地震地质 ›› 2025, Vol. 47 ›› Issue (6): 1667-1687.DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2025.06.20240015
蔡明刚1)(
), 彭白1), 鲁人齐1),*(
), 张扬1,2), 刘冠伸1), 徐芳1), 陶玮1), 张金玉1), 郝重涛1)
收稿日期:2024-01-30
修回日期:2024-09-19
出版日期:2025-12-20
发布日期:2025-12-31
通讯作者:
鲁人齐
作者简介:蔡明刚, 男, 1977年生, 2011年于中国地震局地质研究所获固体地球物理学博士学位, 助理研究员, 主要从事活动断层探测研究, E-mail: caimg@ies.ac.cn。
基金资助:
CAI Ming-gang1)(
), PENG Bai1), LU Ren-qi1),*(
), ZHANG Yang1,2), LIU Guan-shen1), XU Fang1), TAO Wei1), ZHANG Jin-yu1), HAO Chong-tao1)
Received:2024-01-30
Revised:2024-09-19
Online:2025-12-20
Published:2025-12-31
Contact:
LU Ren-qi
摘要: 分析活动断层的浅层精细几何结构, 对于防震减灾和地震机理研究具有重要意义。对断层的人工地震探测和三维模型构建, 能够详细揭示活动断层的空间构造特征。文中针对太行山东南缘的汤东隐伏活动断裂, 利用小道距浅层反射地震勘探方法, 布测了10条总长28km的高质量反射地震数据, 通过数据处理获取了高分辨率的反射地震剖面, 开展了断层详细解译, 并基于SKUA-GOCAD软件平台进行了三维建模。结果表明, 汤东断裂为NNE走向的高角度正断层, 在北段其浅层由2支断层组成, 在南段(卫贤镇以南)合并为单一断层; 汤东断裂在浅层的倾角变化范围较大, 约为55°~80°; 与北段和南段相比, 中段(盘石头新村L6和岗坡村北L7测线之间)的倾角相对较缓, 形成了一个马鞍形的断层几何结构; 汤东断裂2条分支断层出现明显的分区性和分段性, L6测线以南的最新活动表现在断层F3-2 上, 而以北的最新活动只表现在F3-1 上。石油地震反射剖面给出的深部结构显示, 汤东断裂具有上陡下缓的特征, 东、 西2支断层在深部约1.8km处收敛合并, 为典型的铲型正断层。这些认识对于理解汤东活动断层的空间展布和运动特性至关重要, 并将为该地区的活动断层避让、 地震风险评估和防震减灾工作提供重要的科学依据。
蔡明刚, 彭白, 鲁人齐, 张扬, 刘冠伸, 徐芳, 陶玮, 张金玉, 郝重涛. 太行山东南缘汤东断裂浅层几何结构特征--基于浅层地震勘探与三维建模[J]. 地震地质, 2025, 47(6): 1667-1687.
CAI Ming-gang, PENG Bai, LU Ren-qi, ZHANG Yang, LIU Guan-shen, XU Fang, TAO Wei, ZHANG Jin-yu, HAO Chong-tao. GEOMETRIC STRUCTURAL FEATURE OF THE TANGDONG FAULT IN THE SOUTHEASTERN MARGIN OF TAIHANG MOUNTAIN: BASED ON SHALLOW SEISMIC EXPLORATION AND 3D MODELING[J]. SEISMOLOGY AND GEOLOGY, 2025, 47(6): 1667-1687.
图 1 鹤壁城市活动断层探测目标区地形地貌和地质构造及分区简图(图 1c修改自王志铄, 2017) F1汤西断裂; F2汤中断裂; F3汤东断裂; F4新乡-商丘断裂; F5安阳南断裂; F6盘谷寺-新乡断裂; F7磁县-大名断裂; F8长治-晋城断裂; F9长垣断裂; F10黄河断裂; F11聊城-兰考断裂; F12曹县断裂。图 1b中, AA'为跨汤东断裂的石油地震剖面位置。图 1c中: ①汤阴地堑; ②内黄隆起; ③东濮凹陷; ④临清凹陷; ⑤鲁西隆起
Fig. 1 Topography, geomorphology, and tectonic division map of active fault detection target area in Hebi City(Fig. 1c modified from WANG Zhi-shuo, 2017).
图 2 活动断层探测目标区地质构造和地震反射剖面位置图 红线F3为汤东断裂位置; 紫线F1为汤西断裂, F2为汤中断裂
Fig. 2 Geological characteristics and location of seismic reflection profiles in target region of active fault detection.
| 项 | 类别 | 参数 |
|---|---|---|
| 设备型号 | 仪器型号 | Geode DZ200 |
| 震源型号 | M18/612HD | |
| 检波器主频/Hz | 60 | |
| 震源激发 | 扫描频率/Hz | 10~120或8~90 |
| 扫描长度/s | 12 | |
| 最大出力/kN | 225 | |
| 记录 | 采样间隔/ms | 0.5 |
| 记录长度/ms | 2000 | |
| 观测系统 | 探测方向 | WE或EW |
| 道间距/m | 2 | |
| 炮间距/m | 6或8 | |
| 接收道数 | 240 | |
| 偏移距范围/m | 10~488或0~318 | |
| 覆盖次数 | 40或30 |
表 1 浅层地震数据采集和观测系统参数
Table1 Shallow seismic data acquisition and observation system parameters
| 项 | 类别 | 参数 |
|---|---|---|
| 设备型号 | 仪器型号 | Geode DZ200 |
| 震源型号 | M18/612HD | |
| 检波器主频/Hz | 60 | |
| 震源激发 | 扫描频率/Hz | 10~120或8~90 |
| 扫描长度/s | 12 | |
| 最大出力/kN | 225 | |
| 记录 | 采样间隔/ms | 0.5 |
| 记录长度/ms | 2000 | |
| 观测系统 | 探测方向 | WE或EW |
| 道间距/m | 2 | |
| 炮间距/m | 6或8 | |
| 接收道数 | 240 | |
| 偏移距范围/m | 10~488或0~318 | |
| 覆盖次数 | 40或30 |
图 5 测线L3浅层地震反射叠加剖面解释 a-c L3测线原始叠加剖面、 上断点位置解释结果局部放大和L3反射剖面解释, 图a、 c剖面的纵横比均为V∶H=1︰1。黄色、 绿色和蓝色曲线代表不同的层位; 红色曲线代表断层; 红色箭头指示断层上盘的运动方向。断层编号说明同图 2
Fig. 5 Shallow seismic reflection stacking profile interpretation of lines L3.
图 6 测线L1、 L4和L2浅层地震反射叠加剖面解释 a-c 浅层地震反射剖面L1、 L4、 L2的解释, d L2测线原始叠加剖面, 所有剖面纵横比均为V∶H=1︰1。黄色、 绿色和蓝色曲线代表不同的层位; 红色曲线代表断层; 红色箭头指示断层上盘的运动方向。断层编号说明同图 2
Fig. 6 Shallow seismic reflection stacking profile interpretation of lines L1, L4 and L2.
图 7 测线L5、 L6和L7浅层地震反射叠加剖面解释 a-c 浅层地震反射剖面L5、 L6、 L7的解释; d L7测线原始叠加剖面, 所有剖面纵横比均为V∶H=1︰1。黄色、 绿色和蓝色曲线代表不同的层位; 红色曲线代表断层; 红色箭头指示断层上盘的运动方向。断层编号说明同图 2
Fig. 7 Shallow seismic reflection stacking profile interpretation of lines L5, L6 and L7.
图 8 测线L8、 L9和L10浅层地震反射叠加剖面解释 a-c 浅层地震反射剖面L8、 L9、 L10的解释; d L10测线原始叠加剖面。所有剖面纵横比均为V∶H=1︰1。黄色、 绿色和蓝色曲线代表不同的层位; 红色曲线代表断层; 红色箭头指示断层上盘的运动方向。断层编号说明同图 2
Fig. 8 Shallow seismic reflection stacking profile interpretation of lines L8, L9 and L10.
图 11 跨汤阴地堑石油地震剖面AA'的解释图 F1汤西断裂; F2汤中断裂; F3-2汤东断裂西支; F3-1汤东断裂东支; 剖面纵横比为V∶H=2︰1
Fig. 11 Interpretation map of oil seismic profile across the Tangyin Graben.
| 断裂 | 测线名称 | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| L1 | L2 | L3 | L4 | L5 | L6 | L7 | L8 | L9 | L10 | |
| F3-2 | √ | × | √ | √ | √ | × | × | × | √ | |
| F3-1 | × | × | √ | √ | √ | √ | ||||
表 2 汤东断裂东、 西2支错断T1界面情况
Table2 T1 interface of the east and west branches of the Tangdong Fault
| 断裂 | 测线名称 | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| L1 | L2 | L3 | L4 | L5 | L6 | L7 | L8 | L9 | L10 | |
| F3-2 | √ | × | √ | √ | √ | × | × | × | √ | |
| F3-1 | × | × | √ | √ | √ | √ | ||||
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