① 第四系覆盖区夹江断裂研究
孙永军方洪宾
（航空物探遥感中心，北京100083）
夹江为长江一支流，地处镇江市西部世业洲北侧（图1）。自60年代以来，人们一直认为宁镇山脉北侧存在较大的近东西向断裂，通常称为长江断裂或焦山—幕府山断裂，夹江断裂属长江断裂一部分。由于，该区除宁镇山脉隆起区有古生代和中生代老地层出露外，大部分地区被第四系覆盖，所以就长江断裂的具体位置、性质等问题存在许多分歧。由于目前将在该区修建镇江—扬州大桥，故对该断裂进行深入研究的问题又被重新提出。在此通过遥感手段，结合地质、航磁、重力及钻探资料，对该断裂做进一步研究，并探讨其对工程地质的影响。
图1遥感解译断裂
1—夹江断裂；2—次级断裂；3—寒武—三叠系：4—第四系
一、隐伏断裂解译原则
由于第四系覆盖区没有基岩露头，常规的野外地面检查很难确定断裂的产出位置，这给在这种地区进行断裂构造研究带来了很大的困难，一般只能用钻探和物探手段加以研究。
遥感图像是地物光谱的综合反映，它具有直观、综合和宏观的特点，在反映地质构造上特别是线性形迹分析上，能提供大量的信息。这为断裂构造的研究提供了一种新的技术手段。一般来说利用遥感图像进行隐伏断裂构造解译应注意下列特征。
（—）色调
色调应包括色调线、带、面几个方面的因素，不能只强调色调线。色调线固然是断裂构造的重要特征之一，但断裂往往呈带状出现，特别是在较大比例尺的航片上，断裂带常常表现为带状色调异常。面的因素之所以重要是因为大断裂往往是地质体分界线。由于不同地质单元往往具有相似色调，故在色调存在明显差异的界面处，往往是断裂的产出部位。
（二）形态
包括线性和环形影像特征。断裂构造两侧的地质体一般存在差异，从而形成不同的色调和形态。在多数情况下，由于断裂的组成物质和含水性与周围地物有差异，这就造成断裂破碎带与周围地物的光谱特征明显不同，使断裂在遥感图像上表现为线性影纹，因此遥感图像可以揭示地面很难发现的线性构造。环形构造往往是隐伏岩体或古火山口的反映，而这种侵入体和火山机构常与深大断裂有关，故沿断裂带分布有代表古火山口的环形影像也是断裂解译的重要证据之一。
（三）线性特征错断
断裂构造形成时间上有早有晚，性质上也有正断层、逆断层及平移断层等之分。晚期形成的断裂构造可以错断早期的断层线、地质界线等，故线性体的错断是断裂构造存在的直接标志。
（四）地形地貌组合
在第四系广泛发育的地区一般地形差异较小，但上更新统组成的岗地应特别引起注意，沿断裂带这些岗地也可以形成一系列的断层三角面或陡坎。此外，不对称谷地、湖盆扭曲等也是断裂存在的重要证据。
（五）水系格局
水系类型、河网密度、平面形态等均受岩性、构造等地质地貌条件控制，因此可在一定程度上揭示断裂存在与否及性质。比如不同水系类型和水网密度的地质单元之间很可能存在较大断裂；沿山脉发育的数条河流出山区后在山前沿同一走向有规律地弯曲，预示着可能存在山前断裂；河流平面形态呈S状弯曲预示着断层具有左旋平移性质；格状水系则暗示该区很可能存在隐伏的两组直角断层。
（六）点状目标
如火山口、侵入岩体、泉水点、水库、湖泊及河流的汇流点、分流点、拐点等点状目标呈串株状线性展布时也是断裂构造解译的重要标志。
二、图像处理
（一）彩色合成
人眼对色彩的分辨力远大于对灰度的分辨力。为了对区域地质构造有一全面了解。首先是选择合适的波段做一张彩色图像，然后利用该图像进行解译。其中波段选择尤为重要，它直接影响到解译效果。针对工作区地物特点，首先对图像进行了统计特征分析。根据所选的波段应该均值相近、方差最大、相关最小的原则，经过多次尝试最终确定TM543为最佳波段组合图像。
（二）比值增强
通过比值运算可使不同类型地物均值拉开，突出对象的波谱特征差异。据本次工作的特点选择了三种方案。
TM5/TM1，突出第四系细节特征
（TM5×TM7）/（TM1×TM2），突出上更新统与全新统的差异
（TM7×TM1）/（TM3×TM4），突出纹理结构和隐伏构造
最后将三种比值图像做彩色合成，结合灰度拉伸、直方均衡化处理得到色彩丰富、结构更加清晰的图像。
（二）卷积滤波
断裂构造通常表现为线性影纹，在图像上这种线性影像就是灰级的突变。通过卷积滤波可使灰级变化率得到增强，因此，卷积滤波是增强线性构造常用的图像处理手段。在实际工作中选取了Laplace卷积、方向滤波和边缘自动探测滤波等方法，取得了较好的效果。地物的边缘和线性特征得到明显增强，对断裂构造解译非常有利。
三、夹江断裂影像特征
在TM543图像上，沿世业洲东部的下新滩向西延至茅草州直到三江口一带存在一条清晰的紫黄色的线性影纹。在拉普拉斯卷积、东西向滤波和边缘自动探测滤波图像上，沿该带显示许多东西向展布、断续分布的黄色短线。断裂带两侧地物色调存在显著差异，北侧呈暗紫色，南侧呈灰黄色。两侧纹理结构明显有别，北侧为密集矩形纹理，南侧为稀疏线性纹理。在三江口一带的白垩系出露区可见地层被切断形成的陡坎。长江拐点，长江与夹江的汇流点和分流点呈线状展布。从宏观上看，夹江具有截弯取直的影像特征，说明夹江很可能受东西向断裂构造控制。
四、地质、物探、钻探证据
在地质结构上，断层北侧第四系之下分布有巨厚的白垩系红色砂砾岩和老第三系砂岩，而断裂南侧第四系之下为花岗岩侵入体，再向南则为宁镇山脉隆起带，主要由古生代和中生代老地层组成。由此可知断裂两侧岩性地层明显不连续，存在很大的差异。在布格重力异常图上，沿该断裂是地球物理场的重要分界线，北侧为负异常带，南侧为正异常带，其间是一个明显的近东西向线性展布的梯度带。在△T航磁化极平面等值线图上，沿该断裂带显示有串珠状异常。此外，钻探资料揭示在世业州东部已打到120～160m宽的破碎带。浅层地震方法也证实断层存在。
五、夹江断裂综合分析
（一）断裂性质
遥感图像从宏观上揭示该断裂呈近东西向的线性影像。据线性影像延伸方向和宽度可推测夹江断裂走向为近东西向，宽度大于200m。由于断裂北侧第四系厚度大于南侧第四系厚度，故可推测该断裂北盘相对下降，南盘相对上升。钻探资料表明夹江南岸的钻孔打到破碎带的深度小于夹江北岸的钻孔打到破碎带的深度。结合钻孔水平距离可推算断层面倾角约80°。综合上述，可认为夹江断裂为走向近东西、宽度大于200m，向北陡倾的正断层。
（二）时代
钻孔资料表明，第三系中未见破碎带。在遥感图像上，地表的第四系中也未见明显错断证据，故确定该断裂的活动上限为第三纪，即在第三纪后停止活动。由于钻探资料证实该断裂使上白垩统红色砂岩破碎，故可确定该断裂在接受上白垩统沉积后活动过。但这并不意味着白垩纪就是该断裂形成的下限，因为完全有可能该断裂形成得更早，只是在白垩纪时又有复活。据区域地质特征分析，我们认为该断裂可能形成于印支期，即伴随着宁镇山脉的隆起而形成，后在燕山期又有复活，到第三纪时停止活动，被掩埋成为隐伏断裂。
（三）该断裂在区域地质发展史中的作用
从大地构造和地质发展史角度看，该断裂起着重要的作用。它伴随宁镇山脉褶皱隆起而形成，成为北部沿江凹陷和南部隆起的分界线，北部凹陷带接受中新生代沉积，而南部隆起区则遭受剥蚀。燕山期时，该断裂复活，使相对隆起和凹陷进一步加剧，并沿断裂带有中酸性花岗岩侵入。由于南侧一直处于隆起状态，故缺失上白垩统红色砂砾岩沉积，使断裂两侧地质结构上明显不连续。因此，该断裂是一条重要的构造单元分界线。
（四）该断裂对工程影响
由于该断裂在第三纪以后停止活动，破碎带被埋在地下100m以下，成为隐伏断裂，所以该断裂对大桥工程不会造成危险。从工程使用寿命来看，一般工程的设计使用寿命为一二百年，这与地质年代相比只是短暂一瞬，因此不必考虑断裂活动对工程的影响。只要在大桥工程建设时合理避开断裂破碎带，将桥墩建于坚硬的上白垩统砂岩和燕山期花岗岩等坚硬基岩上即可。
六、结论
利用遥感图像研究第四系覆盖区断裂构造特征是一种切实可行的方法，它可以揭示断裂构造的产出位置、走向、规模和空间切错关系。但要解决断裂产状、倾角等具体问题还要结合物探、钻探和野外地质工作，边缘探测滤波和纹理分析能改善图像质量，有利于断裂构造的解译。夹江断裂确实存在，断裂走向呈近东西向、性质为向北陡倾的正断层，其长度大于20km、宽度大于200m。该断裂是宁镇隆起和沿江凹陷的重要分界线，第三纪后停止活动，对工程影响不大。
参考文献
1.江苏省地质矿产局.宁镇山脉地质志.南京：江苏科学技术出版社，1989
2.陈述彭，赵英时著.遥感地学分析.北京：测绘出版社，1990
A STUDY OF THE JIAJIANG FAULT IN THE QUATERNARY OVERBURDEN AREA Sun Yongjun,Fang Hongbin
（Aerogeophysical Survey and Remote—Sensing Center,Beijing 100083）
Abstract
The present paper deals with the general principle of applying remote-sensing image to the interpretation of concealed faults in the Quaternary overburden area and the image-processing technique.An integrated interpretation of the Jiajiang fault is made in combination with geological,aeromagnetic,gravity and drilling data,the remote-sensing characteristics,attitude,size and properties of the Jiajiang fault are summed up and,finally,the influence of this fault upon the construction of the Zhenjiang-Yangzhou Bridge is evaluated.
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