栟茶河断裂第四纪活动性最新研究*
【类型】期刊
【作者】顾勤平，许汉刚，张振亚，赵启光，孟科，杨浩，李丽梅，王金艳（中国地震局地球物理研究所；江苏省地震局）
【作者单位】中国地震局地球物理研究所；江苏省地震局
【刊名】国际地震动态
【关键词】 栟茶河断裂；浅地震勘探；钻孔联合剖面；新地质年代；中更新世晚期至晚更新世早期
【资助项】财政部重点项目“我国地震重点监视防御区活动断层地震危险性评价”(1530601)资助
【ISSN号】0253-4975
【页码】P9-11
【年份】2019
【期号】第6期
【摘要】栟茶河断裂是20世纪50年代石油部门在开展石油勘探时发现的。由于该断裂的隐伏性,很多地学家对该断裂的活动性提出了质疑。本着求实的科学精神,我们通过多层次、多波浅层地震勘探、钻孔联合剖面探测以及新地质年代测定等技术方法,对栟茶河断裂的活动性展开调查。关于栟茶河断裂得出以下结论:（1）在浅地震有效探测深度范围内,栟茶河断裂并非单一的一条断层,而是由2条N倾断层组成的断阶带,且断裂带宽度自SE往NW具收敛趋势;（2）证实了栟茶河断裂是走向NWW、视倾角约为60°75°、上陡下缓的铲形正断层;（3）南支(F1-1)是主要、新活动明显的断面;（4）由南支(F1-1)断错中更新统顶部的黏土层,推测其最新活动时代为中更新世晚期至晚更新世早期。
【全文】 文献传递
项目进展与成果介绍
栟茶河断裂第四纪活动性最新研究*
摘 要：栟茶河断裂是20世纪50年代石油部门在开展石油勘探时发现的。 由于该断裂的隐伏性， 很多地学家对该断裂的活动性提出了质疑。 本着求实的科学精神， 我们通过多层次、 多波浅层地震勘探、 钻孔联合剖面探测以及新地质年代测定等技术方法， 对栟茶河断裂的活动性展开调查。 关于栟茶河断裂得出以下结论： ①在浅地震有效探测深度范围内， 栟茶河断裂并非单一的一条断层， 而是由2条N倾断层组成的断阶带， 且断裂带宽度自SE往NW具收敛趋势； ②证实了栟茶河断裂是走向NWW、 视倾角约为60°～75°、 上陡下缓的铲形正断层； ③南支(F1-1)是主要、 新活动明显的断面； ④由南支(F1-1)断错中更新统顶部的黏土层， 推测其最新活动时代为中更新世晚期至晚更新世早期。
关键词：栟茶河断裂； 浅地震勘探； 钻孔联合剖面； 新地质年代； 中更新世晚期至晚更新世早期
栟茶河断裂位于江苏省南通市海安县以东， 经海安县、 如东县， 可能进入南黄海， 断裂呈近东西向分布。 该断裂自20世纪50年代石油部门开展的石油勘探发现以来， 学术界对其规模、 空间展布及最新活动时代存在不同看法， 尤其是对于断裂晚第四纪以来是否有过活动分歧较大。 其中， 石油地震勘探、 不同比例尺(20万及5万)重力、 地球化学、 电法及磁法等研究在栟茶河断裂中深部结构研究中获得了丰富的成果。 然而， 受观测技术或分辨率的限制， 其探测设计通常忽略浅部第四系覆盖层信息。 2001年， 江苏省地震工程研究院完成的“南黄海地震区划研究报告”中认为， 该断裂是一条晚第四纪活动断裂， 可能在全新世亦有活动。 其主要依据是当时布设完成的2条总长6.6 km的浅地震勘探剖面， 其反射叠加时间剖面最大有效双程走时500 ms， 而断裂所在区域覆盖层埋深大于800 m。 由于没有确凿的地质证据， 地学家们关于栟茶河断裂的活动性一直以来含糊其辞， 直接影响到目标断裂是否归属地震活动断层及江苏省相关地区地震安全性的判断。 过去由于资金、 探测能力及认识等条件的限制， 对该断裂的系统探测研究程度不够。 本着求实的科学精神， 2015—2017年江苏省地震局在中国地震局震害防御司的资助下， 展开了对栟茶河断裂活动性鉴定的相关工作， 试图通过有力的论证方法解释该断裂的活动性。
由于目标断裂所在测区覆盖层较厚(800～1800 m)， 第四纪地层也深达300 m左右， 项目组最终采用了浅层地震勘探、 钻孔联合剖面分析及新年代学样品测试等技术方法， 力求重新厘定栟茶河断裂的最新活动时代。 本次投入的地震仪器为美国HPI公司生产的全数字化地震仪S-Land(350道纵横两用检波器)， 震源包括美国生产的BV-300型28吨可控震源和河北北奥公司生产的KZ03型3吨可控震源(可分别激发P波和SH波)。 截至投稿， 已完成浅层人工地震勘探测线18条， 包括纵波测线12条和横波测线6条， 总计54.2 km； 钻孔联合剖面1条， 该剖面长度为280 m， 由7个孔深为102～198 m的钻孔构成， 钻孔间距为15.16～111.58 m； 已送年龄样品15件， 包括14C、 释光及ESR样品； 完成波速综合测井3个。
鉴于目标断裂所在测区覆盖层较厚且地震勘探方法的任何单一观测系统难以做到深浅兼顾， 我们采用多层次(6 m、 3 m、 2 m及1 m道间距)浅层地震勘探方法技术、 多波(P波和SH波)勘探联合反演， 对目标断裂进行了高分辨率地震反射成像， 获得了自1350 m至近地表埋深范围内高分辨率的地层结构和栟茶河断裂清楚的断层成像结果。 结果显示： 在本次浅层地震勘探有效探测埋深范围内， 栟茶河断裂并非单一的一条断层， 而是由2条N倾正断层组成的断阶带， 且断裂带宽度自SE往NW具收敛趋势； 证实了栟茶河断裂是走向NWW、 视倾角约为60°～75°、 上陡下缓的铲形正断层。 不同工作方法、 不同道间距和工作参数的地震剖面获得了在不同深度范围、 不同分辨率的地下结构和栟茶河断裂的构造图像。 6 m及3 m道间距的P波反射不仅捕获了目标断层基岩断裂的空间位置、 产状及性质， 而且证实了南支(F1-1)是主要、 新活动明显的断面。 尔后， 采用纵向分辨率数倍于P波反射的SH波反射勘探法继续锁定南支(F1-1)上断点的埋深及近地表投影位置。 2 m及1 m道间距的SH波反射剖面捕获了目标断层主断面(F1-1)在第四系内的产状形态， 尤其是将与是否归属地震活动断层判定的晚更新统及其以浅的地层揭示得非常清楚。 浅层地震探测研究结果为后期钻孔联合地质剖面位置的选择、 钻孔深度的设计及断裂活动性的评价提供了地震学依据。
2016年度， 为判定栟茶河隐伏断层的活动性和验证浅层地震勘探结果的有效性， 在地震勘探认识的指导下与浅地震测线BCL1-3及BCL3-1重合设计布设2条跨断层的钻孔联合剖面(图1)。 截至投稿， 已完成第1条ZK1钻孔联合地质剖面。 对比超浅层剖面和钻孔联合剖面可见， 浅地震剖面揭示的断层特征、 剖面反射波组分层与钻孔地质剖面都有着较好的对应关系。 虽然送样结果还没出来， 但是目标断裂所处测区近期完成了1:50000区域地质调查工作， 本次钻孔联合剖面靠近多个新近完成的、 揭穿第四系的深孔， 且ZK1联合剖面揭示更新统顶界面、 中更新统顶界面以及中更新统启东组上、 下段分界均为具有一定厚度的稳定黏土层， 地层地质年代分界明显。 钻孔联合地质剖面揭示的栟茶河断裂主断面特征非常清楚， 其断距由深到浅逐渐变小， 显示出明显的生长属性。 浅地震剖面上的
对应于钻孔地质剖面上175 m处的早更新世的底界面， 其断距为11 m； 反射波
与135 m处的中更新世启东组上、 下段分界面吻合较好， 其断距为2.9 m； 反射波
与95.5 m处的中更新世顶界面吻合较好， 其断距为1.55 m。 从钻孔地质剖面上能分辨的断层上断点埋深为93.8 m。 目前能明确断错的地层是中更新世顶部的黏土层， 而晚更新统昆山组为颗粒较大的砂层， 如果有断层影响， 则在松散砂层中也不易识别， 根据现在所掌握的资料， 初步判定栟茶河断裂最新活动时代为中更新世晚期至晚更新世早期。 为增加结果的可靠性， 2017年正展开第2条联合剖面等相关工作。
The newest research on the Benchahe fault in Quaternary activity
Abstract：The Benchahe fault, first proposed by petroleum system in the fifties of last century, has always received attention and research because of its importance and complexity. Many geoscientists have questioned the activity of the target fault. Based on the scientific spirit of matter-of-fact, we carried out an investigation on its activity by means of shallow seismic exploration of multi-level and multi-wave, borehole composite profile analysis and geological dating. From this study, we can draw several conclusions: ① within the effective detection depth, it is not a single fault but a fault-terrace belts consisting of 2 N-dipping faults. The width of fault zone has a trend of convergence from SE to NW. ② The Benchahe fault is running in NWW and its apparent dip angle is about 60°～75°, its common structural forms are the shovel-like normal fault and spoon-like normal fault. ③ The southern branch (F1-1) is the main section and has obvious new activity. ④ The southern branch (F1-1) dislocated the clay layer at the top of Middle Pleistocene. We suspect that the newest active time of the south branch is late mid-Pleistocene to early Late Pleistocene.
Keywords：Benchahe fault; shallow seismic exploration; borehole geologic section; geological dating; late mid-Pleistocene to early Late Pleistocene
图1 控制性地震测线、 钻孔联合剖面及栟茶河断裂不同空间展布画法
* 收稿日期：2017-02-06； 采用日期： 2017-04-17。
※通信作者： 顾勤平， e-mail: gqp1221@163.com。 基金项目： 财政部重点项目“我国地震重点监视防御区活动断层地震危险性评价”(1530601)资助。
中图分类号：P315.5；
文献标识码：A；
doi：10.3969/j.issn.0253-4975.2017.06.003