基于浅层地震勘探与钻孔联合地质剖面探测的苏北盆地倪湖庄-七里墩断裂研究

浅层地震勘探与钻孔联合地质剖面探测是隐伏断层定位与活动性鉴定的基本手段,需在实际工作中不断总结完善。通过采用浅层地震勘探技术,查明了淮安市区附近隐伏断裂的基本格局,并结合钻孔联合地质剖面探测与第四纪年代学测定,确定了新发现的倪湖庄-七里墩断裂的最新活动时代及活动特征。倪湖庄-七里墩断裂为近南北走向、倾向西的高角度正断层,断层倾角72°~82°,探测断裂长度为43 km。浅层地震勘探揭示其断面具有近直立或呈S形的上下反倾特点,指示具有走滑性质。该断裂错断了北东走向淮阴-响水断裂与北西走向无锡-宿迁断裂,最新活动时代为中更新世中晚期。本次探测工作对技术方法进行了探索,并提出以下建议:针对新发现的隐伏断裂,宜采用从已知点向外逐次探测的方式,即完成上一条测线的设计、施工与解译工作后,根据探测结果布设下一条测线;基于地震时间剖面进行钻探设计时,既要考虑断层两盘反射波组延伸与变形特征,又要考虑物探解译上断点与实际上断点的埋深差异;在河流下游开展钻孔联合地质剖面探测与地层对比时,需充分考虑局部地貌条件差异与第四纪海平面对陆域地表过程的影响。

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。

新乡-商丘断裂封丘段浅部探测和第四纪活动性的初步研究

为研究隐伏断裂的近地表特征和第四纪活动性,在新乡-商丘断裂封丘段完成了2条高分辨率浅层地震反射剖面和1条钻孔联合地质剖面。通过地震反射剖面获得了新乡-商丘断裂封丘段深约1km以浅的地层及构造分布图像,其结果表明,新乡-商丘断裂封丘段浅部表现为由多条视倾向N的正断层组成的断裂体系,总体走向NWW,断层错断第四纪内部地层。钻孔联合地质剖面显示,该断裂向上错断的最新地层为浅棕红色-褐黄色黏土层,上断点埋深在57.00~61.50m之间。结合采集样品的测年结果判断,封丘段的最新活动时代为晚更新世中期。文中的研究结果可为重大工程选址、城镇规划与建设、震害预测与评估提供基础资料,对于探讨新乡-商丘断裂深浅构造关系、区域构造演化等地球动力学问题具有参考价值。

郯庐断裂带江苏段山左口−泗洪断裂活动特征变化及成因分析

山左口−泗洪断裂经历了郯庐断裂带整个演化阶段,该断裂的最新活动时代具有分段性。确定该断裂的活动性分段位置及原因对研究郯庐断裂带内各分支断裂的活动性变化具有重要的参考价值。因此,利用野外地质调查、浅层地震勘探以及钻孔联合地质剖面等深浅部相结合的立体式研究方法,对山左口−泗洪断裂的活动性进行了研究。结果表明:山左口−泗洪断裂在北马陵山东侧为晚更新世活动断裂,在新沂市为中更新世断裂。新沂市嶂仓村小学新发现一条晚更新世−全新世早期活动断裂,该断裂可将山左口−泗洪断裂分为南北两段,北段为晚更新世活动断裂,南段为早中更新世断裂,北段晚更新世以来活动量向南调整至嶂仓村小学断裂带。北马陵山为郯庐断裂带内部沿断裂走向展布的基岩山体,其第四纪以来的持续抬升与山左口−泗洪断裂的活动性变化有一定的耦合关系。该研究对认识郯庐断裂带其他分支断裂的活动性变化和丘陵山脉的形成机制具有重要的参考价值。

苏南溧阳−南渡断裂活动性研究

溧阳−南渡断裂是中国东部长三角地区一条重要的近EW向隐伏断裂,位于中国人口、经济和城镇密度最高区域之一苏南现代化建设示范区中部,是一条重要的区域地貌和新构造分区界线。溧阳−南渡断裂尚未见系统研究,其最新活动时代尚不明确。为此,采用纵横波联合地震勘探和钻孔联合地质剖面探测等方法研究溧阳−南渡断裂空间展布及第四纪活动性,并对其构造多期活动及地震活动性进行探讨。结果表明:断裂西段倾向向北;中东段倾向向南,具正断性质,倾角为64°~84°;断裂向上明显切错地表以下约70 m层位,垂直差异活动影响至地表以下36~45 m,综合分析认为应属第四纪早−中更新世断裂,最新活动时间在距今(310±54)ka之后、晚更新世之前。断裂具多期活动:印支期到燕山早期为逆断裂,燕山晚期以来为正断裂控制新生代盆地和火山岩发育。研究成果为苏南乃至长三角地区防震减灾、重大工程建设、城市规划及土地利用等提供科学依据。

琼北地区铺前−清澜断裂北段的全新世活动新证据

琼北地区铺前−清澜断裂是一条关系到1605年琼山7½级大地震发震构造判断的重要断裂。为准确厘定该断裂的最新活动特征,针对琼北地区第四纪玄武岩盖层和巨厚海相砂沉积等地质条件,采用大吨位震源的浅层人工地震勘探和小间距钻孔联合地质剖面探测相结合的方法,分别在海口江东三江镇岐山头村和东寨村展开探测。结果表明:(1)铺前−清澜断裂断错了多个标志地层,最浅断错至全新统烟墩组淤泥层,上断点埋深10 m左右,钻探所揭示的断层面明显具有走滑兼具逆冲性质,是一条具有一定宽度、多分支、多期次活动的大规模断裂带;(2)钻孔联合地质剖面所揭示的地层深度范围内,被断错地层的位移量随着深度增加而加大,铺前−清澜断裂自8346~7153 a cal BP以来有过活动,全新世累计垂直位移量4~5 m,垂直位移速率为0.53~0.63 mm/a,推断其为1605年琼山大地震的发震断裂。本研究取得的铺前−清澜断裂全新世活动的新证据,为国土空间规划和区域地震危险性评价提供了科学依据。

镇江市活动断层探测项目主要断层活动性研究

镇江市是江苏省破坏性地震发生较多的地区。对镇江市主要发震断层开展活动性探测及地震危险性评价工作,查明其发震能力,对于镇江市防震减灾事业发展具有重要意义。对镇江市区威胁较大的主要隐伏断层有4条,分别为幕府山-焦山断裂、五峰山-西来桥断裂、丹徒-建山断裂、汝山-上会断裂。通过开展浅层人工地震勘探、钻孔联合地质剖面探测、野外地震地质调查等相关工作,评价4条断裂的活动历史、活动性质、规模、展布及最新活动时代。研究结果表明,幕府山-焦山断裂最新活动时代为中更新世晚期,丹徒-建山断裂最新活动时代为早更新世至中更新世早期,五峰山-西来桥断裂最新活动时代为中更新世,汝山-上会断裂为前第四纪断裂。幕府山-焦山断裂和五峰山-西来桥断裂是目标区具备一定发震能力、地震危险性较大的2条断裂;判断五峰山-西来桥断裂潜在地震的最大震级为6.0级,幕府山-焦山断裂潜在地震的最大震级为6.5级。

第四纪沉积区断层及其上断点探测的地震方法技术——以银川隐伏活动断层为例

地震勘探方法是隐伏断层探测的一种有效的地球物理探测手段,而地震勘探的探测参数是影响探测效果和断层定位精度的主要因素.本文以银川市活断层探测的浅层地震勘探资料为例,并结合石油地震勘探剖面结果和钻孔地质资料,阐述了在第四纪覆盖层较厚的地区,由深至浅追踪目标断层形态和确定断层上断点空间位置的方法技术.结果表明,采用高分辨率地震勘探和钻孔地质剖面相结合的探测方法是确定隐伏断层位置、判定断层活动性的有效方法.

太行山东缘汤阴地堑地壳结构和活动断裂探测

采用深、浅地震反射和钻孔地质剖面相结合的探测方法,对太行山东缘汤阴地堑的地壳结构和隐伏活动断裂进行了研究.结果表明,该区地壳厚度约36～42km,莫霍面从华北平原区向太行山下倾伏.汤阴地堑是一个受汤东断裂控制的半地堑构造,其基底面形态与莫霍面展布呈"镜像"关系.汤东断裂是1条继承性的隐伏活动断裂,该断裂向上错断了埋深约20m的中更新世晚期地层,向下延伸至上地壳底部.综合分析深地震反射和已有深地震宽角反射/折射剖面结果,发现深地震反射剖面上的中-下地壳强反射层和壳幔过渡带反射,与深地震宽角反射/折射剖面上出现的中-下地壳正负速度梯度变化层有着较好的对应关系,这表明本区中-下地壳和壳幔过渡带可能为一系列速度递变层或高低速物质的互变层,埋深约15～16km的强反射带为上地壳与中-下地壳的转换带,壳幔过渡带的底界为地壳与地幔的分界.研究结果为深入理解该区的深部动力学过程、分析研究深浅构造关系、评价断裂的活动性提供了依据.

太行山东缘石家庄南部地壳结构及断裂活动性探测

采用深、浅地震反射和钻孔地质剖面相结合的方法,对太行山东缘石家庄南部的地壳结构和隐伏断裂的活动性进行了研究.深地震反射探测结果表明,该区地壳厚度33～38km,莫霍面从华北平原向太行山下倾伏.石家庄—晋县凹陷是受拆离断层控制的盆岭构造,太行山山前断裂为凹陷的西边界断裂,表现为上陡下缓的铲形断裂.石家庄—晋县凹陷中还发育北席断裂和栾城断裂,它们与太行山山前断裂一样受拆离断层的控制,未错断早更新世晚期以来沉积的地层不属于活动断裂.深地震反射剖面的中部还揭示了一个近垂直的穹窿状反射异常体,它可能起源于莫霍面,向上,穿过上、下地壳分界面,并延伸至上地壳.穹窿状反射异常体内部反射波视频率随深度增加而降低,在莫霍面附近的壳幔过渡带也出现明显的频率降低、界面扭曲和变形现象,推断它可能是上地幔岩浆上涌到地壳内部的侵入体.结合电磁测深结果可以发现,上地幔热物质的上涌和东、西向拉张可能是形成石家庄—晋县凹陷的动力学机制.探测结果为深入理解石家庄地区的深部地球动力学过程、华北克拉通破坏机制、深浅构造关系和地震构造提供了依据.

利用反射地震资料研究吴忠地区崇兴断裂精细结构

为了研究宁夏吴忠地区东部隐伏断层的位置、空间展布以及内部构造特征,在可能存在崇兴断层的位置布设了几条高分辨率的浅层地震反射测线。结果表明,崇兴断层为走向北北东、倾向西西北的正断层。浅层反射地震测线控制的崇兴断层延伸长度约12 km,断层倾角较陡,近于直立,南部的WJQ测线上的断点F_(P1)揭示该断层可分辨上断点错断了第四系底界面T_Q,而向北的SJDD测线上的断点F_(P5)和WJZ测线上的断点F_(P6)揭示,该断层向上错断了第四系内部界面T_(02),反映该断层活动性具有北段相对强而南段相对弱的特点。

薄覆盖层地区隐伏断层及其上断点探测的地震方法技术——以废黄河断层为例

通过在同一条测线上应用三种不同地震勘探手段(共偏移距地震反射法、横波反射法与高分辨率折射法)联合反演的方法,获得了测线控制地段内废黄河断层的确切位置、上断点埋深以及速度分布图像.探测结果表明:在薄覆盖层地区的断裂调查中,上述三种技术手段的联合反演要比单独使用其中任何一种手段更加可靠,并能从不同角度查明断层的位置、性质及其特征,为钻孔联合剖面位置的布设和钻孔深度的设计提供地震学依据.经高精度钻孔联合地质剖面证实,三种地震勘探方法反演得到的主要地层界面和构造特征都与钻孔联合地质剖面吻合较好.试验表明了上述三种地震勘探方法在基岩面埋深较浅地区联合反演的可行性以及地震勘探与钻孔联合地质剖面相结合的工作方法的有效性.

厚覆盖层地区隐伏活断层探测的地震方法技术——以桥北镇—宿迁断层为例

地震反射勘探法是当前城市地震活断层探测的主要方法,它在厚覆盖区探测断层及其上断点的效果取决于所采用的工作方法和技术参数。桥北镇—宿迁断裂是郯庐断裂带在江苏境内一条重要的隐伏断裂。以宿迁市活动断层探测项目中针对该断裂敷设于厚覆盖层地区的QL14测线为例,为了查明测线控制地段内断裂的空间展布形态、性质以及活动性,针对不同目标、目的层深度和精度要求,作者按照组合、分步探测的工作思路,采用了不同的地震勘探方法技术和采集参数对其进行了高分辨率地震反射成像,解决了地质任务要求与野外资料采集方法之间的矛盾,从而获得了埋深约16~450 m范围内高分辨率的地层结构和非常清晰的断裂构造图像,为钻孔联合剖面位置的布设、钻孔深度的设计以及断裂活动性的评价提供了地震学依据。最后经高精度钻孔联合地质剖面证实,地震勘探方法反演得到的主要地层界面和构造特征都与钻孔联合地质剖面吻合较好。试验结果表明：采用组合探测的方法能够获得断层在不同深度的产状、展布以及由深至浅完整的分布图像;地震勘探法在厚覆盖区确定隐伏断层具体位置和判定断层活动性具有可行性以及地震勘探与钻孔联合地质剖面相结合的工作方法具有有效性。

综合地球物理方法在山前隐伏断裂探测中的应用——以巍山—长山南坡断裂为例

针对探测山前隐伏断裂复杂困难的特点,以巍山—长山南坡断裂为例,采用浅层地震勘探和高密度电法勘探等地球物理方法并结合钻孔联合地质剖面资料,对巍山—长山南坡断裂的隐伏段的准确位置和活动性进行研究,确定断层的准确位置和产状等。研究结果表明,巍山—长山南坡断裂在唐山市区的隐伏段为S倾的正断层,倾角约78°,断距约3 m,上断点埋深约19 m;该断裂在市区的隐伏段为中更新世断裂,晚更新世以来不活动。

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。

地震方法在城市浅覆盖区活断层调查中的应用

反射地震方法是当前探测城市地震活断层的主要方法,该方法在厚覆盖区探测效果较好。在浅覆盖区采用的接收排列长度较短,震源干扰波对浅层反射波干扰严重,且要求的分别率较高,应用反射地震方法探测城市活断层难度较大。北戴河鸽子窝断裂是秦皇岛—大连断裂在陆地上的一部分。由于该断裂为隐伏断裂,对断裂的倾向、断距、上断点和空间展布存在不确定性。为查明该断裂的空间展布形态、性质以及活动性,采用高精度浅层地震探测技术探测该断裂获得了十分清晰的反射地震图像,依据该地震剖面能够对第四系内部界面、基岩和基岩风化层及断裂构造进行解释,为钻孔联合剖面位置的布设、钻孔深度的设计以及断裂活动性的评价提供了依据。最后经高精度钻孔联合地质剖面证实,地震勘探方法反演得到的主要地层界面和断裂构造特征与钻孔联合地质剖面吻合较好。

一种三点法求隐伏活动断层产状的计算方法

求解三点问题的传统方法是作图法。目前缺乏利用初等几何学求解三点问题的完整计算方法。本次研究基于三点法的原理,利用初等几何学知识推导了求断层面倾角、倾向和走向的计算公式。断层面倾角计算公式是以已知三点之间水平距离和三点之间高差为变量的代数表达式。断层面倾向或走向计算公式是以已知三点之间水平距离、三点之间高差和三点连线的方位角为变量的代数表达式。利用这些新公式易于编制计算程序。应用三点法求隐伏活动断层面产状的具体步骤为:①通过改进的钻孔联合地质剖面,取得断层面上已知三点的空间位置数据;②依据已知三点的彼此高度关系条件,选择断层面倾角和辅助角计算公式,计算倾角、辅助角;③依据已知三点的彼此空间位置关系条件,选择断层面倾向和走向计算公式,计算倾向和走向。以扣马断层为例,采用上述新公式计算获得的扣马断层面的倾角、倾向和走向,与采用地质罗盘在探槽中测量的断层面的倾角、倾向和走向结果比较一致。