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。

琼东北晚新生代断裂活动及其对东寨港沉降的控制作用

琼东北的1605年琼州7.5级大地震曾导致大面积陆陷成海。前人研究多关注陆陷成海机制,但对该区晚新生代断裂活动及其控制下的沉降过程与构造机制一直缺乏深入研究。在地质调查基础上,结合钻孔揭露和大地电磁探测(EH4)结果等资料发现,东寨港地区自西向东可分为演丰火山岩台地、东寨港潟湖平原和锦山剥蚀台地三个构造地貌单元,并且不同地貌单元间明显受到区域上北西向正断层活动的控制。根据86个钻孔资料制作的东寨港地区新近纪以来不同时期沉积物等厚度图显示,该区的沉积中心从新近纪以来存在由西向东迁移过程,沉积速率也存在明显的变化。中—上新世、早更新世、晚更新世和全新世平均沉积速率分别为12 mm/ka、10 mm/ka、67 mm/ka和1 922 mm/ka,显示中更新世之后沉积速率骤然增大,并在全新世达到最大。综合分析认为,北西向铺前—清澜断裂第四纪正断层活动控制了东寨港地堑的发育与东寨港陆陷成海及其震后地壳持续下沉;东寨港凹陷晚更新世以来处于快速加积过程中;相邻的锦山剥蚀台地长期以来处于相对稳定或微隆升状态,并很可能属于雷琼凹陷之外的构造地块,雷琼凹陷是否应囊括锦山剥蚀台地值得进一步研究和商榷。

铺前-清澜断裂带附近地震的重定位及其构造意义的初步分析

铺前-清澜断裂是海南岛最活跃的发震构造之一,该断裂构成了1605年7^(1/2)级地震的发震构造。海南省数字化地震台网运行至今,记录到该断裂附近小震活动较为活跃,小震分布呈南北向排列并且与断裂带南部对应的不一致。基于海南省数字化地震台网2000年1月至2014年12月数据,使用双差定位方法对该断裂带附近的128个地震进行重新定位,最终得到118个地震的震源时空参数。对新的定位结果进行数据拟合,得出地震分布走向是NW2°。地震分布走向和铺前-清澜断裂在南端对应仍不是很好,可能是由于铺前-清澜断裂北段活动时代为全新世,而南段的活动时代为早中更新世,南段活动性已经向西部空间迁移,推断和地下岩浆囊的变化有关。

铺前—清澜断裂西支晚更新世活动特征

海域浅层地震探测调查表明,铺前—清澜断裂向北西海域方向延伸,断裂走向NW-SE,倾向SW,为高倾角的正断层;在地震剖面上,断裂断错了第四系地层;进一步应用钻探技术对铺前—清澜断裂进行探测研究,结合层序地层学、岩性岩相分析与年代测定等方法建立了钻孔联合剖面,揭示断层性质为正断层,倾向SW,断距>4.0 m,断层的最新活动时代为晚更新世,第四纪表现为张性活动,断裂的平均垂直速率为0.15 mm/a。

海口市江东新区马袅-铺前断裂第四纪活动特征

1605年7月13日在海南琼山发生的M71/2级大地震为南海北部陆缘地震带破坏性最大的一次地震,这次地震造成琼北海岸带大面积沉陷与东寨港100余平方千米的陆陷成海,地震震中与强烈沉降区均位于目前正在规划建设的海口江东新区。构造地貌调查与钻孔联合剖面揭露表明,分布于江东新区的马袅-铺前断裂带由马袅-罗豆断层(F_(2-1))、海秀-东园断层(F_(2-2))及长流-珠溪河断层(F_(2-3))3条NEE向平行展布的北倾正断层组成,陆域全长约132 km,呈隐伏—半隐伏状态,总体表现为正断性质,局部兼右旋走滑。其中F_(2-1)断层长约132 km,第四纪以来断层垂直位移3.4~14.8 m,最新活动时代为早—中更新世;F_(2-2)断层长度大于50 km,全新世以来断层垂直位移1.8~3.3 m,最新活动时代为全新世,根据地震楔及断塞塘堆积判断F_(2-3)断层为琼山M71/2级地震的发震构造;F_(2-1)断层长约58 km,上新世地层垂直位移112 m,最新活动时代为早—中更新世。结合马袅-铺前断裂带的最新活动时代及其与琼山M71/2地震的关系,提出了江东新区规划建设及建筑物避让活动断层的建议。

海南岛北部马袅—铺前断裂东段活动性与地壳稳定性评价

近东西向展布的马袅—铺前断裂是琼北地区主要活动断裂之一,也是1605年琼山7.5级地震主要控震断裂之一,其活动性对评价海南岛北部地壳稳定性及地质灾害预测有着重要意义。本文通过遥感解译、活动断裂断错地貌填图、高密度电法剖面测量、联孔剖面钻探验证等方法,查明了马袅—铺前断裂东段的空间展布特征:8条北东东向展布、北倾或南倾的正断层F_(2-1)~F_(2-8)组成三堑夹两垒构造,继承上新世之前的多期活动断裂。年代学测试结果鉴别出5条全新世活动断裂(F_(2-1)、F_(2-4)、F_(2-6)、F_(2-7)、F_(2-8)),2条前第四纪断裂(F_(2-2)、F_(2-5))和1条早中更新世断裂(F_(2-3));全新世以来F_(2-1)、F_(2-7)、F_(2-8)断裂垂直活动速率为0.43~1.79 mm/a;F2-4、F2-6断裂垂直活动速率为0.12~0.33 mm/a。结果表明,东寨港东岸地区处于不稳定区,应加强断裂活动的监测力度,工程建设时应按照相关标准进行规避。

电阻率层析成像技术在琼东北活动断裂探测中的应用

琼东北1605年琼山地震发震的中心区域东寨港东侧发育多组近东西向和北西向的活动断裂,且均为隐伏断裂。为探明断裂的分布位置及其活动性,现采用电阻率层析成像技术将其中琼山-铺前断裂(F8)以及F7、F6、F5共四条,北西走向断裂作为此次探测目标断裂。结合前人水文钻孔资料和断裂分布,在珠溪河北岸和罗豆农场北侧部署了三条电法探测线,结果表明区域沉积地层在三条反演剖面上均可以划分出三层视电阻率梯度带,与钻孔资料对应较好。同样,视电阻率对已知四条活动断裂均有明显特征的低阻异常反映,除断裂F7的倾向解释存在争议外,其余三条断裂解释均得到钻孔验证。

琼北老城剖面记录的马袅—铺前断裂西段晚更新世活动历史

马袅-铺前断裂为1605年海南琼山7.5级大地震的发震断裂之一,其活动历史研究对琼北地区地壳稳定性评价、防震减灾以及琼州海峡跨海大桥等重大工程建设有重要意义。地质地貌调查结果表明,马袅-铺前断裂西段由三条近东西向平行展布的北倾阶梯状正断层组成,并构成南北宽约2.5 km的断裂带。老城人工开挖南北宽达70 m的断裂带剖面揭露了该断裂晚更新世活动历史,道堂组光释光(OSL)年代学测试结果表明断裂在距今16~31 ka期间经历了两期活动:第一期表现为南、北相向倾斜的正断活动,累计垂直位移3.3 m;第二期为南倾的正断活动,活动强度较大。马袅-铺前断裂错断不同时代地层的位移量表明该断裂自上新世以来开始活动,第四纪活动强烈,现今仍是琼北控制地震活动的重要断裂。

马袅-铺前断裂中段全新世活动特征研究

本文采用地球物理勘探和钻孔联合剖面探测相结合的方法,分别在林海三路和桃兰村展开探测,通过分析断层上断点埋深、断错地层序列和地层年龄,获得了马袅-铺前断裂的全新世活动特征。2排联合钻孔剖面均揭露出断面,断裂上断点埋深9.2—10.5m,从而准确厘定了马袅-铺前断裂中段的空间位置。钻探结果显示,马袅-铺前断裂分为近东西向平行分布的南、北2支,呈阶梯状发育,具正倾滑性质,倾向北,倾角约70°。其中,北支为第四纪早期次级断裂,南支为全新世活动性较强的主断裂。同时,钻孔揭示深度内该断裂段第四纪以来的垂直位移量约为4—6m,7965—7408a BP以来断裂有过活动,垂直位移量约1—2m,垂直位移速率约为0.26±0.1mm/a。

基于钻探的马袅-铺前断裂西段活动性探讨

采用地球物理勘探和钻孔联合剖面探测相结合的方法,在海口市疏港公路沿线展开探测,通过分析断层的上断点、断错地层序列和盖层年龄,获得了马袅-铺前断裂西段的活动特征。钻探结果显示:马袅-铺前断裂西段为北倾正断层,最新活动时代推测为中更新世。该断裂段累计垂直位移量约为5 m,根据地层年代结果,初步估算出该段的垂直位移速率约为0.006±0.002 mm/a,说明断裂中更新世以来活动相对较弱。研究结果对正确评价海口市地震危险性,服务于经济建设和防震减灾规划具有重要现实意义。

断层模型音频大地电磁测深数值模拟及应用

为探究音频大地电磁测深(AMT)对断层模型识别的效果,对不同倾角的断层模型进行数值模拟研究。采用MT2DModeling软件进行正演模拟,得到的初始模型加入10%的噪声后再采用Occam方法进行反演,数值模拟结果表明1)音频大地电磁测深整体上对断层模型较为敏感,TE模式的纵向分辨率高,对模型的上下边界识别较为清晰,TM模式的横向分辨率高,对模型水平方向边界识别更好;2)对于不同电性组合断层模型,AMT对相对低阻断层的模型识别效果优于相对高阻断层的模型,其中TM模式对于高阻的识别效果要好于TE模式;3)对于不同倾角的低阻断层模型,TM模式对于反演结果上、下盘梯度变化率反应明显,即变化率大的方向为倾斜方向;4)TE模式正演结果对于断层倾角变化的反应明显,可以作为识别断层倾角的参考。通过对AMT法在琼北锦山地区活动断裂(马袅-铺前断裂东段)勘测的实际资料及钻孔结果进行分析,得到了断裂空间展布的定量认识,表明断裂自第三纪以来均有剧烈活动,活动期次已达到全新世。研究结果为海南地区开发建设提供了地质地球物理依据,也为其断层活动性、岩浆活动性等的进一步探究打下了良好的研究基础。