城市活动性构造与地质痕迹辨析法

2016-05-16 矿业在线

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概要城市选址特别需要发现和规避具有重大地质灾害隐患区域。根据中国、印尼、日本等国历史上发生过7级以上地震的震中与大规模环形裂带分布的相关性分析，可认为这些曾被诱导大地震的地方，往往在两条裂带的交汇点，或裂带与天坑交汇点：其中至少一条裂带直径1000KM以上，至少一条裂带跨越海洋和陆地，至少一条裂带为环形地质构造的主裂带。

基于上述分析，结合陨击成坑机制和地震形成机制等，本文对台湾、香港、广州等地区的环形裂带分布情况进行了宏观分析。初步认为：台湾岛多处存在5级~7级活动性构造；广州市及近郊大部分区域未发现5级及以上活动性构造，香港特别行政区地质构造的活动性则介于它们两者之间，主体构造偏向稳定。

本文所涉城市选址地质痕迹辨析方法，基本工具为多种适用比例的地貌遥感地图等。分析者对地质构造形成和活动机制、地貌与相关构造关系和地震成因的理解至关重要。

引言为了城市居民生命财产安全和城市建设成果可持续发展，城市选址特别需要发现和规避具有重大地质灾害隐患的区域，如可被诱发震级5级以上破坏性地震的地质活动性构造。

陨击是太阳系类地天体普遍而广泛的地质过程，地球也不例外。与月球及其他类地天体相似，地球表面岩层分布着无数的圆环形陨击坑的大裂带（本文简称为“环形裂带”或“裂带”）。人类的活动是建立在地表环境之上的，大量事实已证明，某些大裂带交错的区域，正是地质活动比较强烈，可导致地震（及海底地震引发的海啸）、火山（及火山爆发引发的地震）、山火（构造性山火）、滑坡/泥石流；沙尘暴、台风/飓风、龙卷风和暴雨、闪电/雷击等地质气象灾害的发源地。尽管不同地质气象灾害的形成所涉及的因素存在差异，且被诱导和发展机制比较复杂，但相应的活动性构造及相关构造中的流体活动则是其形成的必要地质基础。本文拟着重讨论可被诱发地震的地质基础——地质活动性构造。

正文 1．可被诱发地震的地质基础

根据地球历史上曾经发生7级以上强地震的中国（唐山、汶川）、印尼（苏门达腊）、日本（大板、东京）等多个国家地区的震中与大规模环形裂带分布的相关性分析，认为这些可被诱导大地震的地方，往往具备三个条件。

两条裂带的交汇点；或裂带与天坑交汇点，裂带规模越大，相关地质构造中岩层的活动空间越大。（1）其中至少一条裂带直径达到1000KM以上；（2）其中至少一条裂带跨越海洋和陆地，或有内海、大型湖泊分布；海陆转换处，两条裂带交汇点，或裂带与天坑交汇点接近该转换处，由于潮汐作用等因素所致，构造内流体活动频率则偏高。（3）其中至少一条为陨击坑的主裂带；通常，当主裂带某处形成震中，临近的次裂带较易被诱发地震，同一裂带某处若发生地震，则可能诱导另一处地震或其他地质气象活动。

2．环形裂带成因及基本结构

2.1环形裂带成因

根据地球陨击机制、太阳系行星比较研究可发现，绝大多数分布在地表的环形裂带与太阳系类地天体表面广泛分布的环形裂带一样，都是历史上的陨击遗迹——陨击坑环边区分布的裂带，这些地质遗迹表现为各种地质痕迹，它们大体记录了地球历史上陨击事件发生的时间（陨击坑岩层地质年代）、地点和规模（陨击坑方位和规格），从而使人们可从时间和空间这两个基本范畴认识它们形成和发展的规律，推理它们未来发展的趋势。

2.1.1陨击冲击成坑/成岩过程

陨击机制表现在陨击过程中，陨击冲击成坑和变质成岩过程可分为四个阶段：压缩阶段、开掘阶段，成坑后的调整阶段和还原阶段即“自然过程”。

2.2环形裂带基本结构

大规模环形裂带和天坑均属于陨击坑的一部分，每一条裂带由地表裂带及若干地下裂带构成，这些岩层断裂带表现为溶洞或溶洞崩塌后部分或整体“还原”（有岩层裂痕，溶洞已消除）的构造形态；天坑基本形态为圆柱形，也有其他形状。坑口或坑内被填埋岩土后，可称为“隐形天坑”。

陨击坑区域划分

以下有关陨击地质特征分布区域主要指陨击成坑初期的基本情况，随着时间的推移，地貌和地质条件的改变可发生相应的变化。

根据陨击能量运动的规律和陨击地质痕迹的分析，陨击坑与陨击过程呈现对应分布的秩序。陨击坑可分为“四区”和“三带”。“四区”是：中心区、辐射区、环边区和坑外区(包括对趾区的放射坑)；“三带”是：陨击坑辐射区的内环带、中环带和外环带。

2.3陨击坑与裂带的关系

陨击坑的主裂带分布在环边区，与主裂带平行分布着与之规模对应的若干次裂带。

2.4陨击坑与天坑的关系

陨击坑的主要天坑分布在中心区。其次也可分布在裂带上。

3．地震的形成机制

有关地壳构造与陨击机制的研究认为，地球的地震带、火山带、地热带和“地质断层”均与环形裂带统一在一起。在非陨击过程发生的地震，属于历史上陨击活动在还原过程的“陨击继发性地震”。

根据物体震动的原理，物体的震动需要一定的空间。各种环形裂带是陨击冲击波在岩层中强力冲击、膨胀和切割运动的遗迹，只要这些裂带构造中的岩层（地震的物质主体）具备相应的活动空间，在有关内外营力的作用（诱导）下，必然以岩层持续震动的方式来实现自身的重力平衡。地震的结果可逐步消减裂带中的溶洞空隙，促使构造还原。

地震成因可分“内因”和“外因”。地质活动构造及其物质运动可归为地震的内因，在地球上，地震外因包括各种自然（天文、气象和地质活动的因素）和人为（人类活动对气象和地质活动的影响因素）诱导力，它们构成综合的诱导力。某次地震的主要因素和其他因素的关系存在一定的差异，地震有的独立爆发，有的可诱导同环带的或对趾区等区域发生地震。

4．台、港、穗部分区域地质构造活动性分析

基于上述观点，结合陨击效应对地表的影响，本文对有关地质裂带等构造的活动程度，采用可能被诱发地震的震级加以分类。以下对台湾、香港、广州等地区的环形裂带分布情况进行简易分析。

4.1台湾全岛台湾岛原为欧亚大陆东南方的一部分，该岛屿本身处于一条直径超过1千KM环形构造的中央区，其边界由几条大裂带切割而成，其中还有一条大裂带贯穿台湾岛东部南北全境；另一条穿越西部大部分地区。这两条环形裂带凸位相对和交汇的区域，及其与有关裂带相交处形成若干活动性较高地带：它们分布在花莲、宜兰、台中、高雄等地。

4.2香港特别行政区香港大部分区域与深圳陆地相连。它分布着一个（或两个交叠）直径约在100公里的环形构造中，该环形构造对更早期形成的贯穿其中西南—东北走向的数条大裂带加以部分覆盖，同时香港地区被后期多个较小规模陨击构造所覆盖，呈多盆地交叠状，形成了岩层垂直分布比较复杂、稳定性较高的构造。小部分“坑外区”，还待根据更清晰、丰富的资料加以辨析。

4.3广州市区和部分郊区广州市区及部分郊区大体上分布在一个直径约为100KM的环形裂带之内。作为一个相对近期形成的陨击地质遗迹，它对更早期分布在该区域的陨击裂带进行比较全面的覆盖后，部分古裂带在地表依然清晰可辨，如珠江古河道和部分古河涌等。广州市大部分区域地表比较平缓，呈较完整盆地状——因广州市区分布在该盆地的中央区，笔者暂称之为“广州盆地”。在直径100公里的广州盆地内，从局部来看，也曾受到其他同类较小规模陨击构造覆盖，均为不足以引发5级地震的小构造。因此，广州为地质稳定性较高的区域，未发现可被诱发五级以上地震的构造基础。它或可能因别处地震而引发震级为4级以内响应的影响，也因有天坑和未彻底还原的小部分古裂带和小裂带复合分布而存在局部容易塌方的区域。

图1 部分地球裂带与地震区（略）