大量震例表明，活断层是地震产生的根源。当地震发生时，断层沿线的建筑物破坏及人员伤亡最为严重，其损失明显大于断层两侧的其他区域^[1-4]。只有查明地下断层的位置、性质及其活动性，才能在城市建设中有效避让，减少地震对国家和人民生命财产造成的损失。固原市地处我国中部南北地震带, 位于青藏块体与鄂尔多斯块体的交汇处附近，属于地震活动和构造变形强烈的区域。13世纪以来, 固原地区发生6级以上强烈破坏性地震4次，5~6级中等强度地震4次^[5-8]。因此，对固原市进行活断层探测和综合研究，查明其周边断层的性质、活动性及空间展布特征，不仅可为该区的构造演化和活动构造研究提供浅层地震勘探证据，对城市的防震减灾也具有重要意义。

本文在分析研究前人地质与地震资料的基础上，垂直六盘山逆掩推覆构造走向在清水河盆地以东进行高分辨率的浅层地震勘探，获得该区域清晰的浅部地质结构，发现区域内有一条断裂通过，即清水河东侧断裂，分析并讨论该断裂的近地表特征、性质及活动性。

1 地质构造概况和地震剖面位置

清水河盆地是一个位于逆冲断裂带内的压陷型盆地(图 1)，盆地的边界或受断层控制，具有非断错成因的拗陷特征。清水河盆地在研究区的西边界，由马东山断裂和六盘山东麓断裂组成，这些断裂在剖面上表现为由西向东的逆冲。盆地东边界发育一条近SN向的陡坎，陡坎以东主要由白垩系和古近系沉积层组成，以西为清水河盆地，沉积有数10 m的第四系松散堆积物。同时，在盆地东边界以东约6 km处发育有一条规模较大的SN走向断裂——小关山断裂，断裂在剖面上显示为由西向东的逆冲。该断裂与六盘山东麓断裂共同控制研究区晚新生代以来的构造变形活动，形成一条由SW向NE挤压的逆掩推覆构造带^[9-11]。在该构造带内部，极可能存在与构造带走向垂直的SN向或近SN向隐伏断裂。

为了查明研究区是否确实存在该隐伏断裂，笔者在垂直推覆构造带走向、沿306国道自东向西布设1条长约21.7 km的浅层地震测线(306国道测线)。结果发现，在固原市以东存在一条断裂——清水河东侧断裂。为了获得该断裂的平面走向、性质和活动性，在清水河盆地东边界306国道测线以北布设2条浅层地震勘探测线(图 2)：沙窝测线由西向东布设于沙窝庄以南的乡村路上，起点位于沙窝村南边的草地上，终点位于新建公路与一条柏油路的交叉口处，测线全长约1.8 km；郑磨村测线位于郑磨村以南的某乡村路上，全长约2.6 km。

2 地震数据采集和资料处理

本研究布设的地震测线位于清水河东岸，地下水位较浅且周边环境干扰较小，有利于弹性波的产生与传播。地震波激发使用爆破震源，炸药量为200~300 g，井深1~2 m；数据采集使用法国生产的408UL数字地震仪，采样间隔0.5 ms，记录长度2 s。采用排列中间激发、双边不对称接收的观测系统，道间距3~4 m，220道接收，覆盖次数22次。

资料处理采用Focus和Grisys地震反射处理系统。针对原始单炮记录特点，确定图 3所示的数据处理流程，主要处理技术包括静校正、叠前去噪及偏移处理等。为了消除地形起伏和近地表地下地层介质横向不均匀对地震记录的影响，采用初至波折射静校正方法对数据进行静校正处理，消除由地形或低速带引起的初至波不规则变化对叠加结果的影响。校正后，共反射点实现同相叠加，提高了反射波同相轴的连续性。为了有效抑制各种干扰波，提高剖面的信噪比，采用时变带通滤波、二维倾角滤波及f-k滤波等多种滤波方法对数据进行处理，达到消除地震记录的干扰信号、增强有效信号及反射波能量的目的。采用有限差分偏移方法，偏移速度通过DMO速度进行平滑得到，偏移处理主要使地下倾斜反射层归位到真实的空间位置。

3 地震反射剖面特征 3.1 沙窝测线浅层地震反射剖面特征

图 4为沙窝测线的地震反射叠加时间剖面和深度解释剖面。宁夏地矿局位于沙窝测线附近的地质钻孔资料(固18)揭示，该处第四系底界面埋深为18.47 m，第四系地层之下为巨厚的新近系沉积层。浅层地震剖面揭示的反射界面T_Q埋深约19 m，将其解释为第四系地层的底界面反射波，将T_N1~T_N4解释为新近系地层的界面反射波，将T_E1~T_E5解释为古近系地层的界面反射波。从剖面横向来看，反射波T_Q反射能量较弱，能量横向分布不均匀，同相轴连续性较差，但隐约能看出界面基本呈水平展布。新近系地层界面反射波T_N1~T_N4在横向上表现为自西向东倾伏，在纵向400 ms以上地层反射能量较弱，同相轴连续性较差，只有反射波T_N1勉强可以识别；而400 ms以下反射波能量强，同相轴横向连续性好，界面反射波T_N3和T_N4表现为强反射震相特征。古近系地层界面反射波T_E1~T_E5出现在剖面东段，反射能量强，同相轴连续性好，地层以高角度向W倾斜。

剖面所揭示的断裂构造特征非常清楚，在剖面桩号816 m和976 m附近可以看到2条视倾向为E的逆断层F_P1和F_P2，其中F_P1是清水河东侧断裂的主断层，F_P2是清水河东侧断裂的分支断层。断层F_P1两侧地层产状和反射波组特征明显不同，在断层的下盘，地层自西向东倾伏，表现为西高东低的形态，地层反射波在剖面桩号1 200 m附近能量突然减弱直至消失；而在断层的上盘，地层自东向西以较大角度倾伏，且地层反射波频率较下盘要高。断层F_P1向上可延伸至T_N1与T_N3之间的凌乱反射中，断层F_P2向上错断T_Q界面，向下在双程到时700 ms左右与主断层F_P1合并，且断层倾角逐渐变缓。

3.2 郑磨村测线浅层地震反射剖面特征

图 5给出了郑磨村测线的浅层地震反射波叠加时间剖面和深度解释剖面。在剖面西段(清水河东侧断裂F_P3以西)，地层界面强反射波主要出现在剖面双程到时200~700 ms之间，反射同相轴在横向上自西向东向下略微倾斜；在剖面东段(清水河东侧断裂F_P3以东)，丰富的反射界面出现在双程到时1 s以浅的区域，其中桩号1 400~2 100 m之间的反射同相轴显示由西向东高角度抬升，而在桩号2 100 m以东则逐渐平缓。剖面顶部可分辨的界面反射波T_Q出现在双程到时50~100 ms，反射波能量较弱，反射同相轴断续相连。

在图 5中，清水河东侧断裂主断层F_P3为E倾铲型逆断层，断层向上错断T_N2界面，并错断了剖面浅部地层T_Q，断点以西的T_Q反射同相轴由西向东向下倾伏，而断点以东的T_Q反射同相轴在近断点附近略微隆起，而后向东向下倾伏，显示出典型的西冲东倾逆断特征。断层F_P5位于剖面桩号1 491 m附近，在双程到时400 ms以浅断层倾角较陡，剖面浅部的T_Q界面被扭曲错断；而双程到时400 ms以深，断层逐渐变缓，大约在双程到时850 ms附近归并于断层F_P3。

从整体上看，2条浅层地震反射叠加时间剖面揭示的反射波震相东西段差异特征及清水河东侧断裂形态与浅部构造特征均表现出较好的一致性。

4 结语

本文采用高分辨率的浅层地震勘探方法，通过选择恰当的数据处理技术，获得清水河东侧断裂的位置、性质及活动性。清水河东侧断裂为走向近SN、倾向为E的铲型逆断层，其浅部表现为由2~3条断层组成的“Y”字形构造。断层向上错断第四系底界T_Q，其上断点埋深约10~30 m，是第四纪以来的隐伏活动断裂；断裂向下错断新近系、古近系沉积层，延伸至剖面之外。

根据浅层地震剖面特征，结合区域地震及地质资料可知，清水河盆地是一个压陷型盆地。清水河东侧断裂位于清水河盆地南端东边界处，断裂两侧地层沉积特征差异明显，断裂上盘古近系地层界面反射波丰富，以高角度向W倾斜，其上被第四系薄层覆盖，缺失新近系地层，说明该区域在新近纪时期断裂构造活动剧烈，地层隆升，受到强烈的风化剥蚀。断裂下盘新近系地层自西向东倾伏，新近系内部地层T_N2、T_N1反射波能量较弱，揭示新近纪后期的沉积环境改变，即该区域清水河盆地接收的沉积物与前期有所不同。