雄安新区建设是国家战略和千年大计, 探查与地震灾害密切相关的沉积结构和地震场地响应特征, 可为雄安地区的城市抗震设防提供重要依据。但该地区相对缺少与场地条件相关的研究, 一些浅部探察结果由于资料覆盖有限, 精度不高。文中利用台间距为1km的短周期密集台阵, 基于HVSR法处理台阵背景噪声, 结果表明: 区域内大部分地区场地的放大系数<5, 场地放大作用不显著; 场地共振频率和沉积层埋深具有明显的分区特征, 西部场地共振频率主要为0.8~1.2Hz, 沉积厚度较薄, 范围为100~160m。中西部场地共振频率主要为0.5~0.8Hz, 沉积层厚度较厚, 范围为160~210m; 三维沉积层模型与钻孔资料、 浅层电阻率法的地质解释图基本吻合, 沉积层的起伏特征与断裂带分布、 地质构造单元均有较好的对应关系, 结果表明容西断裂、 容东断裂、 牛西断裂、 牛东断裂、 徐水-大城断裂作为雄安地区次级地质构造单元边界, 影响了近地表的沉积层结构。文中通过HVSR法得到了雄安地区的场地参数, 如沉积层共振频率、 场地放大系数, 以及高精度的近地表三维沉积层模型。上述结果可为雄安地区今后的地震小区划和抗震设防提供重要参考。
龙门山断裂带南段芦山地区先后发生了2013年芦山 MS7.0 和2022年芦山 MS6.1 地震, 2次强震的孕育发生与所在区域深、 浅地震构造环境、 地壳物性结构参数密切相关。研究该区地壳浅部物性结构特征及其与深部动力学过程的映射关系对认识该区的孕震环境具有重要意义。因此, 文中利用金川—芦山—乐山深地震测深剖面资料的P波、 S波初至波走时数据, 采用二维射线追踪走时反演方法获取了沿剖面上地壳的精细P波、 S波速度和泊松比值。结果显示: 剖面西北段松潘-甘孜块体的上地壳具有高P波、 S波速度和低泊松比的特征, 而东南段的四川盆地上地壳具有低P波、 S波速度和高泊松比的特征。在松潘-甘孜块体和四川盆地之间的龙门山构造带, 上地壳P波、 S波速度和泊松比等值线形态受区域构造活动控制, 与地层产状基本一致, 呈近直立趋势展布。龙门山构造带下方沉积基底表现出明显的结构差异, 且速度和泊松比等值线形成“V”形特征。龙门山断裂带的上地壳速度、 泊松比横向变化梯度大, 可能是印度板块和欧亚板块碰撞的远程效应使得青藏高原东缘低泊松比地壳向坚硬的扬子地台(高泊松比)挤压, 进而产生地壳垂向变形的直接证据。芦山强震区 MS7.0 地震的余震主要发生在壳内高、 低速和泊松比变化梯级带偏高速和低泊松比的一侧, 该区的地震活动既受区域断裂构造的控制, 也与上地壳的物性结构特征密切相关。
文中利用布设在东濮凹陷中北段由412个台站组成的密集台阵记录的数据, 基于噪声成像技术获得了研究区0~3.5km的三维S波速度模型, 所得结果显示速度结构特征与断裂的形态展布特征具有较强的关联性。主要得到的认识包括: 1)东濮凹陷中北段呈低速, 两侧的内黄隆起和鲁西隆起为高速特征, 隆起和凹陷的速度差异至少持续到3.5km深度处。2)东濮凹陷和鲁西隆起高、低速的分界位置与兰聊断裂一致。3)在1~3.5km深度处, 东濮凹陷中北段表现出了明显的低速特征, 说明古近纪兰聊断裂的活动强烈, 影响了东濮凹陷中北段的沉积特征; 在0~1km深度处, 凹陷和隆起的速度差异减小, 说明兰聊断裂在新近纪和第四纪的活动变弱, 该时期的沉积构造受兰聊断裂的影响减小。
长70km、 近EW向穿过兰聊断裂带中南段及其邻区的深地震反射剖面, 揭示了该区地壳的精细结构和断裂的深、 浅构造特征, 对深入了解该区的深部地震构造环境、 探讨东濮凹陷的深部动力学过程及其构造演化都起着十分关键的作用。研究结果表明, 兰聊断裂带的深、 浅部构造特征及其两侧的地壳反射结构特征区别较大, 该区地壳由脆性的上地壳和韧性的下地壳组成。上地壳反射波组特征明显, 构造形态清晰可辨: 兰聊断裂以西存在大量向E倾斜的强反射同相轴, 代表了中生代以来不同时代的沉积界面, 其中一套起伏变化形态向E缓倾的基底斜坡是箕状沉积凹陷的底界; 兰聊断裂以东, 基底反射波表现为一组近水平的连续性较好的强反射波组, 平行不整合于古生界奥陶系或更古老的地层之上; 在兰聊断裂上盘还发育有同向及反向次级断裂, 共同控制了箕状沉积盆地东濮凹陷的构造格局。下地壳反射结构较为简单, 整体上以弧状反射为主, 其能量较强、 延续长度较短。莫霍面表现为横向上分段连续、 纵向上持续一定时间的强反射条带, 在兰聊断裂下方的莫霍面反射波组能量明显减弱, 与两侧反射特征截然不同。剖面揭示了2条错断莫霍面的深大断裂(FD1 和FD2), 向下延入上地幔顶部, 为本区上地幔软流物质的上涌与能量交换创造了条件, 也可能是下地壳弧状反射产生的原因。
华北克拉通是中国最古老的克拉通, 是中国大陆的主要构造单元, 从太古代到中生代以来的地质记录较完整, 受到了国际上的广泛关注, 是研究大陆形成和演化的天然实验场地。中生代以后, 华北克拉通发生了一系列复杂的构造运动与演化进程, 东部因岩石圈减薄而形成一系列的裂陷盆地, 地壳结构复杂。而西部岩石圈厚度大, 鄂尔多斯地块的地壳结构相对简单。山西断陷带位于华北克拉通东部地块与西部鄂尔多斯地块之间, 其地壳与岩石圈结构从西部稳定的克拉通结构变化为东部破坏严重的克拉通结构, 过渡特征明显。因此, 揭示山西断陷带及其两侧区域的构造特征对研究华北克拉通的破坏动力学过程有着重要意义。文中利用华北克拉通中西部地区(34°~41°N, 107°~117°E)的150个流动地震台站近3a记录的远震波形资料, 采用P波接收函数的H-κ扫描叠加法和共转换点(CCP)叠加法处理计算, 获得了研究区的地壳速度结构图像。结果表明, 鄂尔多斯地块内的地壳厚度为37~47km, 莫霍面较为平坦。山西断陷带的地壳厚度为34~46km, 在临汾盆地凹陷的正下方, 莫霍面呈现出明显的上隆, 上隆量为4~10km, 推断山西断陷带的形成与地幔物质的运动有着密切关系。通过与该区域已有的布格重力异常资料进行对比, 研究区地壳厚度的分布特征与太行隆起东、 西部地区分别呈现出正、 负的布格重力异常分布特征一致。该区域不同构造单元内的地壳厚度和波速比计算结果表明, 3个构造单元内的波速比均随地壳厚度的增加而不同程度地减小。整体看来, 研究区以111.5°E为界分为东、 西2个区, 111.5°E以西的鄂尔多斯地区的泊松比较111.5°E以东的山西断陷带低, 反映出鄂尔多斯地块东部地区具有稳定的古老地块特征, 地壳结构相对简单; 而山西断陷带下方上地幔物质上涌导致其泊松比比两侧山区的泊松比高。就山西断陷带而言, 以38°N为界可分为南、 北2个区域, 38°N以北的区域内地壳因存在部分熔融而呈现低速特征, 而38°N以南的区域仍然保持着相对稳定的地壳特性而呈现高速特征。山西断陷带分南、 北2个区域的原因可能与山西断陷带不均匀沉降有关, 其有关的地球动力学过程需要更多的资料来进一步综合研究。
