探索地震活动的时空分布对于地震风险评估, 尤其是对于中国川滇地区这样的地震频发区和强震危险区而言具有重要意义。相对强度算法(RI)基于统计学理论, 使用过去的地震强度评估预测同一地点的未来地震强度。其原理简单, 已多次在国内外强震预测的实践应用中取得了良好的效果。目前, 经过多年的发展完善, 该方法的预测性能愈加突出。为了辅助川滇地区的地震活动性预测工作, 文中使用相对强度算法(RI)和参数遍历试验(PTT)进行了全面的参数分析, 深入研究了RI算法在中国川滇地区的适用性, 结果表明: 由于参数选择合理(包括网格大小、 异常学习时间窗长度、 预测时间窗起始时间和预测时间窗长度), RI和PTT的组合研究表现出了明显优于随机猜测的预测效果, 揭示了川滇地震危险区地震预测的有效参数区间。相对强度算法能够对川滇地区的地震活动进行预测, 文中成果丰富了地震危险区地震趋势预测的参考依据。

郯庐断裂带是中国东部活动性最强的断裂带, 第四纪以来主要沿安丘-莒县断裂活动。前人针对安丘-莒县断裂的活动时代、 古地震事件及几何结构进行了大量研究, 但多集中于断裂出露区, 对断裂隐伏区的研究相对较少。文中利用野外地质调查、 浅层地震勘探、 钻孔联合地质剖面及古地震探槽等深、 浅、 表立体式多层次研究方法, 重点开展安丘-莒县断裂新沂段的几何结构特征研究, 分析其平面几何展布特征和深、 浅、 表构造关系, 填补安丘-莒县断裂新沂段隐伏区活动特征的研究空白。结果表明, 安丘-莒县断裂新沂段自北向南可分为北马陵山-官庄段、 官庄-唐店段和唐店-新店段3段; 中段以双支的走滑兼正断活动为主, 向南、 北两端转变为单支的走滑兼逆冲; 基岩顶垂直位移在中部最大, 约为230m, 向两侧逐渐变小, 表现为螺旋状的枢纽运动。安丘-莒县断裂新沂段的深、 浅表呈现成因相同和几何结构协调的变形特征, 在深部表现为单支, 切穿白垩纪地层向上延伸, 在浅表层沿基岩山与第四系软土层接触面向上破裂, 在南马陵山和北马陵山处表现为单支, 多处破裂至地表。在断裂中部的拉分盆地内, 第四系厚度>300m。安丘-莒县断裂向上部破裂时分为东、 西2支, 呈隐伏状, 以“Y”字形相对而立, 构成了安丘-莒县断裂的东、 西边界, 最新活动沿断裂的西支发生。安丘-莒县断裂的西支为全新世活动断层, 向南马陵山、 北马陵山基岩山体延伸时上断点埋深逐渐变浅, 直至出露。

2012年7月20日高邮-宝应M_S4.9地震发生在苏北盆地高邮凹陷内, 此次地震是近年来东部弱震区内的一次较为显著的中等强度地震。 前人在一些研究中对此次地震的发震构造进行过讨论, 但已有结果仍存在诸多不确定性。 文中综合地震序列精确定位、 震源机制解、 地震烈度调查等研究结果, 结合在震区获得的反射地震勘探结果, 对高邮-宝应M_S4.9地震的发震构造进行了深入研究, 并对其发生机理和发震断裂的潜在危险性进行了探讨。 研究结果显示: 1)高邮-宝应M_S4.9地震的发震构造可能为柳菱断裂, 该断裂是一条NNE走向、 SEE倾向的高倾角右旋走滑断层, 为高邮凹陷的西北边界断裂; 2)本次地震是在NE向主应力长期挤压作用下, NNE走向的柳菱断裂不断积累应力、 突发失稳破裂的结果; 3)4.9级尚不能代表柳菱断层的最大发震能力, 仍需关注该断裂进一步活动的危险性。

郯庐断裂带中南段及邻区处于华北克拉通和扬子克拉通的结合带, 是研究陆内碰撞、 大陆聚合及生长、 地球动力学和岩石圈形变等问题的天然实验场。 为获取研究区内更为精细的壳幔S波速度和方位各向异性的分布, 文中利用郯庐断裂带中南段及邻区范围内共261个固定宽频带地震台站2a记录的连续波形数据, 利用时频分析法提取了5~50s周期的Rayleigh面波相速度频散曲线。 之后, 将研究区域划分为0.25°×0.25°等间隔的网格点, 并采用Tarantola方法反演获得了研究目标区内的二维Rayleigh波相速度与方位各向异性的分布图像。 此外, 还分析研究了6个具有代表性周期的相速度及方位各向异性分布图像, 这些图像揭示出郯庐断裂带中南段及邻区壳幔速度结构的横向非均匀性及方位各向异性的空间差异特征。 研究结果表明, 相速度的分布特征与地质构造单元有着较好的对应关系。 在地壳浅部(6~10s), 拥有较厚松散沉积层覆盖的盆地和基岩出露的造山带分别呈现为低速异常和高速异常。 随着周期递增(15~20s), 地壳介质受浅部沉积层的影响有所减弱, 河淮盆地、 苏北盆地等平原地区局部出现了高速异常。 下地壳至上地幔(25~30s)的相速度分布受地壳厚度的影响, 总体上与莫霍面埋深呈负相关, 如莫霍面厚40km的大别造山带由短周期高速转为低速分布。 由于研究区内各个地质构造单元所处的构造环境存在差异, Rayleigh波相速度的方位各向异性也存在较为明显的空间差异性。 总体上, 各向异性的强度随着周期(深度)的递增而有所增强, 快波方向更具规律性。 综合苏北盆地自地壳浅部至岩石圈地幔的连贯低速分布及方位各向异性的一致性, 我们认为其下方可能存在着壳-幔强耦合的现象。

新沂市作为郯庐断裂带山东段和苏皖段的分段节点, 具有非常重要的地位。 为研究郯庐断裂带新沂段地壳的浅部结构、 活动性、 空间展布以及深浅构造关系, 文中采用了中深、 浅层地震勘探及初至波层析成像相结合的工作方法, 首先在新沂市南完成了1条长33km、 覆盖次数> 30次的中深层地震反射剖面, 同时利用共炮集记录上的初至波开展地壳浅部结构的层析成像研究, 之后给出了跨断裂的3条高分辨率浅层地震反射剖面和1条折射层析成像剖面。 研究结果表明: 郯庐断裂带新沂段是一条由5条隐伏主干断裂组成的断裂带, 具有 “两堑夹一垒”的构造样式。 中深层和浅层地震反射剖面表明, 郯庐断裂带新沂段各主干断裂具有上下一致的对应关系和明显的第四纪活动, 对新生代地层厚度和堑-垒状构造特征具有明显的控制作用。 浅层地震勘探结果揭示的地层界面形态和断裂浅部特征清楚, 墨河-凌城断裂(F₃)、 新沂-新店断裂(F₂)、 马陵山-重岗山断裂(F₅)及山左口-泗洪断裂(F₁)不仅断错了基岩顶界面, 且第四纪以来存在活动迹象, 尤其是马陵山-重岗山断裂(F₅)具有全新世的强活动特征。 文中的研究结果可为深入理解新沂市及周缘的深部动力学过程、 研究郯庐断裂新沂段的深浅构造组合关系及其活动性提供地震学依据。

苏锡常断裂是长三角地区一条重要的NW向隐伏断裂。文中利用浅层地震勘探和钻孔联合剖面探测方法，对苏锡常断裂的展布特征及其第四纪活动性进行了系统研究。浅层地震勘探成果表明：在苏州地区，苏锡常断裂南支整体倾向NE，倾角约60°，基岩断距3~5m，以正断活动为主；在常州地区，苏锡常断裂北支以正断活动为主，倾向S，倾角约55°~70°，基岩断距4~12m。在地震剖面上，苏锡常断裂的各个断点都以断错基岩面为特征，第四系内部层位断错不明显。苏州东桥镇场地上，苏锡常断裂南支断错的最新地层为下更新统上部；常州朝阳路场地上，苏锡常断裂北支断错的最新地层为中更新统底部。综合判断苏锡常断裂的最新活动时代为中更新世早期。苏锡常断裂在前第四纪总体以左旋正断活动为主，早更新世后则在多处转变为左旋逆断性质，第四纪内部层位断错量约3m，判断苏锡常断裂最大潜在地震震级为6.0级。

NE向的区域性深大断裂——金坛-如皋断裂为苏北坳陷区和南通隆起区的分界断裂。为了调查金坛-如皋断裂北东段的空间位置、性质和断裂构造特征并重新厘定其活动性，文中在石油地震勘探剖面提供的金坛-如皋断裂北东段大体空间位置及反射标志层的基础上，布设了4条浅层人工地震勘探剖面，对金坛-如皋断裂北东段进行了高分辨率地震反射成像，获得了测线控制范围内清晰的地下结构和断裂构造成像结果。结果表明，金坛-如皋断裂北东段并非单一的一条断层，而是由2条N倾、NEE走向的正断层组成的断裂带。浅层地震叠加剖面揭示活动性更强的南支上断点埋深235~243m，断错了下更新统底界，结合测线周边的钻孔资料推测其最新活动时代为第四纪早更新世（Q_P¹）。文中的研究结果为确定金坛-如皋断裂北东段的位置及其活动性评价提供了可靠的地震学资料。

以往对郯庐断裂带沂沭段各条断层第四纪活动性研究工作都集中在有历史地震记录的东地堑断层，而对断裂带西地堑断层却极少涉及，仅有的关于西地堑2条断层活动性的研究也至今没有定论。针对沂沭断裂带南段西地堑2条断层开展系统的浅层地震勘探和钻孔联合剖面相结合的研究，明确了鄌郚-葛沟断裂（F₄）可能是第四纪早期断裂，而活动性较强的沂水-汤头断裂（F₃）属于晚更新世活动断裂，其最新1次活动时间发生在距今（91.2±4.4）~（97.0±4.8）ka。结合断裂带其他断层的最新研究成果，对比东、西地堑活动断层最新活动时间，揭示出沂沭断裂带南段晚第四纪活动是断裂带对来自两侧应力的构造响应。沂水-汤头断裂可能是该区域未来中强地震的潜在发震构造。

郯庐断裂带沂沭段最新活动的断层一般称之为F₅断层,分布于潍坊至嘉山一带,长约360km。郯庐断裂带宿迁段F₅断裂的准确位置、活动时代一直以来存在较大的不确定性。文中通过浅层地震勘探对F₅断裂进行了系统性勘探,获取了准确的定位及其断裂发育特征。结果表明,F₅断裂并未终止于原来认定的宿迁市环城南路处,而是继续向南延伸; F₅断裂主要由2条相向而倾、近直立发育的主干断裂组成;在三棵树乡附近,F₅断裂由3条断裂组成,且呈右阶排列,阶区长度约6km,宽度约2.5km,形成小的拉分盆地,控制了新近纪以来地层的沉积。结合钻孔联合剖面和槽探结果,判断F₅断裂西边界断裂为全新世活动断裂,东边界断裂为晚更新世活动断裂,总体认为F₅断裂为全新世活动断裂。

通过野外地质调查、浅层地震勘探和钻孔联合剖面探测等方法, 对废黄河断裂的第四纪活动性进行了研究。浅层地震勘探结果表明, 废黄河断裂由南北两条主干断裂组成, 南支断裂倾向NE, 北支断裂倾向SW, 总体为一地堑形式, 断裂宽度为1～2km。在地震剖面上, 废黄河断裂的各个断点都是以断错基岩面为特征, 并未断错第四系内部层位。钻孔联合剖面探测结果显示, 废黄河断裂断错了中更新统层位, 但未断错其顶面。在凤山一带发现1条废黄河断裂的次级断层出露, 结合断层泥胶结程度、测年结果和地貌特征等判断, 该断层最新活动为中更新世中期。综合以上研究工作成果, 判断废黄河断裂早期为左旋活动, 第四纪以来表现为张性活动, 其最新活动时代为中更新世中期。受构造背景的控制, 徐州地区发育的NW向断裂明显较相邻的鲁西南地区的NW向断裂活动性弱。