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鄂爾多斯活動地塊及邊界帶1∶50萬地震構造圖編制

2024-03-29 07:30雷啟云鄭文俊王銀余思汗沈旭章郝明
地震科學進展 2024年1期
關鍵詞:鄂爾多斯盆地滑動

雷啟云 鄭文俊 王銀 余思汗 沈旭章 郝明

[摘要]? ? 地震構造圖是綜合反映特定地區地震構造環境和地震活動水平的基礎性圖件,鄂爾多斯活動地塊及邊界帶1∶50萬地震構造圖是國家重點研發計劃 “鄂爾多斯活動地塊邊界帶動力學模型與強震危險性研究” 項目的一個專題成果。該圖以鄂爾多斯活動地塊及邊界帶為編圖范圍,參照地震行業有關地震構造圖編制標準和數據庫標準,在系統收集和整理區域地理信息、地質、活動構造、地震、地球物理等資料的基礎上,開展高分辨衛星影像解譯,吸收項目最新研究成果,建設了編圖所需的基礎數據庫;通過資料矢量化、地層界線修改、斷層修改、圖面修飾、圖件復核等環節,編制成鄂爾多斯活動地塊及邊界帶1∶50萬地震構造圖。該圖反映了由銀川盆地—賀蘭山、弧形構造束、渭河盆地、山西地塹系、河套盆地等活動構造單元組成的鄂爾多斯活動地塊邊界帶,以及相鄰地塊有關地震構造的最新資料,完善了鄂爾多斯地塊及邊界帶活動構造幾何學和運動學圖像,建成了區域地震構造基礎數據庫。

[關鍵詞] 鄂爾多斯; 活動地塊; 地塊邊界帶; 地震構造圖

[DOI] 10.19987/j.dzkxjz.2023-059

0? 引言

地震是群災之首,特別是發生在城市附近的破壞性地震更能造成巨大的災害損失和慘重的人員傷亡,嚴重威脅人類社會經濟的正常運行[1]。中國是世界上地震災害最嚴重的國家之一,地震造成的經濟損失和人員傷亡一直位居世界前列,歷史上曾遭遇過強烈的地震襲擊,造成慘重的人員傷亡和巨大的經濟損失[2]。如何最大限度地減輕地震災害損失,保障人民生命和財產安全,是一個亟待解決的重大問題[3]。

強震預測是減輕地震災害的重要途徑[4-5]。近年來,由我國科學家提出的中國大陸強震受控于活動地塊的科學假說在地震機理和預測研究中得到了廣泛應用[6-10]。但是就活動地塊的概念和假說而言,還存在諸多問題需要我們進一步去回答和解釋[11-13]。因此,有必要選擇典型的活動地塊進行綜合研究。

鄂爾多斯地塊是中國大陸最典型的活動地塊,鄂爾多斯地塊及周邊的現今構造變形和強震活動十分強烈,歷史上就曾發生過5次8級以上地震[9, 14]。同時也是國家 “一帶一路” 倡議之 “絲綢之路經濟帶” 的東端,是我國中西部聯接的重要紐帶。未來該地區一旦發生7 級以上強震,將造成極其巨大的人員傷亡和經濟損失,給國家安全、社會穩定帶來重大影響。因此,鄂爾多斯活動地塊及邊界帶是開展基于活動地塊理論強震預測研究的理想場所。

中山大學聯合多家單位組織實施了國家重點研發 “重大自然災害監測預警與防范” 專項 “鄂爾多斯活動地塊邊界帶地震動力學模型與強震危險性研究” 項目。該項目以鄂爾多斯活動地塊及邊界帶為研究對象,構建活動地塊及邊界帶三維深淺結構和構造變形模式,建立適用于板塊內部的強震孕育動力學模型,完善大陸強震孕育和發生的活動地塊理論,研發具有物理意義的時間相關強震預測理論模型,提出地震危險性理論預測技術規程[15]。該項目下設4個課題,在課題1下設 “鄂爾多斯活動地塊及邊界帶1∶50萬地震構造圖編制” 的專題任務。

區域地震構造圖是開展地震危險性研究的基礎性圖件,是反映特定地區地震構造環境和地震活動水平的綜合性圖件[16]。自20世紀70—80年代以來,針對鄂爾多斯地塊邊界帶的主要斷裂,很多學者都開展了大量研究工作,積累了豐富的資料。近年來,在鄂爾多斯活動地塊及邊界帶附近,開展的城市活斷層探測和重大工程地震安全性評價均專門編制了區域地震構造圖[17]。城市活斷層探測標準要求在以目標區為中心,邊長不小于150 km范圍內編制1∶25萬區域地震構造圖[18],重大工程地震安全評價標準要求在工程場地為中心外延不小于150 km范圍內編制1∶100萬區域地震構造圖[19]。另外,相鄰省份以省行政界線為范圍,編制了省域的1∶25萬地震構造圖。在全國尺度范圍,還有1∶400萬活動構造圖、1∶400萬地震構造圖和1∶500萬活動斷裂分布圖[20-22]。這些圖件針對特定的探測目標區或者特定的工程場地,或者特定的行政區劃界線,比例尺在1∶25萬、1∶100萬、1∶400萬、1∶500萬,或多或少涉及鄂爾多斯活動地塊及邊界帶,但基于不同的研究目標,圖件比例尺各異、范圍大小不同,反映了對特定局部地區地震構造環境在不同時期的認知水平。

以上圖件對認識鄂爾多斯活動地塊及邊界帶的地震構造奠定了重要基礎,但不足以系統、全面地反映鄂爾多斯活動地塊及邊界帶全部范圍內的地震構造環境特征,以及與相鄰地塊之間的相互關系。因此,專門編制一幅比例尺適中,既能展示鄂爾多斯活動地塊及邊界帶活動構造幾何和運動學圖像,又能反映鄂爾多斯活動地塊和相鄰地塊間關系的地震構造圖顯得尤為必要。

1? 編圖范圍及資料來源

參照地震行業1∶25萬地震構造圖編制和數據庫相關標準[23-24],結合項目研究實際需要進行區域地震構造圖編制和數據庫建設。

1.1? 編圖范圍

本次編圖范圍包括了鄂爾多斯活動地塊及邊界帶(含其周緣地區),同時為了顯示與相鄰地塊之間的關系,圖面盡可能的包括或涉及到鄂爾多斯活動地塊周緣的所有次級地塊,南以渭河盆地與華南地塊相隔,東以山西地塹系與華北平原地塊相分,北以河套斷陷盆地和燕山地塊相望,西北側以銀川—吉蘭泰盆地與阿拉善地塊相鄰,西南側則以弧形構造帶與青藏地塊相接(圖1)。

據此確定編圖的坐標范圍為(33.743°N~41.704°N、103.291°E~114.778°E),東西長約1008 km,南北長約890 km,包括了約90萬km2國土范圍。圖件不分幅,整幅編制,比例尺為1∶500000。

1.2? 資料來源

根據編圖方案的技術要求,收集了編圖區域內基礎地理信息、地質、地球物理、地震、地殼形變和活動構造等方面的資料,還進行了必要的衛星影像遙感解譯。

本圖的基礎地理數據來源于國家基礎地理信息中心的1∶25萬和1∶100萬基礎數據,基礎地質資料來源于全國地質資料館的1∶50萬區域地質圖數據。地震資料截止到2021年底,分別取自中國地震目錄[25]、中國歷史強震目錄[26]、中國地震臺網中心全國地震目錄。吸收了項目對現代地震進行重新定位的成果,并根據最新研究成果及發表結果對所有強地震進行位置校準?;顒訑鄬淤Y料以中國地震局地質研究所活動斷層探測數據匯交與共享管理中心的1∶250萬活斷層數據為基礎,吸收中國活動構造圖(1∶400萬)和中國及鄰區地震構造圖(1∶400萬)的相關研究成果,還收集整理了20世紀80年代以來的相關活動斷層研究成果,充分吸納了近年來地塊周緣主要城市活斷層探測、1∶5萬活動斷層填圖、地震災害風險普查、重大工程地震安全性評價及其他一些專題研究等項目取得的新資料和新進展。

另外,根據高分辨率衛星影像圖對定位精度差的斷層進行了遙感解譯,對重點區域斷層位置主要依據本項目研究的新成果和新進展,還利用中國大陸構造環境網絡監測項目GNSS數據,計算獲得了區域GNSS速率運動場(參照歐亞板塊)。

總之,收集和整理了編圖范圍(897120 km2)的基礎地理信息(12870條要素)、1∶20萬地質圖(20幅)、1∶50萬地質圖(25幅)、1∶250萬全國活斷層分布圖、城市活斷層探測地震構造圖(12個)、活斷層填圖(23條)、省級1∶25萬地震構造圖(寧夏、甘肅、陜西、山西、河南5個省份)、歷史地震、現代地震(1970年以來3.0級及以上)、高分辨率衛星影像等數據資料,還包括大量公開發表的期刊文獻、碩博士學位論文(152條斷裂)。

2? 地震構造圖標注內容

國內關于1∶50萬地震構造圖尚無編制標準,我們參照地震行業標準《活斷層探察1∶250000地震構造圖編制》(DB/T 73—2018)進行1∶50萬地震構造圖編制[23],并進行了適當簡化,圖面表達和技術要求仍然按已有標準的要求,編寫了《鄂爾多斯活動地塊及邊界帶1∶50萬地震構造圖編制方案》。本次編圖主圖標注內容包括了地質單元、斷層、盆地、地震、地理要素、GNSS速度場、輔助圖層等7個方面。

2.1? 地質單元

為簡化圖面,突出重點,對前新生代地層,編圖地質單元劃分到界,并將古生代以前地層全部合并為一個單元,前新生代巖漿巖全部合并為一個單元。古近系、新近系劃分到系,第四系劃分為下更新統、中更新統、上更新統和全新統。新生代巖漿巖全部合并為一個單元。

2.2? 斷層

根據斷層的活動時代,劃分為活動斷層(全新世斷層、晚更新世斷層)、早—中更新世斷層、前第四紀斷層。區分正斷層、逆斷層、走滑斷層,并標示斷層的產狀。標示活動斷層的活動速率,單位為毫米每年(mm/a)。標繪歷史地震、現代地震的地表破裂帶以及位移參數。

2.3? 盆地

標繪盆地內第四紀地層等厚線,單位為米(m)。

2.4? 地震

使用綠色實心圓標示1970年以前MS≥4?的歷史地震。使用紅色實心圓標示1970年(包含1970年)以來儀器記錄的MS≥3.0的地震。標示大于等于7級地震的震級和時間。

2.5? 地理要素

只標示縣級以上居民點和主要河流、湖泊等水系。交通道路只標注了主要鐵路和高鐵線路。

2.6? GNSS速度場

為了顯示地塊的運動趨勢,用箭頭標示了項目組解算的參照對歐亞板塊的GNSS運動速率矢量,該GNSS數據源自中國大陸構造環境網絡監測項目。

2.7? 輔助圖層

用于存儲制圖過程中一些無法使用軟件自動表達的符號,例如:斷層編號、地層符號、標記線、責任表等。

3? 編圖基礎數據庫建設

參考有關標準,建立基于ArcGIS地理空間的數據庫基本框架,采用國家2000坐標系,基礎地理數據直接使用國家基礎地理信息標準。

地震構造圖編制基于ArcGIS9.2平臺的地理空間數據庫模型,編圖前需要完成基礎數據庫建設。根據編圖方案,對收集到的數據資料進行矢量化、基礎信息錄入、數據格式轉化、坐標系統轉換、數據篩選合并、數據屬性標準化、地層符號標準化等數據批量處理,形成了編圖所需基礎數據庫,完成了編圖前的數據存儲準備。

綜合收集到的不同時期的各類資料,對資料的可靠性進行評估,逐次對編圖區的152條斷裂的位置、活動時代、產狀、滑動速率、同震位移及資料來源等信息逐一進行完善,大大提高了編圖基礎數據庫的完整性。根據完善的信息,在圖面對斷層的活動時代進行調整,繪制了斷層的產狀標示和傾角,標注了斷層編號、滑動速率和同震位移等信息。

基礎數據庫(鄂爾多斯地塊邊界帶1∶500000區域地震構造圖.gdb)包含了地理、地震、地質及輔助信息4大類的數據要素。根據數據內容屬性又分為15個單項要素(面要素3個、線要素7個、點要素5個),共包含了約60000個數據要素(表1)。

4? 地震構造圖編制成圖

在編圖基礎數據的基礎上,結合項目最新調查結果和室內高分辨率遙感影像解譯,通過地層界線修改、斷層修改、圖面修飾及圖件復核4個重要環節,進行了多個輪次反復修改,通過平移、刪除、平滑及補充繪制等操作,先后對1088處地層單元邊界和斷裂交切關系進行了修改,對937條斷層線段進行平移調整,對近6000個地層單元界線和1204條斷層線段進行了平滑處理,涉及修改的地層數據占原稿的25%,斷層線的屬性和線型修改達80%以上。

4.1? 地層界線修改

地層界線修改是編圖的主要工作。本次制圖范圍大,整幅編制,成圖比例大,覆蓋面積達90萬km2,圖幅長2.08 m、寬1.89 m,涉及地層單元多。雖然對前新時代地層已進行了合并簡化處理,但因刪除了大量1∶50萬地質圖中的大量斷層數據,導致圖面地層界線多呈現復雜的銳角狀、折線狀、鋸齒狀,盡管在編制中根據紙介質圖幅已經進行了多個輪次的針對性修改和平滑,但鑒于圖幅面積大,初稿中仍然存在此類問題。先后反復對地層新界線進行調整、平滑,老斷層刪減及零星地層單元合并等處理。

4.2? 斷層位置校正

斷層位置校正是制圖的重點內容。根據收集到的城市活斷層1∶25萬地震構造圖、活斷層大比例尺填圖(1∶5萬),結合衛星影像解譯,對制圖范圍內的活動斷層的位置、幾何結構、活動時代、運動性質等逐一進行復核和校正;吸收項目組獲得的一些活斷層的最新研究結果,及時進行修改;對研究薄弱的斷層及沒有更大比例分布圖件約束位置的斷層,根據期刊文獻資料,開展高分辨率遙感影像解譯,完善斷層的幾何圖像、運動性質等。

4.3? 圖面修飾

圖面修飾在制圖中必不可少。在完成前兩項大量基礎工作后,進行圖面修飾,調整界線的粗細,參照地質圖標準配色充填底色,繪制附表信息和圖例,檢查圖面各要素的合理性,調整各要素標注字體大小和位置等。以達到規范的1∶50萬地震構造圖圖面要求。

4.4? 圖件復核

圖件復核是提高制圖質量的重要一環。因圖幅面積大,電腦中顯示和實際成圖效果之間難免存在差別,需要按圖件比例尺打印紙介質圖件草稿,開展圖面要素復核和專業復核兩個層次的復核。圖面要素復核檢查圖面的效果和錯誤,如顏色、線條、圖例等。專業復核著重檢查圖面各地質要素、斷層要素的合理性,同時結合衛星影像解譯復核斷裂位置的準確性。根據復核結果和專家咨詢意見開展下一輪的修改制圖,如此不斷反復完善,經過百余次的修改完善,最終完成1∶50萬地震構造圖的編制(圖2)。

5? 邊界帶及相鄰地塊地震構造特征

編圖涉及范圍廣,跨越了不同構造區域,活動斷層數目眾多。為了便于總結和論述,將地震構造圖區域內劃分成5個區域,并對主要活動斷裂帶的基本特征進行簡要介紹。

5.1? 西北邊界帶及鄰區

該區位于鄂爾多斯地塊的西北角,在構造位置上位于青藏、阿拉善和鄂爾多斯3個活動地塊的交匯處,區內活動構造發育,斷裂運動性質復雜,歷史上有強烈地震發生。

區內活動斷裂圍繞盆地和山脈邊界發育,如在銀川盆地兩側,賀蘭山、巴彥烏拉山、雅布賴山等的山麓位置,斷裂總體以北東向為主,部分段落近東西向,中部發育近南北向和北西向斷裂。

銀川盆地和賀蘭山周邊的斷裂帶形成了鄂爾多斯地塊和阿拉善地塊間的邊界帶。銀川盆地內發育了4條北東走向的全新世正斷層,賀蘭山東麓斷裂為銀川斷陷盆地的西邊界,垂直滑動速率為1.3 mm/a,黃河斷裂是銀川盆地的東邊界斷裂,垂直滑動速率為0.24 mm/a,盆地內還發育蘆花臺隱伏斷裂和銀川隱伏斷裂,垂直滑動速率分別為0.18 mm/a和0.14 mm/a。賀蘭山東麓斷裂上發生了1739年平羅8級地震。

賀蘭山周邊地區發育3條性質不同的全新世活動斷裂:三關口—牛首山斷裂的北段斜切賀蘭山山體,南段是銀川盆地的西南邊界,斷裂走向北西向,具右旋走滑運動性質,水平滑動速率為0.35 mm/a;賀蘭山西麓斷裂發育在賀蘭山西麓洪積扇上,走向近南北,也具右旋走滑兼逆沖,水平滑動速率為0.28 mm/a;正誼關斷裂橫貫賀蘭山北部山區,走向近東西,斷面向南傾斜,逆沖兼左旋走滑性質,粗略估計其水平滑動速率為1.1~1.5 mm/a。

阿拉善地塊內發育3條全新世活動斷裂。巴彥烏拉山斷裂和雅布賴山前斷裂控制了雅布賴和吉蘭泰盆地的北西邊界,兩條斷裂走向北東向,和銀川盆地斷裂系統走向相近,大部分段落表現為正斷層,但在局部存在左旋水平運動和逆沖運動,呈現了復雜的構造應力環境,兩條斷裂的垂直滑動速率分別為0.33 mm/a和0.11 mm/a。另外,地塊內還發育近東西向的河西堡—四道山斷裂,表現為逆沖兼左旋走滑性質,垂直滑動速率為0.04 mm/a,其上發生了1970年民勤7.0級地震。

5.2? 西南邊界帶及鄰區

鄂爾多斯活動地塊的西南和青藏高原東北緣相鄰,弧形構造帶和羅山—六盤山—馬召邊界斷裂帶是地塊間的主要邊界。同時,編圖也包括了鄰近的隴西地塊和西秦嶺地塊。

弧形構造帶的活動斷裂明顯受控于青藏高原的擴展和相鄰地塊的相互作用,其北部是青藏高原和阿拉善地塊的分界,東部是青藏高原和鄂爾多斯活動地塊的邊界。主要由海原斷裂、中衛—同心斷裂、煙筒山斷裂組成。構造帶的西部斷裂走向呈北西—東西向,向東轉變為近南北向,斷裂運動性質也由左旋走滑為主轉變為逆沖為主;從南向北,斷裂活動相對減弱,反映了高原向北依次擴展的過程。海原斷裂水平滑動速率為4.6 mm/a,其上發生了1920年海原8.5級地震;中衛—同心斷裂東段和西段的水平滑動速率分別為1.5 mm/a和1.1 mm/a,東段發生了1709年中衛7?級地震;煙筒山斷裂活動性相對較弱,晚更新世活動。

羅山—六盤山—馬召邊界斷裂帶主要由羅山東麓斷裂、六盤山東麓斷裂和岐山—馬召斷裂等3條性質不同的全新世斷裂組成,走向近南北向的邊界帶,形成了鄂爾多斯活動地塊的西南邊界的控制斷裂帶,也是鄂爾多斯活動地塊西邊界帶的主要組成部分。因兩側地塊相對運動方向不同,3條斷裂呈現了完全不同的運動性質。中段六盤山東麓斷裂為左旋走滑兼逆沖,水平和垂直滑動速率分別為0.83 mm/a和0.31 mm/a,其上發生了1219年固原6?級地震;南段的岐山—馬召斷裂為左旋走滑,水平滑動速率為0.85 mm/a,其上發生了公元前780年岐山7級地震和600年隴縣6級地震;而北段羅山東麓斷裂為右旋走滑,水平滑動速率為1.4 mm/a,其上發生了1561年中寧7?級地震。該帶內還發育一些次一級的斷裂,均為晚更新世活動。

隴西地塊內部的活動斷裂總體走向北西向,以左旋走滑運動為主,兼有逆沖,活動較強的有馬銜山北緣斷裂、會寧—義崗斷裂和通渭斷裂,其上分別發生了1125年蘭州7級地震、1352年會寧7級地震和1718年通渭7?級地震。

西秦嶺地塊是由北西西、北東東、北西走向的3組斷裂帶組成的三角形區域。北西西向的西秦嶺北緣斷裂為北邊界,其上發生了143年甘谷7級、734年天水7級和1936年康樂6?級地震;北西向的臨潭—宕昌斷裂和迭部—白龍江斷裂帶形成較寬廣的西邊界,其上發生了1837年臨潭6.0級和1573年岷縣6?級地震;而北東東向的兩當—江洛斷裂和鳳縣—桃川斷裂組成南邊界,區域內部還發育了北東走向的禮縣—羅家堡斷裂,附近發生了1654年禮縣8.0級地震。邊界斷裂均具有左旋走滑運動性質,北邊界表現為較強的左旋走滑運動,東邊界逆沖分量增加,而南邊界的水平運動和逆沖運動相對減弱,反應了區域整體相對向東南運動的趨勢及地塊旋轉的特征。

5.3? 南邊界帶及鄰區

岐山—馬召斷裂以東的渭河盆地與秦嶺地區,是鄂爾多斯地塊南邊界帶的主要構造單元。該區域的活動斷裂多發育在渭河盆地內,以正斷層為主要特征。渭河盆地除了邊界發育活動斷裂外,內部還發育多條斷裂,呈現復雜的網格狀。另外,在秦嶺內部也發育少數具有走滑性質的斷裂。

渭河盆地內發育兩組活動斷裂,第一組北西西或東西向,第二組北東或北東東向,兩組斷裂多處相交,呈現網格狀。第一組斷裂的規模大、活動性強,多為裸露斷裂,全新世活動,例如華山山前斷裂、渭南塬前斷裂、驪山山前斷裂和秦嶺北緣斷裂,均為正斷層,垂直滑動速率分別為1.48 mm/a、0.58 mm/a、0.25 mm/a和0.45 mm/a,其中,華山山前斷裂和渭南塬前斷裂之上發生了1556年華縣8?級地震;第二組斷裂的規模小、活動性弱,多為隱伏斷裂,多為晚更新世活動,個別全新世活動,例如渭河斷裂、臨潼—長安斷裂、桃川戶縣斷裂等。另外,在秦嶺內發育兩條規模較大的斷裂,為鐵爐子斷裂和商丹斷裂,前者具有左旋走滑性質,晚更新世活動。

5.4? 東邊界帶及鄰區

鄂爾多斯活動地塊的東邊界為山西地塹系,由一系列斷陷盆地組成,與華北地塊相鄰。由南向北分別為運城—臨汾盆地、太原—忻定盆地、大同—張家口盆地。

運城—臨汾盆地包括了運城盆地和臨汾盆地,兩盆地被峨眉臺地隔開,總體走向為北東向,主要活動斷裂發育在盆地的邊界上,主要包括中條山山前斷裂、韓城斷裂、羅云山山前斷裂和霍山山前斷裂。中條山山前斷裂是運城盆地東側和南側邊界斷裂,垂直滑動速率為0.75 mm/a;韓城斷裂是運城盆地的西北邊界,其北端與羅云山山前斷裂相連,垂直滑動速率為0.53 mm/a;羅云山山前斷裂是臨汾盆地的東部邊界,垂直滑動速率為0.36 mm/a;霍山山前斷裂為臨汾盆地東北部的邊界斷裂,垂直滑動速率為1.2 mm/a,其上發生了1303年洪洞8級地震。運城盆地內還發育多條北東東走向的隱伏斷裂,臨汾盆地北北東向的隱伏斷裂也控制著盆地形態。兩盆地之間的峨眉臺地北緣發育一條北東東走向的正斷裂,垂直滑動速率為0.36 mm/a。

太原—忻定盆地包括了太原盆地和忻定盆地,兩盆地以北東向展布,左階斜列,均為正斷層控制的斷陷盆地,主要活動斷裂發育在盆地邊界,均為全新世活動斷層。太原盆地發育2條邊界斷裂,以正斷為主,兼有右旋走滑:太谷斷裂展布在太原盆地東側,垂直滑動速率為0.12 mm/a;交城斷裂是太原盆地西邊界的主控斷裂,垂直滑動速率為1.9 mm/a。忻定盆地發育3條邊界斷裂:系舟山北麓斷裂為忻定盆地控制定襄凹陷東南的邊界斷裂,垂直滑動速率為1.5 mm/a;云中山山前斷裂為忻定盆地原平凹陷的主控邊界斷裂,垂直滑動速率為0.33 mm/a,其上發生了1683年原平7級地震;五臺山山前斷裂也是一條控盆邊界斷裂,垂直滑動速率為0.64~0.68 mm/a,其上發生了512年原平—代縣7?級地震。

大同—張家口盆地包括晉西北的大同盆地、陽原盆地、蔚廣盆地、懷安盆地和岱海盆地等,是晉冀蒙盆嶺構造區的主要組成部分,均為正斷層控制的地塹和半地塹斷陷盆地,其中大同盆地規模最大,蔚廣盆地和懷安盆地在東北端和大同盆地相連接,而岱海盆地大同盆地北西平行展布。區內的主要活動斷裂發育在盆山邊界,例如:恒山北麓斷裂、六棱山北麓斷裂、口泉斷裂、蔚廣盆地南緣斷裂、陽原盆地北緣斷裂、陽高—天鎮斷裂、懷安盆地南緣斷裂、懷安盆地北緣斷裂、岱海盆地南緣斷裂、岱海盆地北緣斷裂等,垂直滑動速率依次為1.31 mm/a、0.3 mm/a、0.53 mm/a、0.42 mm/a、0.14 mm/a、0.34 mm/a、0.37 mm/a、0.1 mm/a、0.25 mm/a和0.37 mm/a。

鄰近的華北地塊區發育3組斷裂,優勢方向為北東向,其次為北西向斷裂,再次為東西向斷裂。北東向斷裂規模最大。區內斷裂多為隱伏斷裂,大多為中更新世活動斷裂,只有晉獲斷裂、盤古寺—新鄉斷裂、湯東斷裂、湯西斷裂等為晚更新世斷裂。斷裂活動規模和強度遠弱于鄂爾多斯活動地塊周緣斷裂體系。

5.5? 北邊界帶及鄰區

河套盆地構成鄂爾多斯地塊的北邊界帶,相鄰燕山地塊內無活動斷裂發育。河套盆地主要活動斷裂在盆山分界處發育。大青山山前斷裂位于河套盆地北緣大青山南側,總體北東東方向展布,垂直滑動速率為1.5 mm/a,其上發生了849年河套7?級地震;烏拉山山前斷裂位于烏拉山南麓山前,總體走向近東西,垂直滑動速率為0.66 mm/a,二者控制了河套斷陷帶的東北邊界。色爾騰山山前斷裂位于色爾騰山南麓山前,與狼山山前斷裂一起控制河套斷陷帶的西北邊界,東段呈近東西向,西段轉為北西西,兩條斷裂的垂直滑動速率分別為0.22 mm/a和0.86 mm/a。桌子山西緣斷裂總體走向北北東向,是河套盆地西段烏海斷陷的東邊界,垂直滑動速率為0.15 mm/a。盆地南部發育鄂爾多斯北緣斷裂,控制了河套盆地的南邊界,垂直滑動速率為0.3 mm/a。北東向的和林格爾斷裂為河套盆地的東邊界控制斷裂,但活動性相對較弱。

6? 新進展與新認識

(1)鄂爾多斯活動地塊及邊界帶1∶50萬區域地震構造圖編圖范圍涉及近90萬km2國土面積,圖幅涉及甘肅、寧夏、陜西、山西、河南、河北、內蒙等7個省、自治區,圖件充分吸收了鄂爾多斯活動地塊周邊城市活斷層探測1∶25萬地震構造圖、活斷層填圖1∶5萬地質圖、省級1∶25萬地震構造圖等前人最新資料,同時充分吸收了項目組最新調查和研究成果,圖面標繪了地質單元、斷層、盆地、地震、GNSS速率、地理要素6個方面的內容,并附有說明書。該圖以整幅的形式反映鄂爾多斯活動地塊及邊界帶的地震構造環境和地震活動性水平,展示了鄂爾多斯活動地塊及邊界帶的活動構造幾何和運動學圖像,也反映了鄂爾多斯活動地塊和相鄰所有次級地塊間的關系,是一幅反映鄂爾多斯活動地塊及邊界帶的地震構造環境和地震活動性水平的綜合性、基礎性成果圖件。

(2)鄂爾多斯活動地塊內部不發育活動斷裂,周緣被一系列活動斷裂所圍限,形成了鄂爾多斯活動地塊和相鄰地塊間的邊界帶。鄂爾多斯活動地塊的東、南、北3個邊界帶由以正斷層控制的斷陷盆地組成,水平運動并不顯著,表明與相鄰地塊間以伸展作用為主。而西邊界受青藏高原推擠的影響,構造較為復雜,以一條右旋走滑斷裂帶為界又分為性質不同的南北兩段。其北段為銀川斷陷盆地和賀蘭山周邊斷裂系組成的盆山構造邊界,反映了阿拉善地塊和鄂爾多斯地塊間的右旋剪切作用;其南段為數條左旋走滑斷裂組成的弧形構造束,反映了青藏高原和鄂爾多斯地塊間的擠壓左旋剪切作用。與鄂爾多斯活動地塊相鄰的隴西地塊、西秦嶺地塊、華北地塊中發育一定數量和規模的活動斷裂,阿拉善地塊和秦嶺地塊內發育個別活動斷裂,而燕山地塊內不發育活動斷裂。

(3)鄂爾多斯活動地塊的邊界帶是由多個相對獨立的構造單元組成的復雜活動構造體系,歷史上6級以上地震均發生在其內,是一個強震帶。邊界帶中的每個構造單元又由多條活動斷裂組成,并存在明顯分級的特征。一級活動斷裂為各構造單元的邊界,同時也是與相鄰地塊的邊界,斷裂規模大,活動性強,控制7.5級以上大地震的發生;二級活動斷裂為各構造單元的邊界,斷裂規模次之,具有較強的活動性,控制了7.0~7.5級地震;三級活動斷裂發育在各構造單元內部,規模小,活動性弱,控制了6.0~7.0級地震的發生。由此表明,不但中國大陸活動地塊的邊界存在分級,而且活動地塊邊界帶內也存在分級特征。

致謝

中國地震局地質研究所活動斷層探測數據匯交與共享管理中心、國家基礎地理信息中心、全國地質資料館、中國地震臺網中心為編圖提供了基礎數據支持;張培震院士、冉勇康研究員、田勤儉研究員、馮希杰研究員、柴熾章研究員、袁道陽教授、李自紅研究員、李傳友研究員、陳立春研究員、龍鋒高級工程師等專家在編圖方案論證、圖件編制、圖件審查等環節給出了許多寶貴意見和建議;20世紀80年代以來有關單位和學者開展的活動斷裂專題研究、城市活斷層探測、1∶5萬活動斷層填圖、地震災害風險普查、重大工程地震安全性評價、期刊論文及學位論文等成果資料是本次編圖的重要工作基礎。在此,對有關單位、專家和學者致以誠摯的感謝!

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The compilation of 1∶500000 seismotectonic map of the Ordos active block and boundary zone

Lei Qiyun1, *, Zheng Wenjun2, Wang Yin1, Yu Sihan1, Shen Xuzhang2, Hao Ming3

1. Earthquake Agency of Ningxia Hui Autonomous Region, Ningxia Yinchuan 750001, China

2. School of Earth Sciences and Engineering, Sun Yat-sen University, Guangdong Zhuhai 519082, China

3. The Second Monitoring and Application Center, China Earthquake Administration, Shaanxi Xian 710054, China

[Abstract]? ? ?The 1∶500000 seismotectonic map of the Ordos active block and boundary zone is a special achievement of the national key research and development project? “Research on dynamic model and strong earthquake risk of Ordos active block boundary zone” . Taking the Ordos active block and boundary zone as the mapping scope, this map refers to the compilation standards and database standards of seismotectonic map in the seismic industry, and carries out high-resolution image interpretation on the basis of systematically collecting and collating geographic information, geology, active tectonics, earthquake, geophysics and other data. It absorbs the latest research results of the project and builds the basic database required for mapping. Through data vectorization, stratigraphic boundary modification, fault modification, map modification, the 1∶500000 seismotectonic map of the Ordos active block and boundary zone was compiled. This map reflects the boundary zone of Ordos active blocks such as Yinchuan Basin Helan Mountains, arc structure bundle, Weihe Basin, Shanxi graben system, Hetao Basin and the seismic structure of adjacent blocks, the geometric and kinematic images of active tectonics in the Ordos block and boundary zone were improved.

[Keywords] Ordos; active block; block boundary zones; seismotectonic map

*通訊作者: 雷啟云(1981-),男,正高級工程師,主要從事活動構造、地震構造方面的研究。E-mail:leiqy624@163.com

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