利用浅层地震反射法探测夏垫断裂浅部特征及空间展布

为进一步深入研究夏垫断裂的发震构造及活动性,在夏垫断裂震中区开展浅层地震勘探,布设小道距、高密度地震勘探测线,对地震反射剖面进行综合解释。以潘各庄段为中心,向两侧展开布设,共布设浅层地震勘探测线12条,测线总长约18 km。野外数据采集采用中间激发、双边不对称接收、满覆盖次数不少于12次的观测系统。原始资料经过常规处理和精细处理,获得了高质量的反射波叠加时间剖面。地震反射时间剖面揭示的波组变化特征明显,断裂特征清晰,解释夏垫断裂为倾向SE、视倾角约为72°的正断层;同时展现了自小石各庄至南张岱延伸约20 km范围内夏垫断裂的空间展布及浅部构造特征,解释测线范围内夏垫断裂走向约为N40°E。在此基础上,结合微地貌测量和以往研究成果,推测夏垫断裂为全新世活动断裂,其中夏垫断裂中心段伴随次断裂发育和断层绕射波,该特征向两侧减弱,与断裂陡坎的分布和连续的高差变化相对应,同时验证了夏垫镇潘各庄附近为震中的结果。探测结果所揭示的夏垫断裂的空间展布及地层结构特征与地质资料吻合。      

利用地震剖面研究夏垫断裂西南段的活动性

地震方法是针对厚覆盖区城市直下型活动断裂的一种不可替代的探测技术,对于不同的探测深度需采用不同的排列长度。为研究夏垫断裂在远离三河-平谷8.0级地震震源区的活动性,我们在该震源区SW方向约30km处开展了中浅层反射地震探测试验,并跨过中浅层地震探测到的夏垫断裂进行了浅层反射地震探测试验。浅层和中浅层地震探测的试验结果表明,在5m道间距的地震剖面上,在200m深度以下夏垫断裂得到了较好的反映,在该深度以上,该断裂反映不明显;在2m道间距的地震剖面上,夏垫断裂错断明显,但剖面上的最浅一组反射波(深度约30m)却没有发生明显错断。由此得出:距1679年三河-平谷8.0级地震震源位置SW方向约30km处,夏垫断裂的活动性减弱     

浅层人工地震探测揭示的夏垫断裂西南段特征

浅层人工地震方法是针对厚覆盖区探测断裂的一种不可替代的技术。为查明夏垫断裂西南段的空间位置、性质及其活动性,2016年底对跨夏垫断裂西南段进行了高分辨率的浅层人工地震探测,获得三条480 m深度范围内地下结构图像的地震剖面,揭示了夏垫断裂西南段的形态\,特征以及空间位置。     

夏垫活动断层土壤氡地球化学特征

夏垫活动断层为首都圈重要的断层之一。本文用土壤中气氡测量法在齐心庄和东柳河屯区段进行了野外现场勘测,揭示了研究区土壤氡的地球化学异常,绘制出研究区的氡浓度等值线图,分析了该区段活动断层的上下盘、空间位置及断层走向,并探讨了研究区断裂带的规模及活动性。综合分析认为,断裂带规模较大和断层活动性较强的齐心庄处的夏垫活动断层应为今后地震监测的重点。     

廊固凹陷深部剪切破裂构造的地震学证据

基于区域地震台网观测数据,采用近震波形反演方法,确定2018年2月12日河北永清M4.3地震的最佳双力偶源震源机制解为:节面Ⅰ走向297°,倾角58°,滑动角-32°;节面Ⅱ走向45°,倾角63°,滑动角-144°;是一个略带正断分量的右旋走滑地震.结合近震转换波测定主震的震源深度在19km附近.地震序列的双差定位结果显示:永清地震序列震中呈北东向窄带展布,表明此次地震主要向北东向破裂;深度集中分布在17～19km,整体形态近于铅直,显示发震断裂具有走向北东、倾向南东、倾角陡立的特征,与节面Ⅱ的性质比较吻合,推测节面Ⅱ为发震断层面.将发震断层面参数与震源区附近断裂性质进行对比分析,形成了关于廊固凹陷附近区域地震构造的一些认识:(1)推测永清地震的发震构造不是地壳浅部发育的先存正断裂,而是震源区下方一条地壳尺度的深断裂,该深断裂为新生断裂,具有右旋走滑正断性质,倾角陡峭、近于直立、宽度较大,向上与夏垫断裂相通.(2)综合震源区附近多条深地震反射剖面探测结果,推测永清地震的发震断裂与新夏垫断裂同属一条断裂,称为:新夏垫深断裂.该断裂从夏垫向西南方向延伸至文安,并可能与霸县—束鹿—邯郸断裂带相联系,总长度超过150km.(3)基于2006年文安M5.1地震与2018年永清M4.3地震在震源机制上的相似性及震源位置上的关联性,结合区域构造条件,认为两次地震的发震构造均为新夏垫深断裂.(4)根据研究区几次显著地震的震源深度分布特征,参考区域断层构造、电性结构和流变学模型,推测活化克拉通块体新生断裂的脆韧性转换界面深度在15km附近.     

夏垫断裂大胡庄探槽古地震事件分析

夏垫断裂是北京平原区内1条极为重要的隐伏活动断裂,同时也是1679年三河—平谷MS8.0地震的发震断层。为获取该断裂完整的古地震序列,主要开展了2方面工作:(1)以大胡庄探槽原始资料为基础,重新对探槽进行了解译,共识别出3个埋藏古土壤,6个崩积楔和1次砂土液化现象;(2)结合该断裂其它部位探槽揭示的古地震事件,通过对比各探槽标志性地层,建立不同探槽中古地震事件在同一时间轴上的联系,得到夏垫断裂完整的古地震序列。结果表明:距今31 ka以来,夏垫断裂共发生过11次古地震事件,古地震平均复发间隔约为2.8ka,但距今25~15 ka存在1个古地震丛集期,丛集期内共发生5次强震,平均复发间隔约为2.0 ka,反映出夏垫断裂活动性存在阶段性的差异。     

北京南部地壳精细结构深地震反射探测研究

为了研究北京平原区的地壳结构特征、断裂的空间展布、断裂活动性以及深浅构造关系,在北京平原区的南部完成了1条长90 km的深地震反射剖面.探测结果表明,该区地壳以双程反射时间(TWT)6～7 s的强反射带Tc为界分为上地壳和下地壳,上地壳厚约18～19 km,下地壳厚约16～17 km,Moho界面深度约为34～35 km.该区结晶基底起伏变化较大,上、下地壳分界面和Moho界面都是一个具有一定厚度的过渡带.上地壳反射层位丰富,断裂构造发育,构造形态清晰.在夏垫断裂西北,剖面揭示了4～5组能量较强的反射震相,表现为典型的隆起区特征;在夏垫断裂东南,上部为一套向东南倾伏的密集强反射层,下部为一套形态各异、结构复杂的强反射层,这些反射具有典型的沉积盆地特征,盆地最深处约为11 km.剖面揭示的地壳深断裂倾角较陡,向上切穿了上、下地壳分界面,延伸到上地壳沉积盆地的底部,向下切穿了壳幔过渡带,与上部断裂和沉积盆地构成了独特的组合关系.     

北京平原夏垫断裂齐心庄探槽古地震事件分析

齐心庄探槽位于 1679年三河 -平谷 8级地震夏垫地表地震破裂带东段。探槽内出露的断错地层、崩积楔、堰塞塘堆积、张裂楔及微细地层层理的揉皱现象 ,显示夏垫断裂全新世以来曾发生 4次强震事件。这 4次强震分别发生在距今 ( 10 85～ 9 71)ka、( 7 39～ 6 68)ka、( 5 4 16～ 2 2 33)ka及 1679年 (即三河 -平谷 8级地震 )。这 4次强震的时间间隔分别为 ( 3 2 4 5± 0 336)ka、( 3 2 11±0 815)ka及 ( 3 553± 0 796)ka ,平均强震间隔为 ( 3 336± 0 396)ka。 4次强震的平均同震垂直位移为 ( 1 4± 0 5)m。在齐心庄实施的探槽工程 ,除邻近断面开挖的探槽外 ,还在探槽南北 4 0 0m范围内开挖了 4个探坑 ,对认识断层下降盘地层的展布形态及确定断面堰塞塘的分布提供了帮助。在这些野外工作基础上 ,对齐心庄探槽研究结果与前人沿夏垫断裂其它地点的探槽及钻孔资料进行了对比 ,在古地震事件认识上大部分是一致的     

夏垫断裂浅部特征高分辨反射地震探测研究

在夏垫断裂上采用浅层纵、横波相结合的联合探测方法,获得了多条反映不同深度的高质量叠加时间剖面图,这些图像清晰地显示了夏垫断裂的浅部构造特征和地表以下浅至几米的地层结构和断裂特征信息,使得采用人工地震方法探测地表下10m以内的断裂成为可能。本次探测工作中,还在夏垫断裂的南侧发现了1条倾角较缓、呈铲型向下延伸的断裂,表明夏垫断裂是由2条断裂组成的断裂带。     

夏垫断裂MW≥7.5地震动的预测

针对夏垫断裂开展了M_W≥7.5地震动预测研究。首先基于全破裂模式设定震源（使其尽可能涵盖夏垫断裂的未知信息）模拟得到夏垫断裂发生M_W≥7.5地震时研究区域内的地面地震动场,进而依据分位数筛选出各场点的地震动空间分布,讨论了包含不确定震源下的加速度峰值和速度峰值的分布特征,结果显示当夏垫断裂发生M_W7.9地震时,通州城区、北京中心城区均会发生强烈的运动。之后对比讨论了仿真震源下M_W7.5地震所引起的地面运动场的空间变化,结果显示对于同等震级而言,两种震源的模拟结果可以相互印证。      

新乡-商丘断裂永城段第四纪活动特征分析

新乡-商丘断裂是河南省中北部一条规模较大、切割较深的区域性隐伏断裂,为查明新乡-商丘断裂永城段的浅部构造特征和上断点最新活动时代,在永城段开展浅层人工地震勘探工作,获得2条高分辨率、高信噪比的地震反射剖面,通过地震勘探和钻孔联合剖面探测,并结合区域地质资料对新乡-商丘断裂永城段的上断点位置及活动性进行研究,揭示本断裂上断点进入了第四系上更新统底界,推测其最新活动时代为晚更新世早、中期,是一条隐伏活动断裂。     

昌平-丰南断裂构造浅层地震勘探新证据

昌平-丰南断裂是根据卫星遥感图像解译发现的一条隐伏活动断层,是NWW向张家口-蓬莱断裂带中规模最大的断裂,为进一步调查确认断裂的存在、空间位置、性质和断裂构造特征,并重新厘定其活动性,在卫星遥感影像解译断裂大体空间位置的基础上,布设了2条浅层地震勘探测线,对昌平-丰南断裂进行了高分辨率地震勘探,获得了测线控制范围内地下结构和断裂构造的清晰成像。结果表明,昌平-丰南断是一条倾向S、走向NWW的走滑正断层,浅层地震剖面揭示断层上断点埋深80~100 m,断错了上更新统底界,结合测线附近钻孔资料推测其最新活动时代为晚更新世。     

龙门山大川-双石断裂在都江堰隐伏段的综合探测研究

大川-双石断裂位于龙门山前山断裂南段,因其在都江堰地区隐伏于岷江河流阶地之下,在一定程度上影响了对龙门山断裂带南段的地震危险性评价和发震能力评估。因此,掌握大川-双石断裂的地下分布特征和活动性,对都江堰城区的避灾规划和重大工程选址意义重大。本项研究在野外地质调查基础上,垂直断裂走向布设浅层地震反射剖面、高密度电阻率剖面和钻孔联合剖面。通过多种方法共同揭示了大川-双石断裂在都江堰地区的精确空间展布位置、近地表构造形态、上断点埋深及断裂活动性。大川-双石断裂在都江堰地区的岷江西岸阶地处隐伏通过,为逆断层,倾向NW,倾角在地表浅层为60°~70°,近地面为20°~30°;且破碎带向地面逐渐变浅变薄,上断点向上延伸至第四系灰褐色黏土层和棕黄色粗砂夹砾石层,埋深约3.5 m。上述研究表明大川-双石断裂在都江堰市区附近具有全新世活动特征。     

纵横波联合勘探应用于栟茶河断裂活动性的调查与研究

栟茶河断裂自20世纪50年代石油部门勘探发现以来,由于缺乏确凿的证据,地学家们对其活动性一直存在争议。目标断裂所在测区基岩顶面埋深约在800~1 600m,单一的地震勘探方法难以深浅兼顾且单波勘探经常存在局限性。为了调查栟茶河断裂的空间位置、产状及性质,重新厘定其活动性,在同一条测线上同时进行高分辨率的浅层地震P波和SH波勘探,通过采用不同的地震波激发震源和观测系统参数,获得沿测线不同埋藏深度的地下细结构图像,揭示栟茶河断裂的形态和特征,尤其SH波地震剖面更加清晰地反映出超浅层地层和构造空间特征。结果表明,测线控制范围内的栟茶河断裂为近东西走向、视倾角约为60~75°、倾向N的正断层,该断层错断了新近纪和早第四纪地层,有可能断错了晚更新世地层。本文的纵、横波联合勘探实例证实了多波勘探的优越性。     

用微振动勘探方法探测隐伏断裂构造

介绍了运用微振动勘探方法探测隐伏断裂构造的方法和思路,并对郯庐断裂带两条分支断裂进行了试验性勘探．通过与人工地震勘探结果对比分析,发现微振动勘探方法对隐伏断裂构造具有较好的空间定位能力,其对岩性差异面形成的断裂定位误差与人工地震勘探结果相当; 又因其具有较大的勘探深度,因而可以有效揭示勘探区域下方地层及断裂的空间分布特征及其接触关系,这对于识别和确定断裂构造的主破裂面具有重要意义. 但微振动勘探方法对地层或断裂构造细节特征的揭示能力较差．因此,在实际地层或断裂勘探中,宜采用人工地震勘探方法与微振动勘探方法相结合的方式确定断裂的深浅构造关系,可以用微振动勘探方法进行普查,在确定断裂初步位置及空间展布特征后,再选用人工地震勘探方法进行断裂精确定位．      

高分辨折射和浅层反射地震方法在活断层探测中的联合应用

浅层反射地震方法是城市活断层探测常用的技术,但在基岩埋深比较浅的地区,往往只能识别出基岩顶面的反射波,而仅根据反射地震剖面上单个同相轴的变化很难准确判定断层是否存在.浅层地层的错断往往会引起速度的横向变化,利用高分辨折射地震方法采集的数据,应用层析成像方法获得的速度剖面,能够反映地下速度结构的变化,可以从另一方面揭示浅层断层存在的可能性.在四川某地,将这两种方法同时应用于活断层浅层地震勘探中.结果表明,两种方法联合应用可在一定程度上弥补浅层反射地震勘探方法在基岩埋深较浅地区的不足.     

宁夏吴忠地区北部的浅部结构和隐伏断裂——地震反射剖面结果

应用浅层地震勘探法对宁夏吴忠地区北部的浅部地壳结构和隐伏活动断裂进行研究。结果表明,该区存在2条隐伏断裂,分别为银川主断层南段和新华桥断层。推测银川主断层南段为近SN走向的W倾正断层,断层下盘地层界面一般呈近水平状展布,而在断层上盘,T_Q及其以下的地层界面向断面方向倾伏并显示出逆牵引现象,断层向上错断了第四系内部。钻孔联合地质剖面及浅层地震探测结果共同揭示新华桥断层为一条走向NE,倾向SW的正断层,深、浅地震测线控制的新华桥断层延伸长度9 km左右,向上错断了第四系内部的T_(02)界面。     

SHALLOW STRUCTURE AND ACTIVITY CHARACTERISTICS OF THE ZHUYANGGUAN-XIAGUAN FAULT IN THE NANYANG BASIN

The Zhuyangguan-Xiaguan fault is a major fault in the Nanyang Basin. Together with the the Shangxian-Danfeng fault in the south and the Tieluzi fault in the north, it serves as the north boundary of the East Qingling Mountains, as well as the dividing line between North China and South China blocks. This work studied the spatial extension, activity and shallow structure of Zhuyangguan-Xiaguan Fault by combination of shallow seismic exploration of three profiles across the fault and a composite drilling cross-section data. The anti-interference and high resolution shallow seismic reflection exploration method based on Vibseis techniques was used in the seismic survey. The results show the existence of the main fault and its southern branch. It can be determined that the the Zhuyangguan-Xiaguan fault is a NWW-trending normal fracture. The composite drilling cross-section reveals that the buried depth of the fault's up-breakpoint is about 17.6 to 20.5 meters and the latest active time is the late Middle Pleistocene. As one of the major buried faults in the Nanyang Basin, the Zhuyangguan-Xiaguan fault has restricted the development of Nanyang City for a long time due to its unclear location and activity characteristics. The results of this study can provide geological and geophysical evidence for seismic risk assessment and site selection for the major lifeline projects in Nanyang City.