基于重力资料的南海及邻区断裂分布特征研究

断裂构造作为重力异常一个非常重要的解释成果,它与能源和矿产资源勘查、构造单元划分和大地构造分区有着密切的联系.有些地质界线以断裂为界,有些能源或矿产资源与断裂伴生.本文利用重力异常,采用归一化总水平导数垂向导数（NVDR-THDR）断裂识别方法推断了南海及邻区主要断裂平面分布位置,首次采用重力异常曲率属性方法反演了南海及邻区主要断裂视深度.在南海及邻区推断断裂57条,其中一级断裂14条,二级断裂43条;断裂走向以NE和NW向为主,其次为NEE、NWW和NNE向以及NNW、EW和近SN向;一级断裂长度大部分为600~1400 km,二级断裂长度大部分为400~900 km;断裂视深度约为2~10 km,其中一级断裂视深度大部分为2~10 km,二级断裂视深度大部分为2~8 km.该研究成果可以为南海及邻区油气勘探、矿产资源勘探以及基础地质研究提供依据.

     

长江下游地区布格重力异常及深浅部构造特征

为研究长江下游地区地壳结构及深浅部构造特征,本文选用大比例尺布格重力数据,利用小波变换方法进行场源分解处理,剖析不同深度下地壳横向结构,采用Parker变密度模型反演该地区的莫霍面深度,并构建两条地壳密度结构剖面模型,对研究区深、浅部构造进行精细刻画.结果表明,长江下游地区重力场整体呈现NE走向的构造异常,多发育NE向的断裂及隆凹构造.沉积层至上地壳的地壳结构复杂,存在数量较多的小尺度的线性重力梯度条带,形成了15条明显的以NE、NNE方向为主体的构造单元以及2条NW向区域性断裂,多数断层延伸至中地壳;在中、下地壳尺度中,断裂带多沿高、低异常梯度条带分布,其中金坛—南渡断裂与茅山断裂合并,形成规模一条较大的控制性断裂,推断该断裂已经切穿上地幔,结合地震数据发现,两条断裂的相接处在近代以来地震活动性较强,此外茅山断裂在深部向北延伸至镇江市区,受无锡—宿迁断裂带影响截止于埤城附近.区域莫霍面深度分布在31.6～33.4 km,表现为以埤城断凸为中心,东西浅,南北深的‘X’状.     

宜川—泰安重力剖面布格重力异常及归一化总梯度的构造意义

利用宜川—泰安剖面高精度重力观测及GPS测量结果,计算得到该剖面较为精细的垂向一阶导数梯度和布格重力异常归一化总梯度图像.结合前人相关研究结果,本文认为垂向一阶导数梯度主要反映浅部异常场源的位置和低密度地质体的特性.利用该梯度图像,对宜川—泰安剖面经过的7条主要断裂及其空间分布特征进行分析解释,并推测各断裂的可能埋深和性质.      

利用重、磁资料研究五台——恒山地区构造格局

五台恒山地区是我国重要的银、锰、金及多金属成矿区.区内矿产与中生代岩体分布具有密切关系.而中生代岩体主要受断裂构造控制.因此,利用重、磁资料研究五台恒山地区的断裂构造、岩体分布及构造单元,为进一步划分成矿远景区提供地球物理依据.利用归一化总水平导数垂向导数(NVDR_THDR)技术推断研究区断裂分布,共划分断裂23条.其中一级断裂6条.二级断裂17条;利用剩余异常研究岩体的分布特征,共推断隐伏岩体34处。主要分布在五台山、恒山及灵丘一带:根据断裂和岩体的分布特征及重、磁异常场的分区特征,结合相关的地质资料,将研究区划分为11个构造区,主体走向为NE和NNE向.研究表明.NE向断裂对构造单元的展布和岩体分布起主要控制作用,并且岩体主要分布于五台山中部NE、NW及近EW向断裂的交汇处.同时位于不同构造单元的分界处.     

南海北部磁异常特征及对前新生代构造的指示

为了研究南海北部前新生代构造,利用新近的船载磁力测量数据,对磁异常进行变纬度化极,并反演计算视磁化强度和磁源重力异常,以及对三条OBS剖面进行重磁拟合.结果认为东沙隆起高磁异常带是浙闽沿海火山岩带向西的延续,其间被NW向古老的转换边界断裂F10错断;NE向的F2断裂是高磁异常带的南界,并限制了底侵活动的北界;F3断裂在拉伸减薄前是一个薄弱带,两侧深部热状态存在差异,极有可能是晚中生代古俯冲缝合带位置.磁静区在F2和F3断裂之间的磁性层磁性减弱,主要原因是底侵活动引起的热蚀变作用影响;而在F3断裂南侧磁性层磁性较强且较为破碎,斜磁化下磁异常正负相互压制是该区形成弱正磁异常的主要原因,该区磁性层的独特特征也可能反映了"古洋壳"的存在.     

中国东北地区重力场研究——利用改进的三方向小子域滤波划分主构造线及大地构造单元

利用重力异常进行大地构造单元的划分是区域重力资料处理与解释的重要任务.为了精细地划分中国东北地区大地构造单元及其分界线位置,对三方向小子域滤波进行了改进,探讨了改进的三方向小子域滤波的合理性.利用小子域及改进的三方向小子域滤波对研究区布格重力异常进行处理,并与欧拉反褶积反演结果进行对比分析.结果表明,改进的三方向小子域滤波在识别平面断裂的应用中具有更好的效果.综合分析东北地区布格重力异常特征、小子域和改进的三方向小子域滤波结果,划分出延续性较好、规模较大的断裂18条.对研究区重力异常进行了分区,描述了一、二级异常的分区特点,给出了东北地区大地构造单元的基本格架.黑河-齐齐哈尔-白城等重要构造线平面位置的确定突破了传统的重力异常分区模式,指出东北地区NE向构造具有走滑特征,且走滑距离具有由西向东逐渐增大的特点.     

南海北部陆坡神狐海域天然气水合物成藏的流体运移体系

通过新近纪断裂体系和底辟构造特征综合分析认为,底辟构造、高角度的断裂和垂向裂隙系统构成了南海北部神狐海域天然气水合物成藏的主要流体运移体系.神狐海域断层发育,可分为晚中新世活动的NW(NNW)向断层和上新世以来活动的NE(NNE)断层两组.NE向断层活动强度小,规模大,从下至上切穿上新世以来沉积层,组成高角度断裂和垂向裂隙系统.底辟构造在地震剖面上呈直立的、上小下大的烟囱状通道,局部横向扩张呈囊状、花状,形成大型的反射模糊带.底辟构造的发育在上覆沉积层产生了树枝状、似花状组合形态的高角度断裂和垂向裂隙系统,构成了良好的流体运移通道和疏导体系.当富含甲烷气体的流体通过底辟构造、断裂及裂隙系统垂向或侧向运移时,在合适的温压条件下形成天然气水合物.     

准噶尔盆地克-百断裂带火山岩分布特征的重磁资料解释

文中从各类岩石磁化率、密度统计数据出发,对比分析不同地层和岩性的磁性、密度,指出在研究区内开展火山岩重磁研究具有有利的物性基础。在利用带通滤波方法对重磁异常进行位场分离,消除沉积盖层和区域场影响后,获得由火山岩引起的剩余重磁异常,位场分离结果显示,反映火山岩的局部重磁异常多呈串珠状NE向分布。同时采用水平总梯度和垂向导数等边界信息增强手段,圈定研究区内的断裂构造分布情况,划分出了4条向SE弧形突出的NE向主干断裂及其他次级断裂共计15条。通过大地电磁测深了解主要断裂的垂向延伸情况,进一步厘定出深、浅2个断裂系统,并结合构造背景对2个层次断裂的性质、特征和对区内火山活动的作用进行了讨论。在综合分析剩余重磁异常分布特征和断裂构造相互关系的基础上,圈定出3条火山活动带。最后,利用剩余重力异常进行视密度反演,获得古生界顶部的视密度异常,以此为基础,结合钻孔岩性、岩石实测密度值和剩余重力异常分布规律,对古生界顶部的岩性分布进行细致的划分,确定了中奥陶统科克萨依组、下石炭统太勒古拉组和下二叠统佳木河组的分布范围及岩性组成。     

东北亚地区地壳密度结构与垂向构造应力场

本文利用EIGEN-6C4重力数据和ETOPO1地形数据,在考虑物质密度横向不均匀的情况下,在东北亚地区展开地壳均衡研究,并重点分析了长白山的隆升机制.首先,针对穿越长白山和库页岛的两条近乎东西向的剖面（剖面A、B）展开详细研究,以CRUST1.0模型为初始条件,利用布格重力异常数据,基于Airy模型和Airy-Pratt模型分别反演了相应剖面的地壳密度结构,发现两剖面的地壳密度呈现一定程度的横向不均匀特性;接着基于上述密度结构和高程数据,利用Airy均衡理论计算了相应剖面的均衡面深度,并进一步比较莫霍面（Moho）和均衡面的差异,计算了剖面的垂向构造应力分布;然后,把上述方法应用到整个东北亚地区,计算了1°采样的21条东西向剖面的垂向构造应力,插值得到整个东北亚地区的垂向构造应力分布.结果表明,东北亚大部分地区垂向构造应力基本为零,总体处于均衡状态,长白山地区垂向构造应力为-15~-25 MPa,日本列岛垂向构造应力为-40~-50 MPa,太平洋海沟垂向构造应力为15~25 MPa;最后,本文运用自由空气重力异常导纳方法,计算了长白山地区的有效弹性厚度（T_e）和加载比,发现长白山地区的T_e为10 km,表明该地区的岩石圈较为柔软;加载比结果显示,岩石圈初始加载主要来自莫霍面,占总加载的78%,表明长白山的隆升主要源自地幔物质上涌.

     

Daubechies多尺度小波分析技术及其在漠河盆地断裂带划分中的应用

在位场数据处理及解释中,断裂的提取至关重要,因此,如何更有效提取边界信息,压制数据中的噪声成为解释人员重点研究目标.本文通过讨论用于识别重力断裂构造模型的导数方法与Daubechies小波分析方法在信号分析过程中的异同,证明了这两种方法在断裂识别中的有效性.提出将这两种断裂识别方法相结合进行断裂识别的新方法.通过对漠河盆地高精度重力剖面测线数据使用经典断裂反演方法和Daubechies多尺度小波分析相结合的方法划分出10条断裂构造,并在漠河盆地中依据平面重力异常利用上述方法识别出四组断裂构造,详细分析了由剖面数据及平面数据获得的各个断裂的构造特征.通过在漠河盆地高精度实测数据中的应用,多尺度小波分析与经典方法相结合的断裂构造识别方法可有效的避免单用经典方法时产生的多个离散点的影响及对断裂位置划分的干扰.该方法可明显去除一些不收敛的反演点位,使断裂图的清晰度得到大幅度提高.     

DISCUSSION ON THE SEISMOGENIC STRUCTURE OF ZHAN-JIANG BAY AREA FROM THE VIEW OF DEEP FAULT SYSTEM INTERPRETED BASED ON THE GRAVITY DATA

The neotectonics in Zhanjiang Bay area is almost the inferred faults and there are not any active faults seen on the ground surface. So it is difficult for research on the seismogenic structure. This paper analyzes and interpretes the gravity data that can reflect the feature of deep faults and then discusses the seismogenic structure of Zhanjiang Bay area in combination with its geology and earthquake activity. There is a huge NEE-trending high gravity gradient belt lying in the coastal region among Guangdong, Guangxi, and Hainan, and Zhanjiang Bay is located in this gravity gradient belt. We analyzed and interpreted more than eighty images obtained with many different methods one by one, then, got the result that Zhanjiang Bay area is embraced by two giant fault belts trending in the NEE and NW direction respectively, and its interior is crossed over by the NE-trending fault belt. These three fault belts are well shown in the gravity images, especially the NEE-trending fault belt and NW one. The gravity isolines and gradient belts or the thick black stripes of the NEE-and NW-trending fault belts are displayed apparently. Also, these gravity structures are good in continuity, extend vastly and cut deeply. What is more, the NEE-trending fault belt plays a leading and region-controlling part. It shows good continuity, and cuts off the NW-and NE-trending faults frequently and intensively. The NW-trending fault belt also is good in continuity and cuts the NEE-and NE-trending faults relatively frequently and strongly, but it is restricted by the NEE-trending one. Last, the continuity of the NE-trending fault is worse and the strength cutting off NE-and NW-trending faults is significantly weak, just in some segments and in the shallow positions. According to the characteristics above and combined with the analyses of geological structure and earthquake activity, the conclusion can be drawn that the NEE-trending fault is the controlling structure and the main seismogenic structure in Zhanjiang Bay area, and the NW-trending fault is the second one. They conjugate and act together. Therefore, Zhanjiang Bay has the tectonic condition for generating M_S=6.5 earthquakes.     

福建东南沿海及邻区活动断裂的微地貌研究

本文对福建东南沿海及邻区活动断裂进行了微地貌学分析,研究了区内断裂构造第四纪以来的活动特征,并探讨了晚更新世以来的区域构造应力场.结果表明：北东向的长乐—诏安断裂带和与之具有成生联系的北西向断裂,第四纪以来具有垂直运动和水平运动的特征;主要有两个明显的活动期,即早、中更新世和晚更新世;晚更新世以来,北东向断裂具右旋水平滑动,北西向断裂具左旋水平滑动,显示出北西西—南东东向水平挤的区域构造应力场.     

Research on Micro-relief of Active Faults on the Coast of Southeast Fujian and Its Adjacent Area

On the southeast coast of Fujian and its adjacent area, the NE-trending Changle-Zhao′an fault zone and several NW-trending faults that are genetically related to the former are well developed. With micro-relief analysis, the paper deals with the Quaternary activity of the faults and the tectonic stress field since the late Pleistocene in this region. The results indicate that the micro-relief of the NE-trending Changle-Zhao′an fault zone and the genetically related NW-trending faults is characterized by vertical and horizontal movements since the Quaternary; the faults in the region have undergone two active stages since the Quaternary, i.e. early Quaternary and late Pleistocene; since the late Pleistocene, the movement of the NE-trending faults showed a right-lateral strike-slip, while that of NW-trending faults a left-lateral strike-slip, indicating a NWW-SEE oriented horizontal principal stress of the regional tectonic stress field     

Fault slip and modern tectonic stress field in and around Kunming basin

Kunming basin is a Cenozoic faulted basin under the control of mainly SN-trending active faults. In and around the basin, there are a total of eight major active faults. Seismo-geological survey and fault slip observation show that the SN- and NE-trending active faults are mostly sinistral strike-slip faults, while the NW-trending faults are mostly dextral strike-slip faults. Using stress tensor inversion method with 706 active fault striation data at 22 measurement sites, we determined tectonic stress field of the study area. The result shows that modern tectonic stress field in and around Kunming basin is characterized by NNW-SSE compression, ENE-WSW extension, and strike-slip stress regimes. The maximum principal compressional stress (σ1) is oriented 335o~2o, with an average dip angle of 21°; the minimum (σ3) is oriented 44o~93o, with an average dip angle of 14°, and the intermediate (σ2) has a high, or nearly vertical, dip angle. The inversion result from fault slip data is consistent with the result from focal mechanism solutions.     

Two-step interface and velocity inversion

This paper studies the computation method of two-step inversion of interface and velocity in a region. The 3-D interface is described by a segmented incomplete polynomial; while the reconstruction of 3-D velocity is accomplished by the principle of least squares in functional space. The computation is carried out in two steps. The first step is to inverse the shape of 3-D interface; while the second step is to do 3-D velocity inversion by distributing the remaining residual errors of travel time in accordance with their weights. The data of seismic sounding in the Tangshan-Luanxian seismic region are processed, from which the 3-D structural form in depth of the Tangshan seismic region and the 3-D velocity distribution in the crust below the Tangshan-Luanxian seismic region are obtained. The result shows that the deep 3-D structure in the Tangshan seismic region trends NE on the whole and the structure sandwiched between the NE-trending Fengtai-Yejituo fault and the NE-trending Tangshan fault is an uplifted zone of the Moho. In the 3-D velocity structure of middle-lower crust below that region, there is an obvious belt of low-velocity anomaly to exist along the NE-trending Tangshan fault, the position of which tallies with that of the Tangshan seismicity belt. The larger block of low-velocity anomaly near Shaheyi corresponds to a denser earthquake distribution. In that region, there is an NW-trending belt of high-velocity anomaly, probably a buried fault zone. The lower crust below the epicentral region of the Tangshan M _S=7.8 earthquake is a place where the NE-trending belt of low-velocity anomaly meets the NW-trending belt of high-velocity anomaly. The two sets of structures had played an important role in controlling the preparation and occurrence of the M _S=7.8 Tangshan earthquake. Contribution RCEG97006, Research Center of Exploration Geophysics, China Seismological Bureau, China. This project is supported by the Chinese Joint Seismological Science Foundation.     

华南及其相邻边缘海域一些重要断裂的地球物理证据

通过对华南及其相邻的边缘海域的布格重力异常和磁力数据的处理和分析，利用水平方向导数、小波变换及典型剖面反演的共同结果，在研究区中分辨出方向各异的主要断裂共39条，根据重磁异常特征并结合层析成像结果分析了研究区内断裂的分布与延伸，特别对红河断裂带等重要断裂进行了重点讨论，并探讨了它们的延伸及与周边各地质单元之间的关系。     

利用高精度小震资料确定新丰江水库大坝区北西向发震断层

基于2009—2015年广东省河源市新丰江水库库区高精度定位的地震目录(M_L≥1.0),划分出大坝—峡谷区的3个北西向小震密集分布带,并依据成丛小震发生在活动断裂面及其附近的原则,采用模拟退火算法和高斯-牛顿算法相结合的方法,反演了这3个小震密集带相应的断层及断层面参数,包括断层面的走向、 倾向、 倾角、 长度、 深度和地理位置,获得了大坝区北西向断裂带相关断层的成分及几何形态． 结果显示: 3条断层走向为北西—北北西,与大坝—峡谷区走向基本一致,深度为3—12 km,均为陡峭的活动断层,其长度不超过10 km, 在库区应力场作用下均以走滑为主兼少许垂直错动; 大坝附近为几条断层端点与断层相切点的汇集区,区域应力易集中于此而成为库区地震最活跃的部位． 此外,根据断层反演结果及前人资料,论证了白田—双塘断层为新丰江1962年M_S6.1地震的发震构造,并首次发现河源断裂在白田至双塘之间中断了约5 km,中断的断裂构造为白田—双塘断层的一部分．      

基于遥感影像研究宁波地区断裂活动性

利用遥感影像多分辨率、 多光谱以及多传感器相结合的方法, 对浙江宁波地区约1900 km²范围的断裂活动性进行分析判读。 根据断裂的影像特征, 将所判读的断裂分为晚更新世活动, 早、 中更新世活动及第四纪活动不明显3类, 同时对主要断裂的活动性进行了详细分析。 宁波地区主要发育NNE向、 NE向和NW向三组活动构造。 其中NNE向育王山山前断裂, 在TM、 MSS和SPOT影像上都表现出清晰的断层形迹, 切过三处冲积洪积扇, 晚更新世有活动。 走向20°的老鹰山与走向55°的清凉山截然相接显示的线性影像反映出NE向算山-曹隘断裂的形迹, 断裂向宁波盆地延伸, 为宁波盆地规模最大的隐伏断裂。 多时相MSS影像上, 显示出NW向新乐—宝幢和宁波—莫枝活动断层的形迹, 它是深部构造活动在地表的反映, 与走向45°的算山—曹隘断裂, 可能是一组地壳破裂网络。     

延庆盆地大地热流异常及其构造背景

基底构造探测对地热成因机理研究十分重要.对近期完成的区域重力测量数据开展了场源边缘检测和密度界面反演等处理, 获得了延庆盆地新生界基底形态及断裂展布特征.同时收集钻孔测温和热导率资料计算了17眼钻孔的大地热流, 分析了热流异常及其构造成因, 得到结论如下: (1)延庆盆地的基底形态为"一凸四凹一单斜", 即东五里营凸起、姚家营凹陷、张老营凹陷、田宋营凹陷、卓家营凹陷、康庄—沈家营单斜带.延庆盆地由2条NE向断裂控制, 6条近SN向断裂连通山区补给区并切割NE向断裂, 构成纵横交错的浅部断层网络.(2)延庆盆地大地热流平均值为65.8±13.0 mW·m-2, 略低于渤海湾盆地热流均值, 相对高热流区有两处, 一是康庄—沈家营断裂和靳家堡断裂交汇区, 二是西卓家营凹陷和东五里营凸起之间的过渡带.(3)延庆盆地地表热流异常主要与蓟县系碳酸盐岩高热导率地层分布及其厚度变化、多体系浅部断裂组合控制地下水热活动促使热流再分配有关, 盆地北缘佛峪口—黄柏寺断裂发育和燕山期花岗岩侵入影响较小.     

Topography of the Moho and earth crust structure beneath the East Vietnam Sea from 3D inversion of gravity field data

The Moho depth, crustal thickness and fault systems of the East Vietnam Sea (EVS) are determined by 3D interpretation of satellite gravity. The Moho depth is calculated by 3D Parker inversion from residual gravity anomaly that is obtained by removing the gravity effects of seafloor and Pre-Cenozoic sediment basement topographies from the free air anomaly. The 3D inversion solution is constrained by power density spectrum of gravity anomaly and seismic data. The calculated Moho depths in the EVS vary from 30–31 km near the coast to 9 km in the Central Basin. A map of the lithosphere extension factor in the Cenozoic is constructed from Moho and Pre-Cenozoic sediment basement depths. The fault systems constructed by the maximum horizontal gradient approach include NE-SW, NW-SE, and N-S oriented faults. Based on the interpretation results, the EVS is sub-divided into five structural zones which demonstrated the different characteristics of the crustal structure.