华蓥山断裂带的物探成果综述

王赞军，王宏超，董 娣，秦 娟

(重庆市地震局，重庆 401147)

服务于不同的工作目标需要，前人在不同时期在华蓥山断裂带中段和南段投入了物探工作，取得了不同程度的认识，最新的成果为2009年重庆市都市区活断层探测与地震危险性评价项目所投入的两条人工地震探测剖面，本文重点介绍这一新成果。

1 华蓥山断裂带的传统认识

1.1 华蓥山断裂带的总体认识

华蓥山断裂带北起达县北、向南西经大竹、邻水、合川、铜梁、荣昌至宜宾南(参见图1)，长约460 km，是四川盆地内规模最大的断裂带，也是地震构造意义最为重要的一条断裂带。断裂带总体走向北40°～45°东，倾向南东，30°～70°，具挤压逆冲性质。主要地表断裂发育于背斜轴部或陡翼，由一系列长数千米～数十千米的断裂斜列或平行展布而成。深部在相应位置则存在华蓥山基底断裂。

1.基底断裂； 2.地表逆断层； 3.背斜图1 华蓥山断裂带平面分布及分段

华蓥山断裂带在第四纪有一定的活动性，在北西西向主压应力场作用下，显示为挤压逆冲性质，并具有一定的右旋滑动分量。从断裂带的平面展布形态、几何组合特征、地表背斜与断裂构造的规模、基底断裂特征、断裂活动性及其地震空间分布图象和地球物理场特征来看，华蓥山断裂带大致以合川和邻水为界，可分为南段(宜宾南—合川段)、中段(合川—邻水北段)和北段(邻水北—达县北段)。

1.2 华蓥山断裂带的深部特点

物探资料表明，华蓥山基底断裂两侧结晶基底的埋深与性质有着迥然的差别，西侧的川中地区基底由一套基性、中性及较强磁性的火成岩所组成，具有密度高、磁性强的特点，表明基底为一变质深和硬化程度高的刚性块体，其埋深5～6 km；东侧的川东地区的基底主要由一套巨厚的沉积变质碎屑岩的复理石建造所组成，属低密度和弱至无磁性的塑性基底结构，埋深一般7～9 km，最深可达11～12 km(赵从俊，1984；赵从俊，1989)。

2 主要探测成果

2.1 黑水—秀山地壳地震测深剖面

由中科院牵头实施的黑水—秀山地壳地震测深剖面显示，华蓥山断裂东西两侧的地壳速度结构存在较大的差异，川东地区断裂构造比较发育，基底断裂切割深度比较大，但向上并未与地表或地腹断裂相连，而在四川地块的川中地区不存在基底断裂。在地表下10～20 km的深度范围内，亦即沉积岩盖层与结晶基底之间(向东深度逐渐变大)存在一个相对的低速层，这可能是由盖层构造滑脱的深部拆离带，表明了川东隔挡式背斜的形成具有深部构造背景(参见图2～3，据重庆三峡工程可行性研究报告)。有意思的是，图2和图3在华蓥山的深部给出了不同倾向的断层构造。

图2 黑水—秀山地壳地震测深解释剖面

1.沉积盖层；2.浅变质结晶基底岩层；3.深变质结晶基底或花岗岩层；4.下地壳基性岩层；5.下地壳高速层；6.上地幔；7.壳内低速层；Ⅰ .甘孜—松潘褶皱系(含Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ3三个次级构造单元)；Ⅱ.龙门山断裂构造带；Ⅲ.扬子准地台区(含Ⅲ1、Ⅲ2、Ⅲ3、Ⅲ4四个次级构造单元)；Ⅳ.华南褶皱带(含Ⅳ1、Ⅳ2二个构造单元)(据崔作舟等2001年)图3 黑水—邵阳剖面地质构造单元划分示意

2.2 油气勘探成果

四川石油局人工地震资料(参见图4)揭示出四川盆地地表主要发育一组隔档式背斜构造，断裂具有与背斜构造共生的现象，即断裂常发育在背斜的轴部或陡翼，呈断续状延伸。盖层构造存在明显的脱顶现象，即背斜在地表和近地表地层倾角较陡，向下则逐渐变得平缓，相应的断裂倾角在上部较陡，向下亦逐渐变平缓，最后连同背斜构造一起消失于地表下3～7 km的水平地层中，具有断层扩展背斜或断层弯曲背斜的一般特征。华蓥山断裂具有这一特征。

广安—垫江段西段(据四川石油地调处地震四大队资料改编)图4 川东地区广安—石柱地质人工地震综合剖面

图5 实际测线与地形走势图(中国煤炭地质总局地球物理勘探研究院)

2.3 合川—长寿人工地震探测成果

图6 合川-长寿深地震反射测线时间解释剖面(中国煤炭地质总局地球物理勘探研究院)

关于浅部特征方面。在最后的解释剖面上(参见图7)，可以看出，工作区浅部盖层构造主要发育于川东陷褶束，表现为沉积盖层在基底上滑脱变形，发育大量褶皱、逆断层，基底以下没有受到太多影响，因而盖层与基底构成显著的构造不协调现象；褶皱的鲜明特征是背斜基本上都是轴部较窄、地层陡倾的紧闭式背斜，向斜为轴部宽大、地层平缓的屉状向斜，背斜和向斜相间排列，对应地面上岭谷相间的特征。华蓥山基底断裂，其上陡下缓，在地表没有露头，为三叠系地层所覆盖。三叠系地层中发育一条顺层滑脱大型逆冲断层，导致华蓥山基底断裂埋藏于三叠系地层之下。华蓥山基底断裂断层两侧二叠系底界清晰，显示断层有600～700 m的垂直断距。本区的褶皱、断层构造主要发生在川东陷褶束的沉积盖层中，表现为盖层在基底上的滑脱变形，发育大量逆断层，盖层褶皱滑脱面多位于震旦系及其以上的寒武或志留系之中，基底顶界面为最深的滑脱界限，即表层褶皱与基底没有直接关系，因而盖层与基底构成显著的构造不协调现象，为典型的薄皮构造。

关于深部构造方面，在地震剖面上(参见图6)，华蓥山基底断裂以西的川中台拱地区的上部基底含有较多连续性不太好、但能量较强的近水平反射同相轴，据前人的地质、地球物理研究成果，推测为有层理的变质岩和无层理的岩浆岩的共同存在。在华蓥山断裂带以东的川东陷褶束地区，基底顶界面不清晰，下部反射杂乱，可能是强烈的晋宁造山运动形成的褶皱基底的表现。地震剖面显示地壳中部有一条连续性较好的反射波组，推测为地壳中酸性花岗岩质层与基性玄武岩质层的界面(Interface 2)，其埋深约22 km，被华蓥山基底断裂切割。本区下地壳中存在几个有一定连续性的反射波组，在测线西部近于水平，而在华蓥山断裂以东表现出一定的起伏变化，反映本区下地壳地层结构较为复杂，可能与前人推测的壳内软弱层的存在有关。地震剖面显示，两端点莫霍面(Interface 3)埋深在42～43 km，从两端向中间逐渐抬高，最大抬升约1.5 km。在深部，本区只有华蓥山基底断裂一条大型断层(F1)。剖面显示，该断裂切割地壳中酸性花岗岩质层与基性玄武岩质层的界面，深达下地壳，但没有切过莫霍面的迹象。

2.4 荣昌人工地震探测成果

荣昌深地震反射剖面跨华蓥山断裂带布设(参见图8)，剖面主体走向140°～150°，计划测线长度为40 km，由中国地震局地球物理勘探中心实施，采用深地震反射探测仪器(法国产SN388数字地震仪)780道，实际完成深地震反射测线长度45.06 km。

图8 重庆荣昌深地震反射剖面位置图(中国地震局地球物理勘探中心)

在本次深地震反射探测工作中，采用了排列中间激发、双边不对称零偏移距接收的观测系统，其观测系统参数和仪器采集参数分别为：①道间距30m、双边600道接收、排列总长度 18 000 m；②炮间距180 m、覆盖次数50次；③最小偏移距0 m，最大偏移距6000 m和12000 m；④为了提高地震检波器的灵敏度，每个接收道采用10个10 Hz的检波器串，并采用线性组合方式接收；⑤地震波激发采用钻孔爆破震源，钻孔深度25～30 m，单炮药量30 kg，另外，为确保深层反射波的信噪比，平均每间隔900～1 000 m；⑥地震仪器的记录参数为：采样间隔2 ms，记录长度30 s。

通过本次深地震反射剖面的探测研究工作，得到以下主要认识：(1)地壳结构具有明显的层状分布特征(参见图9～10)。本区地壳以埋深18～19 km的RC1界面、埋深32～34 km的RC2界面以及Moho面为界，可分为上、中、下三个部分，即上地壳、中地壳和下地壳。本区上地壳厚18～19 km，由沉积盖层和结晶基底组成，剖面上密集成层的一系列强反射震相为沉积盖层的反射，该部分地壳主要为三叠系、二叠系、寒武系和震旦系地层组成；沉积盖层之下的上地壳下部为年代更老的结晶变质岩系。位于RC1界面和RC2界面之间的部分为中地壳，其厚度为14～15 km；与上地壳密集成层的强反射和近乎“透明”的下地壳反射图像相比，该部分地壳表现为较弱的反射性质，在剖面上的局部地段上，可看到一些中—强反射能量的反射事件，但并无明显的规律可循，表明这部分地壳物质存在着明显的不均匀性。位于RC2界面和莫霍面之间的部分为下地壳，表现为近乎“透明”的反射性质，其厚度12～13 km。本区莫霍面自东向西逐渐抬升，剖面西南端，其埋深为45 km，剖面西北端深约44 km。(2)地壳上部构造发育、地层变形强烈。本区上地壳具有典型的薄皮构造特征，表现为沉积盖层在基底面之上滑脱、变形，并发育多条逆冲断层和褶皱。滑脱面位于震旦系及其以上的地层之中，且浅部断裂均发育在沉积盖层内部，终止于滑脱面之上，表明盖层褶皱与基底没有直接关系。(3)结晶基底以下的地壳部分显示出以基底断裂为界的不同反射波场特征。已有地质和深部测深剖面资料表明，华蓥山为一条错断结晶基底的大断裂，为川中台拱和川东陷褶束的分界。在本次深地震反射剖面上，华蓥山基底断裂表现为反射波能量强弱变化的分界和两侧基底埋深的明显变化，华蓥山断裂以西，上地壳下部的反射表现为能量相对较强的弧形反射，基底埋深8～9 km，其东侧表现为不连续的弱反射，基底埋深10～11 km。(4)壳内存在有切穿上下地壳分界的深断裂。在深地震反射剖面桩号31 km左右，壳内反射界面RC1和RC2出现明显的深度变化和反射波能量的突变。根据获得的平均速度计算，断裂使界面RC1和RC2错开的垂直断距约为1.0～1.2 km和1.8～2.0 km。该深断裂向下延伸至下地壳，向上可能与其上部的华蓥山断裂相联系。(5)重庆荣昌地区的深地震反射剖面所揭示的断裂构造特征非常清楚，其特征主要表现为地层反射波同相轴或反射波组的明显错断，地层厚度和界面产状的变化、反射波能量的突变以及绕射波的出现等。根据上述特征，在深地震反射剖面上共解释了8条特征明显的地壳浅部断裂和1条错断上下地壳分界面的深断裂。

(中国地震局地球物理勘探中心)图9 荣昌深地震反射测线叠加时间剖面

(中国地震局地球物理勘探中心)图10 荣昌深地震测线反射剖面解释结果

3 华蓥山断层带深浅构造特征

根据合川—长寿80 km深地震反射剖面所取得的解释成果，本区位于华蓥山深断裂以东，基底埋深由西向东逐渐变深，最东可达11 km。基底顶界面不清晰，下部反射杂乱，可能是强烈的晋宁造山运动形成的褶皱基底的表现。本区的褶皱、断层构造主要发生在川东陷褶束的沉积盖层中，表现为盖层在基底上的滑脱变形，发育大量逆断层，盖层褶皱滑脱面多位于震旦系及其以上的寒武或志留系之中，基底顶界面为最深的滑脱界限，即表层褶皱与基底没有直接关系，因而盖层与基底构成显著的构造不协调现象，为典型的薄皮构造。褶皱的鲜明特征是背斜基本上都是轴部较窄、地层陡倾的紧闭式背斜，向斜为轴部宽大、地层平缓的屉状向斜，背斜和向斜相间排列，对应地面上岭谷相间的特征。各主要背斜轴面倾向北西，应属近地表发育的反冲断层造成。