何 强 王世元 周亚东 刘 韶 马 超

1 四川省地震局，成都市人民南路3段29号，610041 2 四川赛思特科技有限责任公司，成都市人民南路3段29号，610041

筠连-长宁地震区位于四川盆地南侧的东部弱升区内，是川东盆岭区和滇东-黔西中等掀升区的交界部位[1]。区内分布有古生界奥陶系和二叠系地层及中生界三叠系、侏罗系、白垩系地层，新生界第四系地层则主要沿现代河流分布。褶皱构造主要有建武向斜、双河背斜、筠连鼻状背斜、巡司场鼻状背斜、乐义背斜等，断层有芭蕉湾断层、巡司场断层、天台寺断层、扎子坳断层和大地湾-瓦房头断层等，主要发育在褶皱轴部附近，走向严格受褶皱轴向的控制，与背斜构造具有共生的特点。

四川盆地是我国具有代表性的中、新生代沉积盆地，盆地内的地震活动性相对四川西部活动构造区明显减弱，筠连-长宁地震区位于四川盆地扬子陆块四川台拗的川东陷褶束内，是一个相对稳定的地块，新构造和现代构造活动较弱，晚第四纪断裂活动不明显，但第四纪活动性较弱的断裂也可能发生中等强度的破坏性地震[2]。截至2019-07-30，筠连-长宁地震区共记录到M≥4.7地震11次(包括余震)，其中6.0～6.9级地震1次，5.0～5.9级地震6次，4.7～4.9级地震4次，最大为2019-06-17宜宾长宁双河6.0级地震，中强地震主要发生在双河背斜、长宁背斜、乐义背斜核部或陡翼附近。

2016-08～09宜宾市筠连与珙县交界处曾频繁出现小震活动，2016-12-28以来再次频繁出现小震活动，最大为2017-01-28筠连4.9级地震，震源深度11 km，震中烈度为Ⅵ度。扎子坳断层位于震中附近，断层NW侧(上盘)的震害程度明显大于SE侧(下盘)，地震的余震也主要沿扎子坳断层的上盘成丛、成带分布(图1)，表明筠连4.9级地震的发生与扎子坳断层在空间上存在一定的关系。

图1 筠连4.9级地震余震震中分布Fig.1 Epicentral distribution of aftershocks of the Junlian 4.9 magnitude earthquake

扎子坳断层位于长宁双河背斜南侧，建武向斜的西侧，总体走向NNE。为查明扎子坳断层的空间展布位置及断层活动性，本文从地表地震地质调查、浅层地球物理探测、探槽剖面分析等方面对扎子坳断层进行研究。

1 地表地震地质调查

地表地震地质观察点如图2所示，采用路线穿越和追踪相结合的方法对扎子坳断层进行调查，在断层北端的王家寨附近有2组断层观察点No1和No2。其中，观察点No1(图3)为一完整的断层剖面，断层发育在层状下三叠统嘉陵江组灰岩中，断面近直立，走向N10°E，倾向SE，倾角85°，西盘(下盘)地层近水平，产状22°∠8°，东盘(上盘)发生褶皱变形。观察点No2距离观察点No1约20 m，断层断面紧闭，破碎带宽约0.5 m。观察点No3位于No2南侧，此处扎子坳断层主要表现为垭口地貌，其两侧岩性产状变化明显。

图2 扎子坳断层地震地质调查点Fig.2 Zhazi’ao fault seismic geological survey site

图3 观测点No1扎子坳断层剖面Fig.3 Observation point No1 Zhazi’ao fault cross-section

在韩家浸的观察点No4，扎子坳断层倾向发生变化，断层面倾向NW，走向N55°E，倾角55°，断层挤压紧闭，破碎带宽约0.8 m。在No4以南约2.5 km的观察点No5，扎子坳断层发育在下三叠统飞仙关组砂泥岩中(图4)，断层走向N70°E，倾向SE，倾角59°，上覆厚约0.3 m的第四系全新统松散残坡积物，断层未错切松散残坡积物，表明该处扎子坳断层不具备全新世活动性。

图4 观察点No5扎子坳断层剖面Fig.4 Observation point No5 Zhazi’aofault cross-section

在马家沟西侧公路旁的观察点No6，下三叠统飞仙关组的紫红色泥质砂岩中发育有宽度约15 m的断层破碎影响带，主断面附近地层发生挤压揉皱变形。在扎子坳至顺河村一带的观察点No7，断层槽谷地貌比较发育(图5(a))，槽谷西侧出露的基岩为上二叠统乐平组砂岩、粉砂岩，东侧基岩为下三叠统飞仙关组紫红色泥质砂岩，两侧产状存在明显的变化。断层向南一直延伸到浑水河的T1阶地，由于受到后期耕作改造的影响，阶地面并未见明显的断层新活动迹象(图5(b))。

图5 观察点No7扎子坳断层垭口和浑水河T1阶地地貌Fig.5 Landform of Zhazi’ao fault pass and Hunshui River T1 terrace of observation point No7

图6 观察点No8扎子坳断层剖面Fig.6 Observation point No8 Zhazi’ao fault cross-section

在乐义乡大坡上附近的观察点No9，扎子坳断层表现为挤压逆冲性质。在桂花树附近的观察点No10，扎子坳断层发育于上二叠统与下三叠统飞仙关组地层之间，表现为断层两侧地层倾向相顶，煤系地层遭受强烈挤压，岩层倾角较陡，断层破碎影响带宽约20 m，主要由挤压劈理、糜棱岩、断层泥等组成(图7)，断层泥中发育有垂直擦痕，表现为挤压逆冲性质。在主断层以西约100 m处发育有一条与之平行的次级断层，于主断层断面上取断层泥样品，在扫描电子显微镜(SEM)下呈鳞片状石英形貌(图8)，表明该断层在中更新世有明显活动。

①下二叠统灰岩; ②上二叠系煤系地层; ③下三叠统飞仙关组砂页岩; ▲测龄样品采集位置图7 观察点No10扎子坳断层剖面Fig.7 Observation point No10 Zhazi’ao fault cross-section

图8 断层泥样品在SEM下形貌Fig.8 The morphology of the fault mud sample under SEM

通过地表地震地质调查可知，扎子坳断层属逆断层，局部覆盖有较薄的残坡积层和洪积层，厚度较薄，断层破碎影响带宽度一般小于10 m，个别地方约20 m，断层规模较小，上覆第四系全新统地层，未见有变形或错动痕迹，通过断层泥SEM结果推测扎子坳断层为中更新世活动断层。

2 浅层地球物理勘探

根据地表地震地质调查结果并结合场地条件，在扎子坳断层沿线共布设6条浅层地球物理勘探测线(图2)，其中L1、L2为浅层地震勘探测线，D1、D2、D3、D4为高密度电法勘探测线。

2.1 浅层地震勘探

浅层地震仪使用NZXP 48道高精度地震仪，利用锤击震源，结合地形条件，采用不同的地震勘探方法分别在韩家浸和方家沟布设一条反射波法地震勘探测线L1和一条地震映像法测线L2。

L1测线位于韩家浸沟谷地带，地形较为平坦，测线上覆地层为第四系粘土层，西侧有中三叠统雷口坡组白云质灰岩出露。为查明扎子坳断层在韩家浸的具体空间展布，在断层可能通过的地段布设一条142 m的反射波地震勘探测线L1，测线走向为289°。施工中采用24磅锤击震源、60 Hz垂直检波器、34 m最小偏移距、2 m道间距采集参数[3-5]，通过对原始地震时间记录资料进行反演计算，得到L1测线反射波地震时间剖面和地质解译，如图9所示。

图9 L1测线地震时间剖面及解译Fig.9 Seismic time profile and interpretation map of L1 line

在高坎乡方家沟附近布设L2测线，采用地震映像法进行勘探[6]，结果显示，断层没有从L2测线位置通过，结合地表地质调查及地貌分析推测，扎子坳断层可能从L2测线西侧的山坡通过。

2.2 高密度电法勘探

研究区下伏的灰岩、砂岩或页岩地层与第四系地层存在一定的电阻率差异，断层破碎带在电性剖面上一般表现出低阻条带或电性层明显不连续的特征[7]。为配合浅层地震勘探及地表地质调查，在扎子坳断层可能通过的位置布设4条高密度电法测线，使用仪器为DUK-2型60道高密度电法仪。从高密度电法剖面来分析，浅地表分布有第四系全新统低阻粘土层，下部则为高阻的三叠系灰岩、砂岩或页岩。

B61是美国在20世纪60年代研发的一种核航弹，首枚于1968年服役。美国先后研发了8种型号的B61，目前仍有4种在役：B61-3、B61-4、B61-7和B61-11。

D1测线位于上罗镇，长295 m，地形较为平坦，采用5 m极距，沿116°方向布设，通过反演计算得到剖面图10。可以看出，在测线180～200 m范围内，电性层出现错断和不连续的异常特征，推测此处为扎子坳断层通过的位置。

图10 D1测线高密度电法反演剖面Fig.10 D1 line high density resistivit inversion profile

D2测线位于王家寨以东，长285 m，施工中采用5 m极距，沿106°方向布设。从图11可以看出，在测线70～80 m范围内，高阻电性层出现明显的不连续特征，推测为扎子坳断层电性特征的反映，断层破碎影响带宽度约为9 m。

图11 D2测线高密度电法反演剖面Fig.11 D2 line high density resistivit inversion profile

D3测线位于顺河村，长115 m，施工中采用2 m极距，沿164°方向布设。从图12可以看出，在测线80～90 m范围内，高阻电阻率层出现错断和不连续，推测为扎子坳断层电性特征的反映，断层破碎影响带的宽度约为5 m。

图12 D3测线高密度电法反演剖面Fig.12 D3 line high density resistivit inversion profile

D4测线位于高坎乡五星村，长255 m，测线位置视电阻率成层性较好，电性层较连续，没有发现隐伏断层，表明扎子坳断层没有向南延伸至高石坎。

3 扎子坳断层探槽分析研究

图13 韩家浸探槽开挖环境和探槽揭露的地层Fig.13 Hanjiajin exploration trench environmentand the ground exposed by the trench

图14 顺河村探槽开挖环境和探槽揭露的地层Fig.14 Shunhe village exploration trench environment and the ground exposed by the trench

4 结 语

1)扎子坳断层位于2017-01-28筠连4.9级地震震中附近，余震也主要沿扎子坳断层NW(上)盘成丛、成带分布，极震区地震烈度长轴方向为NEE向，与扎子坳断层的走向基本一致，推测扎子坳断层为筠连4.9级地震的发震构造。

2)扎子坳断层北起上罗镇，向南经陈家沟、韩家浸，过滥湾子后走向由NE转为SN，沿王八坳、扎子坳、顺河村一线，断层走向转为NE，展布在方家沟的西北基岩山坡上，止于高坎乡。

3)扎子坳断层总体呈近SN微弯曲状，倾向不定，全长约15 km，主要断于古生代二叠系和中生代三叠系地层内，属逆断层性质。断层局部地有较薄的残坡积层和冲洪积层，厚度一般为1～4 m，冲沟内断层上覆第四系覆盖层厚度一般小于10 m，断层破碎影响带宽度小于20 m。

4)经地表地震地质调查可知，扎子坳断层规模较小，上覆的全新统地层未见错动迹象，高密度电法剖面和反射波法地震勘探剖面揭示断层未错切上更新统地层底界面，SEM测定表明，断层在中更新世有过活动，探槽剖面未发现断层进入晚更新统上部地层。经综合分析并结合探槽剖面，初步判别扎子坳断层不具备晚更新世晚期活动性。

由于受地形条件、地下水及探槽深度等的影响，本文未进行跨扎子坳断层钻孔联合剖面探测，断裂活动时代的确定主要以浅层地球物理勘探、探槽及SEM为依据。因此，本文扎子坳断层活动时代的判定仅为初步判别结果，确定扎子坳断层准确的活动时代需进行更深入的工作，如开展跨断层钻孔联合剖面勘探和有效的探槽开挖等，以进一步提供断层活动特征的地质证据。

致谢：感谢宜宾市筠连县住房城乡建设和城镇管理局对野外地震地质调查和浅层地球物理勘探现场工作提供的帮助，成都理工大学雷宛教授及四川省地震局刘玉法博士、王明明博士对文章提出宝贵意见，在此一并表示感谢。