210978579_新乡-商丘断裂封丘段浅部探测和第四纪活动性的初步研究

第45卷 第1期
2023年2月地 震 地 质SEISMOLOGYANDGEOLOGYVol.45,No.1Feb.,2023
doi:10.3969/j.issn.0253-4967.2023.01.008
田一鸣,杨卓欣,王志铄,等.2023.新乡-商丘断裂封丘段浅部探测和第四纪活动性的初步研究[J].地震地质,45(1):
139—152.
TIANYi ming,YANGZhuo xin,WANGZhi shuo,etal.2023.ApreliminarystudyoftheshallowexplorationandQuaternaryactivities
oftheFengqiusegmentoftheXinxiang ShangqiuFault[J].
SeismologyandGeology,45(1):139—152.新乡-商丘断裂封丘段浅部探测和复方苯甲酸软膏
第四纪活动性的初步研究
田一鸣1) 杨卓欣1)  王志铄2) 石金虎1) 张 扬2
)谭雅丽1) 张建志1) 宋 威1) 季通宇1
)1)中国地震局地球物理勘探中心,郑州 450002
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)河南省地震局,郑州 450016摘 要  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-
褐黄黏土层,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。
关键词  新乡-商丘断裂封丘段 高分辨率浅层地震反射剖面 钻孔联合地质剖面 构造特征 
最新活动时代
中图分类号:P315 2文献标识码:A文章编号:0253-4967(2023)01-0139-14〔收稿日期〕 2022-03-06收稿,2022-06-12改回。
〔基金项目〕 2017年度中国地震重点监视防御区活动断层地震危险性评价项目和河南省地震构造探查项目
共同资助。
通讯作者:杨卓欣,女,1
谢赫963年生,正研级高级工程师,主要从事地震测深方法研究与应用工作,E-mail:yangzx@gec.ac.cn。
0 引言
新乡-商丘断裂西起河南省辉县峪河口,向E经新乡、延津、封丘、兰考、民权、商丘、夏
邑等地,延伸进入安徽省境内,全长约4
00km,总体走向NWW,是北华北坳陷和南华北坳陷的分界断裂,也是河南省内一条重要的区域性隐伏断裂(图1)。以新乡-商丘断裂为界,其北侧的断裂体系以NE和NNE向为主,南侧的断裂整体走向则为NWW向和NEE向(徐汉林等,2003;许立青等,2013)。新近纪以来,该断裂对南华北盆地、北华北盆地以及与之毗邻部分
地 震 地 质45卷
图1 区域地质构造图
Fig.1 Regionalgeologicalstructuremap.
1全新统;2上更新统;3中、下更新统;4新近系;5前新生界;6水系;7全新世活动断裂;8晚更新世活动断裂;9早、中
更新世活动断裂;10前第四纪断裂;11正断裂;12走滑断裂。F1长治-晋城断裂;F2邢台-邯郸断裂;F3沧东断裂;F4高
唐-堂邑断裂;F5磁县-大名断裂;F6安阳南断裂;F7汤西断裂;F8汤中断裂;F9汤东断裂;F10长垣断裂;F11黄河断裂;
F12聊城-兰考断裂;F13郓城断裂;F14曹县断裂;F15巨野断裂;F16菏泽断裂;F17东明-成武断裂;F18新乡-商丘断裂带;F19盘谷寺-新乡断裂;F20郑州-开封断裂;F21新郑-太康断裂;F22登封-西华断裂;F23鲁山-漯河断裂;F24夏邑-太和断裂
的沉积厚度分布起到了控制作用(徐杰等,1997)。
新乡-商丘断裂被NE向、NNE向断裂切割成若干段,断层倾向多变,具有明显的分段性(许立青等,2013)。近年来的浅层地震勘探结果表明,新乡-商丘断裂在新乡段表现为倾向SW的正断层,向上错断了第四系底界并进入第四系内部①②;延津段视倾向SW,浅层结构具
041①
②中国地震局地球物理勘探中心,2012,新乡市活断层浅层地震控制性勘探成果报告。中国地震
局地球物理勘探中心,2015,新乡市活断层浅层地震详细勘探成果报告。
1期田一鸣等:新乡-商丘断裂封丘段浅部探测和第四纪活动性的初步研究有明显的负花状构造特征,断层错断了上更新统底界并进入上更新统内部,为晚更新世活动断裂(张扬等,2021)。石油地震勘探内部资料显示,封丘段断裂倾向NE,切割古生界—新近系,自西向东,断裂倾角由陡立变为上陡下缓,由以走滑构造为主向走滑拉张构造转变(王志铄等,2017);兰考—民权段倾向SW(侯江飞等,2021);商丘段断层倾向NE,错断古生界—新近系,古近纪活动性不强烈,新近系变形明显;民权段倾向SW(王志铄等,2017)。前人研究
认为,新乡-
商丘断裂带可能在晋宁期以前就已经存在,燕山期—喜马拉雅中期活动强烈,断裂带切割莫霍面,属于长期活动的超壳断裂(吴继新等,2010)。新构造活动研究表明,在新近纪—晚更新世,新乡-商丘断裂两侧存在差异运动,断裂具明显活动性。沿断裂发生过344年卫辉东6级地震、466年虞城6级地震、1737年封丘5 5级地震和1978年新乡4 5级地震,地
震震中大多落在与N
NE向断裂的交会部位(王志铄等,2017)。新乡-商丘断裂带作为南、北华北盆地的重要构造边界,关于其活动性的认识长期未明,
研究程度目前仍然不高。本文研究的是新乡-
商丘断裂的封丘段,它是开封凹陷与内黄隆起及东濮凹陷的分界构造。该段东、西由NE—NEE向的长垣断裂和黄河断裂控制,长约30km,其
控制了开封凹陷和东濮凹陷南侧中生代—新生代早期的沉积(图2
)(朱嘉伟等,2005;王志铄等,2018)。石油地震勘探资料显示,新乡-商丘断裂在开封凹陷与东濮凹陷之间表现为倾向NE的正断层,倾角较陡。但受探测目标的限制,石油勘探对新近系特别是第四系以来的构造细节分辨有限。而高分辨率浅层地震勘探与钻孔联合剖面相结合的技术手段是探测隐伏活动断层的常用方法,可以有效揭示隐伏断层的上断点位置及其最新活动时代(刘保金等,2002,2009;邓起东等,2003;杨晓平等,2004,2011;柴炽章等,2006;张世民等,2008;雷启云等,2014;曹筠等,2015,2018)。因此,为研究新乡-商丘断裂封丘段隐伏断层的近地表特征和第四纪活动性,中国地震局地球物理勘探中心跨该断层完成了2条高分辨率浅层反射地震剖面,并结合钻孔联合地质剖面的结果对新乡-商丘断裂封丘段隐伏断裂的空间位置、浅部构造特征及第四纪活动性进行了分析。
1 高分辨率浅层地震勘探
1 1 数据采集与资料处理
跨新乡-商丘断裂封丘段共布设了2条浅层地震勘探测线,分别为FQ1测线和FQ2测线(图2)。FQ1测线沿省道S213由北向南布设,其北端起于封丘县留光镇南,南端止于宏祥商砼公司附近,测线长12 996km;FQ2测线沿县道X008由北向南布设,其北端起于鲁岗镇西黄村东北,南端止于鲁岗镇鲁岗大道路西,测线全长4 296km。
地震波的激发采用Metrz18B/612型可控震源,扫描频率为30~180Hz,扫描长度为8s。数据采集使用德国DMT公司生产的SUMMIT数字地震仪,每个地震道采用固有频率为60Hz的检波器进行接收,采样间隔为0 5ms,记录长度为2560ms。采用中间激发、双边不对称零偏移距接收的观测系统,220道接收,道间距4m,覆盖次数22次。
数据处理使用Grisys反射地震数据处理系统。高分辨浅层地震反射剖面资料处理须遵循在保证剖面信噪比的前提下尽量提高分辨率的原则。根据地震记录的特点制定数据处理流程并选择处理方法。在本次数据处理过程中,采用叠前一维滤波与二维滤波相结合的方法压制干扰,提高有效反射波的信噪比;采用折射静校正与剩余静校正相结合的方法增强有效反射同吴溉之
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图2 新乡-商丘断裂封丘段分布图
Fig.2 DistributionmapofFengqiusectionoftheXinxiang ShangqiuFault.
1全新统;2上更新统;3隐伏断层;4走滑断层;5正断层;6浅层地震测线和断点;7钻探联合地质剖面;8地质钻孔;
9历史地震;10研究区。F1新乡-商丘断裂,F1-1延津段,F1-2封丘段;F2汤东断裂;F3长垣断裂;F4黄河断裂
相性,提高剖面的信噪比;采用常速度扫描和速度谱相结合以提高叠加速度拾取的可靠性;采用叠前反褶积和叠后偏移相结合的方法提高剖面的纵向和横向分辨率。上述流程中各环节的处理参数均经过反复试验获得,最终获得了高质量的地震反射剖面。
1 2 浅层地震反射剖面探测结果
1 2 1 FQ1测线
图3为FQ1测线的叠后偏移时间剖面和深度解释剖面图。该剖面揭示的反射震相比较丰
富,反射能量也较强,地层整体起伏幅度不大。测线附近的水文地质勘查孔D
K136(图2)揭示第四纪地层底界埋深约为308m。根据剖面上的反射波组特征和钻孔资料成果,在剖面上识别出6组反射震相。其中,TQ为第四系底界面,T01、T02为第四系内部的地层反射,T1、T2、T3则为新近系内部地层界面的反射。
241人才管理系统
1期田一鸣等:新乡-商丘断裂封丘段浅部探测和第四纪活动性的初步研究图3 FQ1测线的叠后偏移时间剖面和深度解释剖面
Fig.3 Thepost stackmigrationtime section(a)anddepth sectioninterpretation(b)ofprofileFQ1.
浅层地震反射时间剖面结果(图3)显示,FQ1测线所揭示的断裂构造特征清楚,剖面上出现多处同相轴错断的现象,解释了6个断点FP1、FP2、FP3、FP4、FP5、FP6
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,其特征相似,均为N倾正断层,应为同一构造时期产生的断层。各断点的具体参数见表1。其中,FP1可分辨的上
断点位置位于剖面桩号11575m附近,埋深最浅。FP1在错断T02界面后继续向上延伸,止于T01界面之下,上断点埋深约为63m,在该深度的垂直断距为2~4m。根据断层位置和空间
展布特
征,认为上述各断层都应归属于新乡-
商丘断裂封丘段。1 2 2 FQ2测线
图4为FQ2测线的叠后偏移时间剖面和深度解释剖面图。该剖面揭示的地层反射波组特征清晰,且各反射层都有较强的反射能量,信噪比较高,在双程走时1600ms以上共解释了6组特征明显的地层反射,在图中分别标识为T01、T02、TQ、T1、T2、T3
(图4)。3
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