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.     

银川断陷盆地地壳结构与构造的地震学证据

通过跨银川断陷盆地,完成了一条长68.9 km的高分辨深地震反射探测剖面,首次获得了银川盆地地壳精细结构、地堑型断陷盆地深部断裂系（黄河断裂、银川断裂、贺兰山东麓断裂）特征及深浅构造关系.结果表明：银川断陷盆地上地壳为双程走时8 s（深度约20 km）反射面以上的区域,上地壳上部地层层位丰富,地层分段连续性较好,上地壳下部地层分层特征不明显,地质构造简单;下地壳(8～13 s)反射能量较弱,反射同相轴不明显;下地壳下部壳幔过渡带（13 s附近）由一组能量较强、持续时间较长（1.5 s）的反射波组组成,厚度约4.5 km.芦花台断裂、银川断裂分别于12～12.5 km、18～19 km深处交汇于贺兰山东麓断裂,贺兰山东麓断裂于28～29 km深处交汇于黄河断裂,黄河断裂为错断Moho面的深大断裂,银川地堑为以黄河断裂为主,其他断裂为辅组合而成的负花状构造.根据贺兰山东麓断裂和银川断裂的相互关系,认为贺兰山东麓断裂对1739年平罗—银川8级地震起主要控制作用.     

鄂尔多斯盆地西缘构造带北段深部电性结构

在横跨鄂尔多斯盆地西缘构造带北段的查甘池—银川—五湖洞约200 km长的东西向剖面上,进行了67个测点的大地电磁探测.使用“远参考道”和Robust技术处理数据.分析了各测点视电阻率、阻抗相位、二维偏离度、电性主轴方位角、磁实感应矢量等参数,采用NLCG二维反演方法对TE和TM两种模式的数据进行了二维反演.得到的二维电性结构表明,沿剖面查汗断裂带、贺兰山东缘断裂带和黄河断裂带是明显较大型电性边界,为超壳断裂带,而三关口断裂带深部延深不大.沿剖面阿拉善地块、贺兰山褶皱带、银川断陷盆地和鄂尔多斯地块具有明显不同的深部电性结构特征.阿拉善地块内部除浅表电阻率较低外,以下到深度约50 km都表现为高电阻特性.贺兰山褶皱带电性结构复杂,电阻率高低相间.银川盆地具有上宽下窄最深达约8 km低阻层,具有断陷盆地特征.鄂尔多斯地块具有低-高-低的深部电性结构特征,成层性较明显.     

断层破裂方式对银川盆地强地面运动的影响

银川盆地是受断层控制的断陷性盆地,边缘和内部发育了多条断裂带,特别是其内部晚更新世-全新世活动的银川隐伏断层可能对银川市的建设规划和抗震设防影响较大.为了研究银川隐伏断层活动对银川盆地强地面运动特征的影响,本文以银川隐伏活动断层作为目标断层,模拟了断层发生Mw6.5特征地震时,在单侧破裂和双侧破裂两种方式下,银川盆地的强地面运动分布特征.分析结果表明在两种破裂方式下,盆地内强地面运动表现出不同形态的地震条带状分布特征和上盘效应;同时受到银川盆地边缘断裂"西陡东缓"构造特征的影响,地表强地震动分布和断层附近观测点的时程也呈现出独特的盆地边界反射作用.在单侧破裂和双侧破裂两种模式下,近场强地面运动集中区总体上呈现北强南弱的现象,银川市及附近的芦花台等地区是强地面运动分布的主要区域.     

利用人工地震测深剖面研究银川盆地及两侧区域的S波速度结构

本文利用人工地震探测剖面获得的E-W向S波数据,参考P波资料,利用正演算法对该条剖面获得的Sg、Sc1、Sc2、SmS及Sn波波组信息进行了相关计算与处理,获得了沿剖面S波的地壳二维速度结构,结果显示:银川盆地及其两侧区域的地壳速度结构和壳内界面分层都显示出较大的差异.银川盆地及其以西区段呈现四层地壳结构,鄂尔多斯块体内部由西向东C2界面逐渐缺失,显示三层地壳结构特征.且壳内界面及速度等值线变化相对平缓,显示出稳定的地壳结构特征.剖面中段的银川盆地沉积盖层埋深最深达到7.6 km,盆地下方Moho界面的隆起与基底的凹陷呈镜像关系,隆起最浅处深度为38.5 km左右.银川盆地西缘至阿拉善块体边缘中下地壳内出现局部低速异常,横向影响范围达到120 km左右,速度值明显比周围介质低0.15~0.28 km/s个量级,壳内界面起伏变化剧烈,与两侧块体接触及其耦合部位速度结构异常紊乱,显示出断陷活动、地壳不稳定的特征.阿拉善块体壳内速度等值线变化较为平缓,Moho界面相对其他块体显示出较深的深度.沿剖面从获得的S波二维速度结构特征可以看出各块体地壳速度结构特征、深部构造环境、以及深部介质物性差异,揭示了银川盆地在周围块体相互运动、碰撞、挤压背景下的应力变形特征.     

贺兰山—银川地堑及邻区重力异常特征及构造意义

贺兰山—银川地堑及邻区地质结构复杂,对该区域深浅结构特征的研究具有重要意义.本文采用重力归一化总梯度成像和二维小波多尺度分解方法对研究区内重力异常进行了垂向和横向构造分析.重力归一化总梯度成像结果显示高低转换带的倾角、倾向与地质上的贺兰山东麓断裂、银川断裂和黄河断裂分布吻合较好,贺兰山西麓断裂与贺兰山东麓断裂汇交深度约18km,银川断裂与黄河断裂汇交深度约25km;二维小波多尺度分解成像结果表明正谊关断裂、贺兰山西麓断裂、芦花台断裂和银川断裂为上地壳断裂,贺兰山东麓断裂、青铜峡—固原断裂以及黄河断裂为下地壳断裂,且这三大断裂可能分别是阿拉善地块东南边界和鄂尔多斯地块西南边界;1739年平罗M8.0古地震震中与银川断裂在重力剖面深度约15km汇交,其垂向高低梯度为强变形带,同时古地震震中位于重力正负异常转换部位的低值区,据此可推断此次古地震的发震构造是银川断裂.这些结论可提高对贺兰山—银川地堑及邻区地质结构的认识,为该区地壳动力学过程及强震的孕震机理研究提供一定的科学依据.     

贺兰山和银川盆地的岩石圈结构和断裂特征——深地震反射剖面结果

位于南北构造带北段的贺兰山和银川盆地是华北克拉通西部的一个板内构造变形带和活动构造带,有着复杂的形成和演化历史,对该区复杂的地质构造和现代地震活动有着重要的控制作用.2014年初,跨银川盆地和贺兰山完成的长度135km的深地震反射剖面揭示了该区的岩石圈层结构和断裂的深浅构造特征.研究结果表明,沿剖面莫霍面埋深自东向西逐渐加深,地壳厚度40~48km,且不同构造部位的地壳反射结构图像、速度分布、壳内界面形态和莫霍面起伏存在着明显差异.深地震反射剖面揭示,贺兰山两侧有着不同的断裂构造特征,在贺兰山东侧,黄河断裂、贺兰山东麓断裂以及银川盆地内的多条隐伏断裂均为第四纪以来仍在活动的正断层,控制了银川盆地的新生代沉积,在剖面上呈"负花状"构造展布;在贺兰山西侧,巴彦浩特断裂和贺兰山西麓断裂在剖面上表现为东倾的逆冲断层,使得贺兰山隆起区的中生代地层发生褶皱、冲断和结构变形;地壳深断裂位于银川盆地的西侧,该断裂倾角陡直,向下错断中-下地壳和莫霍面,向上可能与两组上地壳断裂相联系;这套不同时期形成的走滑、逆冲和正断并存的深浅断裂系统是该区盆山耦合、地壳结构变形和壳幔结构变化的构造条件.深地震反射剖面揭示的另外一个重要现象是,在贺兰山和银川盆地之下还存在有一组强能量的上地幔反射波组(UMR),其界面深度约为82~92km,暗示该区上地幔中存在有速度跃变层或速度间断面,反映了该区上地幔结构的纵向不均匀性.探测结果为进一步分析研究华北克拉通西部复杂的深部结构、不同地块的结构差异和深浅构造关系等提供了地震学证据.     

基于接收函数和面波联合反演的银川盆地下方正断层系统三维壳幔S波速度结构

贺兰山-银川盆地构造带分布有一系列平行的正断层,历史上发生过8.0级强震,这种在大陆内部具备8级以上发震能力的正断层系统是非常罕见的.为深刻认识这一构造系统的精细结构特征,在该构造系统附近布设了104个宽频带流动台站,同时收集周边固定台站和其他流动台站资料,通过对206个台站的接收函数与面波联合反演研究,获得了构造区下方高精度三维S波速度结构.结果显示,在银川盆地内部以四条断裂为界呈现典型的“堑中堑”盆地特征;通过对正断层系统的地震活动性分析,在盆地南侧发现一个沉积层厚度变化显著、地震分布集中的条带,推测为正断层系统的南部边界.贺兰山与银川盆地交界两侧,存在地壳厚度差异和壳内速度结构分异现象,而交界处在上地幔呈现低速带,这可能与构造带位于阿拉善和鄂尔多斯块体之间有关.银川-平罗8.0级主震发生在银川盆地下方四条断裂交汇部位,位于盆山交界高低速分异部位偏高速区一侧,盆山交界下方的上地幔低速异常体可能促进了地震成核.综合地质钻探证据、微震活动性、区域应力场和本文速度模型,推测贺兰山东麓断裂带是1739年银川-平罗8.0级大地震的发震构造.     

利用地震折射和反射波资料研究银川盆地浅部结构和隐伏断裂

银川盆地是华北克拉通西部构造活动较为强烈的一个新生代断陷盆地.为了研究银川盆地的地壳浅部结构和活动断裂特征,我们利用2014年在银川盆地完成的深地震反射剖面数据,采用初至波层析成像方法得到了银川盆地高精度的基底P波速度结构和构造形态;考虑到仅根据速度结构剖面还难以确定断裂的准确位置、断层上断点埋深、断层的近地表构造组合样式等特征,研究中还采用浅层地震反射波勘探方法对银川盆地内的隐伏断裂和1739年平罗8.0级地震的地表破裂带浅部结构进行了高分辨率成像.研究结果表明:银川盆地与两侧地块的浅层P波速度结构和沉积盖层厚度差异较大,银川盆地总体呈现出明显的低速结构特征,盆地基底面起伏变化较大,基底最深处位于芦花台断裂和银川断裂之间的银川市下方,其深度约为7000~7200 m;贺兰山隆起区显示为明显的高速特征,地表出露中-古生代基岩地层,缺失新生代地层;鄂尔多斯地块西缘的浅层P波速度明显高于银川盆地,基底埋深相对较浅,推测其新生界地层厚度小于2500 m.浅层地震反射剖面揭示的地层反射界面形态和断裂的浅部构造特征非常清楚,黄河断裂、贺兰山东麓断裂、银川断裂和芦花台断裂不仅是错断盆地基底的断裂,而且还是第四纪以来的隐伏活动断裂,这些断裂的交替活动形成了"堑中堑"的盆地结构,并对银川盆地的形成、盆地内的新生代地层厚度和第四纪沉降中心具有重要的控制作用;在近地表这些断裂表现为由2~3条断层组成的"Y字形"断裂构造,且主断裂的最新活动可追踪至晚更新世末期或全新世,是构造继承性活动的结果.本文的研究结果不仅可为进一步分析银川盆地的基底结构、隐伏断裂特征和活动构造研究等提供新的地震学证据,而且还可为该区城市规划中避让活动断层提供科学依据.     

1739年平罗8级地震发震构造

1739年平罗8级地震是银川平原上有史以来发生的最大一次破坏性地震。关于该地震的发震构造尚有不同认识。在近年获得的探槽、钻探、浅层地震勘探等资料的基础上,对红果子长城及周边台地的地震位错现象开展了调查和详细测量,并再次探讨了1739年平罗8级地震的发震构造。结果表明,贺兰山东麓断裂的最后一次破裂事件发生在距今600~700a之后,修筑于500a前的明长城被错断。尽管银川隐伏断裂的展布和极震区相吻合,但该断裂向北终止于姚伏镇,全新世活动段长度不超过36km,其最后一次地表破裂事件发生在距今3 400a之前不久,银川隐伏断裂在1739年平罗8级地震中没有发生地表破裂。断裂附近生长地层的发育和地层无同步变形的事实表明,银川隐伏断裂并没有发生被松散层吸收而未抵达地表的破裂。因此,1739年8级地震的发震构造是贺兰山东麓断裂而非银川隐伏断裂,2条断裂没有发生同步牵连活动。平罗8级地震的发震构造和极震区分布的异位,可能与断裂倾向、地下水位深度、盆地结构、松散地层厚度、居民聚集等因素有关,这类由盆地边界铲形断裂发震而极震区向盆地中心偏移的现象,应在类似地区的抗震设防中予以重视。     

利用接收函数方法研究四川地区地壳结构

采用接收函数反演和共转换点(CCP)偏移叠加成像方法, 利用四川数字地震台网宽频带的52个区域固定地震台站和布设的两条52个宽频带流动地震观测台站的远震地震波形数据资料, 对四川地区地壳结构进行研究。 结果表明, 四川地区的Moho面深度在青藏高原和四川盆地差异明显, 在川西高原地区地壳厚度为52~68 km, 在川滇地块地壳厚度为50~60 km, 在中地壳内存在不连续的低速层分布; 而在四川盆地地壳厚度为38~45 km, 地壳内没有低速层存在。 Moho面深度从川西高原的60多公里至四川盆地的约40 km, 在二者的交界处龙门山断裂带下面, 存在厚度约30 km左右宽的下降过渡带, 说明其下的Moho面可能受断层影响, 结构比较复杂; 在高原地区的上地壳界面和下地壳上界面比四川盆地的相应界面深; 高原地区在中地壳的上部有不连续的低速层分布, 在松潘—甘孜地块的上地壳下部存在向南东运动的脆性推覆体, 在羌塘—理塘地块的上地壳下部存在向南东和南运动的脆性物质流动。     

隐伏活动断层的多层次综合探测——以银川隐伏活动断层为例

以银川活动断层试验探测为例,介绍了第四纪巨厚沉积区隐伏断层多手段、多层次探测的步骤与方法。在对前人资料综合分析的基础上,选择银川市兴庆区新渠梢村为综合探测试验场。首先,分层次布施道间距10m、5m和1m的浅层人工地震勘探,由深至浅将银川隐伏断层主断层逐步控制在可以布施浅钻勘探的程度。然后,实施钻孔联合剖面探测,确定了断层的准确位置和倾角,获得了由钻探资料可分辨的断层上断点埋深8.3m的信息。最后,通过大型探槽开挖,查明了断层实际上断点埋深1.5m和5期古地震活动事件。结合地层年龄的初步测定,得出了银川隐伏断层主断层中—晚全新世活动的结论     

拉脊山断裂带遥感特征研究

拉脊山断裂带在遥感影像上具有明显的线性构造特征,由拉脊山北缘断裂带和拉脊山南缘断裂带向北东凸出的弧形挤压逆冲断裂带构成,成为北侧的西宁—民和盆地、南侧的循化—化隆盆地和东侧的临夏盆地等多个晚新生代断陷盆地的边界,拉脊山北缘断裂带全长230km,由数段弧状不连续的断裂带组成。拉脊山南缘断裂带全长220km,由5段不连续宽缓波状断裂带组成,其左旋活动形成了拉张型的山间盆地——千户盆地,左旋水平位移180～640m不等。历史上沿拉脊山南、北两侧发生过20余次5级左右中等破坏性地震,这与遥感解译该断裂带的几何特征相一致。     

深井盆地南缘断裂特征与活动性研究

深井盆地是山西断陷盆地带北段内部一个规模很小的次级盆地,为中更新世以来发育的三角型山间小型盆地。盆地附近断裂发育,构造复杂,深井盆地南缘断裂为主控边界断裂,控制着盆地的发展演化。本文通过对地形地貌、断裂剖面、地层测年及地震活动等方面的分析和研究,获得了断裂活动时代和活动速率等参数,综合阐述了断裂的空间展布及活动特征。研究表明:深井盆地南缘断裂晚第四纪期间仍在活动,最新活动时代为晚更新世晚期;断裂具有分段性,西段长约6km,多处可见断裂错断晚更新世地层剖面,属正断倾滑性质;东段表现为盆地与黄土斜坡直接接触,由西向东断裂地貌表现逐渐减弱,未见明显的断裂剖面,止于NW向构造,附近发生的4次4 3/4级地震与该段断裂关系密切。     

秦岭造山带与沉积盆地和结晶基底地震波场及动力学响应

秦岭-大别造山带横贯中国大陆中部,并将我国东部分为南北两部;即华北克拉通和扬子克拉通.在南、北相向运动力系驱动下构成了一个极为复杂的复合、叠加构造带、成矿带和地震活动带.同时导致了该地域异常变化的沉积建造和强烈起伏的结晶基底.然而对它们形成的地球物理边界场响应,岩相和结构的异常变化尚不清晰,特别对盆山之间的耦合响应更缺乏深层动力过程的理解.为此本文通过该区榆林-铜川-涪陵长1000 km剖面的地震探测和研究结果提出：（1）沉积建造厚度变化为4~10 km,结晶基底起伏强烈,幅度可达4~6 km;（2）一系列基底断裂将该区切割为南鄂尔多斯盆地和秦岭北缘前陆盆地、秦岭-大巴造山带和南缘前陆盆地与东北四川盆地,其中前陆盆地为秦岭北渭河盆地和秦岭南通江-万源盆地;（3）秦岭造山带是北部华北克拉通向南推挤、南部扬子克拉通向北推挤下隆升的陆内山体,并构筑了其南、北前陆盆地;（4）秦岭造山带的南、北边界并非是一条边界断层,而应是包括前陆盆地在内的组合界带;（5）秦岭与大巴弧形山系源于同一深部结晶基底,即同根生.这一系列的新认识对深化理解秦岭-大巴造山带形成的深层动力过程和演化机理及厘定扬子克拉通的真实北界具有极为重要的意义.     

银川盆地岩石圈结构——长观测距宽角反射与折射剖面结果

利用2014年完成的穿过银川盆地人工源宽角反射与折射剖面的3炮长观测距资料,采用基于地震波走时反演方法的Rayinvr算法得到了研究区地壳和上地幔的速度结构.结果表明:研究区地壳厚度为42—48 km,莫霍面沿剖面展布形态呈现出东西两侧浅、中部较深的特征,莫霍面最深的区段位于贺兰山下方. P波速度沿剖面随着深度的增加呈正梯度增大,然而在深度约为90—103 km的岩石圈地幔中,识别出两组较明显的反射界面,两组界面之间并未发现P波速度随深度而显著增加,表明研究区下方存在与地球平均模型中速度随深度增加而增大不相符的速度结构,推测银川盆地下方岩石圈与软流圈之间可能存在速度过渡带.      

贺兰山东麓断裂南段套门沟-榆树沟段全新世活动与古地震

贺兰山东麓断裂是银川地堑西侧的重要构造,控制着银川地堑的西侧边界,其最新活动特征是评价未来银川市地震危险性的重要依据。文中在贺兰山东麓断裂南段套门沟—榆树沟段断裂两侧1km范围内1:10000地质填图的基础上,选择在大石头沟两侧进行探槽研究,获得该段断裂在14ka以来共发生了3次古地震事件,分别距今13.8ka、7.9ka和3.0ka,重复周期约为6ka和5ka左右     

Deep structures of the east Dabie ultrahigh-pressure metamorphic belt,East China

The Dabie Mountain is one of the best places for geologists to study the ultrahigh-pressure metamorphism (UHPM) because coesite-bearing eclogites and other UHPM rocks are well ex-posed on the surface. The Dabie UHPM belt has been studied by many geoscientists with re-markable results[1—9]. Recent researches show that the host rocks of the coesite-bearing eclogites, such as gneiss and marble, also contain coesites[10—14], thus undergoing ultrahigh-pressure meta-morphism. The idea of con…