鄂尔多斯块体东部边界带新地质构造与地震活动的几个特点

鄂尔多斯块体东部边界带为南起渭河盆地、运城盆地,经临汾盆地、太原盆地,忻定盆地,北至大同盆地及怀来延庆盆地等新生代断陷盆地带。亦称山西裂谷带或山西隆起断陷带。     

忻定盆地的地震活动

山西断陷带北部的忻定盆地,历史上曾发生过3次7级以上强震,是地震学界所关注的一个地区。本文较系统地从地震的空间展布、时间序列、应变释放、7级地震前的地震活动图象、震源破裂区展布等方面研究了该盆地的地震活动性,均得出一些明确结论,这些结论对忻定盆地的危险区划及震情监视是有意义的。     

太原盆地及周边地区双差层析成像

山西断陷带位于鄂尔多斯与华北地块交汇处,是我国著名的历史强震活动带之一,尤其是断陷盆地中部区域,6级以上地震频发.本研究旨在揭示忻定盆地中南部、太原盆地及临汾盆地中北部交汇处的深部结构特征,分析盆地的形成和演化,探讨该区域孕震环境.利用山西地震台网观测数据以及固定地震台站融合流动台站得到的地震数据,共7455个地震事件,采用双差层析成像方法,反演得到了太原盆地及周边地区的三维P波速度结构及精定位结果.层析成像结果显示,忻定盆地、太原盆地的中上地壳为明显的低速异常,被高速的石岭关隆起隔开,深部结构特征相对简单.太原盆地、临汾盆地及灵石隆起之间的深部结构特征较为复杂,反映了两个盆地演化过程的复杂性.穿过忻定盆地的速度剖面显示,在中地壳存在明显的低速异常体,且大部分地震都发生在该低速体上方;穿过太原盆地北部的剖面显示,该区域在20~25 km深度范围内有较密集的地震分布,并勾画出交城断裂呈犁形的断层特征;穿过太原盆地中部的剖面显示,太原盆地自西向东沉积层逐渐减薄;穿过临汾盆地的剖面揭示,汾东断裂在浅部倾角较陡,随深度增加倾角逐渐变小,倾向向东.     

临汾盆地新构造格局与地震活动

临汾盆地是山西断陷带新构造最复杂、地震活动最强的断陷盆地.本文在叙述了盆地发育史的基础上讨论了盆地的全部边界;并详述了盆地新地质构造单元的划分及其特点.着眼于盆地的整体,讨论了临汾盆地地震发生的新构造运动背景.     

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.     

山西地区应力场变化与地震的关系

收集了1970～2006年37年的小震初动符号建立了震源机制解数据库,研究了山西断陷带小震综合机制解时空演化特征.结果表明:山西断陷带小震综合机制解以走滑正断层为主,断陷带两端以拉张作用为主,中部地区以剪切作用为主,忻定盆地、太原盆地的区域应力场与华北区域应力场差异较大.利用沿山西断裂带布设的GPS监测网1996～2007年12期复测资料,分析了山西断裂带水平运动与地震活动的关系.结果表明:山西断裂带现主要受NWW-SEE向压应力场、NNE-SSW向张应力场的控制.1998～1999年有一次较为明显的应力扰动,空间上表现为北强南弱,接着发生了1999年11月1日大同-阳高5.6级地震.     

山西断陷带上地幔顶部Pn波速度结构与各向异性成像

本研究拾取了中国数字测震台网固定台站记录的2008—2019年期间发生在山西断陷带及邻区2级以上天然地震事件及陕西神木、府谷等3级以上非天然地震事件共25304条高质量Pn到时数据,反演了山西断陷带及邻区上地幔顶部高分辨率Pn波速度结构与各向异性.研究结果显示,山西断陷带及邻区Pn波速度结构差异较大,大同火山及以南区域、忻定盆地、太行山造山带、华北盆地南部和吕梁山局部地区表现为显著的低波速异常,而运城盆地、临汾盆地北部、太原盆地、大同盆地北部、华北盆地北部和鄂尔多斯块体呈现明显的高波速异常.大同火山下方上地幔顶部的低波速异常与Pn快波方向呈现以火山为中心的近发散状结构特征,结合已有的远震上地幔成像结果,暗示大同火山岩浆可能来源于地幔深部,岩浆的底侵或热侵蚀作用造成了该地区岩石圈的破坏以及整个华北克拉通的"活化",这一推论符合克拉通的热-化学侵蚀破坏模型.山西断陷带上地幔顶部速度异常形态较好的对应了研究区的地质构造,Pn快波速方向与地质构造的展布方向和SKS波各向异性的特征基本一致,说明变形形式以简单剪切为主,表明其形成和演化过程与上地幔物质运移过程有密切关系.     

忻定盆地晚更新世晚期的一次构造运动

忻定盆地是山西地堑系北部的一个张性断陷盆地,第四纪构造运动活跃。野外调查表明,盆地内晚更新世晚期经历了一次较强的构造运动,它使得断块山地进一步抬升,中止了末次冰期鼎盛期的一次河流加积过程,位于断裂上升盘的洪积扇扇顶部分也被抬升为洪积台地,山前形成了十几米到几十米的断层陡崖;构造运动还导致断层上升盘河流下切,形成了Ⅱ级阶地。黄土-古土壤时间标尺和多种方式的测年结果表明这次构造运动开始于距今2万年左右     

山西系舟山西麓断裂右旋错动证据及全新世滑动速率

山西断陷的忻定盆地和太原盆地之间为石岭关横向隆起。系舟山西麓断裂即位于石岭关隆起东侧的基岩和黄土梁界线附近,走向北5°—15°东,倾向西,倾角65°,向北与北东东走向的系舟山北麓断裂相交,向南隐伏于太原盆地。它是一条连接太原和忻定两盆地的现代活动断裂。经野外工作,我们发现了该断     

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。     

渭河盆地带地貌结构与新构造运动

根据基岩断块山地、波状黄土源（洪积台地），平缓黄土塬（洪积扇裙），阶地等较多实际资料，研究渭河盆地带地貌结构与活动断裂及新构造运动间的关系。研究认为，层状地貌的发育与形成，主要受以盆地带南缘断裂带为主的相关阶状正断层正倾滑活动的控制，盆地带南缘断裂带除产生强烈的垂直差异运动外，还由盆边向盆内扩展，并导致盆地带另一侧向北扩张，此活动格局控制和影响了盆地带地貌的形成与演化，地貌类型及其分布格局可作为研究活动构造及评估地震危险性的标志。     

渭河断陷盆地带的形成演化及断块运动

渭河盆地和灵宝盆地的形成始于始新世 ,中新世运城盆地开始形成 ,到上新世时期渭河断陷带统一。早更新世断陷带内形成广阔的“三门湖” ,中更新世时期“三门湖”逐渐萎缩消亡。晚更新世以来断陷带继承性的发展。由于受秦岭、华山山前断裂带等相关阶状正断层的正倾滑运动的控制 ,断陷带演化过程主要表现为大幅度的沉陷、扩张并接受巨厚的堆积 ,在其内部产生了一系列向南掀斜的断块差异运动。断陷带新地质时期垂直差异运动十分强烈 ,是一强地震活动区     

山西活动断陷带主要断层垂直形变分段特征

断层运动方式与滑动速率是断层活动性研究和地震危险性判定的重要参数。本文基于山西断陷带多年积累的跨断层水准观测资料,在处理与重构的基础上采用断层活动性分析方法,基于构造分区给出各构造区主要断层现今运动特征。结果表明,山西断陷带主要断层在观测期内以继承性正断运动为主,各盆地断层运动特征具有显著差异,表现为南、北两段的垂直活动量明显大于中段,其中,忻定盆地累积变化量值最小。从断层垂直活动速率来看,五台山断裂、系舟山山前断裂、唐河断裂和霍山山前断裂跨断层测段活动速率明显低于全区水平;受长期构造应力加载及区域中强地震影响,各时段断层运动也存在差异变化,下达枝、亭旨头、太原、广胜寺等部分跨断层测段表现出明显的断层逆继承运动、断层相对闭锁等特征。     

渭河断理解盆地带的形成演化及断块运动

渭河盆地和灵宝盆地的形成始于始新世，中新世运城盆地开始形成，到上新世时期渭河断陷带统一。早更新世断陷带内形成广阔的“三门湖”，中更新世时期“三门湖”逐渐萎缩消亡。晚更新世以来断陷带继承性的发展。由于受秦岭、华山山前断裂带等相关阶状正断层的正倾滑运动的控制，断陷带演化过程主要表现为大幅度的沉陷、扩张并接受巨厚的堆积，在其内部产生了一系列向南掀斜的断块差异运动。断陷带新地质时期垂直差异运动十分强烈，是一强地震活动区。     

山西地震带的现代构造运动

山西地震带具有强度大、频度高、地震在断陷盆地内集中的特点、是现代构造运动强烈的地区之一。山西隆起区的中部,由一系列斜列断陷盆地组成,主要分布方向是北东和北北东向。盆地之间存有很大的不均匀性。几个主要的断陷盆之间,均由横向隆起带所隔开,隆起带主要分布方向为近东西向,是最新活动的隆起构造,廿多年地壳垂直形变资料表明,这些隆起带现代构造活动强烈,形变速率大,两侧相对变化显著。同时、钻探和物探资料表明,在断陷盆地内部还存在着局部隆起带和凹陷带。     

山西断陷盆地带形成机制的初步数值模拟

本文在分析山西断陷盆地带的各种地质、地球物理资料的基础上,用三维粘-弹塑性有限元方法对该断陷带的形成机制进行了模拟计算。表明山西断陷盆地带的形成是地壳深部的上隆作用和北东—南西向挤压应力场在深部隐伏断裂上派生的右旋滑动共同作用的结果。地壳深部的上隆是一个主要的不可忽视的因素     

黏土实验模拟分段剪切拉张下的偏斜角差异对汾渭裂谷带形成演化的影响

汾渭裂谷带由2组走向不同的盆地组成:以拉张为主的NEE向盆地(或盆地系)和以右旋走滑为主的NNE向盆地。相邻NEE向盆地(或盆地系)间的连接区由NNE向盆地和地垒组成。汾渭裂谷带南、北段总体走向NEE并以拉张为主,中段总体走向NNE且具走滑兼拉张的性质。汾渭裂谷带各段具有以下特征:各裂谷段新生代盆地按照先南、再北、后中段的时间顺序形成;盆地连接区规模依中、北、南段递减;忻定盆地东端平行于裂谷带北段走向延伸成NEE向,西端沿逆时针方向旋转成NNE向,而临汾盆地与忻定盆地呈近似反对称的展布。但是已有模拟实验或数值实验均无法解释这些特征,原因在于它们忽略了裂谷分段性对NEE向盆地及其连接区演化的控制作用。文中结合已有地质调查资料,基于黏土实验和数字图像相关方法,观测了在基底的分段右旋剪切拉张作用下上覆黏土盖层的裂陷过程,并对黏土盖层表面的变形场时空演化进行了定量分析。实验再现了汾渭裂谷带的主要构造特征,结果表明:1)裂谷带南、北、中段偏斜角(裂谷带两侧块体的相对运动方向与裂谷带走向之间的夹角)的依次递减是造成NEE向盆地的形成时间和连接区规模在各裂谷段呈现上述特征的原因。2)相邻NEE向盆地的相互作用是形成具有右旋剪切拉张的NNE向连接区的原因。3)相邻裂谷段之间的相互作用可能是造成忻定盆地和临汾盆地特殊构造特征的原因。因此,汾渭裂谷带各段的构造差异主要源于各段偏斜角的差异。但模型还存在不足之处,其中值得进一步完善的是模型未考虑汾渭裂谷带先存构造的影响,因而未能详细模拟汾渭裂谷带南、北段内盆地的构造特征。     

华南沿海沉积盆地的新构造运动及其与地震的关系

华南沿海大多数中新生代沉积盆地属于断陷盆地，分析这类盆地的演化发育可以将其划分为完成型、继承型和新生型三类，它们的新构造运动特征，尤其是第四纪以来的活动性有明显差异。通过地质地貌方法初步估算了三类盆地的垂直构造运动的速率，在进行对比后认为，其构造运动的强度与地震活动有密切关系。指出三类盆地主要分布地区的两条地质界线对划分我国东南沿海地震可能有一定意义。     

兰州-民和断陷盆地地热地质条件分析及热储概念模型

研究了兰州—民和盆地的地热地质条件，认为盆地位于中祁连隆起带的东段，为地壳厚度陡变带部位，发育的NWW向和NNW向深大断裂成为深部热源的上升通道并控制地温分布．导热断裂与低热导率岩层组合容易形成地热异常，形成层状热储和带状热储．均为低温地热资源．提出该断陷盆地的热储概念模型是地壳深部供热—深大断裂导热—低热导率岩层聚热一侧向地下径流补水．     

汾渭断裂带近10年GPS观测获得的剖面变形与应变积累分析

利用1999～2009年汾渭断裂带GPS速度场观测资料,研究了跨断裂剖面变形动态演化特性、应变积累的分段差异性以及汶川大地震等的可能影响.结果表明:近10年来山西断陷带南段、渭河盆地中东部应变积累相对较快,山西断陷带北端的蔚广盆地南缘断裂、渭河断裂西段也存在一定程度应变积累.汶川大地震影响相对明显,2007～2009年...