利用双平面波干涉面波层析成像方法研究山西断陷盆地及鄂尔多斯地台三维速度结构

本文利用了北京大学在山西地堑的34个台站以及中国地震局台网中心在鄂尔多斯地区46个台站的远震波形数据,运用双平面波干涉的面波层析成像方法,提取瑞利面波相速度频散曲线,开展台阵覆盖区三维速度结构反演,据此分析了研究区地壳和上地幔的结构特征。结果表明,瑞利面波相速度分区特征显著,山西断陷盆地和渭河断陷盆地的相速度整体偏低。鄂尔多斯块体在莫霍面以下有明显高速异常,表明该地块为构造稳定的克拉通块体,鄂尔多斯块体的岩石圈下界面在120～140km的深度左右。与此相反,山西断陷盆地和渭河断陷盆地地下70～120km左右均有低速异常,显示这两个地区构造活动活跃,这也与该区域历史上多次发生强震是相符的。     

旋卷构造应力场与鄂尔多斯地块周缘断裂系成因探讨

当外力的合力不通过活动地块的质量中心时，该地块将产生旋扭运动，运动的结果在其周边形成旋卷构造应力场．在该应力场作用下，与主应力作用面方向一致的断裂将由作用面的力学性质决定其活动方式．与主张应力作用面一致的断裂将产生张破裂，长期作用下将形成断陷盆地；与主压应力作用面一致的断裂将产生逆冲或逆掩活动，或形成褶皱．地质资料表明，长期稳定的华北地块在早第三纪初期解体，其中晋冀陕地块发生过逆时针转动，形成其周缘断陷系；上新世时晋冀陕地块解体，地块东边界西移，出现山西地堑系，形成鄂尔多斯地块．晋冀陕地块周缘的一些主要断裂的构造形迹及力学性质可用旋转构造应力场的主应力作用面解释．      

鄂尔多斯周缘断陷盆地带垂直形变场分析

鄂尔多斯块体是一个内部结构完整作整体不对称隆起运动的块体。主要构造运动发生在块体周缘断陷盆地带和断裂带上。除块体的西南侧为挤压构造带以外,四周被规模不等的断陷盆地所围陷,块体与盆地之间均有区域构造控制,而断陷盆地带均有多个地堑或半地堑作一定斜列式排列,形成于新生代以来不同时期。     

鄂尔多斯地块周邻地震构造体系与强震活动趋势

鄂尔多斯地块位于中国大陆北部,其周邻地震活动十分频繁。本文依据该区历史地震活动及构造发育情况,结合部分试验结果,把鄂尔多斯地块周邻划分了四个应力集中区:一对以隆起为主的压应力集中区和一对以断陷为主的张应力集中区。隆起区为太原—北京区和海原—古浪区;断陷区为汾渭区和河套区。分析各区强震活动,发现以呼和浩特—宝鸡为界,西北和东南两大区中的M≥6级地震活动,存在着134—329年交替发生的现象。看来,下一个活动区以邢台地震为信号转移到太原—北京区和汾渭区中,其强震活动将要持续一百余年。目前汾渭区中的平静值得注意。     

鄂尔多斯地块北部至阴山造山带深部电性结构特征研究

在SinoProbe-01项目的资助下,完成了一条跨越鄂尔多斯地块北部、河套断陷盆地和阴山造山带的大地电磁剖面,剖面长约440 km,共包括24个宽频测点和4个宽频一长周期联合测点.采用NLCG算法对TE和TM模式数据进行了二维反演,获得了该剖面的二维电性结构模型.结果表明:鄂尔多斯地块北部由浅至深电性结构比较简单,成层性较好,大体可分为低阻沉积盖层-高阻上地壳-低阻下地壳和上地幔顶部三层;河套断陷盆地和阴山造山带电性结构相对复杂,电阻率高低相间.鄂尔多斯地块北缘、河套断陷盆地以及阴山造山带区域的壳幔高导体可能与硫化物和部分熔融作用有关,而鄂尔多斯地块内部大规模的壳幔高导层可能是由高导矿物引起的.河套断陷盆地的沉降、阴山造山带的地势抬升和鄂尔多斯地块北缘东胜一杭锦旗一带的的隆起之间有着紧密的关系,它们的形成可能与区域伸展构造环境条件下的软流圈物质上涌有关.     

鄂尔多斯周邻地区地壳应力场——一个简化的力学模型

本文提出了鄂尔多斯周邻地壳应力场的一个简化力学模型。在这个模型中,欧亚板块被简化为一个无限大Hooke薄板,稳定而且完整性好的鄂尔多斯地块则被模拟为一个嵌入在该板内的刚性椭圆核。由于印度洋板块碰撞和太平洋板块的俯冲,使该板承受着一种沿太平洋板块向西俯冲方向的单向压缩。利用该问题的Mycxeлишвили解,分析和计算了鄂尔多斯地块周邻地区地壳应力场,对该地块周邻地壳应力场特征提出了一种可能的解释。认为华北地壳应力场与鄂尔多斯地块周邻应力场可能是同一种力源作用下形成的,鄂尔多斯地块周围存在小区域应力场的原因可能反映了介质明显的非均一性。      

渭河盆地现今三维地壳运动及断裂活动性研究

正渭河盆地西起陕西宝鸡,东至潼关,总体上呈近东西向展布,向东渐转为北东东向。北缘为鄂尔多斯地块,南缘是秦岭造山带,西与鄂尔多斯地块西南边缘的弧形断裂束相连,东与山西断陷带相接。盆地南北边界受活动断裂控制,内部活动断裂发育。由于受秦岭、华山山前断裂带等相关阶状正断层的倾滑运动控制,整个断陷盆地带在时空上呈现出拗陷与隆起,凹陷与     

鄂尔多斯活动地块及边界带1∶50万地震构造图编制

地震构造图是综合反映特定地区地震构造环境和地震活动水平的基础性图件,鄂尔多斯活动地块及边界带1∶50万地震构造图是国家重点研发计划“鄂尔多斯活动地块边界带动力学模型与强震危险性研究”项目的一个专题成果。该图以鄂尔多斯活动地块及边界带为编图范围,参照地震行业有关地震构造图编制标准和数据库标准,在系统收集和整理区域地理信息、地质、活动构造、地震、地球物理等资料的基础上,开展高分辨卫星影像解译,吸收项目最新研究成果,建设了编图所需的基础数据库;通过资料矢量化、地层界线修改、断层修改、图面修饰、图件复核等环节,编制成鄂尔多斯活动地块及边界带1∶50万地震构造图。该图反映了由银川盆地—贺兰山、弧形构造束、渭河盆地、山西地堑系、河套盆地等活动构造单元组成的鄂尔多斯活动地块边界带,以及相邻地块有关地震构造的最新资料,完善了鄂尔多斯地块及边界带活动构造几何学和运动学图像,建成了区域地震构造基础数据库。     

渭河盆地现代地震活动特点分析

渭河盆地是环鄂尔多斯地块周缘大型断陷盆地之一。在环鄂尔多斯地块的4个边中,渭河盆地的现代地震活动属于最弱的一边,表现为环鄂尔多斯地块最大的地震空段。渭河盆地内部由多个次级断块组成,但它们对盆地内的现代地震活动控制却不明显。作为青藏高原东北缘紧邻的一个大型外侧盆地,盆地内的现代地震活动与青藏高原的大震活动存在着一定的响应,表现为伴随着青藏高原的大震活动,盆地内部的地震活动也明显增强。     

鄂尔多斯西缘北段的地壳结构和块体间变形关系

本文对喜马拉雅计划二期部分台站的远震波形数据进行接收函数提取,利用接收函数共转换点叠加方法获得阿拉善地块、鄂尔多斯地块以及银川—河套盆地下方0~80 km深度的速度间断面结构.结果表明:鄂尔多斯地块成层性好,地壳厚度为38~42 km,康拉德界面为18~22 km,阿拉善地区的Moho面深度为38~45 km.河套盆地地壳厚度约52 km,银川断陷盆地和贺兰山下方的Moho面最深为~55 km.鄂尔多斯西缘构造边界下方Moho面变化明显,且黄河断裂为深大断裂直接切割莫霍界面.根据本文的间断面成像结果我们进一步确定阿拉善地块与鄂尔多斯地块分属不同的大地构造单元.与此同时,我们推测贺兰山以西70~80 km范围内和鄂尔多斯地块西缘北段存在地壳增厚变形的可能.     

鄂尔多斯地块东南缘地带Moho深度变化特征研究

鄂尔多斯地块东南缘是主要的历史强震活跃区,曾经多次发生6级或以上的强烈地震,其边缘边界具有较强的地震活动性.本文利用该区域内分布的固定台站数据记录的大量远震体波波形资料,应用频率域反褶积方法提取远震P波接收函数,由H-κ方法测定了各台站下方的Moho深度和V_p/V_s值.研究结果表明:鄂尔多斯地块东南缘的V_p/V_s值介于1.6~1.9之间.东缘的Moho深度介于33.4~45 km之间,太原断陷盆地附近的Moho深度较浅,最浅处为33.4 km;东部北段的延怀盆地、蔚县盆地、阳原盆地和南段的临汾盆地附近Moho深度变化不大,平均深度为40 km.而在东缘东侧,因存在着山西断陷带,导致块体边缘的Moho深度要小于块体内部的Moho深度.块体南缘的Moho深度介于31.0~53.1 km之间,自东段向西段Moho深度逐渐变大,从渭河盆地附近的31.0 km增厚至秦岭造山带地段的53.1 km.总之,鄂尔多斯地块东南缘地带的Moho深度和V_p/V_s值分布具有明显的分块特征,块体内部结构比较稳定,东缘东段地壳结构相对一致,东缘东侧与西侧地壳深度具有明显的差异性,从山西断陷以东向西地壳厚度逐渐增厚,很好地对应了其地质构造特点.     

鄂尔多斯地块北部及邻区Pn波速度结构与各向异性

利用鄂尔多斯地块北部及其邻区2008—2018年期间固定台网的地震波形记录,手动拾取出高质量的Pn波到时资料,反演获得了研究区上地幔顶部的Pn波速度结构及各向异性。结果表明:鄂尔多斯地块北部及其邻区上地幔顶部的Pn波速度存在明显的横向不均匀性,与区域地质构造和地震活动相关;研究区内平均Pn波速为8.18 km/s,鄂尔多斯地块内部表现出大范围的高速异常,阿拉善地块的高速异常体中存在低速异常现象,河套断陷带、阴山—燕山造山带、银川—吉兰泰断陷带和海原—六盘山弧形断裂带区域均表现为显著的低速异常,河套断陷带下方存在向鄂尔多斯地块内部延伸的明显低速异常条带,大同火山群下方存在强低速异常;多数历史强震均发生在低速异常区或高低速异常过渡带上;鄂尔多斯地块内部Pn波各向异性快波方向西部为近NE?SW向,而东部为近NW?SE向,河套断陷带和鄂尔多斯地块西缘、青藏高原东北缘与阿拉善地块的交界带以及阴山—燕山造山带的各向异性快波方向总体均呈现为NW?SE向,而阴山—燕山造山带东部则呈NE?SW向。      

山西地堑系活动构造研究的设想

一、在山西地堑系开展活动构造研究的目的意义 1、山西地堑系的构造部位 在华北地区,以太行山山前断裂为界,自新生代以来,其以西地区相对于华北平原沉降区不断上升,形成了壮观的山西高原。与此同时,在山西高原隆起的轴部发育了一条十分引人注目的地堑系,人们称之为山西地堑系。山西地堑系由走滑正断层控制的剪切拉张产生的一系列盆地所组成。它的东北端起于延怀盆地,经大同盆地,蔚广盆地、忻定盆地、太原盆地、临汾盆地、运城盆地、西南抵灵宝盆地和渭河盆地,斜贯山西隆起中部,全长约1200公里。该盆地带总体呈现出“S”型形态。所有盆地都呈北北东方向延伸,     

盆地边界活动正断层多尺度构造地貌研究——以京西北蔚广盆地南缘断裂带为例

京西北盆岭构造区中发育有怀涿、蔚广、延矾、阳原、灵丘、怀安和涞源等一系列断陷盆地单元,这些断陷盆地的边缘大都受到了NE向活动断裂带的控制.该区内的蔚广盆地就是一个受南部边界正断层控制的、南深北浅的不对称的半地堑盆地.而蔚广盆地南缘断裂带即为控制该盆地南边界的正断层系,也就是本文的研究对象.     

汾渭地堑岩石圈的应力场数值模拟与分析

汾渭地堑系位于秦岭造山带以北,鄂尔多斯地块以东,是我国东部重要的一个强震活动带,构造活动十分密集.目前关于汾渭地堑的研究主要集中于其成因机制与构造演化历史、活动构造分布及地震统计、有限元数值模拟等方面.其中地震地质相关的研究主要覆盖了沉积层和地表断层层面,地球物理研究则主要关注地球的深部结构问题,整体而言较少涉及到浅部...     

应用综合震源机制解法推断鄂尔多斯块体周缘现今地壳应力场的初步结果

利用2007年8月1日至2013年7月21日发生在鄂尔多斯块体周缘的8499个地震的49844个P波初动符号资料,应用综合震源机制解法获得了鄂尔多斯块体周缘0.25°×0.25°的精细地壳应力场,所得应力场结果基本上覆盖了整个鄂尔多斯周缘地区.研究结果表明鄂尔多斯周缘地壳应力场具有以下特征:(1)在环绕鄂尔多斯周缘的银川—吉兰泰断陷带、河套断陷带、岱海断陷带、山西断陷带和渭河断陷带内,综合震源机制解结果以正断层型为主,且综合震源机制解节面走向大体与控制断陷带边界的主要断裂走向相一致,与鄂尔多斯周缘断陷带现今的拉张状态相一致.(2)在鄂尔多斯西南缘,综合震源机制解类型主要为逆冲、逆冲走滑和走滑型,反映了鄂尔多斯块体在西南缘受到青藏高原北东向挤压作用.鄂尔多斯西南缘的应力场的主压应力方向在远处为东向,源自于青藏高原向东北挤压作用,靠近鄂尔多斯块体表现为北东—南西向.(3)P轴方位在局部地区变化较大,但总体呈现规律性变化.P轴方位在鄂尔多斯块体西缘,从南向北,主压应力轴方位更加偏北;在其北缘,由西向东,主压应力轴方位更加偏东.在其南缘和东缘,主压应力轴方位变化不大,大体上平行于控制各断陷带主要断裂走向.P轴倾角在西南缘为近水平,在其周缘各盆地内P轴倾角近直立.(4)T轴方位总体表现为北西—南东向;在鄂尔多斯周缘各断陷带内,T轴走向大体与控制断陷带主要断裂走向以及断陷盆地走向相垂直.(5)鄂尔多斯块体在其西南角受到来自青藏高原的北东向挤压和其东北角深部物质上涌形成的北西—南东向拉张力联合作用,上述作用使得鄂尔多斯块体周缘地区除西南区为挤压区外,其余区域均为剪切拉张区,与先前研究认为鄂尔多斯周缘地区处于引张应力场作用相符合,较好地解释了环鄂尔多斯周缘的断陷盆地构造,亦符合鄂尔多斯块体东西两侧的右旋剪切拉张带以及南北两侧的左旋剪切拉张带的认识.     

鄂尔多斯地块深部岩石圈电性结构研究

近年来新的研究成果反应出鄂尔多斯地块岩石圈并不是一个具有深根的完整的刚性块体,尤其在鄂尔多斯北部以及河套地堑发现有大范围的下地壳-上地幔低速低阻物质,如果这一情况属实,那么人们对鄂尔多斯地块的认识将发生大的变化.为此,我们在华北克拉通西部布设了一条穿过鄂尔多斯地块、河套地堑和阴山造山带的南北向大地电磁剖面,试图通过深部电性结构的探测提供更多信息.该剖面全长约850 km,共布设54个宽频测点和17个长周期测点.二维和三维反演结果均表明:鄂尔多斯地块内部以38°N为界,南部和北部电性结构存在明显差异.鄂尔多斯地块南部地壳至上地幔150 km深度范围内整体表现为高阻,具有刚性克拉通的特征;鄂尔多斯地块北部到河套地堑之间下地壳出现低阻层,特别是鄂尔多斯北端与河套地堑接壤地段,深部存在一个规模较大的下地壳-上地幔低阻异常体,该异常体从河套地堑开始,横向上向南延伸到鄂尔多斯地块内部约200 km,纵向上从下地壳向下延伸到上地幔(约100 km深度).根据该异常体的空间特征,参考该区地震波低速异常体的分布,我们认为鄂尔多斯北部及河套地堑中下地壳到上地幔存在热物质,其原因与深部的构造活动有关(软流圈热物质上涌、侧向流动等),这一情况可能反映出鄂尔多斯地块北部岩石圈深部正处于被改造(或者破坏)阶段,这对进一步认识青藏高原东北缘与华北克拉通之间的深部关系具有一定的启示作用.     

断陷带内潜在震源区上限震级的估计(以鄂尔多斯周边断陷带为例)

本文研究了鄂尔多斯周缘断陷带各断陷盆地新生代以来的垂直差异运动特征、断陷盆地中构造单元的划分及其与历史强震活动的关系,给出了断陷盆地内发生最大震级的地震与活动断层的几何尺度、第四系与新生界厚度的比值的关系,并讨论了这种关系的物理意义和理论依据。在此基础上提出了估计断陷盆地内未来发生最大震级地震的定量依据。     

鄂尔多斯地块周缘地区构造活动与应变积累特性研究

正鄂尔多斯地块位于青藏、华北、华南三大亚板块的交接部位,四周被断裂和断陷盆地带所围限,其西南角直接受青藏块体的NE-NEE向推挤;近30年内该地块周缘地区(包括其西南角碰触的青藏块体东北缘地区)曾发生1989年大同M_s6.1、1990年景泰M_s6.2、1995年永登M_s5.8、1998年张北M_s6.2、2000年景泰M_s5.9、2013年岷县漳县M_s6.6、2015年阿左旗     

山西断陷带地震活动的新构造背景

鄂尔多斯块体东缘的山西断陷带,是块体周缘形成最晚、地震活动强度最大,频度最高的断陷带.地震活动与控制断陷盆地的主干断裂、盆地的沉降中心、盆地的发育历史、盆地新构造的复杂程度、盆地的北北东走向段等密切相关.盆地间与盆地内的北西向断裂对地震活动也有一定的控制作用.文章还讨论了断陷盆地是一种地震构造类型及晋陕断陷带等问题.