吴方杰

(福建省地质调查研究院,福州,350013)

区域地壳稳定性评价是随着我国大型工程和规模经济规划建设的区域地质条件和地质环境论证而逐渐发展起来的具有中国特色的工程地质的分支学科(领域)[1]。主要应用在重大工程场地选址、国土资源规划、减灾防灾等地质工作中，区域地壳稳定性评价工作已经成为一项基础性、综合性、区域性的地质工作*福建省地质调查研究院，福州城市区域地壳稳定性调查评价成果报告，2014。。

查明隐伏构造空间位置是地壳稳定性评价的重要内容。在近地表隐伏构造探测中，高精度磁测、浅层地震勘探、高密度电法等方法已被证实在探测隐伏断裂构造是有效的[2]。

福州市长乐地区断裂性质不明，在1∶5万福州市幅、琯头镇幅、马尾镇幅、长乐县幅水文地质工程地质调查中提出该断裂为长乐—诏安深断裂的次级断层，且有可能为活动性断层*福建省第二水文地质工程地质队，1∶5万福州市幅、琯头镇幅、马尾镇幅、长乐县幅区域水文地质工程地质调查报告，1989。收稿日期：2014-10-20作者简介：吴方杰(1986-)，男，物探工程师，勘查技术与工程专业。。针对该断裂的存在性及空间分布特征，该项目在地表基岩地质调查的基础上，对该断层隐伏于第四纪地层的部分采用高精度磁测、高密度电法、可控源音频大地电磁测深(CSAMT)法、浅层地震反射法等综合物探方法对其进行判别，多种方法互相配合、异常相互佐证，查明了区内隐伏断裂构造基本情况，取得了较满意的效果。

1 地质概况

1.1 地层

图1 福州市长乐地区地质及物探推断图Fig.1 Geology and the inferred results figure of geophysical prospecting in the area of Changle county-level city, Fuzhou city1—第四纪全新世风积层；2—第四纪全新世冲洪积层；3—第四纪全新世海积层；4—第四纪晚更新世冲洪积层；5—第四纪更新世残积层；6—晚侏罗世南园组第三段；7—晚侏罗世南园组第二段；8—早白垩世正长花岗岩；9—早白垩世浅灰、灰色细粒石英闪长岩；10—基性岩脉；11—辉绿玢岩；12—断层；13—地质推测断层位置及编号；14—正断层；15—物探剖面位置及编号；16—物探推断构造位置及编号

区内出露地层较简单(图1)，主要为晚侏罗世南园组及第四纪地层，其中南园组为一套中酸性-酸性火山岩，区内出露有南园组第二段、第三段；第四纪地层从老到新分为更新世(未分)残坡积、更新世龙海组、中-晚全新世长乐组。

1.2 侵入岩

区内侵入岩主要有早白垩世正长花岗岩和浅灰、灰色细粒石英闪长岩，多呈岩株、岩基产出，出露面积较大。

1.3 构造

区内以隐伏断裂为主，主要为北北东向。通过地表调查，在128线300点附近人工开挖剖面见断裂构造F1发育在晚侏罗世火山凝灰岩中，发育有一系列平行倾滑断层面及次级的节理构造，断裂走向为25°～30°，倾向南东120°，倾角45°～60°，断裂带宽度30～40 m。断层面上发育明显的擦痕、阶步，并见硅质、黄铁矿薄膜，次级节理与断层面的夹角呈锐夹角，经判断为左旋兼正断层性质。地表发育有厚4～6 m的更新世砖红色残积砂质粘性土，未被断层扰动*福建省地质调查研究院，福州城市区域地壳稳定性调查评价成果报告，2014。，初步推断该断裂应为前第四纪或第四纪早期断裂。

2 地球物理特征

2.1 磁性特征

区内破碎、风化晶屑熔结凝灰岩磁化率明显比完整、新鲜的基岩低，表现为弱磁或无磁的特征(表1)。完整、新鲜基岩经构造破碎后，其磁性会相应减弱，因此该区具备开展磁法工作的地球物理前提。

表1 岩石磁性参数统计

2.2 电性特征

区内南园组晶屑熔结凝灰岩电阻率表现为中-高阻，破碎、风化的晶屑熔结凝灰岩其电阻率明显降低，呈相对低阻特征(表2)。由此可见破碎带及风化程度较强的岩石具良好的导电性，电阻率值低一个数量级，该区具备开展电法测量工作的地球物理前提。

2.3 波阻抗参数

在地震学中把密度和波速的乘积叫做波阻抗(Z)，区内各岩土层介质之间存在波阻抗变化[3,4](表3)，因此，该区具有开展浅层地震反射工作的地球物理前提。

2.4 物探异常特征

该区断裂构造在物探综合异常中的具体表现为高精度磁测(△T)正负伴生异常带；高密度电法反演断面中电性不连续，存在中低阻异常区；可控源音频大地电磁测深反演断面中电性不连续，存在中低阻异常区。浅层地震反射法时间剖面上同相轴平稳、连续，表明反射界面较完整，下伏断裂构造未错动至反射界面；若同相轴发生错动，则表明存在构造迹象，构造经过同相轴错动部位。

表2 岩石电性参数统计

表3 部分岩土介质的波阻抗参数

3 技术参数

3.1 高精度磁测

高精度磁测使用GSM-19T V6.0质子磁力仪，探头高度选用1.8 m。观测磁场总量，经基点、日变、高度改正后计算各观测点磁异常(△T)。观测点距为10 m。

3.2 高密度电法

高密度电法工作选用WDJD-3高密度电法仪，采用温纳装置，单排列电极数60根，电极距为5 m。

3.3 CSAMT法

CSAMT测量选用GDP-32Ⅱ电法仪系统，采用扇形装置进行标量观测，收发距(r)为6 000 m，发射偶极距AB为1 000 m，测量偶极距MN为40 m，每个排列均采用5个电分量电极和1个磁分量电极的4个物理点方式测量。

3.4 浅层地震

浅层地震工作选用WZG-24A工程地震仪。经现场试验选择横波反射法，采用地表挖坑、横向重锤锤击激发，28Hz水平横波检波器接收。观测系统为单边激发，道距2 m，24道接收，最小偏移距4 m，每次锤击后移动4道，3次覆盖。

4 应用效果分析

4.1 122线物探综合剖面图分析

通过对122线物探综合剖面图(图2)分析可知。

图2 122线物探综合剖面图Fig.2 No.122 line of geophysical composite profile1—推断强风化花岗岩顶界面；2—推断中风化花岗岩顶界面；3—物探推断断层及编号

(1)高精度磁测△T异常曲线图较直观地反映出了286点和327点附近各有一正负伴生异常，表明此2处有断裂构造存在的可能性。

(2)高密度电法二维反演图显示，286点和327点在地表往下10～40 m深度段电阻率曲线连续性较好，高低阻界面基本完整，当埋深大于40 m时，此2处各存在一条低阻异常带，推测可能为隐伏断裂构造的上部反映。

(3)可控源单频大地电磁测深二维反演断面进一步表明，286点附近存在断裂构造F1。推断最大延伸约为200 m，总体往南东倾，倾角约55°。与128线300点地表揭露的断裂构造F1产状基本一致；327点附近存在F2断裂构造，最大延伸约300 m，总体倾向南东，倾角约80°。

(4)地震反射时间剖面图中T0、T1界面反射回声时间变化为50～200 ms，换算出反射界面深为4～14 m，T0、T1波组形态总体上较平稳、连续，表明F1和F22条断裂构造均未错动至第四纪盖层。

通过多种物探方法相互配合、异常互相佐证，较完整地解译出了该剖面的隐伏断裂构造情况，判断其为前第四纪或第四纪早期断裂。

4.2 135线物探综合剖面图分析

通过135线物探综合剖面图(图3)分析可知。

图3 135线物探综合剖面图Fig.3 No.135 line of geophysical composite profile1—地形线；2—推断中风化花岗岩顶界面；3—物探推断断层及编号

(1)高精度磁测△T异常曲线图较直观地反映出了330点和400点附近各有一幅值较大的正负伴生异常，表明此2处有断裂构造存在的可能性。

(2)高密度电法二维反演图显示，330点和400点附近从地表往下约40 m内高低阻界面基本完整，表明此深度段内存在断裂构造可能性不大。

(3)可控源音频大地电磁测深二维反演断面进一步表明，330点附近存在F1断裂构造，为122线F1断裂构造的北东向延伸，埋深较大，最大延伸约450 m，总体倾向南东，倾角约为70°；400点附近存在F2断裂构造，为122线F2断裂构造的北向延伸，埋深也较大，最大延伸在450 m左右，产状近直立。

5 结语

(1)在工程勘察前，应综合考虑不同的地质背景及勘察要求等因素，在不同地段选择适合的物探方法开展工作，可达到满意效果。

(2)利用高精度磁测法判别断裂构造存在性最为直观，但对构造产状的反映不够细致；高密度电法分辨力强，在寻找隐伏构造方面是一种有效的辅助勘查手段，但其探测深度受装置参数等影响较大；CSAMT探测深度虽较大，由于本身的物理特性导致静态效应、静场效应等影响甚大，反演时难以细致地反映地下地质体信息；浅层地震探测精度高，但地形起伏和环境噪声会给资料采集带来干扰。

(3)物探方法各有优势，也都存在不足之处。在工程勘察中，要根据勘探对象及目的，选择合适的物探方法，任何单一一种物探方法均受到多种因素的制约。如果使用单一物探方法对于判断异常源、异常形态和空间展布上具有一定局限性。采用多种物探方法进行勘探，综合分析解释，相辅相成，同时还应结合区域地质资料及钻探勘查资料。这对于寻找隐伏断裂构造，评价区域地壳稳定性能起到更好的应用效果。

该文是笔者从事福州城市区域地壳稳定性评价专题物探勘查的成果，在成文过程中承蒙余根锌高级工程师悉心指导，在此深表谢意！

1 吴树人，韩金良，石菊松，等.区域地壳稳定性研究现状和发展趋势．工程地质学报，2004.

2 杜良，葛宝，朱丽丽，等.综合物探技术在隐伏断层探测中的研究与应用．工程勘察，2012，(1).

3 陆基孟.地震勘探原理．山东：中国石油大学出版社，2006.

4 熊章强，方根显.浅层地震勘探．北京：地震出版社，2002.