Active fault survey on the Tanlu fault zone in Laizhou Bay

Introduction The Tanlu fault zone, the largest active structure in the eastern region of China, is character-ized by right lateral strike-slip movement with dip-slip component in the Quaternary; it shows great significance for the modern seismicity (FANG et al, 1976; Institute of Geophysics, China Earthquake Administration, 1987; GAO et al, 1980; MA, 1987; LI, 1989; CHAO et al, 1995). The Tanlu fault zone is the boundary between the Jiaoliao block and the North China Plain block of …     

郯庐断裂带及其邻区上地幔顶部Pn波速度与各向异性层析成像

本研究拾取了中国数字测震台网固定台站记录的2008-2016年2级以上地震事件中的27233条高质量Pn到时资料,反演得到了郯庐断裂带及其邻区上地幔顶部Pn波速度和各向异性结构模型.结果显示,研究区上地幔顶部Pn波速度结构存在强烈的横向不均匀性,速度异常形态与区域地质构造较为吻合.太行山造山带、鲁西隆起、大别造山带、苏鲁褶皱带、胶辽隆起和华北盆地南端等隆起区表现为低波速异常,而黄海北、南部盆地、渤海湾和华北盆地北部等凹陷区均为高波速异常.壳内强震主要发生在Pn低波速异常和高低波速异常的横向过渡地带,说明强震的发生与上地幔结构的横向变化之间存在有一定关联.郯庐断裂带两侧Pn波速度以郯城地震为界其东北侧和西南侧分别分布有与断裂带近平行的低波速异常条带,而西北侧和东南侧分别分布有高波速异常条带,各向异性快波方向近乎沿断裂带走向,可能由于上地幔热物质沿郯庐断裂带上涌形成低速异常后断裂带发生左旋平移运动所致.华北盆地内上地幔顶部Pn波速度结构和各向异性的明显变化,反映华北克拉通破坏过程中经历了地幔热物质上涌、莫霍面隆升以及岩石圈拆沉等复杂构造变形.

     

A recent paleoearthquake on Qingfengling seismic fault of Tanlu fault zone

Introduction The Tanlu fault zone lies in the eastern China, which is an important huge active fault with a long history. It has experienced a complex generation and evolution process and affects significantly the regional structure, paleogeography, magma activity, minerogenesis and earthquake activity in the area. With a length of 2 400 km, the fault zone consists of 2-4 or more parallel faults of 10-40 km in width, cutting through different geotectonic elements in the eastern China （FANG et al, 1986）. On July 25 in 1668, an extraordinarily large earthquake of M=8.5 occurred on the Changyi-Dadian fault （F1） that is an embranchment of Tanlu fault zone, resulting in a surface rupture with a total length of 130 km （LI et al, 1994; CHAO et al, 1995）. The paleoseismic study reveals that 3 events with a magnitude equal to 8 occurred on the Changyi-Dadian fault. The recent event occurred 3 500 a ago and the reoccurrence interval is about 3 500 a （LIN and GAO, 1987）. During the Tancheng earthquake （on July 25, 1668）, the Anqiu-Juxian fault was not ruptured, which was a Late Pleistocene active fault （ZHENG et al, 1988; GAO et al, 1988; CHAO et al, 1994） and was doubted as the seismogenic fault of the M=7.0 Anqiu earthquake occurred in 70 BC by certain geologists （CHAO et al, 1994）.     

Bouguer gravity study of middle section of Tanlu fault

Although Tanlu fault is one of the most important tectonic fault zones and active earthquake belts in eastern China, little is known about its deep structure. In this study, we use the existing Bouguer gravity data to study the middle section of the Tanlu fault zone, which is also known as the Yishu fault zone. Our gravity inversion results indicate that the Moho has an abrupt offset in depth at the Tanlu fault zone and it has a relatively smooth variation away from the fault zone. The crustal structures on both sides are different from each other. Sediment is thin on the west side with an average thickness of less than 5 km, while it is as thick as 6 km on the east side. The thinnest sediment （3-4 km） is at the fault zone. Moho depth increases from 33 to 34 km on east side and from 36 to 38 km on west side. Tanlu fault zone is shown as a wide zone of linear gradient in the Bouguer gravity anomaly.     

郯庐断裂带江苏段安丘-莒县断裂全新世活动及其构造意义

郯庐断裂带是中国东部重要的活动断裂带和边界构造带,其鲁苏段全新世活动断层的空间展布和古地震序列是地学关注的焦点问题,也是准确评价区域地震危险性的重要参数.以往研究工作多集中在郯庐断裂带地表地貌现象明显且有强震记录的山东段,而江苏段则研究程度相对较低,有关郯庐断裂带江苏段全新世活动断层范围和古地震序列问题存在争议.本文利用野外地质地貌调查、浅层地震勘探、钻孔联合剖面以及古地震探槽等多层次综合方法,重点开展郯庐断裂带江苏段全新世活动断层的分布和古地震序列研究.结果显示全新世时期,安丘-莒县断裂是郯庐断裂带江苏段的主要活动断层,且江苏全段该断层都是全新世活动断层.通过对比宿迁闸-皂河镇断裂南北安丘-莒县断裂的断层地貌和断层最新活动时间,并结合宿迁闸-皂河镇断裂在第四纪没有活动过等证据,推测该断层在全新世时期并不是区域阻碍破裂的断层.探槽揭示郯庐断裂带江苏段全新世两次古地震事件,事件Ⅰ限定在（6.2±0.3）-（13.4±0.7）ka B.P.之间,而事件Ⅱ限定在（2.5±0.1）ka B.P.到现今,全新世两次古地震间隔较长.基于构造类比法,安丘-莒县断裂具有深部孕震的构造特点,是区域未来强震的潜在发震构造.

     

郯庐断裂带南段大地电磁主轴方位统计分析及其意义

本文利用多测点-多频点阻抗张量统计成像技术统计分析了三条横跨郯庐断裂带南段的大地电磁剖面上的电性主轴分布特征,从电性主轴的角度描绘了大别郯庐构造区不同构造的特征及构造间的几何关系.统计结果显示:郯庐断裂带南段在断裂带浅部的电性主轴方位及二维有效因子中有明显的显示,同时郯庐断裂带南段可能未影响断裂深部介质;扬子板块及大别块体东南部地区浅部和深部的主轴方位明显不一致,表明浅部和深部之间存在结构不整合,主轴方位表明不同深度的介质受不同方向构造力的作用;大别造山带南部及以南地区深部介质中EW向电性主轴可能是板块汇聚时期扬子板块深部韧性层受NS向挤压应力作用的结果,郯庐断裂带以东地区深部韧性层中NWW向的电性主轴则是扬子板块沿郯庐带向NNE方向运动形成的;北大别块体深浅一致的电性主轴分布特征符合中生代穹隆抬升、增厚的演化过程.对该地区电性主轴的统计结果为认识该地区的深部结构及地下介质的运动极性提供了重要的依据,也为认识大别郯庐构造区的演化过程提供了新的证据.     

依—舒地堑汤原与方正断陷宝泉岭组二段沉积体系的异同

通过对不同位置、不同性质、不同地质年代断层分别进行布设测线,测量不同种类地球化学气体逸出浓度并开展专题研究,得出郯庐断裂宿迁段断层气Rn、CO₂浓度变化同步性较好,浓度异常区域与断层破碎带具有一致性,郯庐断裂宿迁段断层气浓度与断裂活动年代有关,全新世活动断裂浓度最高,晚更新世活动断裂稍低,早第四纪断裂浓度最低等结论。此项研究对在郯庐断裂宿迁段开展地球化学气体观测,进而预测地震具有重要的指示意义。     

Recent activity of Chihe segment of Tanlu fault zone

Introduction The southern part of the Tanlu fault zone, especially the sections to the south of the Huaiheriver, has been taken as the sections that have been inactive or inert since Late Pleistocene (Insti-tute of Geology, State Seismological Bureau, 1987; CHAO, et al, 1999; SHI, et al, 2003). Thepresent authors have found the structural features that are inconsistent with the previous viewpointduring their researches. The new knowledge about active features along the Tanlu fault …     

郯庐断裂带鲁苏皖段地壳速度结构的分段特征及其地质意义

本文采用天然地震近震走时反演地壳三维速度结构的方法获得了郯庐断裂带鲁苏皖段及附近地壳(30°N—37°N,113°E—122°E)三维速度结构.对地壳内分层速度结构的分析发现,郯庐断裂带鲁苏皖段存在速度的分段特征.郯庐断裂带鲁苏皖段浅层35.3°N以北,34.5°N—35.3°N间,33°N—34.5°N间呈现的速度分段和地表出露地层有关,与地质上安丘段、莒县—郯城段,新沂—泗洪段三个破裂单元相对应,且和各段的地震活动相呼应,表明郯庐带新沂到泗洪段可能是断裂的闭锁段.郯庐断裂带鲁苏皖段地壳速度结构自浅至深分为三段, 大体位置是:南段(32.5°N—33°N以南),中段(32.5°N—33°N至35°N—35.3°N),北段(35°N—35.3°N以北).上地壳分段与苏鲁超高压变质岩带的插入有关,中、下地壳速度分段则可能和火山岩滞留有关.地壳各层速度结构不同段的速度差异反映了构造块体的速度差异,表明各构造块体在地壳下部仍有差异,郯庐带西侧速度总体高于东侧,反映了不同构造块体的形成和组成差别,也说明了该断裂带可能延伸到莫霍面.而不同深度的分段性可能反映了不同地质演化过程.     

Dispersion attenuation structure of the crust around the Weifang-Jiashan segment of the Tanlu fault zone in North China

On the condition that the velocity ratio of compressive wave to shear wave is stable during the propagating process of seismic wave, this paper develops an estimation method for medium quality factor based on single station's travel time difference between direct S and P waves and the first period signal of direct P wave. 8 774 high SNR wave data altogether recorded by 75 stations are analyzed. The results show that: (1) under the normal regional stress field, the quality factors Q_mSP in the stable tectonic area are higher than that in the active tectonic area around the Weifang-Jiashan section and its surrounding area in the Tanlu fault zone; (2) in the Juxian-Tancheng section the seismic wave attenuation is relatively quick, and the media is relatively broken, suggesting no tectonic stress accumulation; (3) the Xinyi-Sihong section is currently locking and in accumulating elastic strain energy stage, which has the deep environment and conditions of strong earthquake generation similar to those of the 1668 M8.5 Tancheng strong earthquake.     

郯庐断裂带合肥段五河—合肥断裂构造特征

五河—合肥断裂是郯庐断裂带的西边界断裂,该断裂穿过合肥市城区,是1条规模较大、切割较深的隐伏活动断裂.为了研究该断裂的浅部结构特征、空间展布以及断裂活动性,我们利用2015年在合肥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郯庐断裂带合肥段的浅层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,研究中跨五河—合肥断裂还完成了2条高分辨率的浅层地震反射剖面.研究结果表明：郯庐断裂带合肥段是一个由多条主干断裂构成的复杂构造带,近地表速度结构表现为凹隆相间的构造特征,且沉积盖层厚度明显受到郯庐断裂带分支断裂的影响和控制.五河—合肥断裂在P波速度结构剖面表现为高速和低速区的分界,对断裂两侧的地层沉积具有重要的控制作用,该断裂向下错断了盆地基底,向上错断了埋深21~35 m的中更新统下部地层,其最新活动时代为中更新世早期.研究结果不仅为进一步认识五河—合肥断裂浅部构造形态提供了地震学依据,还可为该区断裂两侧的城镇规划和建设中避让活动断层提供基础资料.

     

郯庐断裂南段走滑和伸展断裂的深部结构及位置关系

郯庐断裂带是亚洲东部著名的断裂活动带,经过多年的研究,取得了一系列重要成果,但涉及断裂带内部精细结构、走滑与伸展断裂体系的研究成果较少.本文以其中的嘉山—庐江段为对象,依据高精度大地电磁（EMAP）和人工地震剖面及航磁异常资料,剖析了断裂带内部精细结构,明确了伸展和走滑断裂体系组成和平面位置,认为该段由多条主干断裂组成,具有断裂属性横向分区的特征：以池河—太湖断裂为界,东侧主要发育池河—太湖(隐伏)、嘉山—庐江和古河—散兵等断裂,组成正花状构造样式,主要呈现压剪性走滑活动特征;西侧主要发育五河—合肥、石门山和池河—太湖（浅部）等断裂,呈现半地堑结构,其中2条断裂往南伸入合肥盆地而消失,只有池河—太湖断裂继续南延为合肥盆地的东部边界,主要呈现伸展活动特征.本文提出的断裂带横向分区等认识,既融合了前人有关“裂谷论”和“平移论” 的重要成果,又弥合了二者的认识分歧,为今后精细研究郯庐断裂带提供了一条新思路.     

基于背景噪声成像方法研究郯庐断裂带中南段及邻区地壳速度结构与变形特征

郯庐断裂带是贯穿我国东部北北东走向的一条深大断裂,其中南段及其邻区（115°E-121°E,29.5°N-35°N）穿过了大别造山带、苏鲁造山带、长江中下游成矿带及合肥盆地.为了研究该区域地壳速度结构及变形特征,我们使用安徽省和江苏省及其周边地区105个台站（固定台站98个,流动台站7个）的垂向连续波形数据,时间范围从2014年5月到2015年7月,共计14个月.利用背景噪声互相关方法,从垂直分量互相关函数中最终提取了2590条瑞利面波相速度频散曲线,反演得到周期范围为5~30 s的瑞利波方位各向异性相速度分布图,再反演每个网格点瑞利面波相速度频散得到一维层状横波速度模型,然后拼合起来组成三维横波速度模型.根据本文反演结果并综合已有资料,我们得出如下结论：（1）在北大别、蚌埠隆起、长江中下游成矿带、合肥盆地北部大桥凹陷区域存在中地壳横波高速体,可能与岩石圈和下地壳拆沉以及中生代中国东部大范围岩浆活动有直接关系,更深层原因可能与古太平洋俯冲相关;（2）苏鲁造山带南缘,垂直于嘉山响水断裂,从南向北中上地壳低速体深度变浅,这个低速体可能是高压/超高压变质岩与扬子板块接触处的破碎带,是扬子板块与华北板块接触的边界;（3）郯庐断裂合肥-嘉山段两侧以及大别造山带东缘短周期瑞利面波相速度快轴方向与郯庐断裂带走向基本一致,可能是三叠纪碰撞期与白垩纪时期的大规模左旋走滑活动的结果;（4）合肥盆地南部15~20 s周期的瑞利波相速度快轴方向为北西-南东向,反应该区域中下地壳快波方向为北西-南东向,推测是大别造山带折返的痕迹;（5）郯庐断裂带的结构和地震活动性存在明显的分段性,嘉山-郯城段郯庐断裂带现今地震活动性弱,但发生过较强的古地震,推断现今郯庐断裂带宿迁段可能处于闭锁状态,从长远来看要注意该地区发生大震的可能.

     

依舒断裂带北段莫霍面特征与泊松比

伊舒断裂带北段是黑龙江省地震跟踪监测重点区域之一,具有较强的地震活动性,为主要历史强震发生区域.利用该区域4个固定地震台记录到的远震地震事件资料,采用频率域反褶积方法,提取远震P波接收函数,再利用H-κ叠加方法计算台站下方莫霍面深度和泊松比.结果 表明:受太平洋板块俯冲作用的影响,块体间相互挤压,双鸭山地震台下方莫霍面...     

合肥形变台跨郯庐断裂短水准异常研究

以合肥形变台短水准测量场地各基岩点与检测线路端点(基岩)组成水准环线进行连测,利用重复观测资料,估算各点稳定度.研究认为,观测资料长期趋势变化是西端A点受环境条件改变的干扰造成的.     

High resolution tomography of the Tanlu fault zone near Hefei with passive seismic and magnetotelluric linear array data

As the largest fault trending NNE-SSW to NE-SW in the eastern Eurasia Continent,the Tanlu fault zone(TLFZ)extends over 2,400 km within China,roughly from Wuxue,Hubei Province,to Russia.Since the Quaternary period,the TLFZ has been an earthquake-prone area in eastern China where several major earthquakes resulted by tectonic compression occurred,causing tremendous casualties and significant economic losses.Many studies on different segments of the TLFZ have been carried out in the past few decades.However,numerous key questions regarding the fault zone remain unanswered due to a lack of clear subsurface characterization and fault delineation.In this study,we present high-resolution tomographic results across the TLFZ to the east of Hefei,where one 22-km-long passive seismic array with densely spaced short-period nodes,and a 24-km-long magnetotelluric array were deployed adjacent to each other.We find the velocity and resistivity variations are highly consistent with known surface geology.Sharp property contrasts in both the seismic shear wave velocity and electrical resistivity profiles clearly delineate the Tanlu F1 fault(TLF-1)near Hefei.More interestingly,an upwelling with distinct high velocity is imaged within the Hefei Basin to the west of the TLF-1,whereas a slanted block with low-velocity and low-resistivity seems to cut into or thrust upon the high-grade to low-grade middle-pressure rocks in the Zhangbaling uplift right below the Tanlu F2 ductile shear fault(TLF-2).The presented results show a new approach to characterize deep subsurface structure of the TLFZ beyond 2-km depths using passive data,which it is often difficult for active seismic surveys with refracted and reflected waves to image.     

基于改进的多分量频率-贝塞尔变换法研究郯庐断裂带潍坊段上地壳径向各向异性结构

郯庐断裂带潍坊段位于郯庐断裂带中部, 具有复杂的地质结构, 总体呈现"两堑夹一垒"的构造格局.相比于郯庐断裂带其他区域, 潍坊段地震活动性较弱, 属于地震空区, 未来发生大地震的可能性尚不明确.前人对该地区的研究目前仅局限于速度结构和方位各向异性结构, 对于上地壳径向各向异性结构特征鲜有报道.因此, 研究该区域上地壳速度模型和径向各向异性结构, 有助于更好地认识郯庐断裂带潍坊段浅地壳(＜10 km)变形特征, 评估该区域发生地震的可能性.我们利用2017年在潍坊段所布设的302个短周期地震仪采集的背景噪声数据, 基于改进的多分量频率-贝塞尔变换(MMFJ)法, 同时提取到潍坊段东南侧四个区域子阵列的Rayleigh波和Love波的基阶及高阶频散数据, 并且进一步反演这些频散数据得到了SV波和SH波速度以及径向各向异性结构.数值实验结果表明, 高阶模式频散数据的加入能够降低反演的非唯一性, 更好地约束浅地壳径向各向异性结构.实例中的径向各向异性结果表明, 郯庐断裂带潍坊段四个区域都有近似相同的变形特征: 在约2 km以浅, 径向各向异性为负(VSH＜VSV), 这可能主要源于潍坊段垂向断裂结构的控制作用; 5~7.5 km, 径向各向异性为正(VSH＞VSV), 这可能与早期地壳伸展沉积导致的水平变形结构有关.2~5 km, 四个区域径向各向异性结构各有不同, 但总体处于由负到正的转折状态.这可能因为2~5 km不仅受到断裂结构的控制作用, 也受到水平沉积结构的影响, 导致径向各向异性结构较为复杂.     

中国海陆1:500万莫霍面深度图及其所反映的地质内涵

莫霍面深度图的编绘与研究一直都是岩石圈构造研究中的重点内容之一.本文在搜集了我国50年以来有关莫霍面深度研究的各种地球物理调查结果与资料基础上,大量引入近年来各种专项的最新成果,将海陆结合一体.以重力数据为基础,在统一数字化投影基础上,经过完全布格校正、格莱尼改正等步骤,并将图幅内依据构造特征划分成不同的分区.研究中以120条地震测深等剖面数据为控制点来计算各分区的莫霍面平均深度反演参数和开展偏差分析.在对重力数据异常场分离方法及界面反演方法优化的基础上,编绘了中国海陆1:500万莫霍面深度图.依据地壳性质与莫霍面深度分布特征,划分了梯度带与分区,并对每个分区的莫霍面深度分布特点进行了归纳和总结,并就图幅内莫霍面深度图所反映出的地质内涵及东亚地区的宏观构造格架进行了讨论.     

安宁河—则木河断裂带及邻区中上地壳各向异性及其含义

本文采用剪切波分裂分析方法, 使用安宁河—则木河断裂带及邻区的42个流动和固定地震台站2013年1月到2019年12月的近震波形记录, 获得了各个台站的剪切波分裂参数结果.由于区域主压应力场以及局部地质构造的影响, 该区快波偏振方向的空间分布具有明显的分区特征: 以冕宁为界, 安宁河北段石棉—冕宁段周边表现出NW-SE快波优势偏振方向, 与华南地块主压应力方向一致, 表明区域应力场对中上地壳各向异性起主要约束作用; 安宁河南段冕宁—西昌段周边表现出差异性的局部快波优势偏振方向, 为NE-SW, 与其他区域明显不同, 揭示了该区具有局部构造特征和应力环境; 则木河断裂带北段快波优势偏振方向与安宁河北段优势偏振方向一致, 为NW-SE向, 表明区域最大主压应力方向的优势作用.安宁河北段的石棉—冕宁段附近台站, 在康定M_S6.4和石棉M_S4.5地震前后, 快波偏振方向均有变化, 暗示中上地壳各向异性特征受到地震应力积累与释放过程的影响.此外, 位于安宁河断裂和则木河断裂交界处的西昌地区(XC27台), 既是构造交汇区, 也是各向异性特征分段的边界, 具有最大的慢波时间延迟, 说明该区构造复杂、各向异性程度最强, 值得关注; 木里县(MLI台)、普格县(PGE台)、鲜水河断裂和龙门山断裂交汇处(HCP台)以及美姑县(XC36台)均具有较高的慢波时间延迟, 且快波偏振方向与周围台站不同, 考虑到这些台站位于断裂带交汇或分段的端部, 亦是值得关注的地方.

     

密集台阵背景噪声成像揭示郯庐断裂带潍坊段地壳浅层速度结构及变形特征

郯庐断裂带是中国东部最重要的一条走滑断裂带,历史上发生过多次破坏性大地震,而潍坊段（沂沭断裂带北部）有历史记录的地震较少,未来发生大地震的可能性尚不清楚.因此,研究潍坊段地壳浅层精细结构,将对该地区的地震危险性评估提供重要的参考模型,同时也将有助于深入了解郯庐断裂带潍坊段的动力学过程.我们利用302个短周期流动台站组成的密集台阵在2017年8—10月期间记录的垂向分量连续背景噪声数据,通过预处理、计算噪声互相关函数、手动提取频散曲线并进行质量控制,共得到17614条0.6~6 s周期的Rayleigh波相速度频散曲线.然后基于面波直接成像法反演了该区域地下0~7.5 km的三维各向同性和方位各向异性横波速度模型.研究结果显示,断裂带东边界条带状低速异常从近地表延续至地下4 km深度,表现出明显的高低速异常过渡的构造边界特征.地壳浅部的速度结构与地表构造单元一致性较好,其中凹陷区和隆起区分别显示低速和高速异常.0~4 km深度的快波方向主要为NNE向和NE向,且集中分布在低速异常区,可能与断裂带的左旋走滑有关.4~7.5 km深度,研究区出现大范围的NEE向和近EW向快波方向,可能与白垩世地壳NWW-SEE向伸展变形和现今华北地区最大主压应力场（NEE-SWW向和近EW向）的共同作用有关.潍坊凹陷处0~4 km呈现特殊的环绕凹陷边界的圆环状快波方向,可能与新生代岩浆活动形成的熔岩沿凹陷边界溢流和断裂带受EW向挤压作用而发生右行平移有关.