太行山東緣湯陰地塹地殼結(jié)構(gòu)和隱伏活動(dòng)斷裂

太行山東緣湯陰地塹地殼結(jié)構(gòu)和隱伏活動(dòng)斷裂

1研究結(jié)論與討論使用近垂直地震反射法研究地殼上地幔結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，是地殼科學(xué)研究的重要內(nèi)容之一。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外科學(xué)家利用地震反射勘探方法在不同地質(zhì)構(gòu)造部位的勘探和研究中積累了大量研究成果，并獲取了有關(guān)巖石圈形成、發(fā)育、地殼上地幔結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)的重要信息[1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14和15]的重要信息。湯陰地塹位于太行山與華北平原的過(guò)渡帶上.一些學(xué)者通過(guò)對(duì)太行山山前斷裂以及太行山東緣地殼深部結(jié)構(gòu)與淺部構(gòu)造關(guān)系的研究,認(rèn)為地殼、巖石圈結(jié)構(gòu)是控制新生代構(gòu)造的主要因素,復(fù)雜的基底結(jié)構(gòu)與構(gòu)造是長(zhǎng)期地質(zhì)歷史的綜合結(jié)果,部分?jǐn)嗔讶匀恢萍s著新生代沉積盆地的發(fā)育,是構(gòu)造繼承性活動(dòng)的結(jié)果.穿過(guò)湯陰地塹、內(nèi)黃隆起、東濮凹陷的菏澤—林州深地震寬角反射/折射剖面結(jié)果顯示,太行山東麓為一個(gè)明顯的地殼厚度陡變帶,莫霍面深度由東部平原區(qū)的30～34km變化到太行山下的40～42km,且中、下地殼存在有明顯的低速層.這些成果對(duì)理解該區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境、深部動(dòng)力學(xué)過(guò)程,了解地殼上地幔結(jié)構(gòu)分層和深部構(gòu)造背景提供了重要的基礎(chǔ)資料.研究表明,地震的發(fā)生不但與地殼深部的構(gòu)造活動(dòng)有關(guān),而且,沿地殼淺部的活動(dòng)斷裂往往形成地震重災(zāi)帶.這說(shuō)明深、淺構(gòu)造之間存在著某種內(nèi)在的力學(xué)聯(lián)系或地殼物質(zhì)變形的深淺轉(zhuǎn)換.因此,探測(cè)研究地殼不同深度的構(gòu)造特征、變形方式和深淺構(gòu)造的幾何配置(構(gòu)造樣式)以及淺表構(gòu)造對(duì)深部構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的響應(yīng),對(duì)理解地殼深淺部物質(zhì)運(yùn)移的動(dòng)力學(xué)機(jī)制、地震發(fā)生的深、淺構(gòu)造背景以及防震減災(zāi)等具有重要意義.2009年,作者采用深地震反射、淺層地震勘探和鉆孔地質(zhì)剖面相結(jié)合的探測(cè)方法,對(duì)太行山東麓湯陰地塹的地殼深淺結(jié)構(gòu)和近地表活動(dòng)斷裂進(jìn)行了解剖,獲得了研究區(qū)全地殼尺度范圍內(nèi)高分辨率的地殼結(jié)構(gòu)和活動(dòng)斷裂圖像.本文根據(jù)獲得的深、淺地震反射剖面和鉆孔地質(zhì)剖面結(jié)果,對(duì)湯陰地塹的地殼結(jié)構(gòu)、深淺構(gòu)造特征和斷裂活動(dòng)性進(jìn)行了研究.研究結(jié)果不僅可提高對(duì)該區(qū)深、淺構(gòu)造關(guān)系的認(rèn)識(shí),而且,研究中所采用的探測(cè)方法技術(shù)對(duì)其它地區(qū)的地殼結(jié)構(gòu)和構(gòu)造探測(cè)研究也有借鑒意義.2湯陰地塹內(nèi)反射剖面位置及地質(zhì)意義研究區(qū)位于太行山隆起區(qū)和華北平原的交接部位.已有資料表明,湯陰地塹是太行山隆起和內(nèi)黃隆起間的一個(gè)北東向凹陷,其東西邊界分別受湯東和湯西斷裂控制,南北分別被新鄉(xiāng)—封丘斷裂和安陽(yáng)斷裂所圍限,總體走向NNE,南北長(zhǎng)約100km,東西寬20～25km(圖1).地質(zhì)資料表明,湯陰地塹及其兩側(cè)的地層巖性和沉積層厚度差別巨大.西部太行山區(qū),地表主要出露太古界、元古界震旦系、古生界寒武系、奧陶系、石炭系和二疊系,局部為中生界地層.東部丘陵及平原區(qū),主要出露新近系和第四系.湯陰地塹內(nèi)堆積了巨厚的新生代陸相沉積層,其最大厚度約為3000m.石油地震勘探結(jié)果顯示,湯陰地塹南段主要受湯東和湯西斷裂控制,沿地塹向北,湯西斷裂逐漸呈單斜撓褶式變形,并在淇縣以北的宜溝鎮(zhèn)附近消失,從而使得地塹北段表現(xiàn)為受湯東斷裂控制的“半地塹”構(gòu)造.本文實(shí)施的深地震反射剖面位于湯陰地塹的北段,其長(zhǎng)度為45km(圖1中的DSRP).剖面東端點(diǎn)位于湯陰縣任固鄉(xiāng)孟莊村東約1.5km處(114°40′12.0″E,35°56′31.2″N),終點(diǎn)位于鶴壁市鶴壁集陳賀駝村附近(114°10′45.5″E,35°59′14.2″N).剖面沿途的工作環(huán)境和地震波激發(fā)、接收條件復(fù)雜多變.剖面東段(樁號(hào)0～30km)為第四系覆蓋區(qū);樁號(hào)30～38km為山前沖洪積區(qū),近地表地層巖性多為黃土和礫石混合的松散蓋層;樁號(hào)38～45km之間為丘陵地帶,該區(qū)段內(nèi)新近紀(jì)地層出露地表,地形起伏變化較大.剖面沿線村鎮(zhèn)密布、人口稠密,京廣鐵路、京珠高速和107國(guó)道橫穿深地震測(cè)線,外界干擾較強(qiáng).采用不同尺度的地震勘探方法技術(shù),可獲得不同深度范圍的地下結(jié)構(gòu)和構(gòu)造信息.考慮到深地震反射剖面難以對(duì)剖面淺部的地下結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征進(jìn)行成像,為了研究湯東斷裂的近地表構(gòu)造特征及其活動(dòng)性,橫跨深地震反射剖面揭示的湯東斷裂,還完成了1條長(zhǎng)度3300m的高分辨率淺層地震反射剖面(圖1的SSRP).3數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)處理3.1淺層地震剖面的觀測(cè)系統(tǒng)深地震反射剖面的數(shù)據(jù)采集,采用了道間距30m、炮間距120m、280道接收、35次覆蓋的觀測(cè)系統(tǒng).地震波激發(fā)采用鉆孔爆破震源,激發(fā)孔深25～30m,激發(fā)藥量24kg.考慮到地殼深部結(jié)晶巖內(nèi)部的反射系數(shù)通常較小,由此產(chǎn)生的反射波能量較弱,現(xiàn)場(chǎng)工作中,平均每間隔600m還增加了1個(gè)藥量為100kg的大炮,以確保深層反射波的信噪比.地震波接收使用了固有頻率10Hz的檢波器串(12個(gè)/道,線性組合),地震儀器為法國(guó)SERCEL公司生產(chǎn)的SN408UL數(shù)字地震儀,采樣率2ms,記錄長(zhǎng)度20s.淺層地震剖面的數(shù)據(jù)采集,采用了道間距2m、炮間距10m、200道接收、20次覆蓋的觀測(cè)系統(tǒng).地震波激發(fā)使用美國(guó)Metrz公司生產(chǎn)的M615-18型可控震源,掃描頻帶30～240Hz,掃描長(zhǎng)度8s.為壓制干擾、提高資料的信噪比,數(shù)據(jù)采集時(shí),對(duì)每個(gè)激發(fā)點(diǎn)上的單次震動(dòng)信號(hào)在相關(guān)后進(jìn)行了10～12次垂直疊加.地震波接收使用了固有頻率60Hz的檢波器串(4個(gè)/道,點(diǎn)組合),地震儀器使用德國(guó)DMT公司生產(chǎn)的SUMMIT有線遙測(cè)數(shù)字地震儀,采樣間隔0.5ms,記錄長(zhǎng)度2s.為確保深、淺地震剖面的探測(cè)成果質(zhì)量,現(xiàn)場(chǎng)工作中,除對(duì)獲得的原始單炮記錄及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)回放和質(zhì)量監(jiān)控外,還采用GRISYS地震反射數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),對(duì)每天采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行了初步處理,根據(jù)初疊剖面效果檢查數(shù)據(jù)采集質(zhì)量、指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)工作.采用上述的工作方法和技術(shù)措施,保證了高質(zhì)量原始資料的取得.3.2深、淺地震反射剖面的速度分析本項(xiàng)研究的深、淺地震反射資料的室內(nèi)數(shù)據(jù)處理采用FOCUS地震反射處理系統(tǒng).其數(shù)據(jù)處理流程和方法主要包括,初至折射靜校正、時(shí)變帶通濾波、二維傾角濾波、時(shí)變譜白化、速度分析、正常時(shí)差校正(NMO)、傾角時(shí)差校正(DMO)、共中心點(diǎn)(CMP)疊加、剩余靜校正、疊后偏移和疊后剖面去噪等.速度分析對(duì)獲得良好的反射剖面圖像至關(guān)重要.在深地震反射資料處理時(shí),發(fā)現(xiàn)來(lái)自中下地殼反射波的速度譜離散程度很高,難以用常規(guī)的速度分析方法確定合理的疊加速度,為此,在數(shù)據(jù)處理時(shí),我們利用了菏澤—林州深地震寬角反射/折射剖面的速度結(jié)構(gòu)資料作為相應(yīng)深度上的疊加速度,使剖面疊加效果有明顯改善.在對(duì)淺層地震反射資料進(jìn)行動(dòng)校正時(shí),使用了速度掃描和速度譜分析方法得到的速度.采用上述數(shù)據(jù)處理方法獲得了較高信噪比的深、淺地震反射剖面圖像,為分析研究該區(qū)的地殼結(jié)構(gòu)和構(gòu)造以及斷裂的深、淺構(gòu)造關(guān)系提供了可靠依據(jù).4地殼結(jié)構(gòu)和構(gòu)造圖2為本項(xiàng)研究獲得的深地震反射疊加時(shí)間剖面圖.由圖可以看出,在整個(gè)地殼深度范圍內(nèi),來(lái)自不同深度的殼內(nèi)反射信息非常豐富,揭示了該區(qū)地殼結(jié)構(gòu)的基本輪廓.下面根據(jù)剖面反射波組特征敘述該區(qū)的地殼結(jié)構(gòu)和構(gòu)造情況.4.1深-下地殼結(jié)構(gòu)的反射特征及構(gòu)造意義由圖2的深地震反射剖面可以看出,本區(qū)地殼大約以雙程到時(shí)TWT5.5～6.0s的反射帶RC1(深約15～16km)為界,具有上下明顯不同的反射結(jié)構(gòu)特點(diǎn),表明相應(yīng)深度上的物質(zhì)構(gòu)成應(yīng)該不同.TWT5.5～6.0s以上,剖面揭示了一套橫向起伏變化較大、盆嶺相間的反射結(jié)構(gòu).而在反射帶RC1之下,剖面反射圖像表現(xiàn)為一系列縱向上有一定延續(xù)度、橫向上可分段連續(xù)追蹤、產(chǎn)狀近于水平或傾斜、反射能量中等的反射波組.根據(jù)剖面揭示的地殼反射結(jié)構(gòu)特征,可把該區(qū)地殼分為上地殼、中地殼、下地殼和殼幔過(guò)渡帶四個(gè)部分.其中,反射帶RC1之上的部分為上地殼,其厚度約15～16km;RC1和RC2之間為中地殼,其厚度約為8～10km;RC2和莫霍面之間為下地殼,其厚度約13～15km;殼幔過(guò)渡帶反射RM在剖面上的持續(xù)時(shí)間約為1.0～1.5s,對(duì)應(yīng)過(guò)渡帶厚度約3.0～4.5km.由上地殼反射波場(chǎng)特征來(lái)看,本區(qū)上地殼還可進(jìn)一步分為沉積蓋層和結(jié)晶基底,在TWT4s以上,剖面反射層位豐富,層組關(guān)系清晰,具有典型的沉積層反射特征,可能代表了新生代、中生代和古生代的沉積巖系.在具有良好反射性質(zhì)的沉積層反射之下,剖面揭示了一些橫向延續(xù)長(zhǎng)度較短、反射能量較弱、且無(wú)規(guī)律可尋的反射事件,推測(cè)為元古代及其以前的變質(zhì)巖系.深地震反射剖面自西向東穿過(guò)了湯陰地塹和內(nèi)黃隆起.剖面上一系列的地層反射也清楚地顯示出了這種塹-壘共存的構(gòu)造形態(tài).在湯陰地塹內(nèi),剖面淺部的多組強(qiáng)反射不整合地覆蓋在一套向東傾伏的地層反射之上,且隨著深度的增加,地層傾角越大,顯示出明顯的掀斜運(yùn)動(dòng)特征.地質(zhì)資料表明,這套沉積層反射應(yīng)是來(lái)自第四系—新近系、古近系和石炭系—二疊系的地層反射.在剖面樁號(hào)約17km以東的內(nèi)黃隆起上,剖面反射圖像與其西側(cè)明顯不同,在TWT1.5s的上部,剖面揭示了2～3組東傾的強(qiáng)反射,而在TWT1.5s之下,總體表現(xiàn)為弱反射特征.這表明隆起部位的基底埋深較淺、沉積層厚度較薄.位于內(nèi)黃隆起上的TC1#鉆孔揭露,隆起部位的Q+N地層厚度為482m,元古代地層的頂界埋深為639m.因此,我們把剖面上的反射波TN和TAr分別解釋為新近紀(jì)地層的底界和元古代地層的頂界面反射是沒(méi)有疑問(wèn)的.本區(qū)中、下地殼具有良好的反射性質(zhì),其特征總體表現(xiàn)為中等反射能量的反射條帶,且具有平直反射、傾斜反射或弧狀反射相伴生的特點(diǎn),顯示了該區(qū)地殼深部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性.殼幔過(guò)渡帶反射RM為一個(gè)持續(xù)時(shí)間約為1～1.5s的多相位復(fù)合強(qiáng)反射能量帶,其底界對(duì)應(yīng)于莫霍面的位置(圖2中的黑色虛線).本區(qū)莫霍面自東向西逐漸加深,并在剖面中部出現(xiàn)隆起,剖面東南端莫霍面埋深約38km,隆起部位深約36km,至剖面西端,其深度加深至40～42km.在莫霍面之下的上地幔頂部,出現(xiàn)在剖面上的多為一些無(wú)規(guī)律的凌亂反射,僅在湯陰地塹的下方,可看到局部的西傾反射事件,構(gòu)成了上地幔頂部最主要的反射特征.圖3給出了菏澤—林州深地震寬角反射/折射剖面(DSS剖面)的二維地殼速度結(jié)構(gòu)圖.對(duì)比圖2和圖3可以看出,湯陰地塹及其兩側(cè)的C1、C2界面和M面埋深及其展布形態(tài)均表現(xiàn)出了與深地震反射剖面相似的特點(diǎn),即在湯陰地塹的下方,殼內(nèi)的C1、C2界面和莫霍面均出現(xiàn)上隆,并從湯陰附近向太行山之下急劇下傾.殼內(nèi)P波速度在中地殼和下地殼上部出現(xiàn)有強(qiáng)的正、負(fù)速度梯度變化,并在太行山以東的平原區(qū)出現(xiàn)低速層,其速度約為6.20～6.48km/s.本區(qū)下地殼底層為一個(gè)厚約3～5km的速度梯度變化層,其速度由下地殼底層的6.7～7.4km/s跳變到莫霍面的7.9～8.0km/s.深地震反射剖面揭示的殼幔過(guò)渡帶厚度和莫霍面展布特征與DSS剖面上的下地殼底層出現(xiàn)的速度梯度變化層厚度和莫霍面起伏形態(tài)基本一致.4.2tf-fpss結(jié)構(gòu)本項(xiàng)研究的深地震反射剖面所揭示的斷裂構(gòu)造特征非常清楚.圖4給出了深地震反射剖面的解釋結(jié)果和斷裂附近0～4s的局部放大圖,由圖可以看出,在斷裂附近,剖面反射波能量、反射波同相軸的橫向連續(xù)性和相位數(shù)、地層界面產(chǎn)狀均出現(xiàn)有明顯的變化.綜合這些斷層識(shí)別標(biāo)志,在剖面上解釋了4條特征明顯的斷裂,即F1—F4.現(xiàn)簡(jiǎn)要概述如下:在深地震反射剖面樁號(hào)9.8km附近,從剖面上可看到一個(gè)明顯的斷裂分界線,其東、西兩側(cè)的地層產(chǎn)狀和剖面反射波組特征明顯不同.斷裂F1的上升盤,界面起伏變化較大,局部地段上界面出現(xiàn)上隆;在反射波TAr之下,幾乎看不到明顯的地層反射.而在斷裂F1的下降盤,地層界面向東傾伏,反射波的相位數(shù)比斷裂上升盤明顯增多,在反射波TAr之下,從剖面上還可看到一些弱能量的地層反射.斷裂F1在剖面上向東傾,為正斷層,錯(cuò)斷了新近紀(jì)地層的底界TN和埋深約320～350m的反射波TN1,向下錯(cuò)斷反射波TAr延伸至元古代地層內(nèi)部.在剖面樁號(hào)約17km的下方,從剖面上可看到有2條明顯的斷裂存在,即F2和F3.判定斷裂F2和F3存在的主要依據(jù)是:①在斷裂F2和F3的上升盤,基底上隆,沉積層厚度變薄,剖面反射波能量比下降盤明顯變?nèi)?②斷裂下降盤,剖面揭示了典型的沉積盆地圖像,在盆地內(nèi)可清楚地看到一系列反射能量較強(qiáng)、連續(xù)性較好的沉積層反射,它們?cè)谄拭嫔献晕飨驏|傾伏,隨著深度的增加,其傾角逐漸增大.在靠近斷層面附近,地層厚度較上升盤顯著變厚,且傾向斷裂一側(cè).③在斷裂F2和F3附近,從剖面上可看到一些斷續(xù)存在的、能量時(shí)強(qiáng)時(shí)弱的傾斜反射,即斷層面反射,這表明斷裂兩側(cè)的地層巖性不同,且具有較大的波阻抗差異,從而在不光滑的斷層面上產(chǎn)生大傾角的斷續(xù)反射波.斷裂F2和F3在剖面上有著不同的深、淺構(gòu)造特征.其中,斷裂F2傾角較陡,明顯錯(cuò)斷了TWT500ms以下的地層,從剖面特征來(lái)看,該斷裂向上有可能延伸至新生代地層內(nèi)部,往剖面深處,推測(cè)該斷裂一直可延伸至TWT5.5s(深約15km)左右的上地殼底層.斷裂F3在剖面上表現(xiàn)為鏟形正斷層特征.剖面淺部,斷裂F3錯(cuò)斷了TWT300ms(深約250m)的新近紀(jì)地層反射TN1,向下切割了多組東傾的強(qiáng)反射層,并一直延伸到TWT3.5s(深約7～8km)左右.由斷裂F2和F3在深地震剖面上的特征來(lái)看,在新生代之前,斷裂F2和F3共同控制了湯陰地塹東部的地層沉積,而新生代以來(lái),主要受斷裂F3的影響與控制.斷裂F4大約位于剖面樁號(hào)23km附近,為傾向南東的正斷層.該斷裂錯(cuò)斷了古近紀(jì)地層,大約在深度4.5km左右歸并到向西傾的斷裂F3上,屬湯陰地塹內(nèi)的1條次級(jí)隱伏斷裂.4.3淺層地震剖面結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征湯東斷裂是研究區(qū)內(nèi)一條規(guī)模較大的第四紀(jì)隱伏活動(dòng)斷裂,它控制了湯陰地塹的東部邊界.在深地震反射剖面上盡管可以清楚地看到湯東斷裂向剖面深部的延伸狀態(tài),但其近地表構(gòu)造特征沒(méi)能得到較好地反映.為了獲得湯東斷裂及其兩側(cè)的近地表結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征,以便判定該斷裂的活動(dòng)性,在深地震反射剖面南約1000m的S302省道上,跨湯東斷裂完成了1條高精度的淺層地震反射剖面(剖面位置見圖1和圖4b中的SSRP).圖5為獲得的淺層地震反射疊后偏移時(shí)間剖面圖.由圖可以看出,測(cè)線經(jīng)過(guò)地段的淺部地層界面反射波非常豐富.根據(jù)鉆孔資料,把反射波TQ解釋為第四系的底界,該界面在樁號(hào)2500m以東呈近水平展布,其埋深約為30m;樁號(hào)2200m以西,第四系底界面自東向西逐漸加深,至剖面西端點(diǎn)附近,其深度約為45～50m.新近系底界面反射波TN和元古代地層反射波TAr在樁號(hào)2500m以東的內(nèi)黃隆起上自東向西傾伏,其埋深分別在480～520m和650～700m之間變化;在湯陰地塹內(nèi),新近紀(jì)底界面TN產(chǎn)狀水平,其埋深約為800m.淺層地震反射剖面揭示的近地表結(jié)構(gòu)和斷裂構(gòu)造特征是非常清楚的.在樁號(hào)1200～2500m之間,從剖面上可識(shí)別出5條不同傾向的斷裂存在.這5條斷裂錯(cuò)斷了剖面上多組不同深度的界面反射,且斷層規(guī)模和活動(dòng)性明顯不同.其中,斷裂F2錯(cuò)斷了新近系底界面反射波TN和元古代地層反射TAr,其上斷點(diǎn)埋深約為150m,在該深度以上,新近系上部地層反射TN2和第四系底界反射TQ信噪比高、橫向連續(xù)性好,沒(méi)有出現(xiàn)地層錯(cuò)斷現(xiàn)象,表明斷裂F2的最新活動(dòng)應(yīng)在新生代晚期,第四紀(jì)以來(lái)已停止活動(dòng).斷裂F3位于淺層地震剖面樁號(hào)2320m左右,該斷裂在剖面上向西傾,具鏟形正斷層特征.斷裂F3切割了剖面上的所有地層反射,可分辨的上斷點(diǎn)埋深約為30m,第四系底界斷距約為8～10m;暗示該斷裂在第四紀(jì)時(shí)期應(yīng)有活動(dòng).從剖面反射波特征來(lái)看,斷裂F3兩側(cè)的新生代地層厚度差別巨大,斷裂下盤,TC1鉆孔揭示的Q+N地層厚度為482m,其上盤,Q+N地層厚度約為800m.斷層F3-1、F3-2和F3-3均位于斷裂F3下降盤的湯陰地塹內(nèi),與斷裂F3共同組成上、下疊置的多級(jí)“Y”字形斷層構(gòu)造,從這3條斷層的上斷點(diǎn)特征來(lái)看,均沒(méi)有錯(cuò)斷剖面上部的第四紀(jì)地層,因此,它們應(yīng)是第四紀(jì)以來(lái)不活動(dòng)的斷層.綜合深、淺地震反射剖面特征分析,斷裂F3不但切割深度較深,而且還具有明顯的第四紀(jì)活動(dòng),因此,斷裂F3應(yīng)是湯東斷裂的主斷裂.在圖5的淺層地震反射剖面上盡管可以清楚地看到斷裂F3的近地表特征,但要根據(jù)淺層地震剖面結(jié)果判定斷裂的活動(dòng)時(shí)代是困難的.為了確定斷裂F3的活動(dòng)性,在淺層地震剖面樁號(hào)2290～2340m之間,跨斷裂F3完成了1條長(zhǎng)度50m的鉆孔地質(zhì)剖面,該剖面由8個(gè)孔深35～64m的鉆孔構(gòu)成,最小孔間距2.5m,最大孔間距15m.圖6是根據(jù)8個(gè)鉆孔的地層柱狀圖得到的鉆孔地質(zhì)解釋剖面.由圖可以看出,圖中地層自上而下可分為6個(gè)大的層組,其地層巖性主要為:粉砂質(zhì)粘土、細(xì)砂或粉細(xì)砂、粘土、鈣質(zhì)膠結(jié)層和泥巖等.鉆孔地質(zhì)剖面清楚地揭示了斷裂F3的存在與形態(tài).從鉆孔地質(zhì)剖面上可分辨出斷層F3錯(cuò)斷了層③～層⑥.根據(jù)ZK8#孔59.1～62.6m、ZK2#孔46.6～49.2m和ZK6#孔28.7～30.7m深度上采集到的含斷層面和斷層帶物質(zhì)的完整巖芯,測(cè)得該斷層的斷層面傾角為60°～65°,斷層帶寬度為2.0～3.5m.分析圖6的鉆孔聯(lián)合地質(zhì)剖面可以發(fā)現(xiàn),斷裂F3的斷距由深到淺逐漸變小,斷層帶寬度由淺到深逐漸變寬.第四系底界面在斷層兩側(cè)的埋深分別為31.1m和40.6m,其斷距約為9.5m;層③底界在斷層兩側(cè)的埋深分別為20.0m和27.1m,其斷距為7.1m;深度20m以淺,因地層標(biāo)志不清,無(wú)法分辨.從斷層F3所錯(cuò)斷的地層來(lái)看,其活動(dòng)時(shí)代在本剖面處應(yīng)在層④形成之后、層③形成之前.根據(jù)標(biāo)志層年齡測(cè)定和內(nèi)插計(jì)算結(jié)果,得到斷層上斷點(diǎn)埋深的地層年齡為(225±30)ka.B.P.—(313±32)ka.B.P.因此,斷裂F3的最新活動(dòng)時(shí)代應(yīng)為中更新世中晚期.5深、淺構(gòu)造環(huán)境分析本項(xiàng)研究采用深、淺地震反射探測(cè)相結(jié)合,地質(zhì)和地球物理勘探相結(jié)合的方法技術(shù),獲得了研究區(qū)全地殼尺度范圍內(nèi)的精細(xì)結(jié)構(gòu)和構(gòu)造圖像,較好地做到了淺、中、深的有機(jī)結(jié)合,揭示了研究區(qū)近地表活動(dòng)斷裂和地殼深部構(gòu)造之間的關(guān)系,這為進(jìn)一步分析研究太行山東緣的深部構(gòu)造環(huán)境、深淺構(gòu)造關(guān)系以及斷裂活動(dòng)性提供了證據(jù).(1)深、淺地震反射剖面揭示的湯陰地塹是夾持在太行山和內(nèi)黃隆起間的一個(gè)“半地塹”構(gòu)造,地塹內(nèi)一系列近水平的沉積層反射不整合地覆蓋在一套東傾的地層反射之上,顯示出該區(qū)曾經(jīng)歷過(guò)沉積間斷、掀斜運(yùn)動(dòng)和多期構(gòu)造活動(dòng).湯東斷裂作為湯陰地塹的主控邊界斷裂,有著長(zhǎng)期的構(gòu)造發(fā)育史,是1個(gè)由斷裂F2、F3以及反向斷層F3-1、F3-2和F3-3等組成的復(fù)雜斷裂構(gòu)造帶,其中,斷裂F2發(fā)育在上地殼底層,其最新活動(dòng)時(shí)代可追蹤至新生代晚期,大約在深度15～16km左右收斂到上地殼與中地殼的轉(zhuǎn)換帶上;斷裂F3發(fā)育在古生代及其以前的地層中,向上切割了古生代—新生代地層,第四紀(jì)以來(lái)仍然制約著斷裂兩側(cè)的地層沉積,是構(gòu)造繼承性活動(dòng)的結(jié)果.(2)橫跨湯東斷裂主斷層F3的淺層地震反射剖面與鉆孔地質(zhì)剖面結(jié)果取得了很好的一致性,其結(jié)果把近地表活動(dòng)斷裂與深地震剖面揭示的地殼深部構(gòu)造聯(lián)系到了一起,從而使得我們能夠在全地殼尺度范圍內(nèi),來(lái)分析該區(qū)的深、淺構(gòu)造環(huán)境.結(jié)果表明,湯東斷裂的主斷層F3為中更新世中晚期的活動(dòng)斷層,它在第四系底界的斷距為9.5m,深度20m處仍有7.1m的垂直落差.鑒于湯東斷裂有著明顯的第四紀(jì)活動(dòng)及其復(fù)雜的深、淺斷層組合樣式,因此,該斷裂應(yīng)是該區(qū)防震減災(zāi)工作中需要關(guān)注的斷裂.(3)綜合深地震反射剖面(圖2)和深地震寬角反射/折射剖面(圖3)結(jié)果可以看出,菏澤—林州DSS剖面的下地殼底層為一個(gè)速度6.7～7.4km/s的梯度變化層,其厚度和形態(tài)與深地震反射剖面揭示的殼幔過(guò)