鄂尔多斯活动地块及边界带1∶50万地震构造图编制

地震构造图是综合反映特定地区地震构造环境和地震活动水平的基础性图件,鄂尔多斯活动地块及边界带1∶50万地震构造图是国家重点研发计划“鄂尔多斯活动地块边界带动力学模型与强震危险性研究”项目的一个专题成果。该图以鄂尔多斯活动地块及边界带为编图范围,参照地震行业有关地震构造图编制标准和数据库标准,在系统收集和整理区域地理信息、地质、活动构造、地震、地球物理等资料的基础上,开展高分辨卫星影像解译,吸收项目最新研究成果,建设了编图所需的基础数据库;通过资料矢量化、地层界线修改、断层修改、图面修饰、图件复核等环节,编制成鄂尔多斯活动地块及边界带1∶50万地震构造图。该图反映了由银川盆地—贺兰山、弧形构造束、渭河盆地、山西地堑系、河套盆地等活动构造单元组成的鄂尔多斯活动地块边界带,以及相邻地块有关地震构造的最新资料,完善了鄂尔多斯地块及边界带活动构造几何学和运动学图像,建成了区域地震构造基础数据库。

银川盆地东南缘面子山—清水营断裂活动性

研究银川盆地的构造活动特征对于认识青藏、鄂尔多斯和阿拉善3大地块的相互作用具有重要意义。银川盆地东南缘的面子山—猪头岭一带地形高差显著,影像上线性明显,可能发育一条未知的活动断裂。本文沿面子山—清水营一线开展了野外地质调查、探槽开挖和地层年代测试等工作,结果表明:银川盆地东南缘发育面子山—清水营断裂,全长50 km,以猪头岭北为界,分为面子山断层和清水营断层两段。面子山断层以高角度正断为主,断层擦痕显示具有左旋走滑运动,走向北东,跨断层数条冲沟显示具有左旋扭动特征;而清水营断层则表现为逆断层,走向北东东,发育陡坎地貌。该断裂断错了(23.65±1.17) ka BP和(33.16±1.82) ka BP的沉积地层,表明断裂最新活动时代为晚更新世晚期。该断层的发现表明,鄂尔多斯地块的西北边界复杂,构造变形带较宽,且不严格的受控于断陷盆地的边界断裂,其构造变形已扩张到地块一侧,这可能与青藏高原持续向东北向的推挤扩展有关。

鄂尔多斯活动地块边界带第四纪晚期构造活动特征及强震孕育机制

鄂尔多斯地块是位于中国内地中心位置的典型活动地块,由于受西南部青藏地块和东部太平洋板块远程作用的影响,地块各边界带构造活动特征和变形具有明显的特殊性和差异性。文章总结了多年来围绕鄂尔多斯活动地块周缘边界带开展的活动断裂定量、地震孕育机制及活动特征等的已有研究结果,对地块周缘断裂活动特征及强震孕育机制进行系统总结。鄂尔多斯活动地块不同边界带断裂第四纪晚期活动特征的不同是强震孕育环境差异的最直接的证据。鄂尔多斯活动地块西边界构造变形样式复杂,受青藏高原向北东挤压扩展的影响,西边界南段断裂以走滑、逆走滑和逆冲为主要特征。而向北到西边界北段,以右旋走滑为主要特征;以青藏高原最新扩展前缘的三关口-牛首山断裂为界,北部的银川盆地表现为典型的断陷盆地,边界断裂有右旋走滑特征,地震活动多以正走滑型为主。北边界的河套盆地以北侧的正断层为其控盆构造,历史和古地震多集中在北侧边界断裂上。南边界的渭河盆地构造特征相对较为复杂,由两组正断层组成,历史大地震多发生在盆地南缘,盆地中北部有中强地震发生。东边界的山西地堑系由多个裂谷型盆地斜列组成,历史大地震表现为南强北弱,北部盆地受张-渤构造带的影响,盆地走向和断层运动性质均发生了明显变化,多具备发生7级左右地震的构造条件。综合认为,断裂活动特征典型的鄂尔多斯活动地块周缘各边界带,未来强震多发生在大地震离逝时间长的地震空区/空段,或是构造带的转换和交汇区。

银川隐伏断层钻孔联合剖面探测

为获取银川隐伏断层近地表断错、上断点埋深、最新活动时代及滑动速率等信息,在浅层地震勘探基础上,沿断层自北向南横跨主断层布施了新渠梢、满春和板桥3条钻孔联合剖面,确定了主断层在3条剖面上的准确位置,获得主断层上断点埋深分别为5.18-8.30m（新渠梢）、5.01-6.50m（满春）和10.0-13.59m（板桥）。结合测年数据分析：新渠梢剖面断层全新世活动,晚更新世末期以来滑动速率为0.14mm/a;满春剖面断层也是全新世活动,但晚更新世末期以来滑动速率为0.05mm/a;板桥剖面断层全新世不活动。综合地震勘探资料进一步分析认为,以银古路为界,目标区银川隐伏断层分南北2段：北段属全新世活动断层,且自北向南活动强度呈减弱趋势,南段属晚更新世末期活动断层;北段活动强度显著大于南段。

隐伏活断层钻孔联合剖面对折定位方法

基于城市隐伏活断层钻孔联合剖面探测的多次实践,总结出一种优化的断层定位方法——对折法。其步骤为:首先实施剖面两端的钻孔,在确保断层在两孔间之后,在两孔中间位置布设第3孔;继续确定断层所在区段,然后在其间二分之一处布设下一钻孔,依次类推,逐渐限定出断层的准确位置。同时,引入孔间标志层位坡降这一量化指标替代落差分析,并归纳出2个判据:1)若两孔间主要标志层位坡降>0,且坡降由浅至深递增,表明断层位于两孔之间;2)两孔间实施第3孔之后,若两孔间标志层位坡降相对之前及相邻区段显著增大,且随埋深递增,则为断层所在区段,而正常层位区段孔间标志层位坡降显著减小。应用实例表明,这种方法可较好地实现隐伏活断层的准确定位。

1739年平罗8级地震发震构造

1739年平罗8级地震是银川平原上有史以来发生的最大一次破坏性地震。关于该地震的发震构造尚有不同认识。在近年获得的探槽、钻探、浅层地震勘探等资料的基础上,对红果子长城及周边台地的地震位错现象开展了调查和详细测量,并再次探讨了1739年平罗8级地震的发震构造。结果表明,贺兰山东麓断裂的最后一次破裂事件发生在距今600~700a之后,修筑于500a前的明长城被错断。尽管银川隐伏断裂的展布和极震区相吻合,但该断裂向北终止于姚伏镇,全新世活动段长度不超过36km,其最后一次地表破裂事件发生在距今3 400a之前不久,银川隐伏断裂在1739年平罗8级地震中没有发生地表破裂。断裂附近生长地层的发育和地层无同步变形的事实表明,银川隐伏断裂并没有发生被松散层吸收而未抵达地表的破裂。因此,1739年8级地震的发震构造是贺兰山东麓断裂而非银川隐伏断裂,2条断裂没有发生同步牵连活动。平罗8级地震的发震构造和极震区分布的异位,可能与断裂倾向、地下水位深度、盆地结构、松散地层厚度、居民聚集等因素有关,这类由盆地边界铲形断裂发震而极震区向盆地中心偏移的现象,应在类似地区的抗震设防中予以重视。

钻探揭示的黄河断裂北段活动性和滑动速率

黄河断裂是银川盆地内展布最长、切割最深的一条深大断裂,也是银川盆地的东边界。由于其北段呈隐伏状,因此,该段的活动性和滑动速率长期未知,影响了对盆地演化和地震危险性的认识。文中选择具有石油地震勘探基础的陶乐镇为研究场点,以人工浅层地震勘探结果为依据,在黄河断裂北段布设了一排钻孔联合剖面,并对标志层进行年代测试,获得了断裂的活动时代和滑动速率。结果表明,黄河断裂北段在晚更新世末期或全新世有过活动,在(28.16±0.12)ka BP以来的累积位移为0.96m,晚第四纪以来的平均滑动速率为0.04mm/a,该值明显低于南段灵武断层(0.24mm/a);尽管向下切割了莫霍面,黄河断裂晚第四纪活动强度和发震能力均要低于切割相对浅的贺兰山东麓断裂;黄河断裂可能在新生代之前已经强烈活动并深切莫霍面,新生代以来,银川盆地的构造活动迁移分解到以贺兰山东麓断裂为主的多条断裂之上,地壳双层伸展模型可解释银川盆地现今深浅部构造活动间的联系。

基于钻探的芦花台隐伏断层晚第四纪活动特征

芦花台断层是银川盆地内一条重要的隐伏构造。在浅层地震勘探成果的基础上,开展了钻孔联合剖面探测和钻孔样品测试,获得了断层上断点埋深、最新活动时代、晚第四纪累计位移和滑动速率等数据。结果表明:芦花台隐伏断层北段和南段的活动性不同,南段为中更新世末活动断层,北段为全新世活动断层;在北段内,断层活动强度在空间上表现为由北向南增强,在时间上表现为晚更新世活动强于全新世。

基于构造活动历史的活断层工程避让研究

活断层工程避让在本质上属于工程抗断问题,其目的是减少活断层未来发生地表破裂时对建筑物的破坏。不是所有活断层都能产生地表破裂,只有地震活断层才是工程避让的对象。各种研究方法确定的活断层工程避让安全距离,是否适用于某一具体的活断层,尚需对活断层本身开展相关研究。本文基于活断层研究的基本方法,分别以贺兰山东麓断裂和银川隐伏断裂为例,通过对活断层构造活动历史的分析,以活断层的"过去"预测"未来",为裸露和隐伏活断层的工程避让提供依据。对裸露活断层而言,采用地震地质填图、槽探、断层陡坎地貌调查的方法,鉴定其是否为地震活断层,古地震和断层陡坎地貌的原地复发特征是确定工程避让位置的依据,探槽剖面断层带宽度及断层陡坎宽度可作为避让距离的参考。对隐伏活动断裂而言,首先应通过多种手段进行断层定位,槽探和钻探是鉴定地震活断层并进行构造活动历史分析的基础。古地震事件的原地复发、以及钻探剖面不同深度不同沉积时期的地层界线的断距变化是分析未来地表破裂位置的主要依据,已有断层面在地表延伸的位置是下次地震地表破裂发生的位置,是工程避让的参照。通过分析,认为前人统计的15m避让距离适用于贺兰山东麓断裂和银川隐伏断裂,银川隐伏断裂考虑最大定位误差后的避让距离为40m。

贺兰山西麓断裂右旋走滑的地质地貌证据及其构造意义

贺兰山西麓断裂的水平运动性质对厘定阿拉善地块与华北地块的现今界线,探讨青藏高原向NE扩展的影响范围均具有重要意义。通过野外地质地貌调查发现:贺兰山西麓断裂切割了新近系背斜的西翼,干河沟组和清水营组之间的地质界线被右旋错动,位移>800m;在断裂附近的第四纪洪积高台地上,多处发育了与主断裂相交的次级张性节理(裂隙),其锐角指示主断裂具有右旋走滑性质;贺兰山西麓断裂南端发育的与主断裂斜交的正断层,表明断裂西盘向N运动并在端部形成拉张调整区,反映了主断裂水平运动为右旋走滑;形成于不同时期不同规模的冲沟跨断裂发生了明显的右旋扭动。因此,贺兰山西麓断裂的水平运动是右旋走滑,而非前人认为的左旋走滑。从断裂活动和新生代地层变形的相互关系分析,认为晚新生代以来,在贺兰山西麓断裂附近存在2个阶段的构造变形:即早期褶皱变形,后期断裂活动。这2次构造变形是青藏高原对阿拉善地块的持续推挤,导致其向NE侧向挤出的结果。青藏高原扩展的影响范围在上新世末已抵达贺兰山西麓地区,并导致贺兰山西麓断裂的右旋走滑运动,形成了阿拉善地块和华北地块的现今边界,也是青藏高原扩展的最新前缘。

银川盆地西大滩隐伏断层晚第四纪活动特征

西大滩隐伏断层位于银川盆地北部,是石嘴山市活断层探测项目的目标断层之一。在浅层地震勘探的基础上,通过钻孔联合剖面探测和钻孔样品年龄测试,获得断层上断点埋深、主要标志层断距及沉积年龄等数据,估算了晚第四纪不同时段断层的滑动速率,结合地层变形情况探讨了该断层晚第四纪的活动特征。结果表明,西大滩隐伏断层自12 275±45aB.P.以来没有发生明显活动,属晚更新世末活动断层;晚更新世以来断层活动偏弱,平均滑动速率为0.024mm/a;除断层活动外,伴随着地层倾斜变形;两者均具间歇活动的特点,最小间隔约6 600a,最大间隔期12 275a。

乌鞘岭隧道7号斜井围岩变形及稳定性分析

通过对乌鞘岭隧道7号斜井砂岩夹泥岩段围岩水平收敛和拱顶沉降两项内容的现场监测,获得围岩初期变形资料。对资料的回归分析得出:围岩初期变形随时间在总体上遵循指数函数、倒数函数及对数函数三种函数模型变化,可分为快速变化发展阶段和缓慢趋稳阶段两个阶段,并在20日之后渐趋于稳定。根据回归分析结果,利用位移加速度正负的判据分析和评价了围岩稳定性。结果表明,围岩初期变形趋于稳定。

岩体波速在TSP203解译中的应用

以TSP2 0 3测试岩体波速的基本原理为基础 ,结合影响岩体中波速传播的地质因素 ,对利用岩体波速进行TSP2 0

银川隐伏活动断裂工程避让问题初步研究

基于多手段多层次综合探测的结果,评估了银川隐伏活动断裂及其分支断裂未来产生地震地表破裂的可能性;通过对多种勘探剖面深浅部的衔接性分析,讨论了未来地表破裂发生的原地重复性。考虑勘探精度和前人对地震地表破裂带宽度的统计资料,确定了银川隐伏活动断裂未来地震地表破裂带的可能范围,划分了断裂附近的危险地带和不利地带,并给出了不同类型建筑物避让危险地带的建议距离,可供城市规划和建设参考。

隐伏活动断层的多层次综合探测——以银川隐伏活动断层为例

以银川活动断层试验探测为例,介绍了第四纪巨厚沉积区隐伏断层多手段、多层次探测的步骤与方法。在对前人资料综合分析的基础上,选择银川市兴庆区新渠梢村为综合探测试验场。首先,分层次布施道间距10m、5m和1m的浅层人工地震勘探,由深至浅将银川隐伏断层主断层逐步控制在可以布施浅钻勘探的程度。然后,实施钻孔联合剖面探测,确定了断层的准确位置和倾角,获得了由钻探资料可分辨的断层上断点埋深8.3m的信息。最后,通过大型探槽开挖,查明了断层实际上断点埋深1.5m和5期古地震活动事件。结合地层年龄的初步测定,得出了银川隐伏断层主断层中—晚全新世活动的结论。

银川断陷盆地地壳结构与构造的地震学证据

通过跨银川断陷盆地,完成了一条长68.9 km的高分辨深地震反射探测剖面,首次获得了银川盆地地壳精细结构、地堑型断陷盆地深部断裂系(黄河断裂、银川断裂、贺兰山东麓断裂)特征及深浅构造关系.结果表明:银川断陷盆地上地壳为双程走时8 s(深度约20km)反射面以上的区域,上地壳上部地层层位丰富,地层分段连续性较好,上地壳下部地层分层特征不明显,地质构造简单;下地壳(8～13 s)反射能量较弱,反射同相轴不明显;下地壳下部壳幔过渡带(13 s附近)由一组能量较强、持续时间较长(1.5 s)的反射波组组成,厚度约4.5 km.芦花台断裂、银川断裂分别于12～12.5 km、18～19 km深处交汇于贺兰山东麓断裂,贺兰山东麓断裂于28～29 km深处交汇于黄河断裂,黄河断裂为错断Moho面的深大断裂,银川地堑为以黄河断裂为主,其他断裂为辅组合而成的负花状构造.根据贺兰山东麓断裂和银川断裂的相互关系,认为贺兰山东麓断裂对1739年平罗银川8级地震起主要控制作用.

海原断裂带东南段土壤气体地球化学特征

在海原断裂带东南段4个地点跨断层测量了土壤气中He、H2、N2、O2、CH4、C2H6、Rn和Hg的浓度及He、H2、CH4、Rn和Hg的通量。测量结果表明,N2/O2、Hg和Rn的背景值分别是4.2、50.4ng/m3和5.8kBq/m3;土壤气中He和CH4在海原断裂带东南段端部有强烈异常,并且脱气强烈,通量分别达到6.9mgm-2d-1和390mgm-2d-1;土壤气中H2和Rn是指示海原断裂东南段破裂位置非常有利的气体组分,在靠断裂中部区域通量达到最高,分别为5.5mgm-2d-1和828.6mBqm-2s-1;土壤气中Hg在断裂带的异常可作为指示断裂破裂位置的参考信号,其通量最高达到211.2ngm-2h-1。

河西走廊西端黑山断裂运动学特征及其在构造转换中的意义

河西走廊西端北侧的黑山断裂不仅构成了河西走廊重要组成部分——酒西盆地的北部边界,同时也是青藏高原北部边界重要断裂——阿尔金断裂东端构造组成和转换的重要部分。通过对黑山断裂野外调查、典型断错地貌面的测量以及年代测定,获得了黑山断裂晚更新世以来的逆冲滑动速率为每年（0.26±0.06）mm,同时证实该断裂为一条以高角度逆冲为主要运动特征的断裂,其运动性质与阿尔金断裂存在明显的不同。结合对阿尔金断裂东端部运动学特征的讨论,总结前人在河西走廊西端酒西盆地内NW向断裂定量研究成果,得到河西走廊西端这些NWW向逆冲断裂和褶皱在平行于阿尔金断裂走向上的缩短速率总和为每年1.4~2.4mm,这与阿尔金断裂东端部每年1~2mm水平走滑速率相当,由此推断阿尔金断裂东端的左旋走滑被活动的逆冲断裂、第四纪褶皱隆起引起的地壳缩短吸收和转换了,阿尔金断裂在其东端部水平滑动速率逐步降低,断裂终止于河西走廊西端的宽滩山一带,而河西走廊西端酒西盆地北侧的黑山断裂与其走向上相联接的磴磴山断裂、金塔南山断裂可能共同构造了青藏高原朝NE向扩展的最前缘。

激光雷达(LiDAR):获取高精度古地震探槽信息的一种新技术

激光雷达技术是近几十年新发展起来的一种测量技术,已被广泛应用于工程测量、文物保护及地形测量等方面,近几年来活动构造的研究中也已逐步引入。作为活动构造研究的最基础的古地震研究一直还采用传统的地质素描技术进行探槽信息获取,数码照相技术的引入虽然解决了一些问题,但由于照相技术本身的限制,很难克服获取信息的变形和扭曲。激光雷达扫描系统的高信息量、高精度、便捷、安全和易操作等性能,为古地震研究开辟了获取数据信息的新手段和新技术。

隐伏活断层探测中的精定位技术——以银川盆地芦花台断裂为例

以银川盆地芦花台断裂为例,探讨隐伏活动断层精定位技术。经浅层地震勘探查明,芦花台断层总体走向NNE,倾向SEE,倾角73°-78°。根据取自钻孔的地层样品沉积年龄测定,又将主断层分为南段和北段。芦花台隐伏断层南段中更新世活动,而北段全新世活动。通过对浅层地震勘探断层上断点上延伸计算,使其与钻探得到的断层上断点埋深相匹配。通过断层的精确定位,得到了芦花台隐伏断层在浅表的几何分布、产状及活动性分段特征的认识。所得成果为石嘴山市城市辖区内的建设提供了重要参考依据。