南北地震带北段构造活动强烈, 强震频发。近年来地震活动有增强的趋势, 震防形势严峻。利用GPS速度场、跨断层速度剖面以及基准站基线时间序列数据, 分析了近年来南北地震带北段地壳运动的动态特征。结果表明, 祁连山断裂具有较高的应变积累; 六盘山断裂存在闭锁, 静宁、平凉、陇西以及定西地区闭锁程度较深; 2004—2009年六盘山断裂闭锁程度加深。2009—2013年与1999—2004年、2004—2009年相比, 南北地震带北段地壳运动减弱, 且呈现出一些特征: 1)祁连山断裂—海原断裂—六盘山断裂附近减弱较显著; 2)祁连山-海原断裂以北区域较以南区域减弱显著, 造成了2009—2013年祁连山断裂挤压逆冲变形增强以及祁连山断裂和海原断裂带左旋剪切变形减弱; 3)六盘山断裂西侧50km以西区域较以东区域减弱显著, 导致六盘山断裂2009—2013年闭锁范围扩大到断裂带附近100km以内, 而此前六盘山断裂的闭锁范围在断裂带附近50km内。GPS基线时间序列分析还显示银川地堑正在持续拉张, 且西部拉张强度强于东部。

1739年平罗8级地震是银川平原上有史以来发生的最大一次破坏性地震。关于该地震的发震构造尚有不同认识。在近年获得的探槽、钻探、浅层地震勘探等资料的基础上, 对红果子长城及周边台地的地震位错现象开展了调查和详细测量, 并再次探讨了1739年平罗8级地震的发震构造。结果表明, 贺兰山东麓断裂的最后一次破裂事件发生在距今600~700a之后, 修筑于500a前的明长城被错断。尽管银川隐伏断裂的展布和极震区相吻合, 但该断裂向北终止于姚伏镇, 全新世活动段长度不超过36km, 其最后一次地表破裂事件发生在距今3 400a之前不久, 银川隐伏断裂在1739年平罗8级地震中没有发生地表破裂。断裂附近生长地层的发育和地层无同步变形的事实表明, 银川隐伏断裂并没有发生被松散层吸收而未抵达地表的破裂。因此, 1739年8级地震的发震构造是贺兰山东麓断裂而非银川隐伏断裂, 2条断裂没有发生同步牵连活动。平罗8级地震的发震构造和极震区分布的异位, 可能与断裂倾向、地下水位深度、盆地结构、松散地层厚度、居民聚集等因素有关, 这类由盆地边界铲形断裂发震而极震区向盆地中心偏移的现象, 应在类似地区的抗震设防中予以重视。

以银川盆地芦花台断裂为例, 探讨隐伏活动断层精定位技术。经浅层地震勘探查明, 芦花台断层总体走向NNE, 倾向SEE, 倾角73°～78°。根据取自钻孔的地层样品沉积年龄测定, 又将主断层分为南段和北段。芦花台隐伏断层南段中更新世活动, 而北段全新世活动。通过对浅层地震勘探断层上断点上延伸计算, 使其与钻探得到的断层上断点埋深相匹配。通过断层的精确定位, 得到了芦花台隐伏断层在浅表的几何分布、产状及活动性分段特征的认识。所得成果为石嘴山市城市辖区内的建设提供了重要参考依据。

黄河断裂是银川盆地内展布最长、切割最深的一条深大断裂，也是银川盆地的东边界。由于其北段呈隐伏状，因此，该段的活动性和滑动速率长期未知，影响了对盆地演化和地震危险性的认识。文中选择具有石油地震勘探基础的陶乐镇为研究场点，以人工浅层地震勘探结果为依据，在黄河断裂北段布设了一排钻孔联合剖面，并对标志层进行年代测试，获得了断裂的活动时代和滑动速率。结果表明，黄河断裂北段在晚更新世末期或全新世有过活动，在（28.16±0.12）ka BP 以来的累积位移为0.96m，晚第四纪以来的平均滑动速率为0.04mm/a，该值明显低于南段灵武断层（0.24mm/a）；尽管向下切割了莫霍面，黄河断裂晚第四纪活动强度和发震能力均要低于切割相对浅的贺兰山东麓断裂；黄河断裂可能在新生代之前已经强烈活动并深切莫霍面，新生代以来，银川盆地的构造活动迁移分解到以贺兰山东麓断裂为主的多条断裂之上，地壳双层伸展模型可解释银川盆地现今深浅部构造活动间的联系。

芦花台断层是银川盆地内一条重要的隐伏构造。在浅层地震勘探成果的基础上,开展了钻孔联合剖面探测和钻孔样品测试,获得了断层上断点埋深、最新活动时代、晚第四纪累计位移和滑动速率等数据。结果表明: 芦花台隐伏断层北段和南段的活动性不同,南段为中更新世末活动断层,北段为全新世活动断层; 在北段内,断层活动强度在空间上表现为由北向南增强,在时间上表现为晚更新世活动强于全新世。

在海原断裂带东南段4个地点跨断层测量了土壤气中He、H₂、N₂、O₂、CH₄、C₂H₆、Rn和Hg的浓度及He、H₂、CH₄、Rn和Hg的通量。测量结果表明,N₂/O₂、Hg和Rn的背景值分别是4.2、50.4ng/m³ 和5.8k Bq/m³; 土壤气中He和CH₄在海原断裂带东南段端部有强烈异常,并且脱气强烈,通量分别达到6.9mg m^-2d^-1 和390mg m^-2d^-1; 土壤气中H₂和Rn是指示海原断裂东南段破裂位置非常有利的气体组分,在靠断裂中部区域通量达到最高,分别为5.5mg m^-2d^-1 和828.6m Bqm^-2s^-1; 土壤气中Hg在断裂带的异常可作为指示断裂破裂位置的参考信号,其通量最高达到211.2ng m^-2h^-1。

基于城市隐伏活断层钻孔联合剖面探测的多次实践,总结出一种优化的断层定位方法——对折法。其步骤为: 首先实施剖面两端的钻孔,在确保断层在两孔间之后,在两孔中间位置布设第3孔; 继续确定断层所在区段,然后在其间二分之一处布设下一钻孔,依次类推,逐渐限定出断层的准确位置。同时,引入孔间标志层位坡降这一量化指标替代落差分析,并归纳出2个判据: 1)若两孔间主要标志层位坡降＞0,且坡降由浅至深递增,表明断层位于两孔之间; 2)两孔间实施第3孔之后,若两孔间标志层位坡降相对之前及相邻区段显著增大,且随埋深递增,则为断层所在区段,而正常层位区段孔间标志层位坡降显著减小。应用实例表明,这种方法可较好地实现隐伏活断层的准确定位。

贺兰山东麓断裂是银川地堑西侧的重要构造,控制着银川地堑的西侧边界,其最新活动特征是评价未来银川市地震危险性的重要依据。文中在贺兰山东麓断裂南段套门沟—榆树沟段断裂两侧1km范围内1:10000地质填图的基础上,选择在大石头沟两侧进行探槽研究,获得该段断裂在14ka以来共发生了3次古地震事件,分别距今13.8ka、7.9ka和3.0ka,重复周期约为6ka和5ka左右。

为获取银川隐伏断层近地表断错、上断点埋深、最新活动时代及滑动速率等信息,在浅层地震勘探基础上,沿断层自北向南横跨主断层布施了新渠梢、满春和板桥3条钻孔联合剖面,确定了主断层在3条剖面上的准确位置,获得主断层上断点埋深分别为5.18～8.30m(新渠梢)、5.01～6.50m(满春)和10.0～13.59m(板桥)。结合测年数据分析:新渠梢剖面断层全新世活动,晚更新世末期以来滑动速率为0.14mm/a;满春剖面断层也是全新世活动,但晚更新世末期以来滑动速率为0.05mm/a;板桥剖面断层全新世不活动。综合地震勘探资料进一步分析认为,以银古路为界,目标区银川隐伏断层分南北2段:北段属全新世活动断层,且自北向南活动强度呈减弱趋势,南段属晚更新世末期活动断层;北段活动强度显著大于南段。

断层的最新活动时代以及分段特征一直在重大工程安全性评价中具有特别重要的意义。在解决黄河黑山峡地震地质问题时,通过对罐罐岭断裂带的航片解译、野外追踪调查、地形地貌测量和古地震槽探资料研究,从而确定了该断裂带的活动时代以及分段特征。该断裂带发育在青藏块体东北缘,是中卫-同心弧形活动构造带的一部分,总体走向近EW,长约60km,分为5条不连续的次级断层,各段成左阶羽列,晚第四纪以来表现出强烈的左旋走滑兼挤压逆冲活动特征。断层错断了一系列山脊、小冲沟和阶地等,发育醒目的断层陡坎。研究发现,罐罐岭断裂最新一次地震破裂发生在距今700～1200a之间,最大同震位移位于罐罐岭附近,全新世以来水平左旋最大错距达6m。

在收集与整理前人资料的基础上,"银川市活断层探测与地震危险性评价"项目对银川隐伏断层、芦花台隐伏断层等断层开展了多学科的联合探测。文中对如何以银川市活断层探测成果资料构建银川活断层探测区地下三维构造模型的方法进行了探索,总结出的步骤是:收集活断层地震探测资料并进行数据预处理;在地震解释软件中进行断层及层位的解释,绘制层面构造图并输出断层及层位数据,也可在该软件中进一步完成三维可视化建模;在三维建模软件GOCAD中加载基础数据、层面及断层数据,进行断层面及层面修正构建与展示三维模型。鉴于地震探测资料的不规范会增加地震数据解释工作的难度并影响到解释精度,建议:规范原始探测数据的归档要求,在每条活断层的探测区上增加1条联络测线,在可能的情况下采用石油单位的区域时深转换关系,提高地震剖面的解释精度。

以银川活动断层试验探测为例,介绍了第四纪巨厚沉积区隐伏断层多手段、多层次探测的步骤与方法.在对前人资料综合分析的基础上,选择银川市兴庆区新渠梢村为综合探测试验场.首先,分层次布施道间距10m、5m和1m的浅层人工地震勘探,由深至浅将银川隐伏断层主断层逐步控制在可以布施浅钻勘探的程度.然后,实施钻孔联合剖面探测,确定了断层的准确位置和倾角,获得了由钻探资料可分辨的断层上断点埋深8.3m的信息.最后,通过大型探槽开挖,查明了断层实际上断点埋深1.5m和5期古地震活动事件.结合地层年龄的初步测定,得出了银川隐伏断层主断层中-晚全新世活动的结论.

在宁、蒙、甘交界区的景泰小红山 (甘肃 )、罐罐岭 (内蒙古 )和沙井 (宁夏 )等地发现了年轻的地震地表破裂遗迹 ,它们与中卫小红山 -孤山子地震地表破裂一起 ,构成了一个完整的地震地表破裂带。我们将此破裂带定名为罐罐岭地震地表破裂带 ,相应的地震为罐罐岭地震 (图 1 )。

在地质地貌调查基础上,对灵武断裂进行了古地震槽探揭露。结果显示,距今28ka以来,灵武断裂上发生过5期地表破裂型地震事件,时间大约分别在距今(27.15±0.778),20.0,(13.07±0.06),(10.586±0.05)和6.0ka。根据5期古地震事件的综合对比分析,发现断裂有分段组合破裂的特征,由此并结合槽探揭示的古地震同震位移等估计了古地震的震级。

在海原断裂带内部发现一个第三纪拉分盆地,命名为老龙湾拉分盆地。根据卫片解译结果和野外地质调查,对该盆地内的地层沉积序列、地层分布、相关断裂等特征进行了研究。结果表明,老龙湾拉分盆地发育于海原断裂内的最大斜列部位,盆地沉积受边界断裂控制;盆地内部沉积了巨砾岩、杂砾岩及紫红色-灰绿色泥岩、桔红色角砾岩等地层,最大沉积厚度约4600m。老龙湾盆地内部地层不整合于不同的外围地层之上,根据对盆地内部沉积序列及外围第三系的区域对比,认为盆地沉积开始于中新世中期。由以上特征确定老龙湾盆地为海原断裂带内的第三纪拉分盆地。它为青藏高原东北缘第三纪的走滑断层活动的研究提供了地质证据。

研究了青藏高原东北部地区海原活动断裂带的几何学、运动学和动力学特征、左旋位移总量及全新世滑动速率,对海原走滑断裂带东南端发育的尾端挤压区的构造特征及地壳缩短量进行了研究,分析了走滑断裂带的走滑量与端部挤压区地壳缩短量之间的转换平衡关系。

本文根据野外地质填图和水系位移测量结果,论述了香山-天景山弧形断裂带新生代有两个不同活动性质的阶段,即早期阶段的强烈挤压和晚期阶段的左旋走滑兼挤压。分析、讨论了不同活动阶段的时间界限和转变原因。指出了1709年中卫南7¹/₂级地震形变带的表现形式、延伸范围。