为研究华北盆地的地壳精细结构和断裂的深、 浅构造关系, 跨冀中坳陷、 沧县隆起、 黄骅坳陷和埕宁隆起完成了1条长约200km的深地震反射剖面和1条长66km的中—浅层地震反射剖面。结果表明, 沿剖面地壳厚30~35km, 且具有东薄西厚的分布特征, 在冀中坳陷下方, 莫霍面出现明显上隆, 其隆起幅度为2~3km。研究区上地壳反射结构具有凹隆相间的展布特征, 多条规模较大的断裂隐伏于华北盆地之下, 对该区隆起和坳陷的形成与发展具有重要的控制作用。剖面上一系列与主断裂同向或反向的次级断裂将研究区的上地壳切割为多个次级小型地堑或半地堑断陷, 导致整个华北盆地的上地壳结构复杂化。下地壳反射结构由一系列反射能量变化较大、 横向上不能稳定成层、 产状复杂多变的反射事件构成, 这与反射能量强、 横向连续性好及产状近水平展布的上地壳反射明显不同, 暗示研究区上、 下地壳物质有着明显不同的形成环境、 变形方式和温压条件。中—浅层地震剖面和深地震反射剖面共同揭示的太行山山前断裂表现为一条低角度的大型铲形正断层, 向下可与太行山东缘向E缓倾的大型滑脱构造(拆离断层)相联系; 沧西断裂、 沧东断裂和埕西断裂作为沧县隆起、 黄骅坳陷、 埕宁隆起的边界断裂, 控制了该区堑、 垒构造的形成与发展, 是第四纪以来的隐伏活动断裂, 推测其深部终止于深约18km的壳内解耦面上。文中研究结果可为进一步理解华北盆地的深部动力学过程及分析研究区深、 浅断裂构造关系提供地震学依据。
为摸清驻马店市地震灾害风险底数、 查明地震构造特征, 文中在分析深地震探测成果的基础上, 采用高分辨率浅层地震反射成像技术跨驻马店-淮滨凹陷完成了1条长约22km的浅层地震剖面, 获得了驻马店-淮滨凹陷的近地表精细结构图像和断裂特征。结果表明, 驻马店-淮滨凹陷形成于古近纪南华北盆地断陷盆地发育阶段; 控制凹陷西边界的驻马店-息县断裂由4条E倾的正断层组成, 表现为一组由西向东层层下掉的断阶带, 推测为古近纪末期活动断裂; 控制凹陷东边界的宿鸭湖断裂由3条W倾的正断层组成, 控制着现代河流的走向, 推测为新近纪中晚期活动断裂。研究结果为进一步认识驻马店-淮滨凹陷近地表构造特征和控盆断裂活动性提供了地球物理学依据, 对驻马店市的防震减灾和城市规划具有重要的科学价值和社会效益。
深地震反射数据的深部具有低频、 弱能量、 低信噪比等特点, 这为深部构造的正确解释带来了困难。稀疏约束反演谱分解方法是基于非稳态褶积模型的一种时频分析方法, 该方法将谱分解问题描述成一个线性反演问题, 将其与L1范数的正则化条件相结合, 即可使其沿着满足约束条件的方向求解得到理想的时频谱。以上方法具有产生高分辨率时频谱和相位谱的能力, 在石油地球物理勘探的储层低频异常检测、 随机噪声衰减以及碳酸盐岩孔洞识别等方面取得了一定效果, 但尚未有将其应用于深地震反射数据中的报道。文中将稀疏约束反演谱分解方法应用于三河-平谷8.0级大地震区的深地震反射数据中, 通过单道数据测试说明该方法能够有效识别地震振幅异常, 较为准确地重构地震信号; 对叠加剖面的应用结果表明, 在特定频段范围内的重构剖面及时频剖面与原始叠加剖面相比具有更高的分辨率, 能够清晰地刻画出三河-平谷地区地壳深部被噪声湮灭的低频细节特征; 高分辨率的时频相位谱具有丰富的相位信息, 相位特征变化明显, 可以借助时频相位谱对地壳浅部的断层进行识别, 有助于判断构造边界; 子波重构剖面以及高分辨率的单频相位谱有助于刻画出该区莫霍过渡带内部反射的精细结构特征。综合分析原始反射地震剖面、 时频剖面以及子波重构剖面, 有助于深入研究三河-平谷大地震区的深部精细构造, 为后续深地震反射剖面的精细解释奠定了基础。
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。
安丘-莒县断裂是郯庐断裂带内活动性最强的一条断裂, 也是1668年郯城$8\frac{1}{2}$级地震的发震断裂。跨郯庐断裂带东地堑和安丘-莒县断裂完成的浅层反射地震剖面清晰地揭示了地层界面形态和断裂的浅部特征。研究结果表明: 郯庐断裂带东地堑是一个由多条断裂组成的断陷盆地, 且第四纪地层厚度和堑状构造特征明显受到昌邑-大店断裂(F1)和白芬子-浮来山断裂(F2)的影响和控制; 地堑东、 西两侧为基底隆起区, 第四纪地层厚度<30m; 地堑内部沉积了较厚的新生代地层, 呈现西浅东深的倾斜形态, 与上覆地层呈角度不整合接触。安丘-莒县断裂由2条相向而倾的分支断层组成, 在剖面深部合并为1条断裂。从断裂可分辨的上断点埋深和第四纪活动特征来看, 郯庐断裂带东地堑的西边界——白芬子-浮来山断裂的活动性相对较弱, 为前第四纪断裂; 东边界昌邑-大店断裂和地堑内安丘-莒县断裂错断了基岩顶界面, 且第四纪以来存在错断迹象, 其活动时代分别为晚更新世和全新世。文中的研究结果可为进一步理解1668年郯城$8\frac{1}{2}$级地震发震断层的活动方式、 活动时代以及郯庐断裂带板泉段的近地表特征及其活动性提供地震学依据。
为了试验3维反射地震方法在活断层探测中的应用效果, 采用8线10炮的束状观测系统在银川盆地进行浅层3维反射地震试验, 得到了反映芦花台断层3维空间结构的数据体。精细处理和综合解释的结果显示, 芦花台断层由2条相向倾斜的隐伏正断层组成, 主断层倾向SE, 次断层倾向NW, 二者在平面上的距离由北向南逐渐加大, 在深度780~800m次断层归并到主断层上。主断层的上断点埋深自北向南逐渐加深, 在试验区的北部上断点埋深为25~30m, 而在试验区的南部上断点埋深为35~40m。试验结果表明, 3维地震资料具有数据量大、信息丰富、偏移归位准确和断层成像精度高的特点, 可以从不同方面反映地层、断层的3维空间展布形态, 有利于复杂构造和断层的成像。
1976年7月28日,在唐山地区发生了7.8级大地震。为了研究该区的地壳结构和断裂的深浅构造关系,2009年,我们在唐山市南部的丰南地区,跨唐山断裂带完成了1条道间距40m、炮间距200m、50次覆盖的深地震反射探测剖面。结果表明: 研究区的地壳厚度为32～34km,莫霍面自东向西逐渐加深,在丰南县和宣庄镇之间,中-下地壳反射和壳幔过渡带反射均被唐山深断裂错开,断裂两侧的莫霍面发生错断,显示出唐山深断裂的走滑作用。反射剖面揭示的唐山断裂带是一条规模较大的陆内走滑断裂,浅部表现为典型的花状构造,在深部切割和扰动了下地壳物质和壳幔过渡带。这种深、浅共存的断裂构造体系是控制该区地震孕育和发生的重要因素,也是唐山地震区的深、浅构造背景。
