銀川隱伏斷層活動習性參數(shù)研究及其地震危險性半定量評估

摘 要：斷層活動習性參數(shù)研究大多是在野外地質地貌調查的基礎上，通過跨斷層探槽開挖、探槽剖面圖古地震事件分析，進而獲得其古地震活動期次，最后一次地震的離逝時間等參數(shù)，通過數(shù)學計算確定其特征地震平均復發(fā)間隔等活動習性參數(shù)。銀川隱伏斷層由于隱伏于地表以下，通過野外地質地貌調查無法確定斷層具體位置，為了鑒定銀川隱伏斷層第四紀最新活動時代，給出斷層活動的主要參數(shù)，采取了多層次地震探測→聯(lián)合地質剖面鉆探→槽探逐層次進行研究。在此基礎上逐步獲得其古地震平均復發(fā)間隔、滑動速率、同震位移及最后一次地震的離逝時間等活動習性參數(shù)，利用消逝率半定量評估其地震危險性。

關鍵詞：隱伏斷層；平均復發(fā)間隔；同震位移；離逝時間；消逝率

中圖分類號：P315.2

隱伏斷層活動性研究與裸露斷層相比難度要大得多，隱伏斷層大部分由20世紀80年代石油地質勘探發(fā)現(xiàn)，但其具體的斷層走向，傾角以及其在地下的埋深都需要借助淺層地震勘探、鉆探等手段一步步去實現(xiàn)，銀川隱伏斷層活動性研究充分運用了活動斷層探測的各種研究方法和手段，運用已知的古地震揭露年代數(shù)據(jù)和最后一次地震的確定對其活動習性參數(shù)進行研究[1-3]，為其地震危險性評估提供基礎資料。

1 銀川隱伏斷層晚第四紀活動習性參數(shù)研究

為了研究銀川隱伏斷層第四紀最新活動時代，給出斷層活動的主要參數(shù)，采取了多層次地震探測→聯(lián)合地質剖面鉆探→槽探的探測順序，逐層次開展工作[4]。

1.1 斷層活動性研究

（1）多層次地震探測。以石油地震勘探提供的第四系底界標志性地震反射界面為線索，采用多層次地震勘探法，通過道間距10 m、5 m、3 m和1 m的地震勘探，捕獲主斷層面，并將其由深部“引”向淺部，為聯(lián)合地質剖面鉆探布設提供基礎。

（2）鉆孔聯(lián)合地質剖面探測[5]。在新渠稍、滿春和板橋3個場點，利用地震勘探的初步定位，在斷層兩側90～100 m間距內，布置6～9個鉆孔，進行鉆孔聯(lián)合地質剖面探測。鉆探采用中分法布孔和柱狀巖芯實時綜合剖面制圖方法，逐步逼近并確定斷層上延地表的位置、產狀、不同深度標志層斷距以及上斷點埋深等參數(shù)，結合巖芯樣品的測年結果，確定銀川隱伏斷層的最新活動時代、晚第四紀或全新世垂直位移量和滑動速率，以滿春聯(lián)合地質剖面探測為例展示其鉆探成果。

滿春聯(lián)合地質剖面探測：鉆探剖面位于興慶區(qū)滿春五隊，圖1為聯(lián)合地質剖面簡略圖，它由8個鉆孔組成，最大控制深度80 m。剖面上地層相變復雜，自下而上歸納為4層。作為計算所需的輔助型標志層，在剖面上將①層中的粉砂夾層（B2）、③層中的黏性土夾層（B1）也納入其中。鉆孔剖面中可識別的斷層最新斷錯標志層B1下盤頂界面埋深在9.49 m處，斷距為0.7 m，再向上的信息無法分辨，似被④層壓蓋。因此，斷層向上延伸的最近地表位置應位于③層（B1夾層）和④層的界面之間或者位于④層的頂?shù)捉缑嬷g。

1.2 斷層新渠稍場點槽探研究及其活動習性參數(shù)的獲取

圖2是探槽北壁中段的局部素描。從中可以分辨出5次地震事件：第Ⅰ次事件發(fā)生在層{11}沉積之后，層⑩沉積之前。第Ⅱ次事件發(fā)生在層⑩沉積之后，層⑨沉積之前。表現(xiàn)為斷層將層⑩錯斷0.31 m；第Ⅲ次事件發(fā)生在層⑥沉積之后，層⑤沉積之前，表現(xiàn)為斷層將層⑥～⑨錯斷0.24 m，同時將層⑩的斷距加大到0.55 m。這次事件除了斷層的錯動，還遺留了地表的噴砂遺跡（C）；第Ⅳ次事件發(fā)生在層⑤沉積之后，層④沉積之前。表現(xiàn)為地表開裂和泥砂充填，在斷層上方附近形成上寬下窄的 “泥砂楔（B）”；第Ⅴ次事件表現(xiàn)為液化砂脈（A）橫向切過斷層和第Ⅳ次事件的“泥砂楔”。

由于新渠稍探槽測年結果不理想，直接求取其內發(fā)生的5次事件的重復周期比較困難，在這里將按沉積環(huán)境推算。

在對銀川隱伏斷層晚第四紀活動習性參數(shù)研究過程中，目前可用的數(shù)據(jù)嚴重缺少，所以在進行平均滑動速率計算時，針對全新世期間古地震的年齡數(shù)據(jù)缺乏問題，考慮到年代接近全新世，在計算滑動速率時所用的年齡數(shù)據(jù)為鉆探所得的晚更新世末期的數(shù)據(jù)即距今16.39±0.24 ka。

其相應的斷距為2.25±0.23 m（在這里斷距的誤差（10%）是根據(jù)以下2種情況給的：①鉆探采芯率、回次進尺以及測量本身也會帶有誤差的實際情況；②進行危險性概率預測時需要給出一定范圍之內的誤差）。

1.3 全新世古地震平均復發(fā)間隔計算

由于新渠稍探槽測年結果不理想，直接求取其內發(fā)生的5次事件的重復周期比較難，在這里將按沉積環(huán)境推算。通過對沉積環(huán)境的分析得出，新渠稍探槽最早一次事件發(fā)生在黃河退去不久，也就是湖相沉積之前，又滿春探槽與新渠稍探槽相距僅3.6 km，局部沉積環(huán)境具有相似性，且滿春探槽內的湖相沉積地層底部有一個釋光測年數(shù)據(jù)為T±ST=7.80±0.70 ka，因而滿春探槽內湖相地層最底部的年數(shù)據(jù)為T±ST=7.80±0.70 ka，該年數(shù)據(jù)也就是黃河退去的年齡。

從新渠梢探槽（圖2）中得知，中～晚全新世以來，在銀川隱伏斷層上先后發(fā)生了5次強（大）地震事件，其中最后一次事件（Ⅴ）是歷史地震，發(fā)生于1739年，距今時間為0.267 ka（以公元2006年為準，以下同），其他4次均為古地震事件。根據(jù)相鄰場點地層年齡的對比，探槽底部年齡距今7.80±0.70 ka，所以最早一次事件（Ⅰ）發(fā)生在距今7.80±0.70 ka之后不久，近似認為發(fā)生時間距今7.80±0.70 ka 。5次事件之間的平均復發(fā)間隔Tav計算方法如下：

2 利用消逝率半定量評估地震危險程度

消逝率又稱經過時間率，是半定量描述地震發(fā)生危險程度的參數(shù)[6-7]，依公式R=（Te+△t）/T計算。式中，Te是最晚特征地震的離逝時間；△t是預測時段； T是特征地震的平均復發(fā)間隔。

據(jù)古地震資料，表1中給出的地震平均復發(fā)間隔 T、離逝時間Te，取預測時段△t=200年，算得各段斷層的消逝率R。

日本學者松田時彥認為，只要在預測的或所關心的未來時段內，在Te≥0.5的“警戒斷層（段）”上，即存在復發(fā)特征地震的可能性。這是對斷層上特定段落復發(fā)地震危險性的一種半定量化的分析模式。在此按0≤R＜0.5、0.5≤R＜1.0以及R≥1.0表示低、中等、高3個等級的危險程度。

根據(jù)表1計算結果，銀川隱伏斷層北段0＜R＜0.5，未來200年內再次發(fā)生特征地震的危險程度很低。

3 結論

銀川隱伏斷層以銀古路為界分為南北兩段，銀古路向北至姚伏，長36 km，為全新世斷層，其晚更新世末期以來的平均滑動速率為0.14±0.01 mm/a，最大同震位移為0.31 m，平均重復周期為1.88±0.18 ka（據(jù)古地震資料），最后一次地震離逝時間為0.267 ka。由于其最后一次地震的離逝時間遠遠小于特征地震的平均重復周期。

利用消逝率半定量評估所研究斷層未來200年內的特征地震發(fā)震危險程度，按0≤R＜0.5、0.5≤R＜1.0以及R≥1.0表示低、中等、高3個等級的危險程度，銀川隱伏斷層未來200年內再次發(fā)生特征地震的可能性很小。

參考文獻：

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