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0 引言
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活动断层是指距今12万年以来活动过，且在将来仍然存在一定活动性，具引起 Ms4.5级以上中强地震能力的断层（含出露地表、被松散沉积物覆盖或被水体覆盖的断层）（毛雅萍等，2006；徐锡伟等， 2013；彭白等，2022；于建华等，2023）。城市地表之下的隐伏构造贯通至地表的活动性断层或者第四系断层，形成城市的地表留下了一条条新的地表地震断层（叶建青，2001；章振华，2014）。这些地表地震断层或切穿立交桥，或穿越高楼，或断错水库大坝，破坏供电、供水、供气设施。地震发生时，地震断层所过之处破坏性极强，造成了大量的人员伤亡，显示城市隐伏活断层仍是城市建设的主要安全隐患之一（戴骜鹏，2014；李晓妮等，2012）。
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查明城市地下隐伏构造断层的分布，能有效减轻地震活断层在地震灾害中的巨大破坏作用；在城市建设中避开地震活断层，可使城市新建的重要设施、生命线工程、居民小区等尽可能地避开活断层或者提高抗震级别，并使已建在活断层上的重要建筑设施尽早采取防范措施（吴建平，2001；方盛明等，2002；秦晶晶等，2018；张淑花和张波，2018）。目前国内外隐伏区域地球物理勘探主要方法有大地电磁、深反射地震等；大比例尺的精细探测工作主要有浅层地震和钻探等（易兵等，2008；谭春亮等，2013；董耀等，2017；宋亮等，2019；于建华等， 2023）。郑州市隐伏区地层浅部时代的确定，可以参考区域地质志及岩石测年等进行综合评定。本文通过沉积物颜色标志层，粒径划分及沉积旋回和光释光测年进行精确定位（周超等，2022；马健等， 2023）。为抗御地震灾害，保障社会稳定和经济发展，在可能发生中强地震的城市，开展隐伏断层的探测与评价，对其地震危险性有重要的现实意义 （叶建青，2001；乔培等，2006；李晓妮等，2012；章振华，2014）。
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1 研究区地质概况
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郑州市位于河南省中北部，临黄河，是中原经济核心区重要的组成部分。大地构造位置属于一级大地构造单元，即华北断块区（Ⅰ），可进一步划分为太行断块（Ⅰ1）、冀鲁断块（Ⅰ2）和豫皖断块 （Ⅰ3）共 3个二级大地构造单元（图1），各断块均以规模较大、切割较深、活动性较强的断裂为界（戴骜鹏，2014）。
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华北断块区地质演化史大致分为 3 个阶段：地壳早期演化时期具有从简单到复杂、由薄到厚、由活动转化为稳定的剧烈大变动时期的特征，持续时间较长；平稳发展时间从寒武纪末至二叠纪末，华北地区地壳差异运动微弱，推测由于深部地幔物质处于平静分异状态，并且经过前寒武纪地壳演化过程前已经形成较硬、较厚基底，呈现出岩浆活动不明显；激发阶段是其地质构造发展重要阶段，从中生代至现代的地质历史，此阶段强烈的地壳运动伴随着深部地幔物质上升，古老的前寒武纪基底断裂再次活动，它们水平或垂直位移，产生块状断陷和隆起，该阶段岩浆活动十分活跃，基底断裂重新活动，从而造成沉积盖层产生新的褶皱和断裂（王志铄，2017）。
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2 深部构造探查
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区域地质资料显示，断层走向大体以北西西向为主，结合实地踏勘情况，测线大致垂直构造方向，布设地震深反射剖面，长25 km；与大地电磁基本重合，有利于不同方法间的相互印证。为了研究中深部断裂构造的空间展布特征，初步完成深反射处理与断层追踪，共解译6条断裂，其中最南侧断裂为新郑－太康断裂，最北侧断裂为张庄断裂（图2）。
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结合区域地质资料，对剖面上的地层反射波组进行了初步的属性判定，在时间剖面上分别用 TN、 TP、Tg等符号标出。其中TN为新近系底板反射波，TP为二叠系反射波，Tg为基底反射波。该剖面揭示的反射震相比较丰富，反射能量也较强，整个剖面地层特征较为明显。在时间剖面上解释了多组特征明显的地层反射，在图中分别标识为TN、TP、Tg等。
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图1 研究区大地构造分区图
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从时间剖面中各地层反射的横向连续性来看， TN及以下地层反射表现出明显的同相轴扭曲、错断现象，反映了断层的存在。据此在时间剖面上共解释了6个断点，综合区域地质资料分析，以新郑—太康断裂（F1）、大隗断裂（F2）、郭店断裂（F3）、郭店分支1（F3-1）、郭店分支2（F3-2）、张庄断裂（F4）标注。
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新郑—太康断裂（F1）：从各界面断点反映的断面形态上看，该断层为视倾向北的正断层，其可分辨上断点在地面上的垂直投影点位于剖面桩号 5330 附近，在错断 TN界面后继续向上延展，TN界面的垂直断距为32 m。
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大隗断裂（F2）：从各界面断点反映的断面形态上看，该断层为视倾向北的正断层，其可分辨上断点在地面上的垂直投影点位于剖面桩号9530附近，在错断TN界面后继续向上延展，TN界面的垂直断距为20 m，TP界面的垂直断距为170 m。
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郭店断裂（F3）：从各界面断点反映的断面形态上看，该断层为视倾向南的正断层，其可分辨上断点在地面上的垂直投影点位于剖面桩号 15380 附近，在错断 TN界面后继续向上延展，TN界面的垂直断距为210 m，TP界面的垂直断距为270 m。在TN界面以上出现两个反向断裂，视倾向北，可分辨上断点在地面上的垂直投影点位于剖面桩号分别为 14030（郭店分支 1）、14750（郭店分支 2），郭店分支1，TN界面的垂直断距为310 m。
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张庄断裂（F4）：从各界面断点反映的断面形态上看，该断层为视倾向南的正断层，其可分辨上断点在地面上的垂直投影点位于剖面桩号 24470 附近，在错断 TN界面后继续向上延展，TN界面的垂直断距为75 m，TP界面的垂直断距为690 m。
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图2 深地震反射时间剖面
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图3 大地电磁测深视电阻率断面图
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测线方向与地震深反射测线重合，有利于不同方法的相互印证，以探测断裂的深部构造产状特征等，探测深度16 km。测线剖面呈现4处明显电性梯级带，分别为桩号 1.46～4.70 km、6.98～9.21 km、 11.49～15.43 km、18.90～21.96 km 处，视电阻率数值变化范围为 1.2~5.8。结合已知地质资料，分别定名为新郑—太康（西支）断层，倾向北，倾角约 81°；大隗镇断层，倾向北，倾角约 80°；郭店断层，倾向南，倾角约 63°；张庄断层，倾向南，倾角约 67° （图3）。
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结合深地反射及大地电磁测深剖面分析，新郑 —太康断裂下延最大深度值9 km左右，至元古宇震旦系地层，下部不存在延伸至中下地壳高角度深大断裂，进而推测研究区没有巨大地震孕震背景 （Ms≥8. 0）。
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3 浅部精细联合勘探
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3.1 浅层地震精细勘探
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浅层地震数据采集中，采用多大的炮间距进行观测，取决于对深层介质的探测精度。理论上，采用的炮间距越小，地下深层每个成像点的信息量越多，对深层介质的探测精度就越高，但成本也越高； 采用的炮间距越大，地下深层每个成像点的信息量越少，对深层介质的探测精度就越低，但成本也相应降低。
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反射地震观测系统的设计首先应满足地质任务的要求，既有利于地质目标的实现，还要考虑特殊的地表条件对采集设备的要求和所拥有设备的能力以及投入的成本。针对本次地震构造探查项目的地震地质条件，观测系统设计原则应有所变化和侧重。
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本次探测工作，反射波主频集中在 30~80 Hz，主要为 60 Hz，根据本次速度谱分析得知，地层速度区间为1500~2800 m/s，老地层倾角最大按照30°，依据△X≤Ui/2ftanа 计算得知，对于浅层来说△X≤25 m，本次试验研究工作采用的是 2 m 道距，以提高浅部地层分辨率。
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根据勘探线地震资料，该勘探线主要控制的是张庄断层，该断层为区域性断层，活动期早于晚更新世。结合勘探线钻探资料，中更新世中晚期再次活动，表现为正断层，倾向 210°，倾角约 70°，中更新统上段底部地层浅紫红色黏土标志层断距约 6.4 m，表明活动强度较大，该断层两侧的钻孔中的中更新统地层均匀轻微构造扰动现象，局部岩心较为破碎，碎块大小多在 3 cm 左右，该断层上断点约深 45 m，晚更新世以来处于沉寂期。
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图4 钻孔联合剖面钻孔布设图
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3.2 钻探
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钻探联合剖面线有9个钻孔钻遇的地层自上而下均为全新统、上更新统萨拉乌苏阶、中更新统周口店阶、下更新统泥河湾阶，岩性基本相同。结合光释光测年数据，对第四系全新统及上更新统进行精细划分。岩石地层划分与对比见图4及表1。
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全新统（Qh）厚度 6.5 m，风成沉积层。以灰黄色、灰黑色、灰褐色等灰色色系为主，岩性为粉土，粉砂，无钙核和铁锰结核。
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上更新统（Qp3）厚度约 37 m，风成沉积层，以棕红、灰黄、褐红、紫红、棕黄、褐黄、灰绿等色系为主，岩性以粉质黏土、粉土、黏土为主，出现黑色铁锰质斑点、灰绿色条带，夹细砂及灰黑色、灰白色钙质结核，以多层结构为主。
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中更新统（Qp2）厚度约 10 m，风成沉积。以褐黄、紫红、棕红色为主，岩性多为粉质黏土、黏土，夹灰白色钙质结核及灰黄色细砂薄层。
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下更新统（Qp1）厚度约27 m，风成沉积层。以褐红、褐黄、棕黄、棕红等杂色色系为主，岩性以黏土、粉质黏土为主，见灰白色钙质结核及黑色铁锰结核，多层结构为主。
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上新统（N2）未见底，为湖相沉积，以紫红、褐红、棕黄、棕红等棕红显紫色色系为主，上部为厚黏土层，下部以砂砾层为主夹粉质黏土。
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结合勘探线地震资料，断层活动性早于晚更新世。基于本勘探线钻探资料，认为上新世、早更新世早期再次活动，表现为正断层，倾向 210°，倾角约 70°，下更新统与上新统分界断距 6. 02 m，上新统浅紫红色黏土标志层断距约 23.71 m、浅紫红色黏土标志层断距约 25.25 m，表明上新世活动强度相对较大。中更新世以来，该断层处于沉寂期。
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图5 勘探线综合剖面图
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综合地层、沉积、测年和地震剖面特征等，确定该场地第四系中，全新统（Qh）—中更新统（Qp2）没有断错痕迹，各旋回层段界限对比良好。推断目标区隐伏构造张庄断层中更新世晚期以来，处于沉寂期。
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4 结论
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（1）本文选择郑州市某区隐伏构造活动性进行精细探测与评价，通过大地电磁和深反射地震组合方法探测深部构造特征，初步分析目标区隐伏构造深部孕震环境，但剖面测点间距较大，剖面长度较短，影响了横向分辨率及深部地层信息较少，基本能够分析16 km以浅的地层构造信息。分析深大断裂上断点附近浅层地震剖面，选择上断点埋深最浅的位置开展钻探工作。钻探工作使用对折法，逐步缩小孔间距，控制断层上断点的精度在 10 m 以内，结合测年及地层沉积规律，分析目标区隐伏构造上断点错段地层深度（地下70 m左右）及时间（早中更新世断层）。
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（2）综合物探、钻探、测试及地质分析多方法组合对隐伏区深大断裂浅地表构造特征进行精确定位并判定其活动时间，为评估活动断层危险性和危害性提供依据，对隐伏区断层精细探测具有一定的借鉴意义。
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致谢 论文研究和编写过程中得到了项目团队成员的通力协作，在此向他们表示感谢。审稿专家侯朝勇教授等人百忙之中提出了很多有益的建议，在此表示感谢。
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摘要
隐伏构造格架空间形态主要由深部孕震环境分析及浅部浅层定位等多组合方法进行精细探测，研究目标区断裂构造活动时代。深部空间特征主要由大地电磁测深与深反射地震推断解释，浅层空间特征由浅层地震勘探与地质钻孔联合勘探，地层年代主要通过地层岩性、沉积颜色、光释光测年等，综合分析研究确定地层错段的最新时代。本文以郑州市某隐伏构造活动性探测与评价为研究基础，通过组合方法探明地下埋藏的隐伏活断层，揭示其精确空间位置、活动时间，判定该构造为第四系早中期的隐伏断裂，为城市评估活断层危险性和危害性提供了依据，并对其他城市隐伏区活动断层探测有一定的借鉴意义。
Abstract
The spatial of the buried tectonic framework is mainly detected by the combination of multiple methods， such as deep seismogenic environment analysis and shallow shallow layer location， to study the fault tectonic activity time in the target area. The deep space features are mainly explained by magnetotelluric sounding and deep reflection seismic inference， and the shallow space features are jointly explored by shallow magnetotelluric and geological drilling. The stratigraphic age is determined by comprehensive analysis and research mainly through the formation lithology， sedimentary color and photoluminescence dating. Based on the exploration and evaluation of the activity in Zhengzhou， this paper explores the buried buried active fault by combining methods， reveals its precise spatial location and activity time， and determines that the structure is a buried fault in the early and middle Quaternary system， which provides a basis for the city to assess the risk and harm of active fault. It can be used as a reference for the detection of active faults in other urban hidden areas.
