南水北调中线核心水源区地震安全系统建设

一、 成果概况

本成果是在地震行业专项“南水北调中线核心水源区地震安全系统建设项目”的支持下完成的。南水北调中线工程是改善我国水资源配置的重大战略性、跨世纪宏伟工程，它一方面可以为改善国家水资源合理配置，有效缓解北方缺水状况，调节生态环境，支撑经济和社会可持续发展，提供丰富、干净的水源，具有重大的战略意义；但另一方面，由于坝高、库容和淹没区域面积的扩大，水源区会诱发一系列环境问题，例如地壳稳定性、构造地震、水库诱发地震，以及库岸再造和地质灾害等，这些将是水源区各级政府和主要部门亟需面对的重要问题。

南水北调中线工程水源区位于华北断块和华南断块交汇部位，断裂发育、地质构造复杂，无论从地壳浅层，还是深部构造环境分析，该区域都具备发生中强破坏性地震的地质构造条件和背景。南水北调中线工程水源地的潜在地震危险性关乎北京及其沿线各大中城市的用水安全，因此，加强该区域地震安全基础探测，探明区域地震构造背景，评价该地区地震危险性，保障重大项目的顺利实施和正常使用十分必要。南水北调中线核心水源区地震安全系统建设项目，就是在这种背景下立项并获得财政部批复设立的。

本项目通过室内遥感地质解译、野外地质调查、地球物理综合探测（浅层反射勘探、可控音频大地电磁测深探测、微动探测）、钻探、槽探、第四纪地质地貌环境分析等多种手段，完成了目标区主要断层调查与活动性的鉴定工作。查明了目标区主要活动断层的空间展布，确定了目标区主要隐伏地震活动断层的上断点埋深和产状，并判定了目标区各主要断层的晚第四纪活动性，最终确定了需开展地震危险性评价的主要活动断层。完成了地震活动断层的地震危险性评价工作。利用探槽开挖、历史地震的分析等分析了目标区主要断层活动程度及其与地震的关系，确定了其中具有发生破坏性地震能力的地震活动断层；并对其潜在地震危险性进行了评价，提出了下一步需要重点关注的地震活动断层。完成了目标区主要活断层详细探测与综合制图以及活断层探测数据库与信息管理系统的建设。本项目研究成果可为城市建设抗震设计、土地规划利用和防灾减灾规划制定提供科学依据，为提高核心水源区各级政府对防震减灾工作的决策效能提供帮助。

二、主要创新点

1) 首次在南水北调中线工程核心水源区开展活动断层探测工作。

2) 鉴于目标区地质构造复杂、空间范围较大，全面开展地震地质调查难度较大，目标区主要断裂活动性鉴定工作充分利用高精度、高分辨率遥感数据的优势，以目标区主要断层为目标，从构造地貌学角度，解析断裂构造及其所控制、改造、影响的地质体、地貌、水系等影像特征，为进一步确定野外重点调查区和调查内容提供了参考。

3) 将微动探测应用到了目标区的活断层探测研究中，尝试不同的台阵布设方法，获得了该研究区的浅表覆盖层和基岩埋深情况。该方法简便实效，观测灵活，并具有卓越的经济性。对广大范围表层和工程基岩地层地下结构探测有效，在缺乏结构建模数据的地区，可利用高密度地脉动观测结果，解析推导表层和工程基岩地层地下三维速度结构。

4) 区域深部构造环境分析是对目标区活动断层地震危险性综合评价的一个重要要素，受时间和经费限制，本研究未采用常规活动断层探测研究中利用地震深反射探测深部结构的方法。而是采用地震层析成像、接收函数、小地震精定位、重磁异常资料反演等方法，获取了研究区的区域深部构造特征。

5) 核心水源区位于华南地震构造区，地震活动水平总体中等偏弱，难以采用在我国西部地区采用的方法来进行断层危险性评价。针对这一问题，本项目建立了核心水源区最大地震震级与断层小区震级-频度关系参数at/b值之间的经验关系，评估了活动断裂的最大潜在地震震级上限和未来的地震危险性。

6) 建立了南水北调中线核心水源区地震安全基础探测信息管理系统，管理遥感数据处理、地球物理勘探、地震地质调查、钻孔探测、探槽开挖等方法获得的活断层探测数据、信息以及各种探测成果数据所形成的地图文档。

三、应用效益及前景

本研究共发表论文20余篇，研究成果得到专家组评审们的一致好评。南水北调中线工程水源地的潜在地震危险性关乎北京及其沿线各大中城市的用水安全。本项目探明了区域地震构造背景，并对影响区域稳定性的目标断层活动性进行了鉴定，评价了断层的地震危险性，为保障南水北调中线工程的顺利实施和正常使用提供了技术保障，具有巨大的经济效益和社会效益。

南水北调中线核心水源区地震安全基础探测探测成果数据库包括了基础地理信息、地震地质调查、浅层人工地震、钻孔钻探数据等的探测成果，涵盖研究领域广、数据成果丰富、数据内容详实，可供国土规划、重大工程选址、城市建设和防灾对策等使用。本项目采用的微动探测技术可用于反演第四系基底的空间分布形状，可为建立第四系三维地下分层速度结构模型提供依据，同样具有广大的应用前景。

图1丹江断裂ETM+遥感影像图

图2丹江断裂金家棚北探槽地质剖面

图3 赵岗I测线（0m-390m）浅层地震深度剖面解释图

图4 谷城盆地微动观测点分布图

图5 微动探测获得的谷城盆地600m/s基岩界面深度分布图

图6南水北调中线工程核心水源区活动断层信息展示系统界面