福州市活断层探测与地震危险性评价

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图２古城小区八一水库一尚干隐伏断裂的地球化学与浅层地震联合剖面图
Ｆｉｇ．２ Ｕｎｉｔｅ ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｇｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ ｓｈａｌｌｏｗ ｓｅｉｓｍ ｏｆ ｔｈｅ Ｂａｙｉｓｈｕｉｋｕ—Ｓｈａｎｇｇａｎ
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Ｏ 引言
福州市是具有２２００多年历史的文化古城，也是较早对外开放的沿海港口城市，是中国 东南沿海经济发达、人口稠密的一个大都市。全市总面积１２０００（ｋｍ）２，人口６００万。其中城 区面积约１５０（ｋｍ）２，人口１６０万。福州盆地地处我国东南沿海地震带东北端的长乐一诏安 断裂带与闽江断裂交汇部位，具有发生中强地震的地质构造背景（丁祥焕等，１９９９）。福州盆 地及周边地区断裂构造发育，特别是盆地内发育有数条隐伏断裂，穿越城区，盆地边缘地带 现今小震亦时常发生（如１９９９年）。１６０４年泉州海外７％级大地震和１５７４年连江５％级中 强地震，曾导致福州城区遭受破坏，影响烈度达Ⅵ一Ⅶ度；经常发生于台湾地震带的强烈地 震，不但波及福州等沿海城市，而且潜存诱发本区域活断层活动发生地震的可能；第四代地 震动参数区划的潜在震源区综合方案（张培震等，１９９９）确定福州盆地为具有发生６级地震 的潜在震源区，表明未来仍具有发生破坏性地震的可能性。
第２ｌ卷第１期（１～１６） ２００５年３月
中国地震
ＥＡＲｌＨＱｕＡＫＥ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＩＮ ＣＨＩＮＡ
［文章编号】１００１．４６８３（２００５）０１—００１．１６
Ｖ０１．２１ Ｎｏ．１ Ｍａｒ．２００５
福州市活断层探测与地震危险性评价
朱金芳” 黄宗林” 徐锡伟２’ 郑荣章２’ 方盛明３） 白登海２’ 王广才２’ 闵伟２’ 闻学泽４’ 韩竹军２’
２．１地球化学探测试验 城市环境中最大的特点是存在地面和地下建筑物、道路、桥梁、回填土、垃圾（场）、废物、
废水排放管道等，它们不仅给地球化学探查工作的实施造成困难，而且也是重要的干扰因 素。通过试验探测，检验和选择适合于城市环境中的地球化学探测测项、方法和技术指标， 以期为其它城市相应的探测工程提供参考。初步确定福州市八一水库一尚于隐伏断裂和桐 口一洪山桥隐伏断裂的平面位置为地球物理探测提供“目标靶”。试验以断层土壤气汞测量 为主测项，土壤吸附汞、土壤气氡测量为辅助测项，另外尝试稀有气体测量。在所有的１８条 测线上实施气汞测量，合计测线长３０．８ｋｍ；在八一水库一尚干断裂的一条测线上实施土汞 测量，测线长１．１ｋｍ；分别在八一水库一尚干断裂的５条测线和桐口一洪山桥断裂的３条测 线上实施气氡测量，合计测线长９．３ｋｍ；在八一水库一尚干断裂的１条测线上应用不同型号 测氡仪进行了对比复测，测线长１．１ｋｍ。测线尽可能垂直并横跨推测的隐伏断层，测点间距 初测为２０ｍ，发现异常段后测点加密复测，间距为５～１０ｍ。试验探测结果与浅层地震勘探 结果对比（图２）表明：（１）在福州城区环境中气汞测量是一种快捷、有效的探测方法。（２）土 汞与气汞异常在位置、形态和异常幅度等方面基本“匹配”，两者可相互验证，并能通过它们 的相对位置对隐伏断层倾向及倾角的相对大小作出判断，但由于土汞探测过程比较复杂，花 费时间较长，在城市隐伏断层探测中只适宜在少数关键部位实施。（３）气氡异常和气汞异常 在不少地段重合或相近，可进行相互验证，提高异常信度。（４）使用ＦＤ．３０１７ＲａＡ和ＦＤ．１２５ 室内氡钍分析器两种测氡仪的对比探测表明，测量结果基本一致，也就是说ＦＤ．３０１７ＲａＡ测 氡仪作为一种快速、便捷的仪器可以用于进行隐伏断层探测。但值得指出的是，气氡测量受 地下水的影响比较明显，且存在多解性。因此，在地下水位较浅的地方，应用气氡探测隐伏 断层位置时需要慎重（王广才等，２００２）。
万方数据
ｃｏｎｃｅａｌｅｄ ｆａｕｌｔ ｉｎ山ｅ ａｎｃｉｅｎｔ ｔｏｗｎ ｄｉｓｔＩ－ｉｃｔ
１期
朱金芳等：福州市活断层探测与地震危险性评价
５
２．２浅层人工地震探测试验 在分析处理前人资料、处理并解译遥感信息以及地球化学试验探测等基础上，在福州市
城区和郊区共布设了４条浅层人工地震试验探测剖面，总长１５ｋｍ。试验探测以纵波反射勘 探方法为主，对第四纪覆盖层厚度小于１０～２０ｍ和潜水面较浅的地段，进行浅层折射波和 ｓＨ波反射勘探试验。通过试验，确定福州盆地近地表或浅层的人工地震探测方案，选择出 覆盖层厚度小于３０ｍ和３０～１００ｍ的、城区和郊区等多种复杂环境下的浅层人工地震勘探方 法和具体技术指标（如震源类型、观测系统参数、仪器采集参数等）。试验探测结果表明：地 震反射波法对划分具有一定厚度的沉积地层层序、探测隐伏断层以及利用多次覆盖技术压 制干扰、提高地震资料的信噪比等方面效果较好，可作为城市活动断层探测的主要方法。在 干扰波较强的城市内开展浅层地震勘探工作时，为压制干扰、提高地震资料的信噪比和分辨 率，在地震数据采集中应采用具有线性或非线性变频扫描功能的可控震源和与其相匹配的 地震仪器以及小道间距、小偏移距、多通道、短排列和高频检波器接收的工作方法（潘纪顺 等，２００２）。就福州市活动断层探测的浅层地震勘探工作而言，采用的最佳观测系统参数为： 道间距１ｍ，最小偏移距１０～２０ｍ，覆盖次数可取６次（图３）。震源激发是城市活断层高分辨 率地震勘探的首要环节。试验探测结果表明：真空加速落锤震源激发的地震波频带宽度更 宽，高频信号更丰富，性能稳定，是城区坚硬路面施工的最佳震源；可控震源具有自相关能 力，增强了其抗干扰性，其扫描频率、频带范围可调，可激发高频率、宽频带的地震波信号，性 能稳定，是城区坚硬路面施工的次选震源；铁锤成本低、操作方便、生产效率高，激发的地震 波的频带宽度和高频信号亦能满足城市活断层探测的基本要求，适合在市区，尤其是建筑物 特别密集的地区开展工作。炸药震源激发的地震波频率最丰富，频带最宽，通过对不同药量 的研究表明，药量越大，地震波的高频衰减就越严重。考虑到城市活断层探测目标层较浅， 宜采用小药量激发，适合在城市郊区土质松软的地区施工。震源枪是一种新型震源，激发的 地震波频率成分丰富，是城市活断层探测中较为合适的震源。单枪激发和双枪组合激发的 对比研究表明，组合激发的地震波高频成分更丰富，频带更宽，能量更强。
线；９．探槽；ｌＯ．钻探点；１１．肘Ｌ３．０～３．９，ＭＬ２．Ｏ一２．９地震震中；Ｆ１．八一水库一尚干断裂；Ｆ２．鼓山山前断裂；Ｆ３．桐口 一洪山桥断裂；Ｆ４．湖头一苗圃断裂；Ｆ５．五虎山北麓断裂；Ｆ６．闽侯一南屿断裂；矩形框范围为目标区；虚线为深地震 探测剖面线
万方数据
４
中 国 地震
２１卷
２综合试验探测
１）福建省地震局，福州市华鸿路７号３５０００３ ２）中国地震局地质研究所，北京１０００２９ ３）中国地震局地球物理勘探中心，郑州４５０００２ ４）四川省地震局，成都６１００４ｌ
摘要大量震例研究表明，活动断层产生的直下型地震对城市的破坏非常严重，应用先进 有效的地质与地球物理探测技术，准确地探明城市之下及附近活动断层分布，确定直下型地震 的震源和危害性是我国城市减灾工作面临的一个非常急迫的实际问题。《福州市活断层探测与 地震危险性评价》项目作为中国地震局全国城市活动断层探测的试点与示范项目于２００１年初 开始实施，２００４年８月通过中国地震局的验收。项目围绕解决城市范围内的断裂定位、定年、定 性、深部背景、地震危险性和危害性及防震减灾对策等一系列科学问题，通过“初查与目标区主 要活断层鉴定”、“深部地震构造环境探测”、“地震活断层鉴定与危险性评价”、“地震活断层的详 细探测”、“地震活断层危害性评价”和“活断层地理信息系统建设”等阶段的探测和评价工作，同 时在福州市城、郊区全面开展壤中气汞、土壤汞、气氡、地质雷达、多道直流电法、瞬变电磁法、浅 层地震折射法、浅层地震反射法、勘探震源效果对比、用于建立福州盆地埋藏第四系（标准）剖面 的钻探等多种手段的试验探测，总结各种试验探测的技术指标和实践经验，在活断层的综合试 验探测、定位定年、地震危险性和危害性评价等方面取得了下列成果与结论：（１）福州市活断层 综合试验探测成果表明，在充分收集、整理与分析相关地质、地球物理、钻孔等资料的基础上，以 地球化学探测为先导“侦察机”，确定了活断层的可能位置；以浅层地震勘探为主要探测方法，辅 以电磁勘探作为补充，并利用钻探建立的第四系（标准）剖面或地层层序及测井获得的各种地球 物理参数进行必要的校正和验证，结合裸露地表断层或埋深较浅断层的槽探及古地震调查或隐 伏断层两侧钻孔岩芯岩性、层序、绝对年龄或孢粉等相对年龄的测定与对比等，是进行城市活断 层探测（定位）与地震危险性、危害性评价（定年、定性）的最佳组合方法。（２）福州盆地位于具有 发生中等强度地震的区域地震构造环境中，“台湾动力触角”对其影响相对较弱。（３）福州盆地 主要断裂的活动性较弱，经鉴定的６条目标断裂都不是全新世断裂。其中，八一水库一尚干断 裂和闽侯一南屿断裂至少为晚更新世中期以来的不活动断裂，其它为晚更新世以来不活动断 裂。（４）福州盆地深部不存在发生直下型强烈破坏性地震的构造环境，其邻近的长乐一诏安断 裂带是未来可能会发生对福州市有影响的地震震源区。（５）福州盆地主要断裂存在发生中等一
１工作区、目标区和目标断层的确定
福州市活断层探测与地震危险性评价项目工作区的确定以包括或涉及探测城市的区域 地震构造单元为原则，范围为东经１１８０３０’～１２００００’，北纬２５０２０’。２６０４０’，面积２２７９２（ｋｍ）２ （１５４ｋｍ×１４８ｋｍ）。目标区是根据福州市的地震地质特征、经济发展与建设规划、防震减灾 需要等实际情况（徐锡伟，２００２），确定为包括整个福州盆地及周围地区，制图范围为东经 １１９００５’一１１９０３０’，北纬２５。５０’～２６０１５’，面积１９７８（ｋｍ）２（４３ｋｍ×４６ｋｍ）。目标断层的选择以经 过城区或开发区、具一定规模、有一定工作基础、已知第四纪有活动的主要断层为原则，在此 基础上，根据经费和技术力量等条件，确定重点探测或兼顾探测的目标断层。福州市需重点 探测的主要断层为经过市区的八一水库一尚干断裂（ＦＪ），其次为桐口一洪山桥断裂（Ｆ３）；兼 顾探测盆地周边的鼓山山前断裂（Ｆ２）、湖头一苗圃断裂（Ｆ４），五虎山北麓断裂（Ｆ５）、闽侯～
［收稿日期］２００４．１１一０２；【修定日期］２００４—１２．３０。 ［项目类别］福建省政府及中国地震局“十五”重点项目。 ［作者简介］朱金芳，男，１９５９年出生，硕士，高级工程师，１９８５年毕业于中国地震局地质研究所，主要从事地震地质
万方数和据活动构造研究。Ｅ．ｍａｉｌ：ｚｊｆ ７１６６＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ
万方数据
ｌ期
朱金芳等：福州市活断层探测与地震危险性评价
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南屿断裂（Ｆ６）等（图１）。
囤ｔ囤：固ｓ囤４固ｓ团ｓ囫，曰ｓ圆９固·ｏ圆ｔ－
图ｌ福州盆地（目标区）主要断层分布图 ｎｇ．１ Ｄｉｓ啊ｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｍａｊｏｒ ｆａｕｈｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｆ、ｌｚｈｏｕ ｂａｓｉｎ（ｔａｒｇｅｔ ｒｅ舀ｏｎ） １．全新统；２．更新统；３．下白垩统；４．上侏罗统；５．燕山期花岗岩；６．目标断裂及编号；７．断裂；８．浅层人工地震勘探测
２
中 国地震
２ｌ卷
中强地震的危险性，但发震概率较小。（６）福州盆地地震危害性较弱，地面发生地震地表破裂带
的可能性不大。（７）开发建立了全国第一个活断层地理信息系统，具备信息查询显示、数据管
理、数据的分析处理和咨询服务等功能。
关键词：福州市活断层探测地震危险性评价地震构造
【中图分类号】Ｐ３１５
［文献标识码］Ａ
福州市活断层探测与地震危险性评价项目围绕解决城市范围内的断裂定位、定年、定 性、深部背景、地震危险性和危害性及防震减灾对策等一系列科学问题，主要目的是查明福 州市城区及其邻近地区可能会发生直下型地震的主要活断层的空间位置、产状、规模和活动 性，评定其地震危险性和地震危害性，为城市建设、土地利用、发展规划的制定和抗震设防等 工作提供科学依据。同时考虑到该试点项目的目标任务，在福州市城、郊区全面开展壤中气 汞、土壤汞、气氡、地质雷达、多道直流电法、瞬变电磁法、浅层地震折射法、浅层地震反射法、 勘探震源效果对比、用于建立福州盆地埋藏第四系（标准）剖面的钻探等多种手段的试验探 测，总结各种试验探测的技术指标和实践经验，为全国２０个城市活断层探测与地震危险性 评价工作提供高效、可靠的技术保障。