深地震反射剖面揭示的渭河盆地西安坳陷的地殼精細(xì)結(jié)構(gòu).docx

1、第56卷第2期地球物理學(xué).報(bào)Vol.56.No.22013年2月CHINESEJOURNALOFGEOPHYSICSFeb.,2013_，一_，一=：-.-=1=.'_一一一任雋.馮希杰,王夫運(yùn)等.深地震反射剖面揭示的渭河盆地西安坳陷的地殼精細(xì)結(jié)構(gòu).地球物理學(xué)報(bào).2013,56（2）:513-521.doi：10.6O38/cjg2O13O215.RenJ,FengXJ,WangFY,etal.RevealedthefinecruststructuresofXi'ansaginWcihebasinbydeepseismicreflectionprofile.ChineseJ.G

2、eophys.（inChinese）»2013,56（2）：513-521.doi：10.6O38/cjg2O13O215.深地震反射剖面揭示的渭河盆地西安坳陷的地殼精細(xì)結(jié)構(gòu)任雋微，馮希杰I,王夫運(yùn)3,彭建兵2,劉晨戴王強(qiáng)，李高陽I,張藝I馬冀I1陜西省地震局西安7100682長(zhǎng)安大學(xué)地質(zhì)工程與測(cè)繪學(xué)院.西安7100643中國地震局地球物理勘探中心鄭州450002摘要2005年，跨西安坳陷完成一條、W方向，69kni長(zhǎng)的深地膜反射剖面，甘次獲得該區(qū)域的地殼精細(xì)結(jié)構(gòu)、主要斷裂展布和深、淺構(gòu)造關(guān)系圖像.地震反射CMP登加時(shí)間剖面顯示，以反射事件C為界.地殼被分成匕下兩部分.上地殼由多組近

3、水平反射帶組成.具有分段連續(xù)性好、局部存在反射帶明顯錯(cuò)斷或形態(tài)突變等特征，清晰地刻畫出西安坳陷新生代沉積分層、坳陷底界、滑河斷裂帶、臨漳一長(zhǎng)安斷裂帶和秦嶺山前斷裂帶的兒何形態(tài)和關(guān)系.反射事件C是結(jié)晶地殼內(nèi)寬度約0.5s的反射帶.最深處位于樁號(hào)30km.底界約6.5s,向酉北緩慢抬升至5.5s,向南東迅速抬升至5.5s.下地殼有兩個(gè)明顯的反射事件RA、RB：RB是位于樁號(hào)4047km之間的局部反射團(tuán)，而RA為寬度約2s、向坳陷傾斜的反射帶.以樁號(hào)38km為界，反射Moh。形態(tài)截然不同，而旦出現(xiàn)了顯著的錯(cuò)斷：大樁號(hào)方向，反射Moh。為位于雙程走時(shí)1114s水平的反射分段連續(xù)的過渡帶，寬度約3s；小

4、樁號(hào)方向，反射Moh。為一寬度約2s、并向大樁號(hào)傾斜的反射分段連續(xù)的過渡帶，其形態(tài)和反射事件RA相同.根據(jù)地震波速度資料,求得這幾個(gè)反射帶頂界的深度分別為：10.513.5km（反射帶C）.20.3-21.5km（反射帶RH）、16.8-34.3km（反射帶RA）和3236.7km（反射帶Moho）左右.作者認(rèn)為形態(tài)一致的反射事件RA和反射Moho很可能是古秦嶺洋向華北地臺(tái)俯沖的遺跡.此外.西安坳陷內(nèi)錯(cuò)斷新生界深達(dá)反射事件C的渭河和臨潼-長(zhǎng)安斷裂帶和莫霍錯(cuò)斷的存在，表明該地區(qū)地殼現(xiàn)今活動(dòng)性很強(qiáng).姑未來強(qiáng)震發(fā)生值得注意的地區(qū).關(guān)鍵詞西安坳陷，深地震反射剖面，地殼結(jié)細(xì)結(jié)構(gòu).渭河盆地，大陸動(dòng)力學(xué)，秦

5、嶺造山帶doi：10.6038/qg20130215中圖分類號(hào)P315.P541收稿日期2011-09-19,2012-11-28收修定稿FinecruststructuresofXi'ansagintheWeihebasinrevealedbyadeepseismicreflectionprofileRENJun"2,FENGXi-JieWANGFu-YunPENGJian-Bing2,LIUChen',DAIWang-Qiangi,LIGao-Yang1,ZHANGYi',MAJi11 EarthquakeAdministrationofShaanxiPr

6、ovinceXi'an*710068.ChinaSchoolofGeologicalEngineeringandGeomaticsChanganUniversityXi'an710064.China2 GeophysicalProspectingCenter.ChinaEarthquakeAdministrationZhengzhou450002ChinaAbstractIn2005,acrosstheXi'ansag,aNW-directionand69km-longdeepseismicreflection基金項(xiàng)目國家發(fā)展與改革委員會(huì)發(fā)改投資'城市活斷層試裁

7、探測(cè)”項(xiàng)目（20041138）、汶川地震陜西災(zāi)區(qū)防震減災(zāi)能力恢復(fù)重建工程（陜發(fā)改投資C2OO93H54號(hào)）、陜西省地震局基金項(xiàng)目（200501）和國家自然科學(xué)基金（40534021、41130753）聯(lián)合資助.作者簡(jiǎn)介任雋，奧.1971年生，博士,2012年畢業(yè)于長(zhǎng)安大學(xué).主要從事地球物理和地震工程等方面的研究Tft.E-maihhi8341sina.axnprofilewascompleted.Itisfirsttimetogetthefinestructuresofthecrust»thedistributionofmainfaultsandimageoftectonicsrel

8、ationbetweendeepandshallowstructureinthisregion.CMPtime-stacksectionofseismicreflectionshowsthecrustisdividedintotwopartsbyareflectioneventCastheboundary.Uppercrustconsistsofmultiplenearlyhorizontalreflectionbelts,withgoodsegmentalcontinuity*localexistencethefaultoffsetreflectionbeltsorthecharacteri

9、sticsofmorphologicalmutationsthatclearlydepictXi'ansagCenozoicsedimentarylayers*thebottomboundaryofsag,andthegeometryandrelationshipsoftheWciheFault,Lintong-ChanganfaultzoneandpiedmontofQinlingfaultzone.Cisthereflectioneventinthecrystallizationcrust,withthereflectionbandwidthofabout0.5s,thedeepe

10、stofthebottomboundaryofabout6.5satstakeNo.30km,slowuplifttothenorthwesttothe5.5s*rapiduplifttothesoutheasttothe5.5s.TherearetwodistinctlowercrustalreflectioneventsRAandRB：RBisthelocalreflectgroupatstakeNo.4047km；RAisthebandwidthofabout2s,whichinclinestosag.RAisastrongreflectionunderCandaboveMohosout

11、hofthestake34km.Arguably,theuppercrustisabovetheCinterfaceinthewholeprofile*butfromsouthofstake34km,crustunderCinterfaceisdividedintomiddlecrustandlowercrustbyRAinterface.Fromnorthofstake34km,RBisweak,unclearreflectiongroup,soitcannotbeadistinctinterfacetodividemiddleandlowercrust.Onbothsidesofstake

12、No.38km.Mohoreflectionisofdifferentformsbutthereisalsoasignificantfaulttooffsetinbigstakenumberdirection.Mohoreflectioninthetwo-waytraveltime(TWT)forthe1114sisalevelpiecewisecontinuousreflectiontransitionzone,withwidthofabout3sinsmallstakenumberdirection.Mohoreflectionisaabout2swide,piecewisecontinu

13、oustransitionzoneandtiltstothebigstakenumberdirection.ItsshapeisalmostsameasreflectioneventRA.Accordingtoseismicvelocitydata,thesedepthoftopboundariesofreflectivebeltsarc：10.513.5km(reflectivebeltC)*20.32.5km(reflectivebeltRB),16.834.3km(reflectivebeltRA)and3236.7km(reflectivebeltMoho)orso.Theauthor

14、sthinkthesameshapeofreflectioneventsofRAandMohoislikelytherelicofancientQinlingoceantodivetotheNorthChinaplatform.Thefracturetectonicinthisdistrictdeveloped,accordingtothereflectionwavegroupcharacteristicsofCMPstack-timesectionofdeepreflectionprofileandtotal11faults(F1F11)explainedbytheobviouscharac

15、teristicsoffracture.Inaddition,thedepthWcihefaultandLintong-ChanganfaulttothereflectivebeltCinXi'anCenozoicsagandthepresenceofMohofaultindicatesthattheregionhasstrongpresentcrustalactivity,beingworthnotedasthefuturestrongearthquakearea.KeywordsXi'ansag.Deepseismicreflectionprofile,Crustalfin

16、estructure,Weihebasin,Continentaldynamics,Qinlingorogenicbelt1引言西安坳陷位于渭河盆地中南部，被鄂爾多斯地臺(tái)南緣和秦嶺造山帶的北緣所夾持，東側(cè)又存在驪山隆起，其地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，活動(dòng)斷裂發(fā)育，地殼深部存在隱伏活動(dòng)斷層.而消河盆地南深北淺，向南傾斜，是我國華北地區(qū)第四紀(jì)下陷幅度和堆積厚度最大地區(qū)之一，也是新地質(zhì)時(shí)期垂直差異運(yùn)動(dòng)和歷史地震十分強(qiáng)烈的地區(qū)汀-幻.一些學(xué)者認(rèn)為，渭河盆地所處的汾渭裂谷是由大地構(gòu)造作用而成.作為晉陜地塹系或環(huán)鄂爾多斯地塹系重要組成的汾渭地篁系，與東非裂谷系、萊茵地塹、貝加爾裂谷系相似，屬于大陸內(nèi)初始裂谷還有學(xué)者認(rèn)為

17、：渭河盆地不僅是亞洲大陸上位于一個(gè)褶皺弧和東西構(gòu)造帶之間的一種引人注目的構(gòu)造現(xiàn)象，也是中國東部地質(zhì)歷史上一個(gè)獨(dú)立的演化階段.它是在中生代不同方向褶皺隆起背景下，在新生代晚期形成的一種扭轉(zhuǎn)滑動(dòng)地塊S.西安坳陷其周邊地區(qū)近代地震活動(dòng)頻繁，1556年曾在華必發(fā)生過8*A級(jí)地震，5級(jí)以上的歷史地震較多.區(qū)內(nèi)存在發(fā)生7.5級(jí)和7.0級(jí)地震的潛在震源區(qū).地震曬本烈度為'度（1990年）是國家的頁點(diǎn)地震防御區(qū)21.由于西安坳陷特殊的地質(zhì)構(gòu)造和地震活動(dòng)特點(diǎn),早在20世紀(jì)30年代初.對(duì)渭河盆地及其邊緣斷裂的屆性曾展開過研究.從60年代開始.原地質(zhì)部第三普查勘探大隊(duì)等單位在渭河盆地內(nèi)進(jìn)行r大ht的地球物理

18、勘探和鉆探T作.但該區(qū)包括消河盆地的成因機(jī)理、形成演化的動(dòng)力來源等K期以來存在一定的爭(zhēng)論和不同認(rèn)識(shí)E8,因此.有必要:對(duì)盆地下方的深部地殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行精細(xì)研究提高對(duì)盆地和坳陷的認(rèn)識(shí).通過深地震反射探測(cè).探明西安坳陷及鄰近地X的活動(dòng)構(gòu)造的伸展延伸和構(gòu)造關(guān)系.確定斷層的JI-體位置和不同斷裂的空間凡何格局以及與歷史地震發(fā)生的關(guān)系.揭示地殼深部的速度結(jié)構(gòu)和介質(zhì)特征.為該區(qū)域的大陸動(dòng)力學(xué)、盆山耦合以及深部孕震構(gòu)造背景等提供依據(jù)2區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造概況與深地震反射剖面位置從區(qū)域位置來看消河斷陷帶位于鄂爾多斯塊體南緣、秦嶺斷塊山地以北，東北部與山西斷陷帶為鄰.西端與青藏高原東北邊界弧形斷裂束相接.而西安坳陷地處消河

19、斷陷帶的中南部，在大地構(gòu)造位置上.位于華北斷塊區(qū)西南緣和秦嶺山地北緣的消河斷陷帶內(nèi)，是兩個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元的結(jié)合部位.根據(jù)門源平?jīng)鑫寄系卣饻y(cè)深剖面的解釋結(jié)果,渭河盆地地殼分為三層.上地殼厚13km.平均速度6.06km/s；中地殼厚度11km.平均速度6.35km/s；下地殼較薄.僅34km,平均速度6.52km/s.蓋層厚達(dá)7km,平均速度在3.454.05之間.與其兩側(cè)的那爾多斯地臺(tái)和蔡嶺褶皺帶相比.消河盆地的基底顯著下凹，而莫霍面呈明顯的局部上隆形態(tài)和鄂爾多斯塊體交接部位.莫織而陡然下傾幅度達(dá)10km之多,:，1'.深地震反射測(cè)線布設(shè)在西安市西南部的長(zhǎng)安區(qū)與西北部的禮泉縣之間，測(cè)線方

20、向?yàn)镹W-SE向.該測(cè)線的SE端點(diǎn)（0m樁號(hào)）位F長(zhǎng)安區(qū)太乙宮鎮(zhèn)沙場(chǎng)村附近,其經(jīng)緯度坐標(biāo)為：東經(jīng)109°00'42.6”.北緯34°01'32.8”,測(cè)線的NW端點(diǎn)位于禮泉縣駿馬鎮(zhèn)付官寨附近.經(jīng)緯度坐標(biāo)為：東經(jīng)108。32'17.9”,北緯34°28'06.4”.測(cè)線全長(zhǎng)69km.具體位置詳見深地震反射測(cè)線位置圖（圖1）.OaF2I級(jí)活動(dòng)增塊邊界I activeblockboundaryllf«活動(dòng)地塊邊界II activeblockboundary分四兄?jǐn)嗝豎uaternaryfaultWf究域Studiedareali

21、m-XIlfffifiKouzhen-GuanshanfaultQianxian-Fupingfault滑間斷裂WeiheFaultA沖K安新RLintong-Chang'anfault救爐斯役TicluzifaultAJtff反射制閶Deep3bCi%micrcflcctonprofileCrystallinebaemcnl沉枳ScdimcnUrycover地壺Earthquiike圖1區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造和深地誰反射制面位置圖Fig.1Geologicalfeaturesandlocationofdeepseismicreflcciionprofile該測(cè)線的南北兩端地勢(shì)較高、中向地勢(shì)相對(duì)

22、較低.地勢(shì)最低處位于消河附近,海拔高度約為400m,最高處位于測(cè)線的東南端,海拔高度約為600m.另外.沿深反射測(cè)線近地&地層巖性也有較大的變化.測(cè)線樁號(hào)013km為秦嶺山前地帶，地表溝坎非常發(fā)育.，近地表巖性主要為粒徑大小不等的卵石層與粘土的混合物.在洋河和渭河附近.近地&巖性多為較以的沙層.而在測(cè)線樁號(hào)53km以西.地勢(shì)相對(duì)平坦.近地表地層巖性多以粘土層為主.測(cè)線兩端的高程一般大于450m.測(cè)線中部的高程位于380450m之間.測(cè)線樁號(hào)0m的海拔高度為642.04m.最低點(diǎn)位于消河河道內(nèi)(樁號(hào)43.7243.76km).其海拔高度為385.24m.3數(shù)據(jù)采集和處理深地震反射

23、剖面的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集采用道間距40m、最小偏移距0m、成大偏移距3200和6400m、接收道數(shù)240道、覆蓋次數(shù)3040次；為了旅顧淺部的底層反射和有利于傾斜界而成像采用r排列1«間激發(fā).雙邊不對(duì)稱零偏移距接受的工作方法.地震波激發(fā)采用鉆孔爆破震源.根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果為r保證地震波的激發(fā)能w.特別是為r提高深層反射波的信噪比.鉆孔深度一般為2025m.單炮激發(fā)為依24kg.當(dāng)測(cè)線的某些地段上因地質(zhì)條件變化.鉆孔深度不能達(dá)到設(shè)計(jì)要:求時(shí)采用r23孔組合的激發(fā)方式，單炮組合藥量1824Kg.地震儀器采用T德國DMT公司生產(chǎn)的SUMMIT數(shù)字地震儀.該儀器具有性能穩(wěn)定、記錄頻帶寬、動(dòng)態(tài)范圍大的定點(diǎn)

24、.采樣率2ms,記錄長(zhǎng)度16s,這樣的記錄K度叫滿足記錄到來自Moho而反射的來求.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靜校正、時(shí)變帶通波波、二維傾角濾波、時(shí)變譜白化、正常時(shí)是矯正(NM()、傾角時(shí)差矯正(DMO)、共中心點(diǎn)疊加(CMP)、剜余靜校正和疊后去噪等.速度分析對(duì)伏得艮好的反射剖面圖像至美重要1,4,5.資料處理時(shí).發(fā)現(xiàn)來自中下地殼反射波的速度潛離散程度很高,雄以用常規(guī)的速度分析萬法確定合理的登加速度為此本.作利用本區(qū)已宥的深鉆孔波速資料作為相應(yīng)深度上的登加速度.剖面疊加效果有明顯改善.DongxizhangDingzhouvillageRailwayW

25、cihcriverFcnghcriverHighspeedringDarenvillageBcikuduoNW渤山口飲路渭河祥河46000I4000034(0030000w朱即米定周村60000|54000SEDistancekin0.000.5()1.001.502.002.503.0()3.504004 505 0()5.506 00:6.SO:7.0()7.50X.()()繞城高速大仁村北堀垛2D0001000060001-().0()0.501.001.50 2.002.50 3.003.50 4.004.50 $.005.50 6.006.50 7,007.50 8.00«

26、.509.009.50 10.0010.50 11.0011.50 12.0。12.50 13.0013.5()14.0014.50 15.00'1600mTfJ:K*SMoho4820mTg爐可q|-；'800mL”t600m審3L97S-天.、.-邳1580ni|土T、256()m扣偵】.-:,，二尺*'務(wù)耳-"、.二涔象蕓濤廿裕卷-.-(1jAa沱斗簽",K技寒利=或挺冷N.二.專-京二二，d,.X.50；9.0()詁950方1()00-10.50 -11.00"匚11-50-Moho12.0012.50-.-13.0()-13.5(

27、)-.-14.0()14.5015.00取得高質(zhì)魅的深地震反射剖而圖像是深地震反射探測(cè)的關(guān)鍵.本次在西安坳陷獲得的深地艱反射疊加時(shí)間剖面具有高的信噪比,圖2即為本次深地震反射探測(cè)獲得的深反射CMP疊加時(shí)間剖面.山圖2可以看到.該剖面經(jīng)過地區(qū)的地充內(nèi)部和上地帽頂部含有K富的反射信息.揭示了該區(qū)整個(gè)地殼的精細(xì)結(jié)構(gòu).4地殼結(jié)構(gòu)圖像和構(gòu)造在本次深地震反射探測(cè)獲得的深反射CMPk加時(shí)間剖面（圖2）的基礎(chǔ)上，做出了地殼精細(xì)結(jié)構(gòu)的解釋剖面見圖3.剖面經(jīng)過地區(qū)的地殼內(nèi)部含有E富的反射信息圖2和圖3清楚地揭示了該區(qū)整個(gè)地殼結(jié)構(gòu)的輯本什架,反映出r明顯的縱向分帶和橫向分塊的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征.下面按照上地殼、下地殼殼幔

28、過渡帶三個(gè)部分予以描述.4.1剖面上部的反射波組特征及地質(zhì)分層從圖2深反射登加時(shí)間制面圖可以看出,在剖面雙程到時(shí)TWTI4.5s以上（淺）的部分，剖面揭示K多組反射能ht強(qiáng)、橫向連續(xù)性好、起伏變化形態(tài)明顯的地層界面反射.只有明顯的沉積盆地反射特征.在剖面水平向上.多組能ft較強(qiáng)的地層反射由淺至深還&現(xiàn)出r明顯不同的深淺地層分層與錯(cuò)斷的結(jié)構(gòu)特征.剖面樁號(hào)50km以北，連續(xù)性好的強(qiáng)反射n北向南傾伏.沉積層底界反射的晶大時(shí)深位于雙程到時(shí)TWT2.2S左右；剖面樁號(hào)18km以南.連續(xù)性好的地層反射自南向北傾伏強(qiáng)反射終止的蟻大時(shí)深位于TWT2.5s左右.削面樁號(hào)1850km之間,反射波同相軸數(shù)目

29、自剖面的南北兩端向剖面中部逐漸增多.旦所有的地層反射均向n剖面的中部?jī)A伏表明在剖面樁號(hào)1850km之間應(yīng)為一個(gè)沉積盆地.盆地中心大約位于剖面樁號(hào)35km左右.盆地深部構(gòu)造特征卜分明顯.而剖面上多組地層反射波同相軸出現(xiàn)的能hl變化和反射波組或波系出現(xiàn)的明顯錯(cuò)斷反映了斷裂的存在,局部地段I：多組同相軸被斷層切割.地層顯得較為破碎.OongxuhangDmgzhouvillageRailwayWciheriverFenghcriverHighpeedRingDarenvillageBeikuduo北桐嫌Distancekm600000.0()0.501.001.502.002.503.003.504

30、.004.505.005.506.00I6.507.00Z7.50Sf8.00"8.50、9.00*9.5010.00-10.50；II.00vfr.11.50 12.00一12.5O-.13.00嚎13.5()，14.0().1450I5.OOS5400046000汗河繞%高速4000034,0030000100000.016.7935.0344.29Moho.F6-'切上匕.-根據(jù)剖面所揭示的地層反射波組特征、本區(qū)鉆孔分層資料和資料處理時(shí)獲得的地震波速度資料，對(duì)深地震反射剖面TWT44.5s以淺的一些主要物性分界而反射進(jìn)行了地質(zhì)分層,分層結(jié)果在深地震反射CMP疊加剖面圖（

31、圖2）中分別用TQ、TN1、TN2、TE和Tg標(biāo)出.其中TQ解樣為第四系覆翌層的底界,TN1、TN2為新近系地層的反射波.推測(cè)TE為古近系地層的底界，反射波Tg可能來自結(jié)品基底的頂面.4.2剖面中部反射帶特征圖2中可看到，TWT5s以下的部分，剖面反射波特征、界面反射性質(zhì)和反射波組構(gòu)與剖面淺部相比是明顯不同的.在TWT5s以上，剖面上的地層反射波大多表現(xiàn)為23個(gè)在橫向上能被連續(xù)追蹤的強(qiáng)反射相位，且界面起伏變化形態(tài)清楚.而TWT5s以下的部分，出現(xiàn)在剖面E的是幾個(gè)波組能量變化較大、在橫向上并不穩(wěn)定的多相位復(fù)合反射界面，在圖中分別用C、RA、RB和Moho標(biāo)出.在圖2中，這些界面分別出現(xiàn)在56s（

32、界面C）、7s（界面RA）、8.59s（界面RB）和1012.5s左右（界面Moho）.經(jīng)過資料處理和計(jì)算，求得這兒個(gè)界面的深度分別為：10.513.5km（界面C）、20.3-21.5km（界面RB）J6.834.3km（界面RA）和3236.7km（界面Moho）左右.由這幾個(gè)反射界面在剖面橫向上的分布特征來看，界面C（康拉德面）的反射能量相對(duì)較強(qiáng)，且橫向起伏變化較大，在剖面的兩端它出現(xiàn)的時(shí)間約始于TWT5s（對(duì)應(yīng)深度約為10.5km）,剖面樁號(hào)約35km左右，其深度約為13.5km；界面RA在深地震反射剖面的南端點(diǎn)約始于TWT7s（對(duì)應(yīng)深度約16.8km）,向北傾斜，在樁號(hào)約34km處，

33、RA與Moho反射帶發(fā)生干涉；RA是樁號(hào)34km以南的下地殼中的強(qiáng)反射帶，形態(tài)與其下部的Moho界面相似.可以這樣認(rèn)為，在樁號(hào)34km以南，C界面以fl為上地殼，而以下至Moho界面的地殼，則被RA界面劃分成為中地殼和下地殼.界面RB雖也是C界面下的下部地殼的反射帶，但在剖面上的特征并不非常清楚，在剖面樁號(hào)35km以北只能看到它的大致形跡，其反射能量相對(duì)較弱，說明與RA不是同一組反射帶，RB可能是俯沖時(shí)期華北下地殼反沖的遺跡，對(duì)應(yīng)深度約為2425km.4.3莫霍反射帶特征在本次西安地區(qū)的深地震反射工作所獲得的激發(fā)波疊加時(shí)間剖面圖上，殼幔過渡帶的波組同相軸表現(xiàn)為一套小尺度的、彼此近于平行、相互結(jié)

34、合平整的同相軸序列所組成的疊層結(jié)構(gòu)，它在圖2中的西北端大約在TWT11.2s左右開始出現(xiàn)，對(duì)應(yīng)殼幔過渡帶的頂界面深度約為33.534km左右；而在剖面的東南端，Moho反射帶出現(xiàn)的時(shí)間約為TWT10.5s,對(duì)應(yīng)頂界面深度約為31.532km；Moho界面在圖2中的同相軸疊層在剖面縱向上的TWT持續(xù)時(shí)間約為11.5s,對(duì)應(yīng)殼幔過渡帶的厚度約為34.5km.這清楚的表明，在西安地區(qū)，對(duì)應(yīng)的的殼幔分界并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的，地震波速度出現(xiàn)階躍的單一界面，而是表現(xiàn)為具有一定延續(xù)時(shí)間的、其厚度約為34.5km的薄層，并連續(xù)構(gòu)成的速度緩慢變化的登層結(jié)構(gòu).西安地區(qū)殼幔分界的明顯特征還表現(xiàn)為剖面中部分反射體的突然消

35、失，在殼幔過渡帶之下，上地幔頂部只見有個(gè)別片段性的弱小反射.本次工作探明（由圖3可看到）：西安坳陷下部的Moh。過渡帶的頂面深度約為3233km,在深地震反射剖面上出現(xiàn)的持續(xù)時(shí)間約為1.21.5s.Moh。過渡帶與本次工作所做的的寬角反射/折射剖面的二維地殼速度結(jié)構(gòu)剖面上的Moho面對(duì)應(yīng)位置的地震波速度的梯度變化帶也有著好的對(duì)應(yīng)關(guān)系.4.4斷裂特征根據(jù)深地震反射剖面所揭示的地下構(gòu)造特征、剖面反射帶性質(zhì)和反射界面形態(tài)，對(duì)圖2的反射波登加時(shí)間剖面的同相軸進(jìn)行了斷裂構(gòu)造分析與解釋，兵結(jié)果見圖3.由圖3可看出，剖面經(jīng)過地區(qū)的斷裂構(gòu)造非常發(fā)育，根據(jù)剖面淺部的反射波組特征和剖面下部的時(shí)間同相軸延伸性質(zhì)和橫

36、向上的形態(tài)變化，在剖面上共解釋了11條特征明顯的斷裂（F1F11）.剖面樁號(hào)10.2km左右為斷裂F1,該斷裂具有西北盤下降、東南盤上升的正斷層屬性，剖面上斷裂F1傾向北西，它向上錯(cuò)斷了第四系覆蓋層的底界，向下錯(cuò)斷TN、TE和Tg同相軸序列，并以鏟形方式延伸到大約8.5-9km的深度上與斷裂F5歸并.從斷裂F1在剖面上出現(xiàn)的位置來看，斷裂F1應(yīng)是余下一鐵爐子斷裂在深地震反射剖面上的反映.斷裂F2、F3和F4在剖面上出現(xiàn)的位置分別位于剖面樁號(hào)14.2km、16.0km和17.5km左右，這3條斷層均向北西方向傾，旦為正斷層.因受這3條斷層的影響，使得剖面樁號(hào)約1417.5km之間的同相軸波組在T

37、WT0.52.5、,大約3.5km寬的范圍內(nèi)出現(xiàn)有較大的水平向的形態(tài)變化，具體表現(xiàn)為：1）該區(qū)段內(nèi)的地層反射連續(xù)性變差、能量變?nèi)酰瑪鄬覨2和F4為強(qiáng)、弱能量變化的分界；2）反射層TQ、TN和TE在該區(qū)段內(nèi)出現(xiàn)自南東向北西的階梯狀，同時(shí)斷層F4還是TQ反射面形態(tài)發(fā)生突變的分界點(diǎn).另外，這3條斷層的斷層面形態(tài)和錯(cuò)斷深度也是不同的.其中，斷層F2的斷層面為鏟形，該斷層錯(cuò)斷了第四系覆蓋層的底界，向下大約在深度8km左右歸并到斷層F1上.斷層F3和F4在剖面上表現(xiàn)為面狀正斷層形態(tài)，并大約在深度5km左右歸并到斷層F2之上.區(qū)域地質(zhì)資料表明：在深地震反射剖面樁號(hào)1222km之間為長(zhǎng)安一臨潼斷裂帶，該斷裂帶

38、主要由3條斷層組成.從位置來看，深地震反射剖面所揭示的斷層F2應(yīng)對(duì)應(yīng)于牛角尖一大鮑陂斷層，F(xiàn)3對(duì)應(yīng)于肖家寨一神峪寺溝斷層.F4對(duì)應(yīng)于斜口一月登閣斷層.在深地震反射剖面的南東端，根據(jù)剖面上TWT24s之間出現(xiàn)的傾斜反射和Tg反射波出現(xiàn)的清晰的不連續(xù)和斷錯(cuò)推測(cè)可能存在有一條至少錯(cuò)斷了基底的斷裂，該斷裂在剖面圖上用F5標(biāo)出.斷裂F5在剖面上向北傾，如順著剖面上強(qiáng)、弱反射能量變化的分界向下追蹤，該斷裂向下的延伸可追蹤至深約13.6km的C界面（康拉德面）附近.遺憾的是，由于測(cè)線的東南端地表大面積存在著較哼的卵石層，加之秦嶺山前陡峭山體的存在無法布設(shè)地震波激發(fā)點(diǎn)和觀測(cè)排列，因此，在剖面上還看不到斷裂F5

39、的淺部構(gòu)造圖像，但根據(jù)該斷裂向上的延伸趨勢(shì)分析，推測(cè)該斷裂在近地表的投影點(diǎn)位置應(yīng)在秦嶺北側(cè)的由前一帶.可以認(rèn)為，深地震反射剖面上所顯示的斷裂F5可能是秦嶺山前斷裂在地下深部的構(gòu)造圖像.斷層F6和F7分別位于深地震反射剖面樁號(hào)km和33km左右，圖3中，這2條斷層相向而傾，在斷層F6和F7之間，TWTO.5s6.0s范圍內(nèi)，地層下降，呈地塹狀.由圖可以看出，斷層F6和F7在深地震反射疊加剖面上的特征是非常清楚的，在剖面樁號(hào)25.5km和33km附近，剖面顯示出了以斷層為界的、兩側(cè)同相軸具有不同能量:和不同地層傾向的地層反射特點(diǎn).斷層F6以南，所有的地層一律向北傾伏，而在斷層F7以北，地層界面產(chǎn)狀

40、近于平坦.在斷層F6和斷層F7之間.地層出現(xiàn)下凹，在靠近斷層一側(cè)，反射波能量變?nèi)?由剖面反射波組特征分析，盡管斷層F6和F7均錯(cuò)斷了第四系覆蓋層的底界，但它們向下的延伸深度不同，斷層F6錯(cuò)斷TQ、TN、TE和Tg反射面后，向下延至深約13.6 km的C界面（康拉德面）附近，而斷層F7則在深度約8.59km左右終止到斷層F6上.斷層F8位于剖面樁號(hào)44km左右，該斷層僅錯(cuò)斷了TE和Tg反射波，向上無錯(cuò)斷新生界地層.斷層F9和F10分別位于剖面樁號(hào)46.2km和51km左右.從CMP時(shí)間疊加剖面TWT0.5ss的反射波同相軸序列特征分析，F(xiàn)10應(yīng)是本剖面揭示的一條規(guī)模較大的斷層.從位置來看，它應(yīng)是

41、渭河斷裂帶的北支斷裂.斷層F9的規(guī)模明顯小于斷層F10.斷層F9錯(cuò)斷了第四系覆蓋層的底界反射波TQ，約在深度3.23.5km左右歸并到斷層F10上.在剖面上判定斷層F11的主要依據(jù)是樁號(hào)55km下方Tg反射波的凌亂以及傾斜反射波的出現(xiàn)，從剖面反射波場(chǎng)特征來看，找不到該斷裂向新生界地層內(nèi)部延伸的可靠證據(jù)，因此，該斷裂應(yīng)是一條錯(cuò)斷基底的斷裂.5結(jié)論和討論5.1西安坳陷深達(dá)78km左右，幾何形態(tài)近似盆狀，其新生界地震反射分層不少于6層，在測(cè)線樁號(hào)51km、1418km處被渭河斷裂帶、臨潼一長(zhǎng)安斷裂帶明顯錯(cuò)斷，主斷裂傾向分別為南和北，最終歸并于C界面.結(jié)晶地殼內(nèi)反射界面C深度約1014km.樁號(hào)38k

42、m以北，莫霍頂界深度約33km,莫霍過渡帶厚度約79km；以南，莫霍頂界深度從南到北約從31km加深到42km,莫霜過渡帶厚約67km.以樁號(hào)3335km的南北兩側(cè)»Moho過渡帶反射還表現(xiàn)出了明顯不同的反射組構(gòu)，樁號(hào)33km以北，Moh。過渡帶反射表現(xiàn)一系列產(chǎn)狀近乎水平的登層結(jié)構(gòu)，而在剖面樁號(hào)35km以南，Moho過渡帶出現(xiàn)北傾的反射，并與附近的反射事件RA發(fā)生干涉.很明顯，樁號(hào)3335km下方，Moho面出現(xiàn)了明顯的錯(cuò)斷.從這些現(xiàn)象推斷，此處應(yīng)該存在一個(gè)高角度的深大斷裂，斷距達(dá)710km左右，初步認(rèn)為傾向南.5.2有學(xué)者認(rèn)為汾渭裂谷系是由巖石圈硬塊開裂所致，汾渭裂谷系巖漿活動(dòng)微弱

43、，僅東北端大同盆地有基性玄武巖噴發(fā).上述這些特點(diǎn)表明，汾渭裂谷系與地幔上隆關(guān)系不大，主要受構(gòu)造作用影響使巖石圈發(fā)生伸展而形成8】.而深地震反射剖面也顯示，Moho反射帶在西安坳陷下方即樁號(hào)3335km下方以北近乎水平的疊層排列形態(tài)，似乎表明了該地區(qū)上地幔高溫物質(zhì)的上涌和巖漿侵入不活躍.該區(qū)Moh。反射帶的橫向間斷、高角度的深斷裂以及中下地殼內(nèi)部存在的一些多相位的反射波組帶反映了該地區(qū)近期構(gòu)造活動(dòng)的深部特征.而殼幔過渡帶表現(xiàn)為大振幅、強(qiáng)反射的一系列近水平分布的反射疊層，這一特征在深地震反射剖面樁號(hào)33km以北的剖面段上反映的非常清楚.這些現(xiàn)象說明在西安坳陷的下方附近，可能或在新生代以來不存在地幔

44、物質(zhì)的主動(dòng)上涌.5.3張國偉等人認(rèn)為，秦嶺在渭河斷陷形成之前.是大幅度向北逆沖的這與本剖面反映出的上部斷裂都為正斷，而下部則存在深大俯沖斷裂相一致.本剖面反映出的.具有重要意義的是：剖面34km以南，Moho面呈現(xiàn)低角度北傾、而34km以北，Moho面則呈現(xiàn)近水平產(chǎn)狀；同時(shí)，整個(gè)剖面反映出盆地南緣即秦嶺褶皺帶Moho面呈俯沖形態(tài)伸展至渭河盆地下方的Moh。面以下，而盆地下方即鄂爾多斯塊體南緣的Moho面則呈水平形態(tài).這種形態(tài)的特殊性，反映出秦嶺造山過程的復(fù)雜性，應(yīng)與之前所作的，在盆山耦合位置的深地震剖面工作的結(jié)果作對(duì)比研究.結(jié)合本次在本地區(qū)所做的地震寬角反射/折射剖面，Moho界面形態(tài)為盆地下

45、部上凸，深度約為3236km,而在與盆地相鄰的秦嶺與鄂爾多斯地塊則分別約為39和44km左右，呈現(xiàn)'均衡補(bǔ)償'形態(tài)，與張中杰對(duì)中國多個(gè)地塊和盆地所做的深地震剖面的分析研究結(jié)論知吻合.另一方面,作為精度更高的深地震反射剖面，此次工作的結(jié)果是否可作為陸內(nèi)俯沖的形態(tài)證據(jù)？可以作為一個(gè)問題被提出，并結(jié)合同期所做的大尺度的寬角反射/折射剖面作進(jìn)一步研究和解釋.同時(shí)，該Moho面的俯沖現(xiàn)象，是否為商丹縫合帶的洋殼向鄂爾多斯地臺(tái)俯沖的深部證據(jù)？本剖面清晰的反映了渭河盆地西安坳陷下方的深部精細(xì)結(jié)構(gòu)，這對(duì)于系統(tǒng)研究秦嶺造山帶現(xiàn)今的三維結(jié)構(gòu)及陸內(nèi)造山過程、華北塊體與華南塊體的拼合以及探討其動(dòng)力學(xué)特

46、征，進(jìn)而探索大陸形成、堵生、分離、拼合、演化、成因及動(dòng)力學(xué)等大陸板塊構(gòu)造和大陸動(dòng)力學(xué)等基本問題的解決有重要意義K29J.5.4本次深地震反射剖面調(diào)查出秦嶺山前、渭河以及莫霍深部等11處斷裂.這些深淺斷裂的存在以及地殼的上部為正斷而下部為逆斷的復(fù)雜組合形態(tài)，特別是莫霍斷裂的存在，表明該地區(qū)地殼活動(dòng)性很強(qiáng),是未來強(qiáng)震發(fā)生值得注意的地區(qū).致謝中國地震局地球物理勘探中心實(shí)施了本次深地震反射探測(cè).他們嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作取得了高質(zhì)量的探測(cè)成果，在此致以真摯的感謝.同時(shí)，也感謝兩位匿名評(píng)審老師提出的意見和建議，使本文的質(zhì)量得以提升和完善.參考文獻(xiàn)(References)D1嚴(yán)陣.渭河谷地第四紀(jì)旋轉(zhuǎn)大斷裂.中國第

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