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黄河主断裂下区域地震活动及其次级断裂特征研究 摘要：作为宁夏北部重要的区域性断裂之一，黄河断裂控制了银川新生代断陷盆地形成与演化，是研究银川平原地震活动及地热资源富集规律不可避免的关键点之一。目前，专项针对黄河断裂的研究较少，以地表调查为主，局部地区开展了浅层地球物理勘探。本文以地质露头资料为线索，基于区域1∶20万重力资料，利用小波分界、斜导数等地球物理数据处理技术，清晰刻画出黄河断裂具有“雁行式”平面展布特征，据此将断裂划分为灵武段、临河段、月牙湖段与礼和段4个亚段；临河段与灵武段的CSAMT资料揭示黄河主断裂及其次级断裂由东向西呈逐级下掉的“阶梯状”,具有明显的“分级”特征。黄河主断裂下切深度直抵上地壳，剖面上与次级规模断裂组合形态呈现典型的“扫帚”状，各条断裂“上陡、中缓、下陡”的“座椅式”空间赋存形态明显。与已有研究成果对比发现，二者之间存在展布特征、展布位置、展布关系3方面的差异。 0 引言黄河断裂为银川盆地的东缘边界断层，是盆地内展布长，切割深的一条深大断裂但是，对黄河断裂在覆盖区的具体展布形态及深部赋存特征的研究仍需进一步深入。本文以覆盖银川平原的区域重力资料、重点区段的MT剖面、深地震反射剖面、CSAMT剖面等地球物理资料，紧密结合地表出露迹象，全面、细致地分析了黄河断裂的空间展布形态及赋存特征，对研究银川平原地震活动及分析黄河断裂东部地热资源富集规律具有重要意义。1 区域地质构造和地球物理概况黄河断裂所在的银川盆地作为鄂尔多斯周缘一系列断陷盆地之一，形成于始新世。大地构造位置属柴达木—华北板块Ⅰ级构造单元、华北陆块Ⅱ级构造单元、鄂尔多斯地块Ⅲ级构造单元、鄂尔多斯西缘中元古界—早古生界裂陷带Ⅳ级构造单元。据最新的研究成果，银川盆地进一步划分为5个Ⅵ级构造单元，依次为是北部斜坡区、西部斜坡区、中央断陷区、东部斜坡区、南部斜坡区。盆地内一系列倾向相同的NNE向正断层，使地层逐级由两侧向中心错落，形成阶梯状地层结构(图1)。2 断裂展布特征 断裂平面“分段”特征黄河断裂作为银川盆地的东边界，现有研究成果表明，断裂具有明显的分段性。“三段”分法根据断层的活动性和出露情况，将断裂分为北段(红崖子段)、中段(陶乐—滨河段)和南段(灵武段),南段和北段裸露地表，中段为隐伏段。“四段”分法通过地貌特征、几何分布、构造变形序列和地震活动等方面，认为断裂可以划分为红崖子段、陶乐段、滨河段和灵武段。“三段”分法与“四段”分法，均以断裂的出露情况为基本依据。笔者以地质划定的4条断裂为基础，对覆盖银川盆地的1∶20万重力数据进行处理，在小波多尺度分解的基础上，运用边界识别技术对黄河断裂平面位置进行划定。2.1.1 三种边界识别技术的方法原理垂向二阶导数是利用零值线的位置来判断和确定异常体的边界位置，其常用的换算公式有多种，此次选择埃勒金斯第2公式进行处理，其计算表达式为： 式中：总水平导数是利用其极大值位置来确定地质体的边缘位置，其计算公式为： 其中：斜导数又称倾斜角，是垂向导数和总水平导数的比值，其能较好的平衡高幅值异常与低幅值异常，增强地质构造边缘效应，当斜导数为零值的时候，就能够识别出构造位置，其计算公式为 除黄河断裂南段局部地区，黄河断裂基本处于隐伏状态，地表被厚层的第四系风积层、冲积层覆盖。与其他两种方法相比较，斜导数作为一种高阶导数，从原理上对厚层覆盖区的断裂展布特征具有较强的定位能力2.1.2 综合划定结果分析综合分析成果表明，黄河断裂表现为东部陶乐—横山堡陆缘褶断带条带状重力正异常与银川盆地片状、带状重力负异常的明显分界(图2)。根据断裂平面细节特征显示，黄河断裂由4条断裂组合而成，南部灵武地区，断裂近SN向展布，至永宁县东部，断裂地球物理特征逐渐减弱、消失；中南部临河镇至通贵乡段，断裂转为NNE走向，延伸接近至月牙湖乡附近消失；中北段通伏乡、陶乐镇一线，断裂整体北移，走向NNE,北部至灵沙乡转为近SN向，经过礼和乡，于惠农区南部延出宁夏境。黄河断裂各段之间平面距离大，具有“雁行式”排列特征，此种错断的规模向盆地内部逐渐减弱，但痕迹依然存在。MT剖面与深地震反射剖面探测结果从侧面印证了由区域重力资料解释划定的黄河断裂的平面展布位置。MT-TL剖面(20～50 km)于宝丰镇与渠口乡之间横跨黄河断裂北段，剖面清晰显示了断裂展布于黄河西岸，是陶乐褶断带高阻异常区与平罗北凹陷低阻异常区的分界；MT-YC剖面黄河断裂“雁行式”的平面展布特征清晰、明确，断裂4条亚段之间由NW向的小规模断裂