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王志才博士简介
王志才博士，山东省临沂市人， 1966年5月生，1992年毕业于中国地质大学研究生院，获硕士学位；同年到山东省地震局工作，现为山东省地震局副研究员、工程地震研究中心副主任。
王志才同志一直从事地震地质、活动构造研究。2000年起在中国地震局地质所攻读博士学位，从事青藏高原新生代构造研究。1999年获山东省地震系统先进个人称号,并被省人事厅记三等功一次，发表有关论文多篇。
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强地震的分布具有明显的控制意义。显然，来自上述海域内断裂带的地震活动将严重威胁山东及邻区沿海经济和社会发展，因此，开展海域活动构造调查和地震构造研究将为沿海地区的防震减灾工作提供科学的依据。
于2003年至2005年期间开展的山东省防震减灾“十五”重点项目(SD10504)利用声波探测技术对山东省近海海域内的主要断裂，如，蓬莱－威海断裂带、郯庐断裂带以及南黄海的千里岩断裂等进行了活断层探测，基本查明了这些断裂活动段的分布与最新活动时代，获得了大量错断晚第四纪地层的活动证据。本文将对海域活断层探测的方法以及最近所取得的成果做一简要介绍。
1海域活断层探测方法
1.1 仪器和方法
目前在海洋地质调查中有多种仪器和手段，如，回声测深仪、浅地层剖面仪、海底地震仪以及海洋重力、海洋磁力测量和电磁测深等技术方法(许东禹，1995；王揆洋等，1997)。其中的浅地层剖面仪、多道地震和单道地震调查方法被广泛用于探测海域浅层地质和构造，为海洋地质和工程地质提供了大量资料(金波和李迁桓，1988；王揆洋等，1999；吴自银等，2002；Liu et al., 2004)，在断裂活动性调查中也有广泛的应用(邓起东等，2002)。
探测深度、信噪比和分辨率对活断层探测而言是至关重要的，不同探测方法有很大的差异。地震调查的探测深度较大，适于探测上断点埋深和错断量较大的断裂。火恩杰等(2003)利用地震反射方法对长江口海域新生代地层与断裂活动性进行了研究，基本查明了这一区域第三纪和第四纪早期活动断裂的分布。Kussu et al.(2000)于1999年伊兹米特7.4级地震前后在北安那托利亚断裂带西段马尔马拉海域进行了地震反射剖面探测，不但查明了断裂的活动特征，而且还发现了新形成的海底断层崖。“十五”期间开展的城市活断层探测主要采用小道间距、小偏移距等技术手段提高对浅部断层的分辨率(方盛明等，2002)；在海域内也可以采用类似的技术，但对于断距较小的目标断层分辨效果仍不理想，这是因为分辨率取决于地震波的传播特性(波长λ与频率等)，一般认为当断层落差大于等于λ/4时，地震记录反映的断层才比较明显。与声波的传播特性有关，浅地层剖面仪的探测深度虽然较小(一般不大于200m)，但对地层的分辨率较高，适用于上断点埋深较小的目标断裂，断距仅几十cm的活动断裂和海底陡坎也可以探测到。在日本别府湾、伊予滩等海域采用声波反射技术探测了晚第四纪最新活动断裂，并研究了其错动历史(中田高和岛崎邦彦，1993；中田高，1995；邓起东等，2002)，说明声波探测技术在海域活断层探测中具有广泛的应用前景。
根据第四纪地层与断裂活动的实际情况，山东近海海域活断层探测工作所选用的声波探测设备是美国Benthos公司产CAP-6600 ChirpII声学剖面仪和法国产SIG微电火花系统，主要包括以下几个部分：(1)DSP-661双通道数字信号处理器；(2)DSP-662 Chirp收发射机；(3)SIG微电火花系统；(4)Trimble DSM-212L差分GPS接收机，可提供亚米级的导航定位；(5)ChirpScan数据采集实时处理软件。
1.2工作原理
利用声发射机或电火花系统产生的声脉冲垂直向下发射，穿过海水入射到海底以下地层中，当声波触及不同介质界面时，由于声阻抗产生突变，声波在海底表面及不同介质交界面会产生反射回波。反射声波返回接收器的时间与地层界面的深浅有关，而反射声波的强度取决于界面两侧介质声阻抗的差异。根据声波到达时间和反射的强度可以判断地层界面的深度和地层单元的物理性质。由于断裂活动往往会使两侧地层形成一定的落差、导致地层发生有规律的构造变形，而且断裂带本身的物性特征与两侧也有不同，因而，根据声波反射剖面上同相轴的错断以及反射强度的变化等特点就可以初步判定断裂的位置、活动时代和运动性质，并获得有关垂向运动的定量数据。
1.3测线布设与探测参数选择
(1)资料收集与合理的测线布设
对前人研究资料的收集整理是一切研究工作的基础，海域活断层探测也不例外。测区及附近区域已有的各种地质和物探资料不但有利于活断层探测工作的整体设计、测线布设，而且，对于地质解释具有重要的意义。布设测线时应尽量使测线垂直跨过目标断裂，同时，为了更好地查明海域地层的分布情况，并在不同横向剖面之间进行对比，还应有连接横向剖面的纵向剖面。为了确定蓬莱-威海断裂带和郯庐断裂带等主要断裂的空间展布和活动特征，我们在山东近海海域共布置了二十多条长剖面，其中多数测线近垂直于断裂。
(2)探测参数选择
山东近海海域内晚更新世及全新世地层厚度较小，一般在50m以内，全新世地层仅十余米左右(秦蕴珊，1985；郑光膺，1991；庄振业等，1999)，因此，利用浅地层剖面仪可以有效地对这一区域的活断层进行探测。在探测工作初期，我们进行了一系列的试验，确定了声波激发源、最佳船速以及其他的采集参数，以获得满意的浅地层剖面。海上探测时采用SIG电火花系统激发声波(电极为ELC50型)，船速一般3.5－5节(同一条剖面船速尽量保持恒稳)、电火花触发间隔为0.5s。采用上述设置时，探测剖面横向分辨率可达1至2m，而纵向分辨率可达0.1m～0.4m左右，主要取决于受地层物理特性影响的声波波速。本次探测在山东近海海域完成的多条浅地层剖面，探测深度一般可达海底以下50m左右，部分达100m左右，获得了清晰的浅地层剖面图像。
2活断层识别与断裂活动性分析
活断层一般是指晚第四纪(10-12万年)以来曾经活动，未来仍可能活动的断层，与地震的发生往往具有密切的关系(邓起东等，2002，2003；张培震等，2003)。活断层具有断层的一般特征，是岩石和地层内最新形成的不连接界面。它是地壳最新活动的表现形式之一，其最主要特征是错断晚第四纪地层和地貌。在清晰的浅地层剖面上活断层具有明确的标志，仔细地分析这些标志可以判定断裂的存在，利用两侧地层的变形和位移情况可以确定断层的剖面运动性质、活动时代及位移量。
2.1识别断层并分析其运动性质
①注意区分海底(或埋藏的)断层陡坎与地形陡坡和陡坎
即，区分陡坡或陡坎的断层成因与非断层成因。非断层成因的陡坎和陡坡是海底地形坡度急剧变化的陡峭地段，地形陡坡形成于地形坡折地带，两侧反射特征有一定的差别，主要与沉积作用有关，较容易与断层陡坎区别开；地形陡坎有一近直立的陡壁,根据陡坎的成因可将陡坎分为两种类型:滑坡性陡坎和侵蚀性陡坎,其壁前分别对应滑坡体和侵蚀沟槽,前者多发生在沉积速率较大的三角洲、水下沙岗的斜坡处,后者多发生在潮流侵蚀区(宋召军等，2003)。断层陡坎由断裂活动或地震事件引起，根据地表地质的研究经验，它在平面上延伸较长，是地形剧烈转折的地段，地表或海底断层陡坎往往反映了最新的地震事件，它与地形陡坎的主要区别在于，断层陡坎向下与一不连续面(断层)相连，其两侧地层存在系统的变形和错断现象，而且这一不连续界面能向地壳较深处延伸。有些发育在断裂带上的陡坎可能与早期的断裂活动和两侧岩性有关，并不代表最新的由地震事件形成的地震陡坎。
②利用地层错断和变形现象识别断层
地层的有规律错断现象是识别断层、确定其运动性质和位移量的最重要证据之一，可以通过同相轴的错断、反射强度变化等现象来识别。在声学剖面上,断层两侧由于岩性的不同，其反射特征可能不一致；而最常见的现象是多个连续性好的反射波组自下而上发生系统的错移、弯曲或终止，有时两盘被错断地层的厚度一致，即，被错断的一系列地层断距相同，有时被错断地层的厚度自下而上发生规律性的减小，说明随着沉积过程的发生，断层发生了多次错断事件或具有生长断层的特点。
断裂活动与地层变形关系密切，最常见的与断裂活动有关的地层变形是牵引褶皱，常见于断裂的上盘；有时断裂两盘均发生褶皱变形，而断裂就发育在褶皱较陡、变形较强的一翼。另外，由于断裂带是地层中的不连续界面，常导致地层岩性物性的变化，成为流体的通道或隔离带。有时沿断裂上部出现浅层气，这是地层中的有机气体,在油气丰富的海区分布广泛(叶银灿等，2003)。在山东北部近海的个别探测剖面中也见到了浅层气沿断裂带富集的现象，说明断裂构成了浅层气向上运移、富集的通道。
通过两侧地层的错断和变形特征可以确定断裂的剖面运动性质。正断层上盘下降，而且上盘的地层变形较为强烈，而逆断层上盘上升，地层变形也主要发生于上盘，因此，两盘的相对运动和变形特征可以确定断裂的剖面运动性质。在剖面上只能反映断裂运动的倾向分量，断裂是否具有走滑运动分量则没有直接证据。根据研究，在浅震剖面上走滑断裂最特征的标志是所谓的花状构造(Harding，1990)，在莱州湾及渤海海域沿郯庐断裂带普遍发育花状构造，说明断裂带在深部仍具有走滑运动性质(漆家福等，1995；蔡东升等，2001ab；王国纯，1998；韩文功等，2005)。根据探测结果，蓬莱-威海断裂带由多条断裂组成，在浅部构成地堑、地垒格局，但有些在深部是否构成了代表走滑运动的花状构造尚需要进一步的研究。
2.2断裂活动时代确定
利用断裂错断地层的有关信息可以确定断裂的活动时代，因此，确定活动时代的关键是确定地层时代。根据浅地层探测确定的断裂位置，跨断裂在其两侧进行系统钻探并开展精确地层定年(C14、释光和古地磁年代学等)是获得地层时代、确定隐伏活断层最新活动时代和古地震事件的最佳途径。但是，在海域内进行钻探和地层定年不但需要大量的经费，而且费时费力，因此，可以充分利用测区及邻近区域已有的地层年代资料，通过地层对比初步确定断裂的活动时代。这就要求认真收集研究区及附近物探、钻探、地层划分与年代资料，对浅地层剖面上的第四纪地层层序进行认真的分析，通过地层对比确定错断层位的地质时代。
我们的探测实例说明在海域浅地层剖面上反射界面在横向上长距离内可以追索对比的特性为确定地层的时代提供了有利条件。
2.3确定断裂带的空间展布与总体活动特征
为了从整体上把握断裂带的活动情况，跨断裂需要有足够多的高质量浅地层剖面控制。在对单个剖面上断裂点的运动性质和错动历史等进行仔细分析的基础上，将不同剖面的断裂活动资料进行横向的综合对比分析，就可以确定断裂带的空间展布与分段活动等总体特征。在山东近海海域活断层探测工作中，我们利用跨断裂布设的多条浅地层剖面，同时参考陆地断裂活动性资料以及有关的地震探测资料，确定了郯庐断裂带和蓬莱-威海断裂带的空间展布、结构、分段和新活动特征。
3 主要断裂的活动特征
3.1蓬莱-威海断裂带
跨蓬莱-威海断裂带共布置了10多条浅地层剖面，综合分析对比这些剖面中断裂的运动性质和活动时代以及威海陆地区断裂活动性特征，发现蓬莱－威海断裂带由多条北西向次级断层组成。组成蓬莱－威海断裂带的主要断裂走向多数为300°左右，大致在长岛至大竹岛之间的海域通过，断裂带总体走向290°左右，向东部分断裂通过威海市区(蔡克明，1994)。断裂带内多数断层以正断兼走滑运动为主，部分断层具有逆冲运动性质，它们在第四纪活动明显。以北东向桃村-东陡山断裂在海域的延伸段为界，蓬莱-威海断裂带可分为两段：长岛-烟台段和烟台-威海段。西段长岛-烟台段为晚更新世活动段，多数次级断层上断点埋深位于海底以下30米，明显错断了中更新世地层，部分断层明显错断了晚更新世早期地层，有些达晚更新世地层中部，但没有发现错动全新世地层现象。东段烟台-威海段为中更新世活动段，没有发现错断晚更新世地层现象。
3.2郯庐断裂带
根据油田地震勘探资料，莱州湾内郯庐断裂带的结构与山东陆地格局一致(韩文功等，2005)，分东西两支，由四条断裂组成。莱州湾内郯庐断裂带西支主断裂包括两条，西侧一条主断裂为KL3断裂，与山东陆地区的鄌郚-葛沟断裂相对应，错断了晚更新世晚期至全新世早期沉积，但全新世中晚期沉积层无明显错断现象，因此，该断裂最新活动时代为晚更新世晚期至全新世早期。
与山东陆地区安丘-莒县断裂相对应，郯庐断裂带东支断裂带内也发育一条晚更新世至全新世早期活动断裂，称为龙口断裂。根据浅地层探测结果，龙口断裂与南部陆地区安丘-莒县活断层的空间展布相类似(晁洪太等，1994；王志才等，2005)，由两段右阶斜列的次级断层组成。南部的次级断层具有正断运动性质，但北部的次级断层表现出明显的压性构造活动，在剖面上以向南东东方向的逆冲活动为特征，在断层西盘(上盘)还发育北北东走向的晚第四纪生长背斜(胡政和丁东，1993)，而活断层就位于产状较陡的背斜东翼，明显错断了晚更新世晚期-全新世早期沉积。
4结论
4.1声波探测技术在海域活断层探测中的应用
利用浅地层剖面仪在山东近海开展海域活断层探测取得了较好的效果，表明声波对海底最新沉积单元分层、地层变形和断裂活动均具有很高的分辨率，可以分辨出十至几十cm的地层垂直位移。探测深度一般可达海底以下50m，部分达100m左右，因而，浅地层剖面仪可有效地用于山东邻近的莱州湾、北黄海和南黄海海域的活断层探测工作，同样也适用于断层上断点埋深较浅(小于50m)的其它海域的活断层调查。
声波对地层的穿透能力与其岩性有关，它可以较好地穿透泥质地层，而砂砾质地层使声波的穿透力大大减弱，因此，在不同的地层条件下，可根据试验选用不同能量的声波发射源。由于浅地层剖面仪探测的深度毕竟有限，不仅会漏掉上断点埋深较大的断裂，而且也无法得知活断层的深部几何结构，因此，如果将浅地层剖面探测方法与地震调查方法结合使用将可能获得更全面的认识。
4.2山东近海主要断裂新活动基本特征
根据海域活断层探测结果，莱州湾内郯庐断裂带、山东北部海域蓬莱-威海断裂带西段以及南黄海内千里岩断裂均具有明显的晚第四纪活动特征。郯庐断裂带西支KL3断裂在剖面上由多条高角度正断裂组成，最新活动时代为晚更新世晚期至全新世早期，东支龙口断裂由两段右阶斜列的晚更新世-全新世早期活动断裂组成。蓬莱-威海断裂带由多条北西向断层组成，以北东向桃村-东陡山断裂在海域的延伸段为界，可分为两段：西段长岛-烟台段为晚更新世活动段，断裂带的多数组成断裂均明显错断了晚更新世早中期地层，东段烟台-威海段为中更新世活动段，没有发现错断晚更新世地层现象。蓬莱-威海断裂带是张家口－渤海断裂带的东段，它和郯庐断裂带是新构造和活动地块分区的构造界线(丁国瑜等，1983；邓起东等，2002；张培震等，2003)，其第四纪活动不但影响了区域新构造与地貌的演化，而且导致现今海域内中强及以上地震的频繁发生，例如，在山东北部近海曾发生1548年7级、1969年7.4级和1948年6级等多次破坏性地震，这些地震的发震构造位于张家口－渤海活动断裂带与包括郯庐断裂带在内的北北东向断裂交汇区。
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