基于跨断层资料的断层活动性分析

李家宁 文翔 原永东 黄惠宁

摘 要：基于广西省跨断层短水准资料，对合浦-北流断裂带、防城-灵山断裂带的活动性进行了分析。结果表明，两条断裂带的近期的活动性增强。其中合浦-北流断裂带2017年活动速率达到了0.62mm/a，超过其年均活动速率范围0.44～0.59mm/a，防城-灵山断裂带2017年活动速率为0.02mm/a，处于其年活动速率范围0.02～0.04mm/a的最低值，而且2018年单期最大活动量均值达到了0.59mm/a，远超单期活动量0.2mm/期，未来需关注这两条断裂的活动性。

关键词：跨断层测量；断层活动性；数据处理

中图分类号：P315.73 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）20-0174-02

引 言

活动断裂是一种现代正在活动的构造，它与地震和地质灾害紧密相关，从而对经济区和工程安全直接造成威胁。近年来，断裂的活动性以及地震安全评价工作越来越受到国内外学者的重视[1]。目前为研究断裂的活动性，已经有多种手段可以进行，目前主要有GPS、InSAR、蠕变、短基线、短水准等方式。而为了解广西省断裂带活动情况，不同学者通过地质地貌、地震活动性、遥感解译、地质雷达等手段进行了一定研究[1～3]，但很少有定量的研究。而跨断层短水准测量布设在断层两侧，可以定量且近距离观测断层活动性，广西省从上世纪八十年代陆续建立了多个跨断层场地（短水准）进行测量。并且已经积累了大量的测量数据，为基于跨断层测量测量资料的断层活动性分析提供了基础。

本文基于现有数据连续性较好的几个跨断层场数据进行计算，初步讨论了其所跨断裂带的现今构造活动，为今后的研究工作提供一定的支持。

1 场地情况

广西活动性断裂以北东向和北西向2组断裂为主，它们构成了广西活动性断裂的“X”型格架。北东向断裂主要分布在桂东南地区，主要断裂有南宁-柳州-桂林断裂带、防城-灵山断裂带、合浦-北流断裂带。北西向断裂主要分布在桂西北地区，主要断裂带有巴马-博白断裂带、百色-合浦断裂带、靖西-崇左断裂带、那坡断裂带[5]。

地震活动主要分布在断裂带上，为了观测广西省主要断裂带的活动变化情况，自1975年起，广东省地震局陆续建立了灵山、大垌、玉林、旺茂、平果、百色等跨断层场地，分别观测防城-灵山断裂带、合浦-北流断裂带、右江断裂带的运动情况。由于历史或自然原因，目前在测得跨断层场地为灵山、旺茂、百色、平果，共4个场地、8个测项（如图1），其短水准的观测精度小于0.45mm/km。

由于百色、苹果场地地质资料不清，故本文只利用灵山、旺茂两个场地共四条短水准路线来研究其所跨断层的活动性。

2 数据处理方法

2.1 数据预处理

广西新构造活动主要是继承性的，表现在垂直运动上为全区性抬升[5]，而且跨断层观测资料中可能存在着粗差、地表热形变、降雨等引起的年动态变化和断层继承性构造活动导致的线性变化部分，为真实获取断层垂直活动量，减弱其他因素的影响。本文在进行跨断层数据预处理时，采用以下方法[6]：

首先将不同年份（序号为）相同月份（序号为）的断层活动量取平均得到，然后再在此基础上，用每一年每一期的活动量（ ）减去每一期对应的平均值获取，称之为总体性去周期，其中为年，为参与计算测线的总观测年数。

2.2 累积活动量计算

经上述预处理后，将处理后的结果全部转换为上盘测量到下盘的结果，然后以第一期数据为基准值，以后每一期观测值减去基准值，进而获取每一期的断层垂直活动量。如果以后几期结果趋势一致，且逐渐变大，说明断层张性活动增强，反之，逐渐变小，说明断层压性活动增强。

2.3 年速率计算

经数据预处理后，单独统计每年的观测期数并求和，然后取平均值，防止因每年观测期数改变而造成的未知错误。

其中为每年观测的总期数，为每年观测期序号，为对应高差值。

3 断层活动性分析

3.1 防城-灵山断裂带

灵山场地位于防城-灵山断裂带，该场地有三条测线，其中2点位于断层的上盘、1点与3点位于断层的下盘（图2），故研究灵山2-3和灵山2-1两条测线。基于上述方法进行了计算，研究结果表明，两条测线运动形态相对一致，说明该场地观测结果具有很好的一致性，同时其原始观测结果的正确性也得到确认。从测线的每期活动量可以看出断层活动状态总体稳定，但2013年6月灵山2～3（k）出现+0.82mm突跳、灵山2-1（k）9月份出现+1.39mm的突跳变化量后，两条曲线出现整体下降的趋势，表明防城-灵山断裂带近期压性活动逐渐增强。从其年活动速率情况可以看出2012至2013年都出现由正值向负值的突变，而且2013年以后都趋于零（其中18年尚未结束，其年速率不予考虑），灵山2-3及灵山2-1测线2017年年速率分别为-0.03mm/a、-0.02mm/a，接近于零，这种情况的出现可能是断层附近开始进行应变能积累，其处于孕震阶段。

3.2 合浦-北流断裂带

旺茂跨断层场地位于合浦-北流断裂带上，该场地有三条测线（图3），N点与W点位于断層上盘，S点位于断层下盘，因此主要研究NS测线及WS测线。同样基于上述方法，得出每期断层垂直活动量及年活动速率（图3）。NS与WS结果表明该场地所在的合浦-北流断裂1999年以前维持较为平稳的活动状态，1999年之后出现整体下降趋势，虽然2013年以后断层活动量的波动幅度较大，NS变化幅度最大达到2.58mm，WS变化幅度最大达到2.48mm，但曲线整体形态表明该断裂带仍处于压性过程中，而且年速率也一直处于较大值，2017年分别达到了-0.69mm/a、-0.56mm/a。

3.3 综 述

按照上述方法，获取各条测线相邻两期的活动速率均值以及年速率均值，其结果如表1。结数据可以发现同一场地，跨过同一断层的不同测线所计算的活动量均值以及年速率均值都相对接近，进一步验证其观测数据的可靠性。其中防城-灵山断裂带的活动性较合浦-北流断裂带的活动性低。

4 结 论

合浦-北流断裂带的活动速率大于防城-灵山断裂带的活动速率，但活动速率多都变大。合浦-北流断裂带每期活动量大约1mm/期，年活动速率均值为0.44～0.59mm/a，其中旺茂场地两条测线显示其结果2017年以来，其年活动速率变大，均值达到了0.62mm/a，而且2018年两条测线的单期活动量分别为1.26mm、1.57mm也超过了其均值，表明该断裂的活动性增强。防城-灵山断裂带每期活动量大约为0.2mm，年活动速率均值为0.02～0.04mm/a。2017年结果显示，其年活动速率均值达到0.022mm/a，处于均值附近，但2018年两条测线的单期活动量分别为最大值分别为0.79mm、0.39mm，远超其均值。

基于跨断层资料结果，各条测线的单期活动量以及最近一年的年活动速率都超出其均值范围，表明合浦-北流断裂带、防城-灵山断裂带两条断裂带断裂带近期活动性有所增强，需关注这两条断裂带的活动性。

参考文献

[1]何 军，刘怀庆，黎清华，朱章显.广西防城-灵山断裂带北东支灵山段活动性初探[J].华南地质与矿产，2012，28（01）：71～78.

[2]周本刚，杨晓平，杜 龙.广西防城-灵山断裂带活动性分段与潜在震源区划分研究[J].震灾防御技术，2008（01）：8～19.

[3]徐彦怀.基于卫星遥感影像和DEM融合的地质断裂带研究[J].测绘与空间地理信息，2016，39（11）：135～138.

[4]莫敬业，游象照，蓝建才，等.广西通志·地震志[M].南宁：广西人民出版，1990.

[5]李伟琦.广西新构造分区特征及其与地震的关系[J].华南地震，1989（04）：22～26.

[6]张 超，王世进，王 宁，王生文，徐佳垚.垂直形变趋势累计率在川滇地区的应用[J].震灾防御技术，2017，12（02）：329～337.

收稿日期：2018-6-6