郯庐断裂带中段及邻区的地热研究

笔者在郯庐裂带中段及邻近地区新近测得了２５个大地热流值。通过对这些地热参数和该区另外３７个已发表的大地热流值的研究，初步阐明了郯庐断裂带中段及邻区大地热流分布特征。     

郯庐断裂带鲁苏皖段及邻区地壳速度结构

郯庐断裂带是我国东部规模最大的深断裂带.为了揭示该断裂带的深部结构,本文利用江苏、安徽、山东、上海和浙江地震台网记录的近震到时资料,对8700个地震事件重新精确定位,进而开展了多震相地震走时成像法反演地壳速度结构.通过分析郯庐断裂带鲁苏皖段及邻区三维地壳速度结构图像,发现(1)研究区内不同构造块体具有差异明显的地壳速度结构,即下扬子断块总体速度偏低,华北断块速度高于下扬子断块,大别断褶带和苏鲁断块整体速度最高;(2)在上地壳5~15 km内苏鲁超高压变质岩带的P波速度明显高于其他地区,中地壳速度与周围区别不大,但下地壳该区域速度也较高;(3)在20~25 km深度范围内,30°N~36°N,115°E~124°E间显示为低速异常区,研究区内发生的中强地震与该低速异常区分布有较强的空间对应关系;(4)莫霍面总体呈现西深东浅,南深北浅的形态;(5)研究区内沿郯庐断裂带速度结构呈现分段性,反映了不同构造块体间的速度差异,郯庐断裂带具有明显的构造块体边界特征.     

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.     

郯庐断裂带中南段地壳结构分段特征

本文采用双差地震层析成像方法对郯庐断裂带中南段地壳速度和泊松比结构进行了研究,获得了郯庐断裂带中南段中上地壳介质结构的分段特征.结果表明,郯庐断裂带中南段由南至北可以划分为三段,即庐江以南段、庐江至郯城段及郯城以北段,郯城以北段又可细分为郯城至五莲及五莲以北两个亚段.庐江以南段、郯城以北段地壳介质速度和泊松比呈现相对高...     

郯庐断裂带中段(沂沭断裂带)电性结构研究与孕震环境

穿过郯庐断裂带中段（沂沭断裂带,36°N）所做的大地电磁测深（MT）剖面长约150km.使用Robust技术和远参考道大地电磁方法处理观测数据.通过分析视电阻率、阻抗相位、Swift二维偏离度和区域走向,定性确定测区的电性结构.二维反演解释中选择非线性共轭梯度（NLCG）方法,使用TE、TM两种模式资料联合反演,沿剖面的二维电性结构显示：自西向东,鲁西隆起、郯庐断裂带、胶莱坳陷及鲁东隆起4个电性区块分别对应,鲁东和鲁西隆起区为高阻,郯庐断裂带电性结构复杂,高、低阻相间,胶莱坳陷为低阻（高导）区.沿MT剖面附近曾发生3个地震,其震源区处在电性变化剧烈部位,并在震源区附近存在高导体.     

郯庐断裂带中段电性结构及其地学意义研究

郯庐断裂带是中国大陆东部一个重要的左行走滑断裂系,对于研究中国大陆的形成演化与构造格局有着十分重要的意义.阿拉善左旗—山东日照超宽频带大地电磁测深剖面在山东莒县附近穿越了郯庐断裂带中段,电性主轴分析结果表明断裂带附近构造走向大致为北东20°;反演电阻率模型表明剖面穿越处郯庐断裂带的宽度约为30 km,断裂带主体是两条切割深度大、陡倾的断裂,西侧断裂切割深度约为60 km,向西倾斜,断面陡立,倾角约为70°,东侧断裂切割深度大于80 km,但小于100 km,界面东倾,陡立,倾角约为60°~80°;这两条断裂都切穿了地壳,但未切穿岩石圈.郯庐断裂带东缘至剖面终端日照,整个地壳为高阻,与断裂带西侧地壳的电性结构差异明显,这表明郯庐断裂带是华北地块与胶辽朝地块的边界断裂.     

郯庐断裂带安丘、莒县电磁台 地壳电性结构研究

郯庐断裂带中段的沂沭断裂带发生过多次中强地震,其结构复杂,是地震研究者重点关注的区域。山东安丘和莒县电磁台都具有综合地电场和地磁场观测,两台分别位于沂沭断裂带内的安丘-莒县断裂和昌邑-大店断裂上。山东无棣电磁台位于郯庐断裂带西侧,属冀东-渤海断块,距安丘台230km,但此前未曾对该台站的地壳深部电性结构进行过探测研究。文中利用大地电磁测深方法(MT)对这3个电磁台站及其附近区域的探测数据进行研究,结果表明,3个台站的地壳电性结构有明显的差别,分别与台站区域地质构造及其地震活动性存在对应关系。在每个台站及其附近的4个测点分别得到优良的视电阻率和阻抗相位等数据,经过一维和二维反演,获得了3个台站的地壳深部电性结构,并可与直流对称四级电阻率测深法得到的近地表的电性结构进行对比。无棣台及其附近具有稳定地块的成层性地壳深部结构,而安丘和莒县电磁台分别具有复杂的地壳电性结构,呈现出活动地块边界带的结构特点。安丘台和莒县台附近区域可分别以安丘-莒县断裂和昌邑-大店断裂为界,将地壳电性结构分成2部分,在断裂西侧即郯庐断裂带内部的中下地壳低阻层更发育,昌邑-大店断裂西侧的低阻体可能含丰富的流体,在区域的地震孕育发展过程中起着重要作用。     

郯庐断裂带张八岭隆起段变质岩的原岩时代与变形机制

郯庐断裂带张八岭隆起段变质岩的原岩时代与印支期变形机制一直是没有解决的重要问题.本研究通过LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,获得了张八岭隆起上绿片岩相张八岭群变火山岩的原岩时代为754-753 Ma,角闪岩相肥东杂岩的原岩时代为800-745 Ma,皆属于扬子板块初始盖层发育阶段的产物.其时代与变质特征反映不是来自大别造山带.区内张八岭群与下震旦统印支期构造呈现为上盘向南南西运动的平缓韧性滑脱构造,而下部肥东杂岩以韧性域NEE-SWW向斜歪褶皱为特征.综合分析表明,印支期左行平移的郯庐断裂带目前隐伏于西侧的合肥盆地之下,张八岭隆起为其旁侧的平移块体.这一平移块体运动中,上部刚性层与下部韧性层之间的滑脱变形导致了平缓韧性滑脱层的形成,而滑脱层之下转变为韧性域的牵引褶皱变形带.对于郯庐断裂带张八岭隆起段原岩时代和印支期走滑变形规律的深入理解,一方面验证了该断裂带以左行平移方式起源于华北与扬子板块的陆-陆碰撞之中,另一方面支持这两大板块是以嵌合式汇聚,郯庐断裂带当时是斜向汇聚边界.     

利用大地电磁密集阵列研究蚌埠地震构造环境

本文基于蚌埠及邻区100个高质量测点组成的宽频带大地电磁密集阵列数据,首先利用相位张量和阻抗张量统计成像技术定性分析了研究区构造维性和电性结构特征,然后采用多重网格法结合多次迭代重构的三维反演技术获得了其精细可靠的三维电阻率结构.结果显示蚌埠隆起南、北部电性结构存在显著差异,支持其南部和北部存在不同的构造演化和变形机制的观点.蚌埠隆起内部存在多个切割高阻异常体、与断裂带对应的低阻条带,其中下地壳存在高导异常.综合分析推断,该中下地壳高导异常为流体渗入到先存多条交切断层的破碎带所致,深部物质对蚌埠隆起区构造变形的作用不显著.本文研究认为蚌埠及其邻近地区具备强震孕育的深部结构环境,但该区域构造变形驱动机制有待探讨.

     

A multi-scale 3-D crust velocity model in the Hefei-Chao Lake area around the southern segment of Tanlu Fault Zone

Regional high-precision velocity models of the crust are an important foundation for examining seismic activity, seismogenic environments, and disaster distribution characteristics. The Hefei-Chao Lake area contains the main geological units of Hefei Basin, with thick sediments and the Chao Lake depression. Several major concealed faults of the southern NNE-trending Tanlu Fault Zone cross this area. To further explore the underground distribution characteristics of the faults and their tectonic evolutionary relationship with adjacent tectonic units, this study used ambient noise data recorded by a seismic array deployed in Hefei City and Chao Lake, constructing a 3-D velocity model at the depth of 1–8 km. Then a multi-scale high-resolution 3-D velocity model of this area was constructed by this new upper crustal velocity model with the previous middle and lower crustal model. The new model reveals that a high-velocity belt is highly consistent with the strike of the Tanlu Fault Zone, and a low-velocity sedimentary characteristic is consistent with the Hefei Basin and Chao Lake depression. The distribution morphology of high and low velocity bodies shows that the sedimentary pattern of Hefei-Chao Lake area is closely related to the tectonic evolution of the Tanlu Fault Zone since the Mesozoic. This study also identifies multiple low-velocity anomalies in the southeastern Hefei City. We speculate that strong ground motion during the 2009 Feidong earthquake (magnitude of 3.5) was related to amplification by the thick sediments in the Hefei Basin. We also discuss further applications of multi-scale high-resolution models of the shallow layer to strong ground motion simulations in cities and for earthquake disaster assessments.     

Protolith ages and deformation mechanism of metamorphic rocks in the Zhangbaling uplift segment of the Tan-Lu Fault Zone

Protolith ages and Indosinian deformation mechanism of metamorphic rocks in the Zhangbaling uplift segment of the Tan-Lu Fault Zone are important, unsolved problems. Our LA-ICP-MS zircon dating work indicates that protolith ages of the greenschist-facies Zhangbaling Group are 754–753 Ma, and those of the amphibolite-facies Feidong Complex are 800–745 Ma. These rocks belong to the earliest cover of the Yangtze Plate. Their ages and metamorphic features suggest that the rocks did not come from the Dabie Orogen. The Indosinian structures in the Zhangbaling Group and lower Sinian strata formed in a flatlying ductile detachment zone with a shear sense of top-to-the-SSW whereas those in the underlying Feidong Complex are characterized by ENE-WSW inclined folds developed under a ductile regime. It is suggested therefore that the sinistral Tan-Lu Fault Zone of the Indosinian period is buried under the Hefei Basin west of the Zhangbaling uplift segment and the uplift segment is a displaced block neighboring the fault zone. Detachment deformation between the upper rigid and lower ductile crust during displacement of the Zhangbaling uplift segment resulted in the formation of the flat-lying ductile detachment zone and its underlying drag fold zone of a ductile regime. The protolith ages and deformation mechanism in the Zhangbaling uplift segment further prove sinistral origination of the Tan-Lu Fault Zone during the continent-continent collision of the North China and Yangtze plates and support the indentation model for the two-plate collision that considers the Tan-Lu Fault Zone as an oblique convergence boundary.     

由地壳速度结构判断郯庐断裂带江苏段未来大震位置

用多震相地震走时成像法反演郯庐断裂带鲁苏皖段及邻区三维地壳速度结构。一些地区如郯庐断裂带临沭到定远及以东地区在中地壳的20~25km出现低速层,一些地区莫霍面埋深有变化。浅层速度结构的分段与断裂活动的分段相一致,表明新沂到泗洪是活动断裂的闭锁段。对比1668年山东郯城8级地震区和研究区的深部速度结构,结合与郯庐带相交的断裂、地震活动、活动断裂的闭锁段、中地壳低速层及莫霍面深度变化,综合判断郯庐断裂带江苏段未来可能发生大震的地区为33.4°~34.1°N,118.2°~118.8°E,重点是宿迁、沭阳、泗阳和泗洪。震级估计可达8级。     

粤东滨海断裂带第四纪活动特征研究

我国东南沿海滨海断裂带是1条活动强烈的地震构造带,位于珠江口盆地北缘的粤东滨海断裂带是其重要组成部分,确定该断裂带的几何展布位置与最新活动特征对科学评价华南沿海地区地震危险性、地震构造和地球动力学具有重要科学意义。通过综合分析近年来南海东北部海域地质地貌、地震反射剖面、深部探测、地震活动等方面的研究成果,总结了粤东滨海断裂带几何结构与分段活动性,研究成果已应用于粤东沿海重大工程选址和地震区划工作中。     

GPS揭示的郯庐断裂带中南段闭锁及滑动亏损

利用华北地区2009-2014年GPS水平运动速度场数据,采用块体负位错模型反演了郯庐断裂带中南段断层深部滑动速率、断层闭锁程度分布、断层滑动亏损速率分布及地震矩积累率,结合地表应变率分布,对郯庐断裂带中南段深、浅部形变、应变特征以及华北地区的地壳形变模式进行了分析.结果表明：郯庐断裂中南段的北端主要为右旋走滑特性,南端则表现为右旋走滑兼拉张性运动,断层滑动速率在0.9 mm·a-1至1.2 mm·a-1,且沿断层走向由北至南逐次增大.断层闭锁程度分布沿走向分布不均一,断层闭锁深度由最北端的27 km增加到中段的32 km,至最南端变为5 km,断层闭锁最深处与1668年郯城MS8.5震中位置相对应.断层滑动亏损速率沿走向由0.9 mm·a-1增加到1.2 mm·a-1,沿倾向由地表至深部逐渐减小为0 mm·a-1.地震矩积累率在郯庐断裂带中南段郯城附近较大,而地表对应区域为第二应不变分量的低值区.华北地区地壳变形以块体运动为主,块体内部应变及断层闭锁产生的负位错效应次之;郯庐断裂带中南段断层形变沿走向呈条带状分布,形变宽度单侧小于50 km,形变量不超过1 mm·a-1,且上盘形变略大于下盘.     

郯庐断裂带江苏段东地堑边界断层第四纪活动性

郯庐断裂带东地堑边界断层在断裂带演化过程和现今构造格局中都是重要断层,对该边界断层的第四纪活动性研究有助于了解郯庐断裂带的演化历史和地震活动性,而有关该边界断层第四纪活动性研究较少且至今尚无定论。本文通过浅层地震勘探和钻孔联合剖面相结合的方法,针对郯庐断裂带江苏段东地堑两边界断层开展系统的断层第四纪活动性研究,结果显示,昌邑-大店断裂(F_1)第四纪以来未见构造运动证据,白芬子-浮来山断裂(F_2)在第四纪早期曾发生有关活动,晚更新世以来未见活动迹象。     

据地壳介质非均匀性判断郯庐断裂带鲁苏段未来大震位置

从大尺度和小尺度两方面研究郯庐断裂带苏鲁段地壳介质非均匀性。使用地震波数据,研究了郯庐断裂带苏鲁段地壳速度结构的非均匀性,单位虚波Q_mps的非均匀性,地壳介质泊松比的非均匀性,反映地壳介质小尺度非均匀性的分层κ值和y值。计算了1668年郯城8 1/2级地震震源区长度和沿断裂带的震源区边界,根据地震构造和地震活动性确定断裂的闭锁段,地震应力的积累单元和调整单元。对比1668年郯城8 1/2级地震的地壳介质状况,将各种非均匀性参数综合分析,结果表明,各种参数指向一致,未来大震的可能区域是33°-34.5°N,118°-118.8°E的北北东向区域,震级可达8级。     

郯庐断裂中段两侧坳陷的新生代构造-热演化特征

郯庐断裂带两侧分布众多的坳陷,其构造－热演化历史对于这些含油气坳陷的油气成藏起到重要的作用.本文利用镜质组反射率和磷灰石裂变径迹古温标模拟计算了郯庐断裂带中段两侧6个坳陷120口单井的热演化历史,在此基础上得到各坳陷新生代的地温梯度演化特征.总体上,郯庐断裂两侧坳陷的古地温梯度在新生代是逐渐降低的,在古近纪较高而新近纪仅比目前的地温梯度略高;结合构造沉降史的恢复结果,认为其反映了研究区由断陷向坳陷转化的构造演化特征.根据各坳陷古地温梯度的演化模拟结果,距离郯庐断裂带不同位置的坳陷其古热场特征存在差异.位于断裂带内的辽河盆地、渤中和昌潍坳陷古热场较高(第三纪初期的地温梯度达到57～59 ℃/km),且辽河盆地和昌潍坳陷在第三纪地温梯度一直处于较高的状况,而渤中坳陷新近纪时期的较低地温梯度是由于其大的构造沉降所致.远离郯庐断裂带的冀中和临清坳陷的古热场及其演化程度均是较低的,第三纪初期的地温梯度分别为53 ℃/km和50 ℃/km.由此推测郯庐断裂带在第三纪以来的活动性对其两侧地区热场的影响较大.郯庐断裂带两侧坳陷地温场的差异在宏观上受控于郯庐断裂的演化,在局部地区受控坳(盆)断裂等构造的影响.     

Evidence of multistage late Quaternary strong earthquakes on typical segments of Longmenshan Active Fault Zone in Sichuan,China

Investigation of offset landforms and trench excavation are important means to acquire the evidence of multistage activities of active faults. Here we present the result of fault trough investigation in Beichuan County and the Pingtong Town of Pingwu County along the Longmenshan Central Fault Belt, as well as the result from trench excavation at the platform foreslope in Hanwang Town of Mianzhu County on the Longmenshan Front Range Fault Belt. These results show that at least three fault activity events, in...