利用浅层地震反射剖面探测研究大兴断裂北段新近纪—第四纪的构造特征

跨大兴断裂北段的3条浅层二维地震反射剖面,揭示了大兴断裂北段所在区的新近系—第四系结构与断裂结构特征。研究结果表明:大兴断裂北段所在区域的新近系-第四系内可识别出T01-T03、TQ和T11-T13共计7组强反射同相轴,与其下的古近系及更早期的地层呈不整合接触。大兴断裂是一条地壳深度的断裂,其在浅部不同构造位置的产状、断距等有所差异,宏观呈现由SW向NE倾角减缓(80°~60°)、上断点埋深变深(160~600m)、新近系断距(80~0m)减小的特征。在断裂NE末端表现为与三剪运动有关的变形加宽三角带,而不是一条持续的断层。断裂的几何结构和形态揭示其于新近纪—早第四纪仍延续了古近纪的伸展正断活动,晚更新世以来无明显活动,现今沿线发育的地震可能与此构造的关系不大。大兴断裂的北段走向NNE,长约23km,与夏垫断裂呈右阶排列,形成一个长约13km的断裂重叠区。这种断裂组合在伸展构造背景下独立演化,分别控制廊固、大厂次级凹陷的发育,并最终在断裂交接重叠区形成成熟型的转换斜坡。

大兴断裂分段性研究

冀中坳陷大兴断裂具有分段性 ,且各段特征存在差异。根据大兴断裂展布方向的不同 ,将其划分为北段(NNE向 )、中北段 (NE向 )、中南段 (近EW向 )和南段 (近NS向 ) 4段。各分段断层的结构、形态、伴生构造、活动时间及对沉积作用的控制等都存在较明显差异。其中 ,NE走向段对整个廊固凹陷的构造特征具控制作用。各段的结合部位 ,构造特征各具特色。大兴断裂作为控制凹陷的边界大断层 ,在早第三纪相同的拉张应力场作用下 。

廊固凹陷大兴断裂带沙四——沙三段近岸水下扇沉积特征

廊固凹陷大兴断裂带相继发现兴8、兴9等砾岩油气藏,油气资源丰富,且多数油气藏处于近岸水下扇扇中辫状水道微相,因此对大兴断裂带近岸水下扇的沉积特征进行研究显得尤为重要。综合前人研究成果和廊固凹陷最近获取的岩心、地震、测井等资料,对近岸水下扇进行了沉积微相特征的识别及沉积微相类型的划分,总结了近岸水下扇分布特征,并分别建立了碎屑流及泥石流近岸水下扇沉积模式。碎屑流近岸水下扇在旧州地区发育,扇体表现为厚层砾岩与泥岩的突变接触,沉积物主要是颗粒支撑砾岩,杂基含量很少;而泥石流近岸水下扇在固安地区发育,扇体几乎无水道发育,沉积物主要为杂基支撑砾岩,杂基主要为泥质。碎屑流近岸水下扇识别出扇根主水道、扇根水道间、扇中辫状水道、扇中辫状水道间、扇端席状砂和扇端泥6种沉积微相,其中扇中辫状水道微相是扇中甚至整个碎屑流近岸水下扇的主体,扇端亚相相对不发育。近岸水下扇整体上沿大兴断层呈近北东—南西向展布,在沙三下亚段最为发育。

大兴凸起东缘断裂的三维建模及其最大潜在地震评估

通过最新的浅部地震反射剖面和钻孔资料发现了大兴凸起东缘断裂全新世活动的证据,这一发现改变了近几十年以来认为的其晚第四纪以来没有活动的结论,对北京市地震灾害风险普查工作具有重要的应用价值,同时也对大兴凸起东缘断裂最大潜在地震的震级上限评估提出了新的挑战。文中通过收集和整理多条地震浅层物探剖面和地震深反射剖面,利用SKUA-GOCAD三维建模软件构建了大兴凸起东缘断裂的三维模型,模拟了大兴凸起东缘断裂在三维空间中的展布情况,揭示了该断裂的几何学特征及深浅构造关系。通过将大兴凸起东缘断裂和与其呈右阶排列的夏垫断裂进行构造类比,对大兴凸起东缘断裂深、浅部的构造特征进行了讨论,认为大兴凸起东缘断裂是一条深浅共存的活动断裂,并利用震级-破裂尺度经验关系式综合估计该断裂上可能诱发的最大潜在地震为7.5级。这一结论对首都圈南部地区开展震灾防治工作具有重要的科学指导意义。

北京平原大兴凸起东缘断裂全新世活动的新认识

大兴凸起东缘断裂位于北京平原的东南部,是控制大兴凸起与廊固凹陷的边界断裂,向N与控制大厂凹陷的曾发生1679年8级地震的NNE向夏垫断裂斜接,总体走向NE,倾向SE。以往的研究认为该断裂断错的最新地层为第四系中更新统,其不属于晚第四纪以来的活动断裂。文中在高精度浅层地震勘探的基础上开展了高密度钻孔联合地质剖面探测,获得了该断裂晚第四纪以来具有明显活动的证据。该断裂在钻孔联合地质剖面中显示出正断活动特征,一套厚约7m的粉砂质黏土标志层在其断层下盘的顶界面埋深约为74m,而在其上盘的顶界面埋深约为102m,位错量约为28m,且可在其中的2个钻孔中分别深54.2m和39.4m的岩芯内发现断层滑动面。水平距离为2m的2个钻孔的标志层顶面埋深分别为8m和10m,位错量为2m,结合2个钻孔岩芯的变形特征分析认为断层的上断点埋深可能更浅。根据邻近已有钻孔的年代学资料推断,该断裂属于全新世活动断裂。文中研究改变了大兴凸起东缘断裂带并非为活动断裂的认识,此新发现不仅对大兴凸起东缘断裂带的强震危险性和北京市地震灾害风险的认识具有重要的应用价值,也对华北地区晚新生代以来断裂发展演化及其深浅耦合特征研究具有科学意义。

大兴安岭北段的地球物理场研究

利用归一化差分、Theta map断裂识别方法厘定出大兴安岭断裂带及黑河—齐齐哈尔—白城断裂的位置,验证了黑河—齐齐哈尔—白城断裂的存在;结合前人研究成果及相关地质地球物理资料分析认为黑河—齐齐哈尔—白城断裂是额尔古纳—兴安地块与松嫩地块的大地构造分界线,而大兴安岭断裂带是由额尔古纳—兴安地块上的构造薄弱位置因受挤压作用造成地壳构造变动形成的巨型深断裂带;利用Oasis Montaj重磁反演软件进行人机交互反演验证,给出了研究区合理的地质构造模型。