2024, Vol. 44
随着城市化进程的加速发展，城市地震灾害对社会安全的冲击日益严重[1-3]。在城市建设中，活断层探测的现实意义是将成果有效应用于城市规划和建设中，为抗御地震灾害、保障城市安全提供服务。研究表明，成都天府新区苏码头断裂走向以NE为主，倾向以SE为主，部分断层倾向NW[4]，但无相关资料明确成都市龙泉驿区苏码头断裂的实际展布位置。
本文采用高密度电法对成都龙泉驿区苏码头隐伏断裂开展形迹调查，结合工程勘察成果及地质调查资料，对断裂活动性进行分析，以期为城市地震危险性评估及城镇工程选址等提供指导。
1 区域地质概况研究区地质构造属新华夏系第三沉降带四川盆地西部，位于成都凹陷中东部地区，东侧距龙泉山褶断带约10 km，西侧距NE向龙门山断裂带约70 km[5]。其中，成都凹陷发育多条次生隐伏断裂，主要有大邑断裂、蒲江-新津断裂、新都-磨盘山断裂以及苏码头背斜西翼隐伏断裂。研究区地处成都平原东部地台，倾向NW，整体坡度约为10°，高程为510.0~522.5 m，地形起伏较大，表现为中部、西部及西南部低，其余方位高，局部发育陡崖、陡坎或陡坡。研究区交通位置位于成都市龙泉驿区大面街道洪柳社区，绕城高速内侧，十洪大道以南，驿都大道以北(图 1)。
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图 1 研究区交通位置 Fig. 1 Traffic location of the study area |
本文所用仪器为国产N2高密度电阻率法测量系统，处理软件为Res2dinv电阻率数据反演软件，采用温纳装置进行数据采集[6-7]。根据勘察推断的断层走向及场地条件，共布设4条测线(W1-W1′、W2-W2′、W3-W3′、W4-W4′)，如图 2所示，4条测线全长分别为590 m、295 m、210 m、210 m，施测里程段分别为40~590 m、10~295 m、0~210 m、0~210 m；测线电极间距分别为10 m、5 m、5 m、5 m，供电电压分别为450 V、300 V、300 V、300 V。同时，为与物探成果进行联合分析，选择场地内已完成的钻孔制作联孔剖面，每条剖面线上有4个钻孔，共布置3条地质钻孔剖面(LKPM1、LKPM2、LKPM3)，剖面位置如图 2所示。
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图 2 工程场地钻孔及物探剖面工作布置 Fig. 2 Layout of drilling and geophysical exploration profile on the engineering site |
根据异常推断解译模式，对4条测线剖面的二维反演结果进行对比分析，并结合实际工程地质情况进行综合评价，直观揭示粘土、卵石土与砂岩岩性界面。在反演得到的视电阻率剖面中，断层破碎带主要表现为低阻，与完整围岩电阻率存在明显差异[8]，具体见图 3。
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图 3 高密度电法反演成果 Fig. 3 Inversion results of high density electrical method |
从图 3可以看出，4条测线表层均存在低阻层，电阻率值为5~15 Ωm，为粘土层，除W4-W4′测线外，W1-W1′测线、W2-W2′测线及W3-W3′测线浅表部粘土层内局部位置电阻率偏高，为20~ 50 Ωm，推测为卵石土层。4条测线覆盖层下部均存在相对低阻层，电阻率值为15~25 Ωm，推测为全风化砂岩层，下部电性相对高阻区域可能为强-中风化砂岩层；W2-W2′测线中段强-中风化砂岩层下部还存在相对低阻层，电阻率为5~20 Ωm，推测为砂岩夹泥岩。测线附近区域均存在明显向下延伸的低阻异常带，电阻率值低于20 Ωm，推测为断层破碎带，其中距离W1-W1′测线190~250 m处存在低阻异常带，物探成果推测其视倾向偏NE，视倾角较陡，约为40°，破碎带宽度约为20 m，上断点埋深3~7 m；距离W2-W2′测线180~197 m处存在低阻异常带，物探成果推测其视倾向偏SE，视倾角较陡，约为70°，破碎带宽度约为17 m，上断点埋深3~5 m；距离W3-W3′测线107~128 m处存在低阻异常带，物探成果推测其视倾向偏SE，视倾角较陡，约为70°，破碎带宽度约为20 m，上断点埋深约5 m；距离W4-W4′测线80~97 m处存在低阻异常带，物探成果推测其视倾向偏SE，视倾角较陡，约为70°，此处破碎带宽度约为17 m，上断点埋深2~4 m。
4 断裂活动性-联孔剖面分析结合区域资料及联孔剖面(图 4)可知，研究区勘探深度范围内地层主要为第四系全新统人工填土层(Q4ml)和第四系中下更新统冰水堆积层(Q1+2fgl)粘土、卵石土，以及下伏白垩系上统夹关组(K2j)砂岩、泥岩、砾岩。
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图 4 联孔剖面 Fig. 4 Joint drilling profile |
LKPM1剖面ZK77钻孔处下伏基岩极为破碎，孔内0.8~14.8 m深处揭露断裂破碎带，破碎深度未揭穿；ZK76、ZK78、ZK79钻孔处下伏基岩裂隙较发育，破碎程度较ZK77钻孔处弱，推测断裂破碎带位于ZK77钻孔处，对应断裂为W3-W3′剖面中SE倾向断裂，根据断裂破碎带计算断裂倾角约为65°，与高密度剖面解译结果大致相同。
LKPM2剖面ZK90、ZK96、ZK98钻孔处下伏基岩破碎程度较ZK94钻孔处弱，位于断裂构造影响带。ZK94钻孔3~14 m深处基岩极为破碎，14~18 m深处基岩呈较破碎状态，破碎带厚度约9~10 m；ZK94及ZK96钻孔位置地貌上存在高约3 m的断坎，结合下伏基岩风化界面，可以勾勒出背斜构造形态。因此大致推测，由于下部存在背斜构造，导致上部基岩出现差异风化现象，ZK94钻孔位于背斜核部位置，风化程度较弱，综合判断该位置为断裂通过处。破碎带对应断裂为W2-W2′剖面中SE倾向断裂，根据断裂破碎带计算断裂倾角约为65°，与高密度剖面解译结果大致相同。
LKPM3剖面ZK19、ZK15、ZK87钻孔处下伏基岩破碎程度较ZK17钻孔处弱，位于断裂构造影响带。从联孔剖面可以看出，除去上覆填土，ZK17钻孔下部也存在断坎特征，基岩风化界面同样为背斜构造形态。综合判断ZK17钻孔位置为断裂通过处，对应断裂为W4-W4′剖面中SE倾向断裂，根据断裂破碎带计算断裂倾角约为65°，与高密度剖面解译结果大致相同。
综合电性和钻孔剖面结果，建立苏码头断裂地质模型剖面(图 5)。可以看出，苏码头断裂顶部主要为Q4人工填土层或Q3冲洪积层，下部为Q1-2冰水堆积层，最下部基岩为白垩系上统夹关组K2j砂泥岩，产状为315°∠15°；在地貌上，断层形迹展布区内可以观测到明显的断坎迹象；破碎带在基岩中倾向SE，倾角约为65°。
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图 5 苏码头断裂地质模型剖面 Fig. 5 Geological model profile of the Sumatou fault |
综合工程地质资料与野外实际调查分析发现，断层通过处第四系地层未发生变形，苏码头断裂通过的溪流Ⅰ级、Ⅱ级阶地平整且平直，均未发生变形。通过在Ⅱ级阶地内取样进行14C测年分析(图 5)，结果为13 436±210~40 724±6 332 a，说明其年代属晚更新世晚期。由此推测，苏码头断裂晚更新世以来未活动。
5 结论1) 采用温纳排列方式测量获得高密度电法反演成果，通过4条高密度电法剖面并结合工程地质勘探与野外调查，查明苏码头断裂的形迹展布及构造形态等，可为成都龙泉驿区城市活动断层探测、避震规划和重大工程项目选址等抗震设防工作提供重要依据。
2) 工程场地揭露断裂为苏码头断裂北段，从场地地质调查和物探结果分析可知，苏码头断裂走向NNE，倾向SE，倾角约为65°，破碎带宽度约为20 m，不具备晚第四纪活动性，最新活动时代为中更新世。
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