北京平原区夏垫断裂1679年三河—平谷8级地震地表破裂带特征

夏垫断裂是北京地区重要的活动断裂之一。1679年该断裂发生三河—平谷8级地震,是北京及邻区历史记录的最大地震,地表形成了至今仍清晰可见的地震地表破裂带。弄清楚该断裂古地震活动和地表破裂带特征是优化北京地区国土空间开发格局和防灾减灾体系建设的重要内容。通过探槽开挖、光释光(OSL)测年、断层陡坎形态及地层位错分析,揭示了夏垫断裂古地震活动性、古地震序列和地表破裂带特征。结果表明:(1)夏垫断裂大胡庄南探槽显示的地层错断、地震楔及崩积楔等揭示了夏垫断裂的两次古地震事件,分别约为(1.610±0.130)ka B.P.古地震及1679年三河—平谷8级地震,地层位错分别约为0.3、2.5 m;(2)夏垫断裂20 ka以来存在7个期次的古地震事件,大地震的平均复发周期约为2716年;(3)地震地表破裂带地层位错整体趋势与地形测量数据所得结果基本一致,但在大康庄段到齐心庄段,地层位错距离大于断层陡坎地面测量的高度,表明地表断层陡坎形态可能受人类活动的影响,探槽揭露的地层位错量有助于进一步理解夏垫断裂1679年三河—平谷8级地震地表破裂带特征。

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。

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.

土壤气汞探测在夏垫断裂带的应用研究

夏垫断裂带是首都圈重要的地震断裂带之一,本文运用构造地球化学对该断裂带进行研究。采用土壤中气态汞测量法在断裂带上的齐心庄和东柳河屯两个剖面进行了细致的野外现场勘测,绘制出研究区土壤气汞分布曲线图和汞含量分布立体图,对研究区断裂带空间位置及走向进行了分析,获得齐心庄和东柳河屯剖面的异常阈值分别为0.23和0.27,阈值显示的异常位置指示了断层面的位置,推测认为断裂带总体走向为45°,断裂带的规模并不大,断裂带上齐心庄剖面的活动性要强于东柳河屯,应为今后地震监测的重点。

夏垫断裂带深部构造特征与第四纪活动性讨论

利用重力、浅层地震和高密度电阻率法物探工作成果，由深及浅垂向上“接力拼接”的方式，结合钻探等手段，把夏垫断裂带分解为基岩断裂带和第四纪断裂带2个部分进行研究，结果表明：1）夏垫断裂带的基岩断裂带由主干断裂和次级断裂构成。其北段（马坊-西集-带）较窄，南2条主干断裂构成。其南段（西集-凤河营-带）较宽，由3条主干断裂构成。2）第四纪断裂带是基岩断裂带向上延伸的部分，是断裂带最新活动的直观表现，并受控于基岩断裂带。夏垫第四纪断裂带同样由主干和次级断裂构成，北段（马坊-西集-带）由2条主干断裂和分布于北端尾部次级断裂构成，与基岩断裂带-对应关系较好。2条主干断裂产状差异较大，最新活动时间均为全新世。而南段（西集-凤河营-带）断裂分布不连续，很难分清主次断裂，同基岩断裂带的对应关系较差，推测为基岩断裂中夏垫断裂的活动。这些主、次级断裂产状均较为陡立，最新活动时间为晚更新世晚期一全新世早期。3）夏垫断裂带内上、下两盘全新世沉积底界垂向累积位错量为1．7～4．8m，晚、中、早更新世以来则分别为6～26m、26～167m和44～330m，其中最大累积位错量位于夏垫地区，向南、北逐渐减小。4）以张家湾断裂为界把夏垫断裂带划分为南、北2段。北段第四纪活动性强，中强震及微小地震时有发生，而南段第四纪活动性弱，仅发生微小地震。

论北京平谷新生代盆地的成因

通过对北京市东北部平谷新生代盆地地层岩性、水文条件、深部构造、微小地震和盆地形态特征综合分析,提出平谷盆地并非第四纪断陷盆地,而是岩溶塌陷盆地的新认识。综合研究认为平谷盆地内基岩断裂可能大量发育;但新生代夏垫-马坊断裂带并没有在平谷盆地内发育;造成平谷盆地新生代断裂密布假象的原因是基岩埋藏古地貌;平谷盆地古溶洞形成时代可能为上新世-早更新世,盆地可能在早更新世发生塌陷,形成最初的盆地雏形。

夏垫断裂荣家堡探槽揭示的断裂活动特征及未来地震危险性概率评价

时间相依的活动断裂地震危险性概率评价以地震地质学定量研究为基础,采用随离逝时间增长的发震概率和预测震级共同描述断裂段的地震危险性,对地震预防和灾害管理具有重要的现实意义。传统概率方法中泊松分布(Poisson)模型的时间不相关性与活动断裂上大地震的活动特征不符,不能直接用于计算上次大地震离逝时间较短的活动断层的地震危险性。曾于1679年发生过三河-平谷8级大地震的夏垫断裂即是典型实例,现有的泊松模型可能高估了该断裂的潜在地震风险,应考虑该地震之后的应力积累和时间因素来评估其地震危险性。文中基于野外探槽古地震和地貌测量等调查工作,揭示该断裂晚全新世以来发生过2次古地震事件:事件E1即1679年三河-平谷大地震,距今341a;另一次古地震事件E2的年龄限定为距今(4.89±0.68) ka,平均同震位移约为(1.4±0.1) m。与前人的研究数据进行对比可发现,最近一次大地震的离逝时间约341a,预测未来的最大震级为8.0级。同时,文中采用时间相依的布朗模型(BPT)、随机特征滑动模型(SCS)和通用模型(NB)表述断层破裂源上特征型地震活动的时间相依特征,综合计算了该断裂带未来30a的强震发震概率,并与泊松模型的计算结果进行了对比。研究结果表明,该断裂未来30a的强震发震概率较低,原来所采用的时间不相关的泊松模型所计算的发震概率值相对偏保守。所得结果有助于科学评价该断裂的地震潜势,同时有助于讨论时间相依的概率方法如何更好地适用于东部地区活动断裂的地震危险性评价。

夏垫断裂带地震地下流体的同震响应研究

地震地下流体已成为一种重要的地震监测手段。本文分析夏垫断裂带上观测井的同震响应特征,探讨观测井水位、水温同震变化对夏垫断裂带的影响机理,收集和整理布设在夏垫断裂带上的赵各庄井和西集井两口观测井水位和水温同震响应资料,从响应的地震次数及发震位置、异常幅度、时间和形态类型等方面对其响应特征进行分析,从震中距、震级和井-含水层岩性等方面探讨了地下流体地震前兆异常的成因。结果显示,赵各庄井和西集井水位地震响应能力强于水温,响应形态以振荡型为主,对于MS7.0以上地震具有显著的映震能力。在水温资料中,仅有赵各庄井对2008年汶川MS8.0地震有响应,响应幅度为0.0129℃。综合分析认为,井-含水层岩性影响了两井同震响应形态特征,远场大地震产生的动态应变导致了较大的水位变幅。

招平断裂带夏甸—姜家窑段构造地球化学找矿预测

夏甸—姜家窑测区位于招平断裂带中段。招平断裂带在该区段大致沿玲珑花岗岩与胶东群变质岩接触带展布,总体走向42°,倾向SE,倾角37°-52°。主要金矿体赋存于招平断裂带主裂面下盘黄铁绢英岩化碎裂岩和黄铁绢英岩化花岗岩中。本次地表构造地球化学测量面积约12.6 km^2,采集样品352件,测试元素包括Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Hg、Mo、Bi、Mn等19种。Au元素异常与Ag和As元素异常有普遍套合性,与Cu、Pb、Zn、Sb元素异常呈局部套合性。结合多元统计分析,测定针对深部矿体预测的构造地球化学标志Au-Ag-As,元素组合异常以及斜交参考因子得分Y（i,3）异常和Y（i,7）异常。在现采矿区深、边部所对应的地表区域圈定出深部隐伏矿体找矿靶位4处。

西集地区层状与带状热储并存的地热资源特征

为了研究层状热储和带状热储及两者并存的热储类型地热资源赋存特征,以北京通州西集地区为例,阐述了影响两种热储类型存在的热源、构造条件和储盖层分布等因素。结合地热勘探孔及区域地温场分布特征,分析了区内沿夏垫断裂带展布范围内层状热储与带状热储并存的地热资源条件,认为夏垫断裂两侧的两个不同构造单元内的地热资源赋存均为以侧向径流补给和深部大地热流供热的层状热储为主,夏垫断裂带是区内带状热储的结论,提出以此断裂及其影响带内作为进一步勘查开发中温地热资源的重点地区的思路和建议。