生代地层中，向上延伸至地表范围，向深部切穿中生代侏罗系(T_J)。断层面两侧地层产状明显不同，逆断层性质，断层面视倾向为南西，视倾角约79°，上断点位于测线CDP号11275处，埋深约14 m以浅；T_J层位上垂直断距约280 m，断层向下延伸至6 000 m处被F_3-1截交。

F_3-3断层也是双溪-焦溪垟断层的分支，其向上延伸至地表范围，向深部切穿中生代侏罗系(T_J)和结晶基底(T_G)，并延伸至中地壳中。在中生代地层中断点清晰，逆断层性质，断层面视倾向南西，视倾角约为77°，上断点位于测线CDP号11147处，埋深约为15 m以浅；T_J层位上垂直断距约380 m，断层向下延伸至10 km处被F_3-1截交。

4.2 断层对本地区地震活动的影响

马志江等^[7]利用水库地震精定位结果开展库区发震机理探讨，珊溪水库地区地震精定位及震源机制解资料均证实该区域的发震断层是双溪-焦溪垟断层。为了解区内地震活动与深部构造的关系，将珊溪水库地区定位比较精确的8次地震震中投影到测线地质解释剖面图上(图 5)，蓝色标记点及数值为地震震中位置投影。可以看出，大部分的地震活动均发生在双溪-焦溪垟断层的上盘区域，集中分布在双溪-焦溪垟断层的分支F_3-3断层面附近，深度多在2.5 km以内，最大不超过5 km。而发生在双溪-焦溪垟断层下盘区域的地震，深度均超过6 km，但不超过10 km。根据震中位置分布，大部分的地震沿F_3-3分布，推断双溪-焦溪垟断层的分支F_3-3断层活动性相对较强，库水沿该断层面下渗后打破构造平衡诱发地震；而在双溪-焦溪垟断层下盘区域，构造不发育，发生地震的原因很可能是由于该地区岩层中热液压力失衡导致^[8]，而这都与双溪-焦溪垟断层中的热液流活动有关。

5 结语

本项研究实现了珊溪水库地区深地震反射剖面，并获得非常清楚的地壳结构与构造图像。研究区上地壳上部地层横向变化不大，地层无明显褶曲现象，中生代侏罗系地层产状变化缓慢，仅发育部分断层构造，断层破碎带范围比较小。但是在上地壳下部以及中地壳部分，构造活动较为强烈，特别是在测线西南部，双溪-焦溪垟断层向深部切穿上地壳以及中地壳底界面直至下地壳。在断层两侧，上地壳底界面以及中地壳中地层产状特征明显，倾角变化剧烈，埋深差异明显，双溪-焦溪垟断层将研究区地壳明显分为两个独立的断块。

本次深地震反射剖面探测查明了双溪-焦溪垟断层深部构造特征，及其性质和延伸深度。该断层走向北西，向深部延伸超过20 km进入中下地壳，为一规模较大的深断层。该断层在埋深10 km和6 km处各分出一条分支断层，呈叠瓦状构造形式展布。在深反射剖面上，该断层周围发育有另外6条断层，其中2条为其分支断层，属挤压性质的逆断层。从整个测线上断层的性质以及分布来看，各断层是在受到多期次、不同方向应力的构造运动后发育产生，规模较大的双溪-焦溪垟断层代表了一期主要构造活动，为珊溪水库库区内主要控制性断层，对周围浅部断层的发育起主要影响作用，是该地区主要的发震构造。