汶川地震断裂带活动断层综合物探研究

摘要

本文以汶川地震为研究背景，以断层的物探响应为依据，主要在汶川地震断裂带和龙门山前山断裂活动带布置一系列测点和测线开展综合物探研究。本文主要内容如下： （1）以断层的物探响应为依据，探索应用地球物理技术研究或监测活断层的方法。本文使用重力、高密度电法、大地电磁和浅层反射地震等方法，在汶川地震后形成的断裂破裂带上开展多方法试验，取得了大量的第一手资料。针对断层模型分别进行重力异常、高密度电阻率异常、大地电磁异常和浅层反射地震异常正演模拟。系统分析了重力剖面异常和平面异常特征，高密度电阻率断层异常剖面特征，大地电磁视电阻率和相位断面特征，断裂及其两侧视电阻率曲线和相位曲线特征，以及浅层反射地震异常的剖面形态特征。 （2）针对大地电磁测深将围绕汶川地震断裂带科学钻探一号孔（WFSD-1） 进行，我们开展了地表岩石物性测试。通过这一地区沿测线出露岩层岩石电阻率和磁化率测试，较系统地提供了地表岩性电阻率差异和地层分层情况，为物探资料处理和解释提供约束。物性测试分析结果表明，测区分布的主要岩石中花岗岩、花岗闪长岩和闪长岩电阻率最高，且相差不大，英安岩电阻率次之，砂岩电阻率最低；闪长岩磁化率较高，花岗闪长岩、花岗岩和砂岩体现出弱磁-无磁特征，而英安岩体现典型的火山岩特征，异常杂乱无章，无规律可循。 （3）论文重点以大地电磁测深资料研究北川-映秀断裂深部结构形态和电性特征，为科学钻探先导孔WFSD-1提供指导。文中先从单点视电阻率和相位曲线以及视电阻率和相位断面对该区大地电磁资料进行定性研究，形式上分析得出视电阻率和相位断面对断层位置有较明显的对应关系。随后，论文对大地电磁资料进行定量反演处理，剖面反演先采用一维OCCAM 作为初始模型，再以非线性共轭梯度（NLCG）反演方法开展二维反演。反演结果表明，以地质资料和物性参数作为约束的反演解释结果和钻探实际情况比较符合。北川-映秀断裂确实具有逆冲性质，且地表产状较陡（约NW750），随着地层深度增加，产状变缓，在1.2Km 以下产状为NW400～500，这与科学钻探结果是一致的。 （4）论文最后利用综合物探方法主要对龙门山前山断裂（彭-灌断裂）进行探测，揭露都江堰虹口-彭州白鹿-绵竹汉旺-北川擂鼓等地方出露断层浅部形态特征，为后期断层活动性研究和对城市危险性分析奠定工作基础。