临汾盆地地壳精细结构探测与孕震构造研究

摘要

临汾盆地地处山西断陷带的南端，其北部洪洞凹陷和中部临汾凹陷相继在1303年和1695年发生了8.0级和73/4级特大地震，在不到400年的时间内同一盆地发生两次特大地震，是大陆内极为罕见的，因此临汾盆地的成因和深部孕震构造环境，以及深、浅构造的耦合关系还有待进一步的研究。
　　据此，本文通过在临汾盆地开展的深地震反射、高分辨浅层地震和地震精定位等工作，对临汾盆地的地壳精细结构和构造地球动力学过程、深部孕震构造进行了综合研究。
　　论文通过对深地震反射探测剖面研究，揭示出临汾盆地地壳所具有的上、中、下地壳结构特征在纵向上的变化幅度明显不同，表明盆地的构造运动和地壳结构变形的动力主要来自于深部;并清晰地给出了盆地基底与莫霍面的起伏变化呈镜像关系，即莫霍面最浅处位于临汾盆地中部的下方，显示出临汾盆地为纯剪拉张盆地模式;由地震资料反应出壳幔过渡带呈多相位复杂强反射及叠层结构特点，表明下地壳底层发育厚约2～3km的高、低速物质的变化带，反映出上地幔热物质向地壳侵入的深部过程。
　　根据深地震反射揭示的构造现象结合已有的地质、地球物理资料，得出临汾盆地为典型的“箕状”断陷，盆地内一系列西倾的沉积层不整合地覆盖在一套古老的结晶变质岩之上，显示出该区曾经历过沉积间断和多期构造活动;此外罗云山山前断裂、浮山断裂和由地震反射剖面给出的6条第四纪以来的隐伏活动断裂，呈“负花状”构造特征展布，并共同控制了临汾盆地的上地壳结构与构造的形成及其地层沉积。
　　通过绝对定位和双差相对定位方法相结合，对临汾盆地1981～2013年的地震进行了精确定位，揭示出地震震源深度集中分布在5～11km和15～27km两个高速层位，表明这两个层位是临汾盆地主要发震层，其地震的孕育与发震主要受罗云山深大断裂控制;由于临汾盆地地壳的高低速层相间结构，尤其是低速层的存在与分布深度，是影响孕震的重要因素;由此进一步表明，地震活动的动力主要来自于地壳深部的构造活动和软流圈物质上涌引起的地壳结构调整。
　　最后本文根据高分辨浅层地震探测的结果，结合深地震反射探测得到的结论，对所揭示的深部隐伏断裂在第四系的展布特征及其活动性进行了研究，结果显示:横跨盆地内的汾西断裂、汾东断裂、曲亭断裂和淹底断裂在浅部均错断了早第四纪地层，为第四纪以来的隐伏活动断裂，其深部与深地震反射剖面所揭示的深部断裂存在上、下一致的对应关系，因此，这些断裂应是临汾市防震减灾工作中需要重点关注的断裂。
　　上述研究成果刻画了临汾盆地地壳精细结构、活动断层在地壳深部的延伸情况以及深浅构造耦合关系，揭示了研究区的主要发震层位以及发震构造。为进一步研究大陆动力学背景提供了地震学证据。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题依据和目的

1．2 国内外研究现状

1．2．1 深地震反射剖面研究现状

1．2．2 地震定位研究现状

1．2．3 临汾盆地地震研究综述

1．3 主要研究内容和方法

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 研究方法

1．4 论文研究基础及主要工作量

1．4．1 论文研究基础

1．4．2 主要工作量

1．5 主要创新点

第二章 临汾盆地第四纪活动特征

2．1 区域地质概况

2．1．1 区域构造

2．1．2 区域地层

2．2 山西断陷带的形成与演化

2．2．1 山西断陷带总体结构

2．2．2 山西断陷带的形成与发展

2．3 临汾盆地总体结构和演化历史

2．3．1 临汾盆地总体结构

2．3．2 临汾盆地演化历史

2．4 临汾盆地主要断裂晚第四纪活动特征

2．4．1 NNE-NE向断裂

2．4．2 近EW向或NW向断裂

2．5 本章小结

第三章 临汾盆地地壳精细结构深地震反射探测研究

3．1 深地震反射剖面测线选取

3．2 深地震反射剖面数据采集方法

3．2．1 地球物理模型参数

3．2．2 采集参数计算

3．2．3 现场试验

3．2．4 观测系统与参数

3．3 深地震反射剖面数据处理技术

3．3．1 基本数据处理流程

3．3．2 主要数据处理方法

3．4 深地震反射剖面揭示的地壳精细结构和构造

3．4．1 地震波速度结构基本特征

3．4．2 临汾盆地地壳反射结构特征

3．4．3 深地震反射剖面揭示的断裂构造

3．5 深地震反射剖面探测主要研究结果

3．6 本章小结

第四章 临汾盆地第四系精细构造研究

4．1 浅层地震数据采集

4．1．1 激发震源的选择

4．1．2 接收方式和接收条件的选择

4．1．3 观测系统参数的选择

4．2 数据处理方法

4．2．1 干扰类型和特点

4．2．2 数据处理方法

4．3 近地表精细速度结构

4．4 临汾盆地第四系精细构造

4．5 本章小结

第五章 临汾盆地小震精定位分析

5．1 双差地震定位法

5．2 地壳速度模型

5．2．1 数据资料

5．2．2 地壳速度模型

5．3 小震精定位

5．3．1 资料选取

5．3．2 小震精定位

5．3．3 定位精度分析

5．4 重定位后地震分布特征

5．4．1 水平空间分布特征

5．4．2 震源深度分布特征

5．4．3 地震分布和地震构造的关系

5．5 地震选取对活动构造认识的影响

5．6 本章小结

第六章 临汾盆地深部构造特征与孕震构造环境分析

6．1 临汾盆地深部构造特征

6．1．1 临汾盆地地壳上地幔地球物理特征

6．1．2 临汾盆地的形成机制

6．2 临汾盆地孕震构造环境分析

6．3 临汾盆地深浅构造关系讨论

6．4 本章小结

第七章 结论与展望

7．1 主要结论

7．2 存在的不足与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文及参与项目