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邢台东断裂构造特征

更新时间:2009-03-28

0 引言

邢台东断裂为邢台-邯郸断裂的邢台至永年段。为满足邢台东开发区规划需求,河北省工程地震勘察研究院(2004)采用炸药震源对邢台东断裂开展了浅层人工地震勘探。此次,应用Vista11.0地震处理软件对地震资料进行了重新处理,获得7条高质量、高信噪比的浅层地震剖面,结合跨断裂石油地震剖面,以及邢台市活断层探测与地震危险性评价项目(2013)中的深地震反射探测资料,获得邢台东断裂的深浅构造特征新的认识。

1 断裂构造及浅层地震勘探测区地层

1.1 断裂构造

邢台东断裂为邢台-邯郸断裂的邢台至永年段。邢台-邯郸断裂是太行山隆起区与华北平原断陷区内邯郸-任县断陷的分界断裂,北起邢台东北,向南经永年临名关,到邯郸市区西侧,大致顺京广铁路线延伸,到达磁县后,过丰乐镇、洪河屯至安阳,全长约150 km,总体呈NNE向,倾向E,该断裂为太行山东麓近NS向高重力和负异常的交变带。航磁资料也十分清楚,在邯郸北,以断裂为界,东西两边则是一个正负异常的交变带,断裂西侧为正异常区,断裂东侧为负异常区。

邢台东断裂北起位于隆尧南部的NW向隆尧断裂,向南过任县西、邢台东、北俎村到永年,长约60 km,走向NNE,倾向E(图1)。此断裂为任县断陷的西边界断裂,与鸡泽西断裂一起控制了任县断陷的形成和发展。新生代早期,任县断陷为双断型,并以西边界断陷为主;新近纪以来,断陷活动基本转移到了西边界断裂。该断裂断错了中生代、古生代地层,断距约2 000余米;断错古近系,断距约600余米;但断错新近纪到第四纪地层的幅度明显小于古近纪。新构造活动时期以来,断裂活动幅度明显减弱。

在我家里珍藏着一副刻花老银疙瘩镯子,至今已有70多年的历史。这副老银镯子是奶奶的嫁妆,奶奶戴着它,从青葱岁月走到白发苍苍,跨越了两个世纪。奶奶临终前将它留给了我的母亲,后来母亲又转送给我。

1.2 测区第四系地层

第四纪地层层序划分是由浅层地震勘探结果判别断层活动时代的重要依据,通过地层层序划分结果与地震勘探时深转换结果进行对比,从而判定断层上断点位置以及断层的最新活动时代。

不过,当前广东推进基本公共服务均等化也面临着一些较为突出的矛盾。一是基本公共服务需求不断增加一方面,基本公共服务需求的人口数量不断增加。广东省2017年统计公报显示,年末广东常住人口11169万人;2018—2020年,广东常住人口将增加231万人左右,平均每年约77万人。[50]另一方面,广东民众对基本公共服务的需求也在不断增长。当前,广东恩格尔系数已降至50%以下,这表明广东民众的发展型需求已经超过消费型需求,基本公共服务需求结构正从消费型转向发展型,教育、医疗卫生、社会保障等日益成为最重要、最迫切的公共需求。[51]

综合分析水文地质、地矿、煤田等部门的第四系地质资料,以及测线附近钻孔资料,浅层地震勘探测区全新统和上更新统底面埋深120 m左右,中更新统底面埋深160~200 m,下更新统底面埋深300~330 m。

更新统上部欧庄组第四系自西向东为山前的冰川-冰水堆积和冲洪积,向东至平原区过渡为冲积和湖积,东侧以河湖沉积为主。山前地带更新统上部欧庄组为黄色、褐黄色亚砂土和砂砾为主,欧庄组之下为冲洪积、冰川、冰水沉积,棕红色、灰绿色亚粘土夹砂砾层。

更新统中部杨柳青组分为上、下两段。下段在山前平原为冰川-冰水沉积相的亚粘土、亚砂土夹厚层砂砾石,中东部平原为冲积-冲湖积亚粘土、粘土夹砂层;上段在平原区为冲洪积-湖积之亚粘土夹砂层,间夹海相层。

  

图1 邢台东断裂展布图

更新统下部固安组分为上、下段。下段在山前平原为冰碛泥砾及相应的冰水堆积物,与山区第一冰期堆积物可对应;上段在山前平原为冲洪积-湖积灰绿色、锈黄色亚粘土、粘土夹砂层,中东部平原为冲积-湖积粘土夹砂层。

要研究一个制度应当以该制度的目的着手,因而,在研究刑事立法政策时,应当以其目的的基本构成为逻辑起点。笔者认为,刑事立法政策目的与刑事政策目的既有相同之处,又有独特性。关于刑事政策的目的,理论界的通说为四个层次,分别为犯罪防控、社会发展、人权保障与相对公正。[2]由于刑事立法政策与刑法学这门学科联系紧密,因而笔者认为其目的应当有三个层次:首先,指导刑事立法,弥补法律空白,这也应当是刑事立法政策的基本价值取向;其次,强调国家责任,维护社会稳定;最后,其终极目的则是注重人文关怀,追求社会和谐。

邢台的平原地区基岩顶面埋深自西而东逐渐加深,例如邢台东断裂上盘东栾村西南3 km的任1孔,基岩顶面(即新近系底板)埋深450 m;东汪西北1.6 km处邢26孔基岩顶面埋深440 m;钻孔揭露沿邢台东断裂附近的N+Q厚度450 m左右;区域地质资料及煤田勘探所获资料显示,东部区域第四系底界埋深为300 m左右。

浅层地震勘探测线附近的J47孔揭示:全新统底板埋深10.9 m,上更新统分上、中、下3段,其底板埋深分别为39.9 m、77.7 m、115.8 m;中更新统分上、下两段,其底板埋深分别为147.6 m、162.7 m。此外,测线附近张村一钻孔揭示第四系埋深为327 m。

3)地震波速度值确定最为准确的方法是地震测井,但在多数情况下难以获得地震测井的数据,采用地面反射地震资料获取速度仍不失为一种有效手段。通过反射波资料处理时的叠加速度(也称NMO速度)和时间剖面上不同界面反射波的双程垂直到时t0,通过迪克斯(DIX)公式计算得到不同地层反射界面以上的平均速度,从而获得反射波速度。笔者在《河北省活断层探测与地震危险性评价项目(廊坊市)》中应用地面反射地震资料获得速度参数,进行了地震剖面的时深转换,所确定断层Fp4x-1、Fp4x-2埋深分别为170 m、250 m,跨断层钻探剖面揭示(图9)断层Fp4x-1埋深167 m,与地震勘探剖面所确定的170 m深度非常接近[3]。由此可见,采用地面反射地震资料获取速度进行地震剖面的时深转换是可信的。

浅层地震勘探测区位于邢台市区东侧,测区属于丘县-临清地层小区,该地层小区位于邯郸-邢台一线以东,任县、曲周、威县以南,东部延伸到山东境内,南与河南开封地层小区相接。区内第四系一般为350~500 m,下伏为新近系。区内和邻区第四系划分为:更新统下部的固安组,更新统中部的杨柳青组,更新统上部的欧庄组,全新统(未分组)。各组地层具有以下特点[1]

2 浅层地震勘探概述

2.1 测线位置

应用Vista11.0地震处理软件对地震资料进行重新处理,处理中除了常规方法外,特别注重了真振幅恢复、地表一致性振幅补偿、初至静校正、二维滤波、随机噪声衰减、τ-p变换、剩余静校正、反褶积、谱白化、偏移处理、时深转换等处理方法。

 

表1 浅层地震勘探剖面布置参数

  

剖面编号剖面长度/m起点终点走向位置XT-1750114°34'09.57"E37°05'54.59"N114°34'39.55"E37°05'59.23"NWE苏家屯XT-2600114°34'03.35"E37°05'37.41"N114°34'27.15"E37°05'41.71"NWE大色村南XT-3805114°34'00.96"E37°05'17.97"N114°34'33.65"E37°05'18.09"NWE高家屯XT-4707114°34'07.70"E37°04'44.11"N114°34'33.34"E37°04'45.19"NWE北小吕南XT-5600114°33'40.22"E37°03'25.04"N114°34'4.41"E37°03'25.27"NWE东静庵北XT-61133114°33'40.05"E37°02'52.04"N114°34'26.14"E37°02'53.03"NWE七里桥东XT-7418114°34'8.84"E37°01'46.01"N114°34'25.86"E37°01'47.14"NWE七里河南岸

2.2 数据采集

数据采集由DZQ48型地震仪及CDJ40检波器组成采集系统,采样间隔0.5 ms,记录长度1 000 ms,采用铵梯炸药作为激发地震波的震源,炮孔深2 m,炸药量900 g。经现场实验,采用单边放炮6次覆盖观测系统,检波器点距5 m,最小炮检距120 m,带通滤波,滤波器0.1~500 Hz。

2.3 资料处理方法

在邢台市区东侧沿107国道(邢台市东三环)两侧及穿越107国道,南北8 km范围内共布置地震勘探剖面7条,剖面起点、终点坐标见表1,剖面位置见图1。

地震波速度是地震勘探中一个十分重要的参数,只有知道了地震波速度值,才能够确定产生反射波的地层深度。获得时深转换速度是进行时深转换的最重要环节,地震波测井是获取时深转换速度的最佳方法。另外由于速度与正常时差存在一定的关系,因此也可用地面反射地震资料获得速度。尽管该方法得到的速度精度不如地震波测井,但在没有地震测井资料的情况下,采用该方法获取地震波速度仍不失为一种有效手段。

通过反射波资料处理时的叠加速度(也称NMO速度)和时间剖面上不同界面反射波的双程垂直到时,由迪克斯(DIX)公式计算得到不同地层反射界面以上的平均速度,从而获得反射波速度,具体计算公式分别为:

 

(1)

 

(2)

式中:Va为叠加速度;Vi为层速度;为平均速度。将地震反射时间剖面转换成深度剖面的时—深转换公式为:式中H为深度,为平均速度,t0为反射波双程垂直到时。

通过以上速度转换公式,获得每条浅层地震勘探剖面的地下各层的平均速度参数,将7条剖面的各层平均速度加权平均作为整个测区速度参数(表2)。

如果说对等理论类似于“信”和“达”,是翻译的初衷,那么实践中遇到的各种问题则是实现这一初衷所要跨越的障碍和考虑的方面。前者是翻译的理据,后者也是翻译的理据;前者是理想层面的,后者则是实践层面的。该文仅限于论述西方语言人名的汉译,探究其翻译实践中的理据。

 

表2 速度参数表

  

双程反射时间t0/ms叠加速度Va/(m/s)平均速度V/(m/s)145128012803901390145085017001850

3 地震反射剖面特征

图2~8为7条浅层地震测线的时间剖面,剖面上双程走时500 ms以上有着较为丰富的反射信息,多个波组呈现反射能量强、同相轴连续性好的特征。剖面上共解释了3个特征明显的反射波组,各波组所反映的界面基本呈水平层状形态,无大的起伏变化。从7条浅层地震剖面可见,反射双程走时约450 ms左右的TQ反射波界面出现错断,TQ上部层位反射波T01、T02反射波界面,波组特征明显、连续性好,在整个剖面上可连续追踪对比,其中T01界面同相轴连续,没有被断层错断。纵观7条剖面,剖面均存在由1条视倾向东的主断层和2条视倾向西向下延伸至700~820 ms左右的次级断层组成的半羽状断裂。主断层为正断层性质,其错断了TQ界面,延伸至T01界面。

  

图2 XT-1浅层地震时间剖面图

  

图3 XT-2浅层地震时间剖面图

  

图4 XT-3浅层地震时间剖面图

  

图5 XT-4浅层地震时间剖面图

  

图6 XT-5浅层地震时间剖面图

  

图7 XT-6浅层地震时间剖面图

依据时深转换获得的反射界面深度与测区地层资料对比确认,T01为上更新统底界的反射界面, T02为中更新统底界的反射界面,TQ为第四系底界的反射界面,对比时深转换剖面,主断层从北向南上断点埋深分别为205 m、195 m、250 m、190 m、235 m、210 m、230 m。

  

图8 XT-7浅层地震时间剖面图

由上述7条地震剖面可见,邢台东断裂浅部是由1条主断层和2条次级断层组成的半羽状断裂,是具有一定规模的断裂带,主断裂上断点埋深190~235 m,断裂最新活动时代为中更新世,该断裂不是活动断裂。

北京吉奥星地震工程勘测研究院[2]邢台东断裂控制性地震勘探ZC(祝村)剖面与笔者布设的XT-4地震剖面相距500 m,2条剖面所确定的断裂上断点埋深分别为430 m、190 m,相差240 m,其讨论如下:

华北油田的石油地震剖面JL78-289和JL78-301跨邢台东断裂。石油地震JL78-301剖面走向为NNW向,东自京广铁路东侧鸡泽县城起,西至任县县城西面止,全长46 km左右(图10)。根据地震剖面上地震波同相轴弯曲、错动特征,在邢台东断裂的上盘解释了2条断裂,剖面显示邢台东断裂结构较为复杂,断裂下延至地震反射时间3.8 s,下断点断错寒武系地层。

据《邢台市活断层探测与地震危险性评价》项目深地震反射探测剖面结果(图12,剖面位置见图1)。图中FP5断点是邢台东断裂在深地震反射剖面上的反映,它向上错断到TQ地层界面,向下延伸到3.0 km(地震反射时间1.9 s)左右归并到铲形断裂FP4之上[2]

(1) 木楠村样品点1-3、1-5、1-6表现为相对舒缓平滑的单峰,表明沉积物的分组简单,可能只表现为一种组分的粒度特征,或两种不同地点的组分经历了稳定持续的搬运作用而充分混合,整体呈现均一平缓的粒度特征。

4 邢台东断裂深部构造特征

1)地震勘探激发地震波信号的强弱、以及信噪比强弱直接影响到地震反射界面的追踪、对比,从而影响断裂的准确确定,包括断裂上断点。

  

图9 冶炼厂场地钻孔对比和构造综合解释图(廊坊市活断层探测与地震危险性评价项目,2011)

  

图10 石油地震 JL78-301解释剖面(剖面局部,华北油田,1978)

石油地震JL78-289剖面为NNW走向,自曲周县城西部开始,到邢台市南面止,全长约40 km。根据地震剖面上地震波同相轴弯曲、错动特征,在邢台东断裂的上盘解释了2条断裂,在其下盘解释了一条铲型断裂,邢台东断裂向下延伸到地震反射时间3.3 s(深度4.9 km)归并到铲形断裂之上,断裂上断点断错第四系底部,下断点断错寒武系(图11)。

2)应用地震勘探方法确定断裂活动时代,最为重要的是如何正确确定反射界面深度,从而确定断裂的埋藏深度,即反射时间剖面的深度转换,时深转换正确与否的关键性参数为地震波速度值。

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5 结论

对2004年邢台东断裂7条浅层地震勘探资料重新处理,结合跨断裂石油地震剖面和深地震剖面,对邢台东断裂构造特征重新认识如下:

  

图11 石油地震 JL78-289解释剖面(剖面局部,华北油田,1978)

1)邢台东断裂是1条由主断层和2条次级断层组成的半羽状断裂,且具有一定规模。

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2)邢台东断裂的主断裂上断点埋深190~235 m,断裂最新活动时代为中更新世晚期。

3)由浅层地震和石油地震剖面,以及深地震反射剖面可见,邢台东断裂为一大型的铲式正断层,浅部为一半羽状断裂带,主断裂向上错断第四系底界至上更新统底界,下延最深4.9 km,错断寒武系,归并到其下的一铲形断裂之上。

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图12 深地震反射剖面解释线描图(邢台市活断层探测与地震危险性评价,2013)

参考文献:

[1] 陈望和, 倪明云. 河北第四纪地质[M]. 北京: 地质出版社, 1987.

[2] 北京吉奥星地震工程勘测研究院. 河北省城市活断层探测与地震危险性评价邢台市工程技术报告[M]. 2013.

[3] 中国地质大学(北京). 河北省活断层探测与地震危险性评价项目廊坊市跨断层联合钻孔剖面探测及断层活动性初步鉴定野外工作总结报告[M]. 2011.

 
彭远黔,冉志杰,王燕,孟立朋,温超
《华北地震科学》 2018年第01期
《华北地震科学》2018年第01期文献

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