辽宁核电站温坨子厂址的地震地质研究钟以章(辽宁省地震局，沈阳，)摘要辽宁省瓦房店温坨子是东北地区第一个被选用的核电站厂址。但在厂址认定过程中对一些地震地质问题存在不同看法，为此，进行了一两年的深入研究。本文着重介绍了这个认定过程中的几个地震地质问题；针对这些问题进行的三方面的研究以及研究工作取得的认识。关键词核电站选址；地震地质；地震构造区；危险性评价；断裂活动性辽宁省瓦房店温坨子是东北地区第一个被选用的核电站厂址。不过，在厂址的几个地震地质问题上存在不同看法，通过近一两年的深入研究，现已将该厂址认定。本文将就辽宁核电站选址中的地震地质研究作简要介绍。一、地震地质概况辽宁核电站温坨子预选厂址位于辽东半岛西侧、辽东湾东岸，地理坐标为东经121。29，，北纬39。48’。大地构造上，厂址处在华北断块区次级构造单元辽东块隆与下辽河一辽东湾块陷相过渡的部位。在厂址周围300 km的范围内有长度大于50 km的第四纪活动断裂3l条，其中晚更新世一全新世断裂lo条。研究区内地震活动较为频繁。自公元419年至今，共发生肘。≥4％地震61次，最大地震为1976年唐山7．8级地震。厂址所在的辽东半岛在构造上是一个长期上升的隆起区，前寒武系的古老岩系广泛出露。这里的构造十分复杂，在近厂区(指厂址周围50 km范围)有8条长度大于15 km的断层。其中对厂址影响较大的断裂是金州断裂和郯庐断裂北段。厂址周围5 km范围内全部是古老岩层出露，有8条长度大于300 m的断裂。近东西向的东岗断裂离厂址只有3 km远。辽东半岛是地震活动比较频繁的地区，历史上曾多次发生5级地震，1907年在离厂址48 km的瓦房店市发生一次4％级地震，1975年在距厂址150 km的海城发生一次7．3级地震。从1970一1990年区域地震台网观测资料来看，在近厂区共记录到肘。≥0。5地震63次，最大震级为3．3级。在厂址5 km范围内只发生过3次M。一0．7—1．O地震。总之，厂址周围地区地震地质条件较为复杂，但厂区相对简单。二、厂地评价中的几个地震地质问题在温坨子厂址地震安全性评价工作中面临三个重要的地震地质问题，即，郯庐断裂、金州断裂对厂址的影响；东岗断裂的活动性；如何确定合理的设计基准地面运动参数等。1．郯庐断裂是我国东部活动性最强的地震活动带，沿该断裂带曾发生过6次7级以上地震。其中，1668年郯城一莒县地震为8．5级。用地震构造法评定厂址地震危险性时，要求将断裂上的最大地震沿走向挪到离厂址最近处，以估计厂址的地厦峰值加速度。如果对断裂带不同段落上的活动特点不作分析，将8．5级地震任意移动，那么，位于郯庐带两侧的辽东湾东西岸就很难找到合适的核电站厂址。金州断裂是一条纵贯辽东半岛的区域性大一5一断裂，同时也是一条地震活动构造。它离厂址有40多公里。该带上的地震活动对厂址的影响也不清楚，需要通过研究解决。2．离厂址仅3 km的东岗断裂活动性如何?是不是能动断裂?这两个问题长期以来存在不同的看法。另一个需要解决的问题是，在陆地上它与金州断裂是否相联，在海域是否与郯庐断裂相联。3．如何按厂址及周围的实际地震地质条件合理地确定设计地面运动参数。三、重大地震地质问题研究针对以上三个问题，我们进行了以下几个方面的研究。1．大量事实证明，大型断裂带的活动在空间上是不均匀的，即活动断裂具有分段性，按照断裂的分段性理论，我们对离厂址较近的郯庐断裂和金州断裂作了分段性研究，所考虑的分段标志包括构造类型、几何形态、断层活动机制和运动学特征、断层活动时代和地震活动等。2．为了研究东岗断裂的活动性，我们进行了1：2．5万的地质填图、槽探、物探、跨断层形变观测、微震观测、显微构造分析和样品年代测试等项工作。地质现象是说明断裂活动性的重要依据，为此，我们沿断裂开挖了7个探槽剖面，在断裂带共采集热释光样品30个，取得有效数据21个。另外，为了查明断裂的活动次数，还采集了10个岩组样品，作显微构造分析。形变测量是判断断裂现今活动的有效手段，为监视东岗断裂的最新活动，跨断层布设了短水准和短基线，由南北向和东西向两条测线构成，总长145 m，1983年7月一1984年12月，每月观测一次，共取得18次观测结果，以后每2月观测一次，取得了12次观测结果。东岗断裂与地震是否有关系，还需要进行专门的观测。为此，布设了监测能力较高的地震小台网，由4个临时台组成，从1983年7月至1988年共进行了5年多的观测。一6一要解决东岗断裂与活动构造之问的关系，需要研究东岗断裂的东延与西延问题。为查明东岗断裂往东的延伸情况，在吴家屯一双庙予和曹家屯布设了两条地质剖面和5条物探剖面，探测结果证明断裂未穿过曹家屯。东岗断裂往西是否延伸入海，一直是一个有争议的问题。为此，在陆地海岸边布设了7条物探剖面，在海域实测了8条北20。东方向的物探剖面和一条北70。谣方向的联络剖面，总长94．3 km。控制面积55 km2，探测方法以浅地震测深为主，辅助方法有磁力测量和水深测量。地震测量采用了以电磁脉冲和电火花为震源的两种方法。3．厂址地震地面运动参数的确定。核电站设计基准地面运动参数的确定需要考虑两个级别的地面运动，即安全停堆地震(s：)和安全运行地震(s。)。S：用地震构造法、综合概率法和最大历史地震法确定，S。采用S。一半的值。通过对区域地震地质资料的综合分析，在研究区内共划分出8个地震构造区、7条地震活动构造和33个震级上限在6级以上的潜在震源区。并确定了厂址所在地震构造区的本底地震为5．5级。在此基础上用地震构造法、综合概率法和最大历史地震法对厂址的地震地面运动参数作了计算。四、研究工作所取得的几点认识1．按照活断层分段理论，在原来将郯庐断裂带分为四段的基础上，又对离厂址最近的下辽河一莱州湾段进一步作了分段，根据对该段地震地质特征的详细研究，自南而北可将该段再分为三个亚段。南段称莱州湾～渤中亚段，中段称渤中～营口亚段，北段称营I：1一开原亚段，从各个亚段地震活动特征来看，最靠近厂址的渤中一营口亚段地震活动较弱，只有2次5级左右的地震发生，仅在该亚段南端发生过一次6．5级地震。故郯庐断裂带北段对厂址有影响的地震只要考虑6．5级就足够了。2．东岗断裂的活动性如何是一个长期有争议的问题，综合各种资料证明，尽管该断裂在中更新世时期有过活动，但自10万年以来停止了活动，不是能动断层，其依据是：(】)从探槽剖面可以看出，东岗断裂穿切了中更新世砂砾岩层(Tc—11-2，TCll-3剖面)。但未错切上覆的晚更新世地层(T01—15，TCl0—1)，说明断裂最后的活动在中更新世。(2)从年代测定结果看，断裂带上覆盖层中共采取了l1个热释光样品，取得有效数据9个，其时代为12．2—6．37Y年。在断裂带采集断层泥和断层破碎物样品15个，其中有效数据为lo个。其年代数据可分为两组，一组为11--17万年，另一组为24—33万年。这说明断裂的两期活动均在中更新世，晚更新世以后断层没有活动。(3)自1983年以来，5年多的跨断层短水准和短基线测量资料表明，形变曲线未有明显的异常变化，断裂现今没有活动，这与某村民住房建在断裂上近百年来无破坏的现象是完全一致的。(4)多年的地震观测资料证明，断裂上没有肘。≥3．5的地震，也没有震中沿断裂密集分布的现象，唯有1981年12月2日的东岗3．O级地震落在该断裂附近，但并不能证明东岗断裂是地震活动构造。(5)东岗断裂与活动性较强的郯庐断裂和金州断裂是否相联也是判断东岗断裂活动性的重要判据。陆地部分的地质观察和物探资料说明，东岗断裂在曹家屯以西开始转为北北西向，而没有沿原来的走向往东延伸。该断裂往东不可能与金州断裂相联，它的东部端点离金州断裂至少有30 km。在辽东湾海域所进行的海洋物探工作表明，离东岗断裂最西端的I—I，测线上未发现断裂形迹，在I—I，，舡一Ⅲ，测线发现了未切入上覆松散层的断裂。在Ⅵ一Ⅵ7测线以西的三条主测线上未发现断裂形迹。所以，东岗断裂在海域的延伸最多只有5．25 km。它与郯庐断裂北段并不相联，两者相距约20 km。总之，东岗断裂虽然在两条活动构造之间，但与它们并不相联，构造活动上没有联系。3．温坨子厂址地面运动参数(sz，S。)的确定。利用地震构造法确定地面运动参数需要考虑地震构造区，地震活动构造和最大潜在地震。通过分析地震地质资料认为，对厂址影响最大的是辽东湾地震构造区和辽东地震构造区。前者是最靠近厂址的构造区，后者为厂址所在区。辽东湾地震构造区是郯庐地震带北段的重要组成部分。分段性研究结果表明，郯庐带上的8．5级地震不能移到辽东湾地震构造区。因为两者的构造条件不同。该构造区的最大潜在地震只要考虑1922年6．5级地震即可。将这个地震沿构造区边界迁移到离厂址最近处(约20 km)，按公式A。=254．78eo，87w(曰+15)一1·732O'一---62．7计算得到厂址基岩峰值加速度(4。)为149Gal。式中：M=震级，R=震中距(km)，O-一---标准差。通过对厂址所在的辽东地震构造区进行的详细工作，在厂址周围30 km范围内未发现地震活动构造。厂址周围50 km范围内的地震活动构造是金州断裂，它离厂址48 km，计算得到厂址的基岩水平峰值加速度为88Gal。从辽东地震构造区的地震地质条件分析，该区的本底地震可确定为5．5级。由于近厂区没有地震活动构造，于是，假定本底地震是直接在厂址下面发生的直下型地震。对温坨子厂址来说，本底地震对厂址的影响要比其它构造因素大。5．5级地震的震中烈度一般是Ⅶ度，它所对应的加速度上限值是177Gal。综合概率法和最大历史地震法所求得的厂地基岩峰值加速度分别为175Gal和89Gal。取上述各种方法的最大值，温坨子厂址的S。应当是177Gal。为安全起见，建议Sz取200Gal。根据有关规定，S。不得少于S。的一半，故S，取为100Gal。五、结论通过对区域及厂址附近地震地质条件的综一7一合研究可以取得以下结论：辽宁核电站温坨子厂址处在地震地质条件比较复杂的地区，厂址周围50 km内有晚更新世活动断裂，并发生过一次破坏性地震。近20年来共记录到几十次微震。但是，在厂址周围30 km范围内地震活动微弱，曾经有过争议的东岗断裂自晚更新世以来没有活动。厂址在地质构造上是一个相对稳定区。活动性较强的郯庐断裂和金州断裂对厂址影响很小。对厂址地震危险性评价有影响的诸因素中，以本底地震的影响最大。温坨子厂址的S。取值为200Gal，Sl取S2的一半为100Gal。SEISMOGEOLOGICALRESEARCHONTHEWENTUOZISITE oFLIAoNINGNUCLEARPOWERSTATIONZhongYizhang(SeismologicalBureau ofLiaoningProvince，Shenyang，)Wentuozi ofWafangdian，LiaoningProvince is the first chosen site of the nuclear station for theNortheastChina region·But there had been different ideas existing about some seismogeolo．． gical problems during the process of determining the plant siteI and further research was made for one or two years to that end·This paper mainly describes the several seismogeological pro·· blems in the process of site decision，the research in three aspects carried out to counter these problems and the common understanding reached in the research work．Key words the siting of a nuclear power station；seismogeology；seismotectonic province； risk evaluation；fracture activity

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