为研究华北坳陷中南部河南地区的深部电性结构和该区3次破坏性地震的深部孕震背景, 采用宽频带大地电磁测深法对该区深部的电性结构进行探测。使用NLCG二维反演方法对TE、TM模式进行联合反演, 最终获得研究区的深部电性结构。结果显示, 以新乡-商丘断裂为界, 其北部的北华北坳陷中的内黄隆起、东濮凹陷的电性结构相对简单, 为低阻、高阻2层结构, 与该区地壳由沉积盖层和基底整体性较好的坚硬地块结晶基底组成相对应。新乡-商丘断裂以南的南华北坳陷中的构造单元深部的电性结构相对复杂, 纵向上表现为低-高-低3层结构, 横向上高阻、低阻交互出现, 分析其可能与受到扬子板块与华北板块南缘相互俯冲碰撞影响有关。 而北华北坳陷因边界断裂--新乡-商丘断裂的调控, 受到扬子板块和秦岭-大别造山带造山作用的影响较小。1342年和1918年河南通许2次破坏性地震的震源位于太康隆起下方的高、低阻边界交接区域, 1737年河南封丘51/2级地震的震源位于壳内高、低阻梯度带附近。
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。
文中基于河南省及其邻区的高精度布格重力异常数据, 采用小波多尺度分析方法获得了研究区不同空间尺度的重力异常场特征。在此基础上分析了研究区布格重力异常场不同阶次的小波细节特征及其与区域构造之间的关系, 分析认为: 1)在地壳14km以浅, 区域构造活动对重力异常等值线走向具有明显的控制作用, 豫北地区以NE向重力异常条带为主, 与区域构造走向一致, 且横向密度差异明显, 南华北坳陷区和秦岭-大别隆起区以NW、 NWW、 EW向重力异常为主, 豫西差异隆起区以NE向重力异常为主。2)在下地壳27km深度处, 以团状重力异常为主, 重力异常的走向与区域构造的一致性减小, 反映了地壳不同深度的区域构造应力作用及形成过程存在差异。尤其是在南华北坳陷区, 地壳在不同深度受到的来自秦岭-大别隆起的N向挤压作用存在差异, 由浅到深逐渐减小, 随着深度的增加, 秦岭-大别隆起与南华北坳陷的深部接触边界向S移动至平顶山、 漯河一线附近。3)区域深大断裂对重力异常的展布有明显的控制作用, 重力异常线性过渡带往往与深大断裂相对应。同时, 文中基于研究区的布格重力异常场小波多尺度分析结果, 结合区域已有的地震地质资料, 对河南省及其邻区48条主要活动断裂进行了识别, 共解译出38条断裂, 其中上地壳浅部断裂有10条, 断裂深度在8km以内; 上地壳底部断裂有15条, 断裂深度为12~14km; 下地壳断裂有13条, 断裂深度达27km。河南省内控制一级构造单元边界的深大断裂活动性较强, 如聊兰断裂、 汤西断裂、 新乡-商丘断裂等, 且历史上曾发生过中强地震。河南省6级以上历史地震的深部构造环境分析结果表明: 除许昌2个6级以上地震的震中位于2级构造单元边界带附近外, 其余地震均位于地壳内由深大断裂控制的次级隆起或凹陷下方, 不同走向的重力异常交会区、 受深大断裂控制的壳内低重力异常区、 不同走向的深大断裂交会区是6级以上地震发生的深部构造背景, 是发生强震的有利部位。
基于川滇地区活动块体划分及断裂构造现有认知, 文中构建了包含块体主要边界断裂的二维有限元接触模型, 利用1991—2015年长期GPS观测结果, 采用“块体加载”方法模拟块体边界带现今的运动, 得到了断裂滑动速率和应力分布。结合震源机制解、 地震活动性等资料, 对川滇地区大型左旋走滑断裂带滑动速率分配、 传递与应力转换的关联, 局部区域正断型震源机制解的构造机制以及红河断裂南、 北段地震活动性差异的可能成因进行了初步探讨。主要结论包括: 1)东昆仑断裂带和鲜水河-小江断裂带的左旋走滑由NW向转变为近SN向, 断裂强烈转折区吸收了部分走滑分量并转化为应变积累, 呈高应力分布特征。2)受小江断裂左旋剪切的影响, 红河断裂中南段以右旋走滑兼微弱挤压运动为主, 并牵引断裂北段右旋走滑, 与金沙江和德钦-中甸断裂共同构成右阶斜列右旋剪切变形带, 正断型震源机制解多分布于该变形带的构造拉分区内。3)红河断裂中南段为弱压性, 北段呈弱张性, 更易破裂, 地震活动明显强于中南段。
