理塘—义敦断裂1∶5万活动断层填图数据库及防震减灾运用

王世元，梁明剑，李 伟，邓 艳，安东妮，严 媚

(1.四川省地震局，四川成都610041;2.成都水文水资源勘测局 ，四川成都611130;3.四川赛思特科技有限责任公司，四川 成都610041)

四川省甘孜地区地处青藏高原川滇菱形块体地带，区内地质构造复杂，地震环境严峻，尤其是区内的理塘断裂具有孕育和发生强震、大地震的构造背景，是川滇菱形块体内重要的断裂构造之一。该断裂总体走向北西，起于义敦措普沟北西，向南东方向延伸经大毛垭坝盆地、理塘、甲洼、德巫，至木里县沙湾附近消失，全长约385 km(图1)。第四纪以来川滇菱形块体以大规模水平剪切变形为主，兼有强烈的隆升运动，一系列几何结构、运动性质不同的活动断裂控制着该区内的地震活动。沿理塘断裂，公元1890年发生过一次Mw7.5左右的地震，此次地震造成的地表破裂至今保存，断续展布于大毛垭坝盆地与理塘盆地之间［1-3］;另一次强震为公元1989年巴塘6.7级震群，此次地震死亡8人，受伤121人，山体崩塌，地震裂缝普遍，规模较大［4］，两次强震的发震构造均与理塘断裂有密切的关联［5］。因此该断裂的空间展布、运动学特征和地震危险性等是未来需要关注的问题。

理塘—义敦断裂1∶5万活动断层填图是中国地震活断层探察—南北地震带中南段的子课题之一，其目的就是通过活断层填图弄清该断裂的空间展布、运动学特征等，为地震危险性研究提供科学参考。填图任务需要对填图数据进行数据库建设，内容囊括1∶5万断层分布、断层沿线1～2 km范围内的地质地貌单元、地表破裂带、同震位移量等活动断层地震危险性评估必须的基础数据。填图数据库的建设采用ArcGIS地理信息系统平台，该平台具有强大的海量数据存储、数据分析以及制图等多种功能［6］，曾被运用于汶川Ms 8.0地震的地质科学考察数据库与强震台站数据分析、房屋震害数据分析［7，8］。在活断层填图的基础数据方面，数据的采集和整理严格按照《中华人民共和国地震行业标准DB/T15-2009 PDB015活动断层探测》的技术要求执行，数据采用统一的坐标系统，内容齐全，反映了活断层数据库自身的特点，便于深度开发和应用。

理塘—义敦断裂作为四川境内一条重要的全新世活动断裂，通过活断层填图获取了该断裂空间展布、断层滑动速率、古地震序列、地震地表破裂带等重要的基础数据，完成了系统的数据库建设。这些基础数据不但对研究川滇菱形块体运动学和动力学特征具有重要科研意义，而且对该地区的地震危险性评价和防震减灾工作具有现实意义。因此，本文主要介绍理塘—义敦断裂1∶5万填图的技术平台构架和数据库内容等方面的内容以及在防震减灾方面的运用，希望为今后对资料的深入研究和应用起抛砖引玉的作用。

图1 理塘—义敦断裂空间展布示意图

1 数据库框架

数据库的平台为ArcGIS，框架较为程序化，依据野外数据之间的关联关系和点、线、面之间相互的转化拓扑关系，简单总结起来就是“一个软件、二类属性、三个阶段、四类表格”。一个软件指一个入库软件;二类属性指填图资料的内容主要为基础地理信息数据和野外考察数据;三个阶段为按照填图的工作进度分为三部分:A、地质调查室内处理资料阶段;B、野外工作阶段;C、成果阶段。四类表格为:1-Features Class、2-Attribute Talbe、3-Archive Table、4-ArchiveFile。其主要的框架和步骤如图2所示。

野外考察数据经过整理后填入表格，将ID号和经度、纬度三列单独建立表格，通过 Arcmap里工具栏“Tools”中的“Add XY Data”，将野外的所有观测点经纬度坐标及其坐标系统生成点层;在ArcMap里编辑可视状态下，进行断层线、活动断层线、地表破裂线等线状要素及相关面状要素的采集和操作。在数据管理的ArcCatalog下将所有采集为SHP格式的矢量数据通过“load”操作导入到后缀名为gdb的数据集中，最后通过专门的入库软件将活断层填图的专题号添加上，将四类填好的表格入库，入库后就可以根据需要做后期的分析和使用。

图2 数据库框架流程图

2 数据库内容

数据库主要包括两部分数据，野外地质考察数据和室内收集的基础地理数据及一些卫星遥感数据(图3)。野外资料部分包括点、线、面三类。要素类点主要为断层观测点、地貌点、地层观测点、强震目录点、微地貌测量点、采样点、探槽点等;要素类线为地震地表破裂带、活动断层、1∶5万断裂、地层线、地貌线、岩体线、地质调查路线等;要素类面为地层、地貌面、岩体、工作区、主要制图区等。基础地理信息数据分别有地名、水系、水体、道路、铁路、居民地等图层。基础地理数据的图层名称和属性特征与原始数据保持一致。也可以根据需要在数据库下面建立不同比例、不同坐标体系的专题数据要素集。

图3 数据库内容示意图

2.1 野外考察数据

断层观测点层的主要内容有:产状点编号、观测点野外编号、目标断层编号、断层走向、断层倾向、断层倾角、断层性质、垂直位移、走向水平位移、符号或标注旋转角度等;地貌点包括的主要内容有:地质调查观测点编号、地貌点编号、地貌代码、地貌点名称、地貌点类型、长、宽、高、垂直位移等;地层观测点包括的主要内容有:地层点编号、地质调查观测点编号、野外编号、地层名称、走向、实测倾向、倾角、接触关系、地层描述、符号或标注旋转角度等;强震目录点包括的主要内容有:地震编号、日期、时间、地名、经度、纬度、震级、震源深度、宏观震中烈度、备注等;微地貌测量点包括的主要内容有:测点编号、所属微地貌线编号、所属微地貌面编号、微地貌测量工程编号、野外编号、经度、纬度、高程、备注等;采样点包括的主要内容有:采样点编号、采样数据来源点编号、数据来源、野外编号、采样情况、标注名称、采样点符号、备注等;探槽点包括的主要内容有:探槽编号、所属地质调查工程编号、野外编号、目标断层编号、探槽名称、探槽来源与类型、经度、纬度、高程、参考位置、古地震事件次数、最晚古地震发震时代、最晚古地震发震时代误差、标注旋转角度、探槽描述等;地震地表破裂带(线)包括的主要内容有:编号、名称、形成年代、地表破裂性质、长度、最大宽度、起始点经度、起始点纬度、终止点经度、终止点纬度、最大垂直位移、最大走向水平位移等;活动断层包括的主要内容有:断层编号、断层名称、断层走向、倾向倾角、长度、断层性质、最新活动时代、垂直水平位移、最新垂直水平速率、古地震事件次数、古地震复发间隔、最晚地震离逝时间、最大同震位移等;1∶5万断裂包括的主要内容有:编号、断裂名称、断层性质、断层走向、倾向倾角、长度、断层活动年代等;地层线包括的主要内容有:线编号、地质界线类型、备注;地貌线包括的主要内容有:地貌线编号、地貌代码、地貌名称、地貌类型、地貌描述、最大垂直位移、最大水平位移、性质、形成时代等;岩体线包括的主要内容有:编号、备注等;地质调查路线包括的主要内容有:编号、野外编号、测线名称、观测目的、备注等;地层包括的主要内容有:地层编号、地层名称、地层年代、沉积相(符号)、地层厚度、地层描述、地层符号基础位、符号上标、符号下标、备注等;地貌面包括的主要内容有:编号、地貌代码、地貌名称、地貌类型、地貌描述、地表破裂长宽高、最大垂直位移、最大水平位移、性质、形成时代、地貌符号基础位、地貌符号上(下)标位等;岩体包括的主要内容有:岩体编号、岩体名称、岩体类别、侵入年代、岩体描述、岩体合并、岩体符号基础位、岩体符号上(下)标位、备注等;工作区包括的主要内容有:编号、项目名称、工作区面积、工作区断裂总数、野外观测点数、探槽数、钻孔数、获得测试结果样品数、描述信息、备注等;主要制图区和目标区与工作区的主要内容相似，本次填图在理塘—义敦断裂上共开挖了7个探槽。

2.2 基础地理数据

基础地理数据主要包括WGS2000坐标的居民点、居民地、水系及水体，等高线和水准点、公路及铁路道路信息等。地理数据的属性采用相同比例尺下的基础地理数据规范。本次填图所用到的基础数据是由国家测绘局提供的1∶5万的基础地理数据。

2.3 遥感卫星影像数据

数据库内含数据量巨大的高分辨率影像，我们将影像的范围及路径保存在与影像范围相对应的面状图层和字段里，根据查询到的路径即可查找所需要的遥感影像。数据内容主要有影像的编号、传感器、时相、影像名称、城市名称、数据格式、投影信息、数据源、波段信息、处理过程、备注等。

3 数据库的防震减灾运用

填图结果及资料分析表明，理塘—义敦断裂可划分为三段，即理塘段、大毛垭坝段和措普湖段(图4)。该断裂具体的空间展布是:断裂南东起于理塘盆地与甲洼盆地间的分水岭，穿越理塘坝子，经理塘垃圾填埋场附近，过理塘兵站，过伊策隆洼沟口后分南北两支进入大毛垭坝，南支断续隐伏在大毛垭坝内，北支沿山坡与山体界限一路切过禾尼乡，入小毛垭坝，后往北斜列入措普盆地，经夏寨银矿、过措普湖、止于党本以西。数据库内的1∶5万地理信息数据包含的村名及部分小地名使得断裂展布、分段清晰，同时数据库显示断裂的运动性质明确。

数据库包含了理塘—义敦断裂的每一断裂段详细的古地震序列信息(表1)，对该地区的地震危险性评价提供了详实的基础资料，用户可以运用地震相关公式获得古地震间隔、离逝时间等。

表1 断裂段详细的古地震序列信息

我们依据理塘—义敦断裂1∶5万填图数据库绘制了理塘—义敦断裂1:5万活动断层分布图(图4);同时亦可以根据用户需要，制作1890年Mw7.5地震地表破裂分布图、理塘县地震构造图等图件，通过这些图件用户可以方便地确定活动断层距离目标工程场地的距离，然后依据徐锡伟关于活动断层地震地表破裂避让距离的确认依据与方法［9］，初步确定三分段断裂的避让距离，将这些避让距离的数据引入到GIS系统中，可以获得活动断层避让缓冲区图等，这些图件为理塘县及周边的地震科考、应急现场以及工程建设避让带的设置提供了科学参考，以期主动并有效地减轻地震灾害对建筑工程的损害。

图4 理塘—义敦断裂1∶5万活动断层分布图

4 结论

理塘—义敦活动断层1∶5万填图数据库对于四川省理塘县城区防震减灾规划有较为重要的意义，特别是在城区建设工程中，对于活动断层避让带的设置可以提供有效的参考。该数据库对于四川省理塘县境内及周边的地震考察及地震现场应急亦有一定的参考意义，当填图区域或周边地区出现地震时，数据库的共享可以及时地得到该区域的地理数据、活动断层分布数据、地震地表破裂数据以及重要地段的高精度遥感信息数据等。

致谢:感谢南北地震带中南段课题的专家和同行，感谢中国地震局地质研究所吴熙彦和中国地震局震害防御中心徐伟在数据库的录入和制图过程中给予的巨大帮助，感谢同事张威、马超、王明明、胡斌在数据整理过程中提供的帮助。

［1］徐锡伟，闻学泽，郑荣章，等.川滇地区活动块体最新构造变形样式及其动力来源［J］.中国科学(D辑)，2003，33(增刊):151-162.

［2］徐锡伟，闻学泽，于贵华，等.川西理塘断裂带平均滑动速率、地震破裂分段与复发特征［J］.中国科学(D辑)，2005，35(6):540-551.

［3］孙成民，等.四川地震全纪录(上卷)［M］.成都:四川人民出版社，2010.

［4］孙成民，等.四川地震全纪录(下卷)［M］.成都:四川人民出版社，2010.

［5］周荣军，陈国星，李勇，等.四川西部理塘—巴塘地区的活动断裂与1989年巴塘6.7级震群发震构造研究［J］.地震地质，2005，27(1):31-43.

［6］汤国安，杨昕，等.地理信息系统空间分析实验教程［M］.北京:科学出版社，2011.

［7］李陈侠，安艳芬，等.汶川Ms 8.0地震的地质科学考察数据库简介［J］.地震地质，2008，30(3):804-810.

［8］王世元、黎大虎.基于ArcGIS平台的芦山地震房屋震害数据分析［J］.四川地震，2014，(2):1-5.

［9］徐锡伟，于桂华，等.活断层地震地表破裂“避让带”宽度确定的依据与方法［J］.地震地质，2002，24(4):470-483.