理塘—義敦?cái)嗔?∶5萬(wàn)活動(dòng)斷層填圖數(shù)據(jù)庫(kù)及防震減災(zāi)運(yùn)用

王世元，梁明劍，李 偉，鄧 艷，安東妮，嚴(yán) 媚

(1.四川省地震局，四川成都610041;2.成都水文水資源勘測(cè)局 ，四川成都611130;3.四川賽思特科技有限責(zé)任公司，四川 成都610041)

四川省甘孜地區(qū)地處青藏高原川滇菱形塊體地帶，區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地震環(huán)境嚴(yán)峻，尤其是區(qū)內(nèi)的理塘斷裂具有孕育和發(fā)生強(qiáng)震、大地震的構(gòu)造背景，是川滇菱形塊體內(nèi)重要的斷裂構(gòu)造之一。該斷裂總體走向北西，起于義敦措普溝北西，向南東方向延伸經(jīng)大毛埡壩盆地、理塘、甲洼、德巫，至木里縣沙灣附近消失，全長(zhǎng)約385 km(圖1)。第四紀(jì)以來(lái)川滇菱形塊體以大規(guī)模水平剪切變形為主，兼有強(qiáng)烈的隆升運(yùn)動(dòng)，一系列幾何結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)性質(zhì)不同的活動(dòng)斷裂控制著該區(qū)內(nèi)的地震活動(dòng)。沿理塘斷裂，公元1890年發(fā)生過(guò)一次Mw7.5左右的地震，此次地震造成的地表破裂至今保存，斷續(xù)展布于大毛埡壩盆地與理塘盆地之間［1-3］;另一次強(qiáng)震為公元1989年巴塘6.7級(jí)震群，此次地震死亡8人，受傷121人，山體崩塌，地震裂縫普遍，規(guī)模較大［4］，兩次強(qiáng)震的發(fā)震構(gòu)造均與理塘斷裂有密切的關(guān)聯(lián)［5］。因此該斷裂的空間展布、運(yùn)動(dòng)學(xué)特征和地震危險(xiǎn)性等是未來(lái)需要關(guān)注的問(wèn)題。

理塘—義敦?cái)嗔?∶5萬(wàn)活動(dòng)斷層填圖是中國(guó)地震活斷層探察—南北地震帶中南段的子課題之一，其目的就是通過(guò)活斷層填圖弄清該斷裂的空間展布、運(yùn)動(dòng)學(xué)特征等，為地震危險(xiǎn)性研究提供科學(xué)參考。填圖任務(wù)需要對(duì)填圖數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)，內(nèi)容囊括1∶5萬(wàn)斷層分布、斷層沿線1～2 km范圍內(nèi)的地質(zhì)地貌單元、地表破裂帶、同震位移量等活動(dòng)斷層地震危險(xiǎn)性評(píng)估必須的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。填圖數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)采用ArcGIS地理信息系統(tǒng)平臺(tái)，該平臺(tái)具有強(qiáng)大的海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析以及制圖等多種功能［6］，曾被運(yùn)用于汶川Ms 8.0地震的地質(zhì)科學(xué)考察數(shù)據(jù)庫(kù)與強(qiáng)震臺(tái)站數(shù)據(jù)分析、房屋震害數(shù)據(jù)分析［7，8］。在活斷層填圖的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)方面，數(shù)據(jù)的采集和整理嚴(yán)格按照《中華人民共和國(guó)地震行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DB/T15-2009 PDB015活動(dòng)斷層探測(cè)》的技術(shù)要求執(zhí)行，數(shù)據(jù)采用統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)，內(nèi)容齊全，反映了活斷層數(shù)據(jù)庫(kù)自身的特點(diǎn)，便于深度開發(fā)和應(yīng)用。

理塘—義敦?cái)嗔炎鳛樗拇ň硟?nèi)一條重要的全新世活動(dòng)斷裂，通過(guò)活斷層填圖獲取了該斷裂空間展布、斷層滑動(dòng)速率、古地震序列、地震地表破裂帶等重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，完成了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)。這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不但對(duì)研究川滇菱形塊體運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征具有重要科研意義，而且對(duì)該地區(qū)的地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)和防震減災(zāi)工作具有現(xiàn)實(shí)意義。因此，本文主要介紹理塘—義敦?cái)嗔?∶5萬(wàn)填圖的技術(shù)平臺(tái)構(gòu)架和數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容等方面的內(nèi)容以及在防震減災(zāi)方面的運(yùn)用，希望為今后對(duì)資料的深入研究和應(yīng)用起拋磚引玉的作用。

圖1 理塘—義敦?cái)嗔芽臻g展布示意圖

1 數(shù)據(jù)庫(kù)框架

數(shù)據(jù)庫(kù)的平臺(tái)為ArcGIS，框架較為程序化，依據(jù)野外數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系和點(diǎn)、線、面之間相互的轉(zhuǎn)化拓?fù)潢P(guān)系，簡(jiǎn)單總結(jié)起來(lái)就是“一個(gè)軟件、二類屬性、三個(gè)階段、四類表格”。一個(gè)軟件指一個(gè)入庫(kù)軟件;二類屬性指填圖資料的內(nèi)容主要為基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和野外考察數(shù)據(jù);三個(gè)階段為按照填圖的工作進(jìn)度分為三部分:A、地質(zhì)調(diào)查室內(nèi)處理資料階段;B、野外工作階段;C、成果階段。四類表格為:1-Features Class、2-Attribute Talbe、3-Archive Table、4-ArchiveFile。其主要的框架和步驟如圖2所示。

野外考察數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)整理后填入表格，將ID號(hào)和經(jīng)度、緯度三列單獨(dú)建立表格，通過(guò) Arcmap里工具欄“Tools”中的“Add XY Data”，將野外的所有觀測(cè)點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)及其坐標(biāo)系統(tǒng)生成點(diǎn)層;在ArcMap里編輯可視狀態(tài)下，進(jìn)行斷層線、活動(dòng)斷層線、地表破裂線等線狀要素及相關(guān)面狀要素的采集和操作。在數(shù)據(jù)管理的ArcCatalog下將所有采集為SHP格式的矢量數(shù)據(jù)通過(guò)“l(fā)oad”操作導(dǎo)入到后綴名為gdb的數(shù)據(jù)集中，最后通過(guò)專門的入庫(kù)軟件將活斷層填圖的專題號(hào)添加上，將四類填好的表格入庫(kù)，入庫(kù)后就可以根據(jù)需要做后期的分析和使用。

圖2 數(shù)據(jù)庫(kù)框架流程圖

2 數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容

數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括兩部分?jǐn)?shù)據(jù)，野外地質(zhì)考察數(shù)據(jù)和室內(nèi)收集的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)及一些衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)(圖3)。野外資料部分包括點(diǎn)、線、面三類。要素類點(diǎn)主要為斷層觀測(cè)點(diǎn)、地貌點(diǎn)、地層觀測(cè)點(diǎn)、強(qiáng)震目錄點(diǎn)、微地貌測(cè)量點(diǎn)、采樣點(diǎn)、探槽點(diǎn)等;要素類線為地震地表破裂帶、活動(dòng)斷層、1∶5萬(wàn)斷裂、地層線、地貌線、巖體線、地質(zhì)調(diào)查路線等;要素類面為地層、地貌面、巖體、工作區(qū)、主要制圖區(qū)等?；A(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)分別有地名、水系、水體、道路、鐵路、居民地等圖層?；A(chǔ)地理數(shù)據(jù)的圖層名稱和屬性特征與原始數(shù)據(jù)保持一致。也可以根據(jù)需要在數(shù)據(jù)庫(kù)下面建立不同比例、不同坐標(biāo)體系的專題數(shù)據(jù)要素集。

圖3 數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容示意圖

2.1 野外考察數(shù)據(jù)

斷層觀測(cè)點(diǎn)層的主要內(nèi)容有:產(chǎn)狀點(diǎn)編號(hào)、觀測(cè)點(diǎn)野外編號(hào)、目標(biāo)斷層編號(hào)、斷層走向、斷層傾向、斷層傾角、斷層性質(zhì)、垂直位移、走向水平位移、符號(hào)或標(biāo)注旋轉(zhuǎn)角度等;地貌點(diǎn)包括的主要內(nèi)容有:地質(zhì)調(diào)查觀測(cè)點(diǎn)編號(hào)、地貌點(diǎn)編號(hào)、地貌代碼、地貌點(diǎn)名稱、地貌點(diǎn)類型、長(zhǎng)、寬、高、垂直位移等;地層觀測(cè)點(diǎn)包括的主要內(nèi)容有:地層點(diǎn)編號(hào)、地質(zhì)調(diào)查觀測(cè)點(diǎn)編號(hào)、野外編號(hào)、地層名稱、走向、實(shí)測(cè)傾向、傾角、接觸關(guān)系、地層描述、符號(hào)或標(biāo)注旋轉(zhuǎn)角度等;強(qiáng)震目錄點(diǎn)包括的主要內(nèi)容有:地震編號(hào)、日期、時(shí)間、地名、經(jīng)度、緯度、震級(jí)、震源深度、宏觀震中烈度、備注等;微地貌測(cè)量點(diǎn)包括的主要內(nèi)容有:測(cè)點(diǎn)編號(hào)、所屬微地貌線編號(hào)、所屬微地貌面編號(hào)、微地貌測(cè)量工程編號(hào)、野外編號(hào)、經(jīng)度、緯度、高程、備注等;采樣點(diǎn)包括的主要內(nèi)容有:采樣點(diǎn)編號(hào)、采樣數(shù)據(jù)來(lái)源點(diǎn)編號(hào)、數(shù)據(jù)來(lái)源、野外編號(hào)、采樣情況、標(biāo)注名稱、采樣點(diǎn)符號(hào)、備注等;探槽點(diǎn)包括的主要內(nèi)容有:探槽編號(hào)、所屬地質(zhì)調(diào)查工程編號(hào)、野外編號(hào)、目標(biāo)斷層編號(hào)、探槽名稱、探槽來(lái)源與類型、經(jīng)度、緯度、高程、參考位置、古地震事件次數(shù)、最晚古地震發(fā)震時(shí)代、最晚古地震發(fā)震時(shí)代誤差、標(biāo)注旋轉(zhuǎn)角度、探槽描述等;地震地表破裂帶(線)包括的主要內(nèi)容有:編號(hào)、名稱、形成年代、地表破裂性質(zhì)、長(zhǎng)度、最大寬度、起始點(diǎn)經(jīng)度、起始點(diǎn)緯度、終止點(diǎn)經(jīng)度、終止點(diǎn)緯度、最大垂直位移、最大走向水平位移等;活動(dòng)斷層包括的主要內(nèi)容有:斷層編號(hào)、斷層名稱、斷層走向、傾向傾角、長(zhǎng)度、斷層性質(zhì)、最新活動(dòng)時(shí)代、垂直水平位移、最新垂直水平速率、古地震事件次數(shù)、古地震復(fù)發(fā)間隔、最晚地震離逝時(shí)間、最大同震位移等;1∶5萬(wàn)斷裂包括的主要內(nèi)容有:編號(hào)、斷裂名稱、斷層性質(zhì)、斷層走向、傾向傾角、長(zhǎng)度、斷層活動(dòng)年代等;地層線包括的主要內(nèi)容有:線編號(hào)、地質(zhì)界線類型、備注;地貌線包括的主要內(nèi)容有:地貌線編號(hào)、地貌代碼、地貌名稱、地貌類型、地貌描述、最大垂直位移、最大水平位移、性質(zhì)、形成時(shí)代等;巖體線包括的主要內(nèi)容有:編號(hào)、備注等;地質(zhì)調(diào)查路線包括的主要內(nèi)容有:編號(hào)、野外編號(hào)、測(cè)線名稱、觀測(cè)目的、備注等;地層包括的主要內(nèi)容有:地層編號(hào)、地層名稱、地層年代、沉積相(符號(hào))、地層厚度、地層描述、地層符號(hào)基礎(chǔ)位、符號(hào)上標(biāo)、符號(hào)下標(biāo)、備注等;地貌面包括的主要內(nèi)容有:編號(hào)、地貌代碼、地貌名稱、地貌類型、地貌描述、地表破裂長(zhǎng)寬高、最大垂直位移、最大水平位移、性質(zhì)、形成時(shí)代、地貌符號(hào)基礎(chǔ)位、地貌符號(hào)上(下)標(biāo)位等;巖體包括的主要內(nèi)容有:巖體編號(hào)、巖體名稱、巖體類別、侵入年代、巖體描述、巖體合并、巖體符號(hào)基礎(chǔ)位、巖體符號(hào)上(下)標(biāo)位、備注等;工作區(qū)包括的主要內(nèi)容有:編號(hào)、項(xiàng)目名稱、工作區(qū)面積、工作區(qū)斷裂總數(shù)、野外觀測(cè)點(diǎn)數(shù)、探槽數(shù)、鉆孔數(shù)、獲得測(cè)試結(jié)果樣品數(shù)、描述信息、備注等;主要制圖區(qū)和目標(biāo)區(qū)與工作區(qū)的主要內(nèi)容相似，本次填圖在理塘—義敦?cái)嗔焉瞎查_挖了7個(gè)探槽。

2.2 基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)

基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)主要包括WGS2000坐標(biāo)的居民點(diǎn)、居民地、水系及水體，等高線和水準(zhǔn)點(diǎn)、公路及鐵路道路信息等。地理數(shù)據(jù)的屬性采用相同比例尺下的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)規(guī)范。本次填圖所用到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是由國(guó)家測(cè)繪局提供的1∶5萬(wàn)的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)。

2.3 遙感衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)含數(shù)據(jù)量巨大的高分辨率影像，我們將影像的范圍及路徑保存在與影像范圍相對(duì)應(yīng)的面狀圖層和字段里，根據(jù)查詢到的路徑即可查找所需要的遙感影像。數(shù)據(jù)內(nèi)容主要有影像的編號(hào)、傳感器、時(shí)相、影像名稱、城市名稱、數(shù)據(jù)格式、投影信息、數(shù)據(jù)源、波段信息、處理過(guò)程、備注等。

3 數(shù)據(jù)庫(kù)的防震減災(zāi)運(yùn)用

填圖結(jié)果及資料分析表明，理塘—義敦?cái)嗔芽蓜澐譃槿?，即理塘段、大毛埡壩段和措普湖?圖4)。該斷裂具體的空間展布是:斷裂南東起于理塘盆地與甲洼盆地間的分水嶺，穿越理塘壩子，經(jīng)理塘垃圾填埋場(chǎng)附近，過(guò)理塘兵站，過(guò)伊策隆洼溝口后分南北兩支進(jìn)入大毛埡壩，南支斷續(xù)隱伏在大毛埡壩內(nèi)，北支沿山坡與山體界限一路切過(guò)禾尼鄉(xiāng)，入小毛埡壩，后往北斜列入措普盆地，經(jīng)夏寨銀礦、過(guò)措普湖、止于黨本以西。數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的1∶5萬(wàn)地理信息數(shù)據(jù)包含的村名及部分小地名使得斷裂展布、分段清晰，同時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)顯示斷裂的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)明確。

數(shù)據(jù)庫(kù)包含了理塘—義敦?cái)嗔训拿恳粩嗔讯卧敿?xì)的古地震序列信息(表1)，對(duì)該地區(qū)的地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)提供了詳實(shí)的基礎(chǔ)資料，用戶可以運(yùn)用地震相關(guān)公式獲得古地震間隔、離逝時(shí)間等。

表1 斷裂段詳細(xì)的古地震序列信息

我們依據(jù)理塘—義敦?cái)嗔?∶5萬(wàn)填圖數(shù)據(jù)庫(kù)繪制了理塘—義敦?cái)嗔?:5萬(wàn)活動(dòng)斷層分布圖(圖4);同時(shí)亦可以根據(jù)用戶需要，制作1890年Mw7.5地震地表破裂分布圖、理塘縣地震構(gòu)造圖等圖件，通過(guò)這些圖件用戶可以方便地確定活動(dòng)斷層距離目標(biāo)工程場(chǎng)地的距離，然后依據(jù)徐錫偉關(guān)于活動(dòng)斷層地震地表破裂避讓距離的確認(rèn)依據(jù)與方法［9］，初步確定三分段斷裂的避讓距離，將這些避讓距離的數(shù)據(jù)引入到GIS系統(tǒng)中，可以獲得活動(dòng)斷層避讓緩沖區(qū)圖等，這些圖件為理塘縣及周邊的地震科考、應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)以及工程建設(shè)避讓帶的設(shè)置提供了科學(xué)參考，以期主動(dòng)并有效地減輕地震災(zāi)害對(duì)建筑工程的損害。

圖4 理塘—義敦?cái)嗔?∶5萬(wàn)活動(dòng)斷層分布圖

4 結(jié)論

理塘—義敦活動(dòng)斷層1∶5萬(wàn)填圖數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)于四川省理塘縣城區(qū)防震減災(zāi)規(guī)劃有較為重要的意義，特別是在城區(qū)建設(shè)工程中，對(duì)于活動(dòng)斷層避讓帶的設(shè)置可以提供有效的參考。該數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)于四川省理塘縣境內(nèi)及周邊的地震考察及地震現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急亦有一定的參考意義，當(dāng)填圖區(qū)域或周邊地區(qū)出現(xiàn)地震時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)的共享可以及時(shí)地得到該區(qū)域的地理數(shù)據(jù)、活動(dòng)斷層分布數(shù)據(jù)、地震地表破裂數(shù)據(jù)以及重要地段的高精度遙感信息數(shù)據(jù)等。

致謝:感謝南北地震帶中南段課題的專家和同行，感謝中國(guó)地震局地質(zhì)研究所吳熙彥和中國(guó)地震局震害防御中心徐偉在數(shù)據(jù)庫(kù)的錄入和制圖過(guò)程中給予的巨大幫助，感謝同事張威、馬超、王明明、胡斌在數(shù)據(jù)整理過(guò)程中提供的幫助。

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［3］孫成民，等.四川地震全紀(jì)錄(上卷)［M］.成都:四川人民出版社，2010.

［4］孫成民，等.四川地震全紀(jì)錄(下卷)［M］.成都:四川人民出版社，2010.

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