劉保金 曲國(guó)勝 孫銘心 劉 亢趙成彬 徐錫偉 酆少英 寇昆朋

1)中國(guó)地震局地球物理勘探中心，鄭州 450002

2)中國(guó)地震局應(yīng)急搜救中心，北京 100049

3)中國(guó)地震局地質(zhì)研究所，北京 100029

唐山地震區(qū)地殼結(jié)構(gòu)和構(gòu)造:深地震反射剖面結(jié)果

劉保金1)曲國(guó)勝2)孫銘心2)劉 亢2)趙成彬1)徐錫偉3)酆少英1)寇昆朋1)

1)中國(guó)地震局地球物理勘探中心，鄭州 450002

2)中國(guó)地震局應(yīng)急搜救中心，北京 100049

3)中國(guó)地震局地質(zhì)研究所，北京 100029

1976年7月28日，在唐山地區(qū)發(fā)生了7.8級(jí)大地震。為了研究該區(qū)的地殼結(jié)構(gòu)和斷裂的深淺構(gòu)造關(guān)系，2009年，我們?cè)谔粕绞心喜康呢S南地區(qū)，跨唐山斷裂帶完成了1條道間距40m、炮間距200m、50次覆蓋的深地震反射探測(cè)剖面。結(jié)果表明:研究區(qū)的地殼厚度為32～34km，莫霍面自東向西逐漸加深，在豐南縣和宣莊鎮(zhèn)之間，中－下地殼反射和殼幔過(guò)渡帶反射均被唐山深斷裂錯(cuò)開(kāi)，斷裂兩側(cè)的莫霍面發(fā)生錯(cuò)斷，顯示出唐山深斷裂的走滑作用。反射剖面揭示的唐山斷裂帶是一條規(guī)模較大的陸內(nèi)走滑斷裂，淺部表現(xiàn)為典型的花狀構(gòu)造，在深部切割和擾動(dòng)了下地殼物質(zhì)和殼幔過(guò)渡帶。這種深、淺共存的斷裂構(gòu)造體系是控制該區(qū)地震孕育和發(fā)生的重要因素，也是唐山地震區(qū)的深、淺構(gòu)造背景。

唐山地震區(qū) 深地震反射剖面 地殼細(xì)結(jié)構(gòu) 花狀構(gòu)造 深淺構(gòu)造關(guān)系

0 引言

1976年唐山7.8級(jí)地震發(fā)生在燕山褶皺帶與華北平原凹陷帶的接觸部位。在唐山地震發(fā)生以來(lái)的30余年里，許多學(xué)者對(duì)唐山地震及其成因開(kāi)展了多學(xué)科綜合性探測(cè)和研究，并取得了一系列的研究成果。研究者認(rèn)為，唐山地震發(fā)生在唐山菱形塊體內(nèi)部的唐山斷裂帶上(虢順民等，1977);唐山斷裂帶由唐山－古冶斷裂、陡河斷裂和唐山－巍山－長(zhǎng)山南坡斷裂組成。唐山地震的地表破裂帶為右旋走滑斷裂，長(zhǎng)度約為8km(張之立等，1980;國(guó)家地震局《一九七六年唐山地震》編輯組，1982)。唐山地震的構(gòu)造基礎(chǔ)是不同方向深斷裂強(qiáng)烈活動(dòng)的結(jié)果(李紹炳，1986;薛志照，1986)。一些學(xué)者在研究了唐山地震裂縫的分布規(guī)律后提出，唐山地震的發(fā)震斷裂為陡河斷裂，即傾向NWW，傾角70°～80°的唐山礦5號(hào)斷層，其地表位置和走向與地震時(shí)出現(xiàn)的地裂縫頗為一致(王景明等，1981;杜春濤等，1985;桂焜長(zhǎng)等，1987)。邱澤華等(2005)通過(guò)對(duì)唐山強(qiáng)震區(qū)地面塌陷的研究，并結(jié)合石油地震勘探資料發(fā)現(xiàn)了一條與唐山地震相關(guān)的大斷層，即長(zhǎng)約90km的付莊－西河斷層，其地面垂直錯(cuò)距為3m，明顯具有鏟形正斷層特點(diǎn)。尤惠川等(2002)根據(jù)地表破裂觀察與淺層地震探測(cè)資料，獲得了唐山地震區(qū)的第四紀(jì)結(jié)構(gòu)，結(jié)合本區(qū)已有的深部探測(cè)成果，認(rèn)為唐山斷裂是一條高角度的西傾逆沖走滑斷裂，晚更新世以來(lái)的垂直位錯(cuò)達(dá)15m。

穿過(guò)唐山地震區(qū)的深地震寬角反射/折射剖面結(jié)果表明，唐山地區(qū)的莫霍面存在一個(gè)自NW向SE方向變淺的斜坡，唐山7.8級(jí)地震的震中區(qū)兩側(cè)存在低速體，低速體下方對(duì)應(yīng)著上地幔頂部的隆起區(qū)，且下地殼內(nèi)的速度值明顯偏低(劉昌銓等，1986)。陸涵行等(1988)根據(jù)深地震反射剖面資料，認(rèn)為唐山地震的發(fā)生，應(yīng)強(qiáng)調(diào)構(gòu)造的復(fù)雜性和強(qiáng)烈的差異活動(dòng)，唐山基底斷裂對(duì)應(yīng)著地表的唐山斷裂帶，其中陡河斷裂是發(fā)震的重要構(gòu)造之一。曾融生等(1988)的研究表明，在唐山地震區(qū)之下有一條高角度的隱伏深斷裂伸抵上地幔頂部，且高角度的深斷裂與淺部斷層之間存在一個(gè)并未連通的閉鎖區(qū)。陡河斷裂是一條向SE方向傾斜的正斷層，位于震源的上方;唐山地震的發(fā)生可能是在區(qū)域水平應(yīng)力作用下，深部熱物質(zhì)沿深斷裂上涌，且相互耦合的結(jié)果。劉啟元等(2007)的密集地震臺(tái)陣觀測(cè)研究結(jié)果表明，唐山菱形地塊下方的上地幔頂部存在高度達(dá)10km的異常隆起;唐山大震區(qū)之下應(yīng)有幔源物質(zhì)的大規(guī)模侵入，并在中上地殼形成殼內(nèi)低速體，唐山大地震能量的積累并非限于震源附近的地殼深度，而是與地幔物質(zhì)的運(yùn)移和變形密切有關(guān)。

上述研究成果從不同學(xué)科、不同角度對(duì)1976年唐山7.8級(jí)地震進(jìn)行了多方面的研究，獲得了有關(guān)地震破裂與形變、地殼上地幔結(jié)構(gòu)與構(gòu)造、地震活動(dòng)與災(zāi)害等多方面的豐富資料，但對(duì)唐山地震區(qū)淺、中、深層的構(gòu)造特征及其相互關(guān)系還缺乏詳細(xì)和深入的了解。為進(jìn)一步了解唐山地震區(qū)的深部構(gòu)造環(huán)境、淺部斷裂與深部構(gòu)造的關(guān)系，2009年，我們?cè)谔粕绞袇^(qū)南部的豐南地區(qū)跨唐山斷裂帶完成了1條深地震反射剖面，通過(guò)精心設(shè)計(jì)和施工以及有針對(duì)性的數(shù)據(jù)處理方法，取得了沿剖面較清楚的地殼精細(xì)結(jié)構(gòu)和構(gòu)造圖像，揭示了該區(qū)的深部構(gòu)造背景和斷裂的深淺構(gòu)造特征，為理解該區(qū)的深部動(dòng)力學(xué)過(guò)程、分析研究深淺斷裂構(gòu)造關(guān)系提供了地震學(xué)證據(jù)。

1 研究區(qū)構(gòu)造概況和深地震反射剖面位置

唐山地區(qū)位于燕山褶皺帶南緣與黃驊坳陷的交接部位，發(fā)育較厚的元古宙、下古生代和晚古生代含煤建造。燕山運(yùn)動(dòng)形成了一系列褶皺和斷裂，并使本區(qū)缺失中生代沉積。新生代期間，該區(qū)構(gòu)造分異明顯，北部繼續(xù)抬升，南部轉(zhuǎn)而下降，使許多燕山期開(kāi)始形成的構(gòu)造隱伏于地下(尤惠川等，2002)。

唐山市所處的唐山菱形斷塊分別被NE向的寧河－昌黎斷裂、豐臺(tái)－野雞坨斷裂，以及NW向的薊運(yùn)河斷裂與灤縣－樂(lè)亭斷裂所控制(圖1)。新生代以來(lái)，研究區(qū)及鄰區(qū)表現(xiàn)為較顯著的斷陷活動(dòng)，第四紀(jì)地層在區(qū)內(nèi)廣泛分布，其厚度一般為100～800m，北薄南厚;唐山市區(qū)西側(cè)，第四系最大厚度約為400m，豐南以南的尖字沽附近，第四系最大厚度達(dá)到800m(江娃利，2006;李傳友等，2007)。

唐山斷裂帶是研究區(qū)內(nèi)一條與褶皺相伴生的復(fù)雜斷裂構(gòu)造帶，主要由一系列相互平行的NNE－NE向的斷裂組成，控制著本區(qū)的地震與地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)(虢順民等，1977)。唐山斷裂帶基本上可劃分為南、北兩個(gè)段落，北段NW側(cè)為陡河斷裂，SE側(cè)有唐山－巍山－長(zhǎng)山南坡斷裂和唐山－古冶斷裂;南段西側(cè)是唐山－豐南斷裂，東側(cè)為唐山－古冶斷裂(尤惠川等，2002)。

本項(xiàng)研究實(shí)施的深地震反射剖面位于唐山市區(qū)南部的豐南地區(qū)，橫跨唐山斷裂帶南段布設(shè)。剖面東南起點(diǎn)位于豐南縣大新莊鄉(xiāng)四間房村西南約 700m處(118°18'03.6″E，39°24'23.9″W);西北端點(diǎn)位于豐潤(rùn)縣新軍屯鄉(xiāng)胡張坨村東(117°54'55.2″E，39°39'56″N)，其長(zhǎng)度為50km(圖1)。深地震反射剖面沿途的工作環(huán)境和地震波激發(fā)、接收條件較為復(fù)雜。剖面沿途經(jīng)過(guò)了幾十個(gè)人口稠密的村鎮(zhèn)和開(kāi)發(fā)區(qū)，跨過(guò)了多條大小不等的河流及交通繁忙的高速公路和鐵路，在測(cè)線跨越較大的地表障礙時(shí)，采用觀測(cè)系統(tǒng)變觀技術(shù)確保了深部探測(cè)資料的連續(xù)性和完整性。

2 數(shù)據(jù)采集和資料處理

2.1 數(shù)據(jù)采集

深地震反射數(shù)據(jù)采集采用了道間距40m、炮間距200m、500道接收、50次覆蓋的觀測(cè)系統(tǒng)。為兼顧剖面淺部的地層反射和有利于傾斜界面成像，采用了排列內(nèi)部激發(fā)、雙邊不對(duì)稱零偏移距接收的工作方法。地震波激發(fā)采用鉆孔爆破源，激發(fā)孔深25～30m，激發(fā)藥量30kg?？紤]到結(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800m還增加了1個(gè)藥量100kg的大炮，以確保深層反射波的信噪比。地震儀器使用了美國(guó)I/O公司生產(chǎn)的SYSTEM－Ⅱ數(shù)字地震儀，采樣間隔2ms，記錄長(zhǎng)度16s。

為確保探測(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)初疊剖面檢查數(shù)據(jù)采集質(zhì)量。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。

2.2 數(shù)據(jù)處理

深地震反射數(shù)據(jù)處理采用了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，我們參考了柏各莊－豐南－豐寧DSS剖面的速度結(jié)構(gòu)資料作為相應(yīng)深度上的疊加速度，使剖面深層的疊加效果有明顯改善。在對(duì)剖面上部(TWT5.0s以淺)的反射資料進(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地震反射剖面圖像。

3 地殼結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征

圖2為獲得的深地震反射疊加時(shí)間剖面圖，與其相對(duì)應(yīng)的解釋剖面見(jiàn)圖3。由圖3可以看出，在整個(gè)地殼深度范圍內(nèi)，來(lái)自不同深度的地層反射信息非常豐富，揭示了該區(qū)地殼結(jié)構(gòu)的基本輪廓。

深地震反射剖面在樁號(hào)3～9km、12～15km和23～26.5km之間，穿過(guò)了幾個(gè)大的養(yǎng)殖場(chǎng)、高速公路立交以及廠房林立的工業(yè)區(qū)等地表障礙，在這些地段上由于不能進(jìn)行地震波的爆破激發(fā)，從而使得相應(yīng)剖面段的淺部地層反射在橫向上不能被連續(xù)追蹤，但根據(jù)地表障礙兩側(cè)的地層反射波特征，仍可看到它們的起伏變化形態(tài)和界面的縱橫向展布。下面根據(jù)剖面反射波組特征，敘述剖面經(jīng)過(guò)地區(qū)的地殼結(jié)構(gòu)和構(gòu)造情況。

圖2 研究區(qū)深地震反射疊加時(shí)間剖面Fig.2 Stacked time section of deep seismic reflection profile in the research region.

圖3 研究區(qū)深地震反射剖面解釋結(jié)果圖Fig.3 Interpretation profile corresponding to Fig.2.

3.1 地殼反射結(jié)構(gòu)特征

在深地震反射剖面所經(jīng)過(guò)的地段內(nèi)，地表均被第四紀(jì)地層覆蓋，第四系厚度總體表現(xiàn)為東南厚、西北薄的特點(diǎn)。在唐山斷裂帶至豐臺(tái)－野雞坨斷裂之間，為基巖隆起區(qū)，第四系厚度較薄;唐山斷裂帶以東，為第四紀(jì)凹陷區(qū)。區(qū)內(nèi)基巖主要為中生代、古生代奧陶紀(jì)、石炭紀(jì)和二疊紀(jì)地層，局部為元古界的震旦系(虢順民等，1977;尤惠川等，2002)。根據(jù)圖2的深地震剖面、本區(qū)地質(zhì)和石油地震剖面以及深地震寬角反射/折射剖面結(jié)果(劉昌銓等，1986;曾融生等，1988;邱澤華等，2005)，我們把剖面上的反射波TQ解釋為第四紀(jì)覆蓋層的底界反射，TN解釋為新近紀(jì)地層的底界，TMz解釋為中生代地層的底界，TO和TC－P分別解釋為來(lái)自古生代的奧陶紀(jì)和石炭紀(jì)、二疊紀(jì)地層的反射;反射波組TC為上、下地殼分界面反射，TM為殼幔過(guò)渡帶的反射。

由圖2，3可以清楚地看出，在整個(gè)地殼深度范圍內(nèi)，剖面反射波在縱向上具有明顯的分帶性，在橫向上顯示出以斷裂為界的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。該區(qū)地殼大約以出現(xiàn)在TWT6.0～6.5s的反射帶TC和TWT10～11s的反射帶TM為界，將地殼分為上、下兩個(gè)部分，即上地殼和下地殼。其中，上地殼厚17～18km，下地殼厚15～16km。

從剖面上部的反射波特征來(lái)看，本區(qū)上地殼大約以TWT3.0～3.5s(深8～10km)的TG反射波為界，還可進(jìn)一步分為上、下兩部分。深度8～10km以淺，剖面反射層位豐富，反射能量較強(qiáng)，橫向連續(xù)性較好，界面起伏變化形態(tài)清楚，這套反射具有典型的沉積層反射波特征;可能代表了新生代、中生代、古生代的沉積巖系。在沉積巖之下的上地殼下部，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)律可尋的反射震相，推測(cè)可能為元古代及其以前的變質(zhì)巖系。根據(jù)剖面上部的這些反射波場(chǎng)特征，我們把TG反射波解釋為本區(qū)結(jié)晶基底的頂面，其埋深與劉昌銓等(1986)的深地震寬角反射/折射剖面結(jié)果一致。

與反射相對(duì)稀疏的上地殼下部相比，本區(qū)下地殼具有明顯的反射性質(zhì)，在強(qiáng)反射帶TC和TM之間，下地殼反射總體上以條帶狀反射、弧形反射、楔狀反射體、以及傾斜反射的相互交切或疊置為主要特征，這種復(fù)雜的下地殼反射圖像與該區(qū)深部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性密切相關(guān)，可能代表了地殼深部物質(zhì)運(yùn)移和強(qiáng)烈的熱過(guò)程。殼幔過(guò)渡帶反射波TM在剖面上有著較強(qiáng)的反射能量，它在剖面上出現(xiàn)的時(shí)間大約始于TWT10.5s，對(duì)應(yīng)頂界面深度為30～31km;殼幔過(guò)渡帶在剖面上的持續(xù)時(shí)間為0.8～1.0s，對(duì)應(yīng)殼幔過(guò)渡帶厚度為2.5～3.0km。殼幔過(guò)渡帶的底界對(duì)應(yīng)于莫霍面的位置，其深度為32～34km，且具有自東向西逐漸變深的特征。在剖面樁號(hào)約25km的下方(即豐南縣至宣莊鎮(zhèn)之間)，殼幔過(guò)渡帶反射還出現(xiàn)反射能量的突變、反射同相軸錯(cuò)斷以及殼幔過(guò)渡帶反射波的橫向間斷。而在莫霍面之下的上地幔頂部，從剖面上幾乎看不到明顯的反射震相，具有近似“透明”的反射性質(zhì)。

3.2 深反射剖面揭示的斷裂構(gòu)造特征

深地震反射剖面所揭示的斷裂構(gòu)造特征非常清楚。在斷裂附近，從剖面上可看到反射波的能量、反射同相軸的連續(xù)性以及反射波的相位數(shù)均出現(xiàn)明顯的變化。根據(jù)這些標(biāo)志，在剖面上解釋了8條特征明顯的地殼淺部斷裂和1條錯(cuò)斷莫霍面的深斷裂，現(xiàn)分別敘述如下:

F1斷裂 該斷裂位于剖面樁號(hào)38.35km附近，為一條向西傾的正斷層。剖面淺部，該斷裂錯(cuò)斷了新近紀(jì)地層的底界反射波TN，向下錯(cuò)斷了中生代、古生代地層和結(jié)晶基底。由于深地震反射剖面較短，從剖面上還不能看到該斷裂向剖面深部的延伸情況。

F2和F3斷裂 二者在剖面上呈“Y”字型分布，分別位于剖面樁號(hào)31.72km和29.75km附近。從斷裂在剖面上的位置和規(guī)模來(lái)看，斷裂F2可能是唐山－豐南斷裂。由圖2，3可以清楚地看到，斷裂F2不但錯(cuò)斷了第四紀(jì)覆蓋層的底界TQ，向下還錯(cuò)斷了中生代、古生代地層和結(jié)晶基底，在深度15km左右，終止于向西陡傾的斷裂F5上。斷裂F3為一條發(fā)育在新生代地層中的西傾正斷層，在深度950～1 000m處歸并到向東傾的斷裂F2上。

F4斷裂 該斷裂在剖面上向西傾，位于剖面樁號(hào)25.6km左右，發(fā)育在中生代以下的地層中，在深度4～5km處終止于向東傾的斷裂F2上。

F5和F6斷裂 二者位于唐山－古冶斷裂南延的位置上，分別位于剖面樁號(hào)22.0km和19.8km附近。在深地震反射剖面上，這兩條斷裂均錯(cuò)斷了第四紀(jì)覆蓋層的底界TQ，向下使得多組地層反射TN、TMz、TC－P和TO產(chǎn)生扭曲和錯(cuò)斷。從斷裂兩側(cè)的地層結(jié)構(gòu)和界面展布特征來(lái)看，斷裂F6以西為基巖凹陷區(qū)，以東為基巖隆起區(qū)，且新生代地層厚度向東逐漸加厚。斷裂F5和F6均為向西傾的正斷層，在深度6～8km處，這兩條斷裂匯聚成一條切割結(jié)晶基底的斷裂，向下延伸至深18～20km的上、下地殼分界面附近，并可能與其下的地殼深斷裂相聯(lián)系。

F7和F8斷裂 斷裂F7和F8分別位于剖面樁號(hào)13.75km和8.0km附近。從剖面反射波組特征、地層界面產(chǎn)狀和上、下反射波組的疊置關(guān)系來(lái)看，這兩條斷裂均表現(xiàn)為向西傾的逆斷層。其中，斷裂F7切斷了石炭紀(jì)—二疊紀(jì)之下的地層，在深度8km左右，收斂到斷層F8之上;斷層F8在剖面上自西向東逆沖，它切斷了中生代及其以前的地層，在深度15km左右與斷裂F2和F5合并為一個(gè)斷裂帶。

地殼深斷裂FS深地震反射剖面揭示的地殼深斷裂位于豐南—宣莊之間，即剖面樁號(hào)25km的下方。由圖2，3可見(jiàn)，深斷裂附近的上、下地殼分界面反射和殼幔過(guò)渡帶反射出現(xiàn)明顯的橫向間斷，且其兩側(cè)的界面產(chǎn)狀和下地殼反射波特征也明顯不同。在深斷裂的西側(cè)，上、下地殼分界面反射波TC向東傾伏;下地殼內(nèi)部出現(xiàn)楔狀反射體，殼幔過(guò)渡帶反射波TM為弧形，莫霍面出現(xiàn)隆起，并向兩側(cè)逐漸加深。在深斷裂的東側(cè)，上、下地殼分界面反射TC的產(chǎn)狀較為平緩，反射相位數(shù)與斷裂西側(cè)相比明顯增多;下地殼反射主要以條帶狀反射、弧形反射為主，并夾雜有不同程度的傾斜反射;殼幔過(guò)渡帶反射波TM與斷裂西側(cè)相比其能量明顯較強(qiáng)，殼幔過(guò)渡帶厚度自東向西逐漸變薄，莫霍面自西向東逐漸加深。根據(jù)上述剖面反射波場(chǎng)特征，可以判定斷裂TS應(yīng)是一條錯(cuò)斷上、下地殼分界和莫霍面的深斷裂，該深斷裂的存在為上地幔熱物質(zhì)的上涌和殼內(nèi)構(gòu)造變形提供了條件。

4 結(jié)果與討論

基于“密集點(diǎn)距、密集炮距和多次覆蓋”技術(shù)的深地震反射剖面方法用于地殼結(jié)構(gòu)和構(gòu)造成像具有較高的分辨率。本文在唐山地震區(qū)實(shí)施的道間距40m、炮間距200m、50次覆蓋的深地震反射剖面，獲得了研究區(qū)高分辨率的地殼結(jié)構(gòu)和構(gòu)造圖像，這為進(jìn)一步分析研究唐山地震的深部構(gòu)造條件，討論唐山大地震的動(dòng)力學(xué)機(jī)理和深、淺斷裂構(gòu)造關(guān)系提供了地震學(xué)證據(jù)。

(1)本次深地震反射剖面揭示的唐山斷裂帶表現(xiàn)為一個(gè)由斷裂F2～F8組成的、且與褶皺相伴生的復(fù)雜構(gòu)造帶。這些斷裂在剖面上形態(tài)各異，錯(cuò)斷深部不等，呈花狀構(gòu)造特征展布，具走滑斷層性質(zhì)，并共同控制了該區(qū)上地殼結(jié)構(gòu)與構(gòu)造的形成及地層沉積。

(2)在唐山斷裂帶下方，無(wú)論上下地殼分界面反射、下地殼強(qiáng)反射，還是殼幔過(guò)渡帶強(qiáng)反射都出現(xiàn)明顯的橫向間斷和反射波能量的明顯變化，暗示在唐山斷裂帶的下方可能存在錯(cuò)斷中下地殼和莫霍面的地殼深斷裂。該地殼深斷裂在剖面上傾角陡直，其斷裂面略向東傾，由下地殼和莫霍面展布特征來(lái)看，該深斷裂很可能具有逆沖走滑性質(zhì)。

(3)本區(qū)下地殼有著良好的反射性質(zhì)，并在下地殼和殼幔過(guò)渡帶頂部出現(xiàn)斜列的楔形或弧形強(qiáng)反射體，反映了巖漿活動(dòng)對(duì)下地殼進(jìn)行了物質(zhì)和結(jié)構(gòu)的強(qiáng)烈改造，也反映了該區(qū)地殼深部構(gòu)造的局部活躍性和強(qiáng)烈的橫向非均勻性。

(4)本項(xiàng)研究揭示的上、下地殼分界面和莫霍面都表現(xiàn)為具有一定持續(xù)時(shí)間的多相位復(fù)合反射疊層結(jié)構(gòu)，這說(shuō)明上地幔物質(zhì)侵入地殼內(nèi)的可能。巖漿的底侵作用和向地殼內(nèi)部的侵入導(dǎo)致了下地殼的強(qiáng)反射和具有一定厚度的殼幔過(guò)渡帶。一些近垂直深地震反射研究結(jié)果表明，莫霍面反射具有明顯的殼幔過(guò)渡帶性質(zhì)(王椿鏞等，1993;張先康等，1996;楊寶俊等，1999;劉保金等，2009)，殼幔過(guò)渡帶反射是由一系列隨機(jī)的、彼此近于平行的短小反射構(gòu)成的疊層反射結(jié)構(gòu)，這種特征可與高低速相間的殼幔過(guò)渡帶模型(Sandmeier，et al.，1986)相聯(lián)系。本次深地震反射剖面所揭示的下地殼反射和殼幔過(guò)渡帶反射疊層結(jié)構(gòu)特征為上述觀點(diǎn)提供了又一例證。

(5)研究區(qū)上地殼呈花狀構(gòu)造特征展布的唐山斷裂帶和傾角陡直的地殼深斷裂可能有著上下一致的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這種復(fù)雜的深、淺斷裂構(gòu)造共同構(gòu)成了一個(gè)規(guī)模較大的陸內(nèi)走滑斷裂系統(tǒng)，也是唐山地震區(qū)的深、淺構(gòu)造背景。這種復(fù)雜的深、淺構(gòu)造環(huán)境條件說(shuō)明，唐山地震的發(fā)生與上地幔物質(zhì)的運(yùn)移和殼內(nèi)物質(zhì)變形有著密切關(guān)系。唐山大地震能量的積累也并非局限于震源深度附近的地殼結(jié)構(gòu)和物質(zhì)，而是與地震區(qū)的區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)和該區(qū)的深、淺構(gòu)造活動(dòng)密切相關(guān)。地殼深斷裂為上地幔高溫物質(zhì)侵入地殼提供了通道，流體和熱作用導(dǎo)致并加速地殼物質(zhì)的弱化或混合巖化，并在中下地殼形成了條帶狀、弧形和楔形等復(fù)雜反射結(jié)構(gòu)，使震區(qū)下方的莫霍面出現(xiàn)上隆和地殼減薄。

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CRUSTAL STRUCTURES AND TECTONICS OF TANGSHAN EARTHQUAKE AREA:RESULTS FROM DEEP SEISMIC REFLECTION PROFILING

LIU Bao-jin1)QU Guo-sheng2)SUN Ming-xin2)LIU Kang2)ZHAO Cheng-bin1)XU Xi-wei3)FENG Shao-ying1)KOU Kun-peng1)

1)Geophysical Prospecting Center，China Earthquake Administration，Zhengzhou 450002，China
2)National Earthquake Response Support Service，China Earthquake Administration，Beijing 100049，China
3)Institute of Geology，China Earthquake Administration，Beijing 100029，China

On July 28，1976，the great Tangshan earthquake(M7.8)occurred in the Tangshan area of Hebei Province，which shocked the whole world.Before this earthquake，there was no earthquake with magnitude over M7.0 in this area.After this earthquake，the crustal structures and tectonics around Tangshan earthquake area remain unclear.In order to investigate the fine crustal structures，the main fault geometries and the relations between the deep-shallow tectonics in this area，a deep seismic reflection profiling with 40m receiver spacing and 200m shot spacing as well as 60-fold across the Tangshan Fault zone was carried out in the Fengnan region of Tangshan in 2009.Because our results have much higher spatial resolution than that of previous results of deep geophysical prospecting，some new features of the crustal structures and fault tectonics were revealed by this study.The results show that the thickness of the crust is about 32 ～34km along the profile，the Moho gradually deepens from east to west.Between Fengnan county and Xuanzhuang town，the reflections in the middle-lower crust and crust-mantle transitional zone are staggered by the deep Tangshan Fault，and dislocation occurs on the Moho on both sides of the deep fault，indicating the strike-slip effect of the deep Tangshan Fault.Tangshan Fault belt revealed by deep seismic reflection profile is a huge intra-continental strike-slip fault，and its shallow part appears as a typical flower-shaped structure，incising and disturbing the lower crust and crust-mantle transitional zone in the deep part.The complex faults and structures coexisting in both deep and shallow parts of the crust are the tectonic background for the Tangshan Earthquake，and also an important factor controlling the earthquake activity in the area.

Tangshan earthquake area，deep seismic reflection profiling，fine crustal structure，flower-shaped structure，deep-shallow tectonic relations

P631

A

0253－4967(2011)04－0901－12

10.3969/j.issn.0253 － 4967.2011.04.014

2011－10－07收稿，2011－10－27改回。

地震行業(yè)科研專項(xiàng)“中國(guó)地震活動(dòng)斷層探察－華北構(gòu)造區(qū)”(200908001)與河北省城市活斷層試驗(yàn)探測(cè)項(xiàng)目共同資助。

劉保金，男，1962年生，1986年畢業(yè)于中國(guó)科技大學(xué)地球物理專業(yè)，2010年在中國(guó)科學(xué)院研究生院獲固體地球物理學(xué)博士學(xué)位，研究員，現(xiàn)主要從事深、淺地震勘探方法研究與應(yīng)用，電話:0371－63726328，E －mail:LBJ001@126.com。