秦岭经历了复杂的演化过程，是陆内典型的复合造山带，为贯穿中国大陆中央造山带的重要组成部分^[1]。秦岭造山带以商丹、勉略缝合线为界, 由北向南依次分为北秦岭构造带、南秦岭构造带和扬子板块北缘构造带^[2](图 1)。南秦岭构造带是3个构造带中地质结构比较复杂的构造带^[3]，前人对该区域板块构造运动及演化的研究较多，但秦岭结束板块构造运动转入陆内构造运动后，在造山过程中形成的沉积盖层以及断裂展布有何特点尚不清楚^[1]。尽管对秦岭造山带与其相邻地域曾作过一些地质构造和有限的地球物理研究，但主要集中在东秦岭、西秦岭和大巴山及米仓山地带^[4-5]，均为大尺度地球物理资料，很少涉及南秦岭地带，小尺度地球物理资料在该区域更是缺乏。而南水北调中线工程核心水源保护区正好处于南秦岭地带，因此，研究该地带的断裂特征和构造发育状态对南水北调中线工程的系统安全性建设显得尤为重要。

浅层地震反射方法是地球物理勘探中对隐伏断裂探测最有效的方法之一^[6]，由于其勘探深度范围大、分辨率高、精度高，无论是初勘阶段还是详勘阶段，都已成为最主要的地球物理探测手段^[7]。林松等^[8]利用该方法查明郧西盆地中的隐伏断裂发育特征；许汉刚等^[9]通过浅地震反射找到郯庐断裂带宿迁段断裂展布特征新证据；酆少英等^[10]对浅层地震反射方法用于隐伏断层探测进行研究，查明平武-青川断裂在隐伏段内的展布情况。丹江断裂为南秦岭造山带南东构造区的重要组成部分，断裂在局部地段已有出露，但在隐伏段内的展布情况尚不清楚；相对于构造带内其他断裂，该断裂规模较小，但其位置处于丹江口水库周边及邻近地区，因此，查明构造带内丹江断裂在隐伏区的展布特征具有重要意义。

1 概况

丹江断裂发育在赵川-淅川印支褶断束内，走向总体为290°(图 2)。断裂展布受水库覆盖，露头断续出现。在凉水河一带被北东向、北北东向断裂切割且稍具右旋位移。断裂东段在瓦成沟至金家棚一带，断续切割上白垩统与新近系。在金家棚村北林茂山，断裂出露清晰，走向为300°，倾向为北东向及南西向，倾角较陡^[11]。北盘由上白垩统浅灰、浅褐黄色泥质灰岩、灰紫、泥灰质粘土岩组成。根据断裂构造结构特征分析，该断裂在新近系堆积后可能发生过两次滑移：早期为南盘拉张下降倾滑，并具右旋水平分量形成楔状断带；晚期为左旋挤压导致构造岩带破裂变形^[12]。丹江口水库蓄水后，沿带发生2.0级以上小震17次，最大地震为1972-04-03林茂山M_L4.1地震。

遥感影像上(图 2引图)，丹江断裂呈清晰、中部略向北东突出的线性特征，形成低山、丘陵地貌单元的分界线，沿线可见沟谷负地形、断层崖、三角面、反向陡坎，根据山脊、水系左行扭动特征可推测该断裂具有左旋走滑特点，在横向上被北东向断层切错。断裂在金家鹏村往西，靠近黑虎山水库附近，断层逐渐具有隐伏特性，出露特征不明显。

2 浅地震反射勘探前提条件与方法 2.1 前提条件

当人工激发的地震波向下传播至地层分界面时，由于界面存在波阻抗差异，将在界面处产生反射波^[13]。通过处理和分析反射波的波形、震幅、相位、走时等参数, 可以推断出地下地层的分层情况、构造发育状态等相关信息。因此，覆盖层与基岩的波阻抗不同，断层破碎带充填物与基岩波阻抗有差异；以及正、逆断层因两盘基岩顶面上覆地层的厚度、速度结构不同，能形成特定的波阻抗界面组合，是浅层地震反射勘探的2个前提条件^[14]。丹江断裂位于南秦岭构造带上，地层结构复杂，其物性差异确保了浅地震反射勘探行之有效。

2.2 采集参数与测线信息

本文选用NZ分布式64道地震仪进行外业数据采集(图 3)。为保证获取高分辨率地震反射剖面，通过外业排列扩展试验，利用120 kg夯锤作为人工震源，单边锤击多次叠加激发地震波；观测系统参数设置为：48道接收，12次覆盖，2 m道间距，采样间隔0.25 ms，记录长度300 ms。结合外业地质调查，在丹江断裂可能通过的区域布设相关测线进行浅层地震勘探，选取其中效果较好的赵岗测线Ⅰ和赵岗测线Ⅱ两条测线(表 1)，测线位置如图 2所示。

2.3 数据处理

在丹江断裂地震勘探数据采集过程中，干扰波成分较多，主要为面波和线性干扰波，此外还存在随机噪音、高低频干扰以及民用电干扰。根据不同的干扰波特点，在原始数据整合后，采用多域组合去噪技术对不同的干扰波及噪音进行压制：利用f-k域滤波压制炮点产生的声波及其他规则干扰；通过频率域滤波滤掉不合适的高频成分；采用自适应去噪技术除去能量较强的面波。为了提高地震资料的纵向分辨率并消除地震波振幅随空间变化的影响，将地表一致性反褶积和多道预测反褶积相结合，保证地震子波的稳定性和剖面特征的一致性^[15]。在深度剖面的获取过程中，采用变速扫描与速度谱相结合的方法求取叠加速度，并利用钻孔的波速测井资料进行约束，确保时-深转换的准确性。基于上述理论，综合分析赵岗测线Ⅰ和赵岗测线Ⅱ的原始数据特征并结合地质资料，设计合理的数据处理流程(图 4)。

3 丹江断裂隐伏区几何形态初探

选取效果较好的赵岗测线Ⅰ和赵岗测线Ⅱ两条浅层地震反射剖面对丹江断裂在隐伏区的几何形态进行初步探讨。资料解释过程中重点考察反射波相位、同相轴深度及错断形态，断层判断主要基于以下5个条件^[16]：①反射波(同相轴)发生错断；②反射波同相轴数目突然增加、减少或消失；③反射波同相轴形状突变，反射零乱并出现空白反射；④反射波同相轴发生分叉、合并、扭曲和强相位与强振幅转换；⑤出现断面波、绕射波等异常波。

3.1 赵岗Ⅰ反射剖面探讨

赵岗测线Ⅰ深度剖面(图 5)反射特征显示，在10 m左右深度处存在一组连续性较差的同相轴，沿测线可以追踪到桩号120 m处；31 m深度处出现另一组同相位的波组，同相轴连续性较好，该界面在桩号130 m左右下降，沿测线方向最深可追踪到70 m；桩号起点至125 m范围内出现密集多相位，可连续追踪到层状强反射震相，桩号125 ~215 m之间同相轴突然减少，震相不明显。往SW方向追踪发现，剖面反映的界面整体沿SW方向变深。在桩号220 m、280 m、345 m处出现同相轴错断、分叉或减少等断层判断特征，故由此推断该条剖面由北东至南西方向主要发育4条断层：①桩号120 m处存在一正断层，倾向南西，上断点深度约12 m，垂直断距约3 m；②桩号220 m处存在一正断层，倾向北东，垂直断距约5 m，上断点埋深约25 m；③桩号280 m处存在一条正断层，倾向北东，垂直断距约5 m，上断点埋深20 m；④桩号355 m处存在一条南西向陡倾正断层，埋深较深，上断点深度约160 m。

3.2 赵岗Ⅱ反射剖面探讨

赵岗测线Ⅱ深度剖面(图 6)反射特征显示，20 m左右深度处为第1反射界面，同相轴较为连续，整体起伏不大；第2反射界面与第3组反射界面在桩号295 m、865 m、1 030 m处同相轴均出现错断。推断该条剖面由北西至南东方向，有3条发育的主要断层：①桩号295 m处存在一处正断层，倾向北东，垂直断距约4 m，上断点深度约30 m；②桩号865 m处存在一正断层，倾向北东，垂直断距约5 m，上断点埋深约20 m；③桩号1 030 m处存在一正断层，倾向南西，垂直断距约5 m，上断点埋深32 m。

4 钻探资料

为了更好地验证丹江断裂在隐伏区的展布特征，在丹江断裂的赵岗测线Ⅰ实地同时进行地质钻孔。排钻结果显示，40 m内的主要地层和岩性为：①杂填土、灰(黄)褐色粉质粘土、粉质粘土夹砾石；②灰(白)色砾石、夹砂砾石；③褐红色泥质砂岩。通过钻孔联合剖面证实，赵岗测线Ⅰ在桩号120 m处确实存在一处向南倾的断面，倾角约45°，为正断层，垂直断距约20 m(图 7)。断裂上断点切割最新地层为灰白色含粘土质中粗砂，对比该地区地层特征分析认为，该套含粘土质中粗砂层的地层时代为晚更新世，其上灰黄色粘土夹砾石的地层时代也为晚更新世，推测丹江断裂在该段的最新活动时代为晚更新世。这与赵岗测线Ⅰ中识别的断层①具有高度的一致性(图 5)，从而印证了浅层地震反射结果的真实性。

5 结语

秦岭造山带进入陆内造山阶段后，复杂而剧烈的印支运动使南秦岭带的构造体制发生重大转换^[17]。丹江断裂位于南秦岭复合造山带东南端，断裂隐伏区与南襄断陷交界(图 2)，研究该区域的断裂发育特征可对深部地球物理探测提供明确的目标区，进而间接为陆内造山演化提供地震学参考。本文以丹江断裂为例，开展构造带内隐伏断裂探测，取得较好的效果。若能对构造带内其他断裂进行多尺度地球物理勘探，并将获取的大数据进行统计分析，该构造带内的演化特征可得到强有力的证据支撑。

在不同的地质构造环境下，隐伏断裂的几何特征表现出不同的特点。位于南秦岭复合造山带内的丹江断裂，同时也邻近丹江口水库库首区，其隐伏特征本身也应得到重视。本文查明了该断裂的几何展布特征，对南秦岭相关区域隐伏断裂调查具有参考价值和借鉴意义。