【摘要】：南口-孫河斷裂是北西向張家口-蓬萊地震構(gòu)造帶(又稱張家口-渤海斷裂帶)中一條重要隱伏發(fā)震斷層,對(duì)北京平原區(qū)地裂縫分布具有重要的控制作用。長(zhǎng)期以來,限于地質(zhì)、地球物理勘探、鉆探等資料及其精度的原因,該斷裂南東段研究極為薄弱,與地裂縫災(zāi)害關(guān)系也未有開展深入研究。開展南口-孫河斷裂構(gòu)造幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)研究,探討該斷裂第四紀(jì)以來對(duì)大興凸起沉積控制作用,分析其與北京平原區(qū)地裂縫關(guān)系,不僅為斷裂的發(fā)震危險(xiǎn)性判斷提供基礎(chǔ)資料,進(jìn)而為城市防災(zāi)減災(zāi)服務(wù),還可深化理解北西向斷層對(duì)大興凸起、北京凹陷解體的控制作用,為區(qū)域新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)研究提供地質(zhì)基礎(chǔ)。本文以南口-孫河斷裂為主要研究對(duì)象,以該斷裂南東段所在的大興凸起區(qū)為重點(diǎn)研究區(qū),利用針對(duì)此斷裂開展的二維地震、高精度重力、可控源音頻電磁大地測(cè)深等綜合物探和鉆探資料,并結(jié)合區(qū)域重力、關(guān)鍵構(gòu)造部位的三維地震勘探等成果,系統(tǒng)分析了南口-孫河斷裂的幾何學(xué)特征,建立了該斷裂的幾何結(jié)構(gòu)模型。從地球物理證據(jù)和斷裂活動(dòng)制約證據(jù)證實(shí)了南口-孫河斷裂對(duì)北東向黃莊-高麗營斷裂、順義-前門-良鄉(xiāng)斷裂切割關(guān)系,提出其還切割北東向南苑-通縣斷裂新的認(rèn)識(shí)。利用二維地震勘探剖面和斷裂兩盤深淺聯(lián)合鉆探成果,采用高分辨率層序地層分析和古地磁、沉積物色度、碳十四等測(cè)試結(jié)果,重點(diǎn)研究了南口-孫河斷裂南東段第四紀(jì)以來的垂向運(yùn)動(dòng)學(xué)特征,探討了南口-孫河斷裂在大興凸起上的沉積控制作用,恢復(fù)了大興凸起新生代演化過程。另外,將通州地區(qū)發(fā)育的地裂縫按照歷史地裂縫和現(xiàn)代地裂縫分類開展研究,重點(diǎn)分析了地裂縫發(fā)育的地質(zhì)要素,建立了通州兩類地裂縫成因概念模型,探討了地裂縫發(fā)育與南口-孫河斷裂之間的關(guān)系。南口-孫河斷裂在空間上分為北西段、中段和南東段三段落,呈NW向右階斜列展布,形成兩個(gè)階區(qū)。三段落垂向斷距差異較大,北西段最大,南東段最小,且單段內(nèi)斷距和傾角也有所差異,表現(xiàn)出中部斷距、傾角大兩端斷距、傾角小的空間分布特征。南口-孫河斷裂南東段早更新世時(shí)期斷裂活動(dòng)總體較弱,斷裂活動(dòng)速率在0mm/a~0.202mm/a,平均活動(dòng)速率為0.075mm/a。中更新世時(shí)期斷裂活動(dòng)總體較強(qiáng),斷裂活動(dòng)速率在0mm/a~0.789mm/a,平均活動(dòng)速率0.74mm/a。晚更新世以來活動(dòng)再次轉(zhuǎn)弱,平均活動(dòng)速率為0.069mm/a。第四紀(jì)以來斷裂活動(dòng)表現(xiàn)出明顯震蕩活動(dòng)特性,共計(jì)發(fā)育4次相對(duì)較強(qiáng)的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)幕,分別發(fā)生于約2.5Ma±、1.35Ma±、0.79Ma~0.55 Ma和0.15Ma~0.25 Ma,其可同北西段構(gòu)造運(yùn)動(dòng)幕次一一對(duì)比。南口-孫河斷裂三段最新活動(dòng)年代略有所差異,北西段最新活動(dòng)年代為全新世,中段最新活動(dòng)年代為晚更新世中期-晚期,南東段最新活動(dòng)年代為晚更新世早期-中更新世晚期。南口-孫河斷裂對(duì)北東向斷裂活動(dòng)強(qiáng)度和最新活動(dòng)時(shí)代具有明顯制約作用,其北東盤發(fā)育斷裂第四紀(jì)活動(dòng)強(qiáng)度大、活動(dòng)年代新,南西盤則反之。統(tǒng)計(jì)基巖深度(新生代)南口-孫河斷裂切割北東向黃莊-高麗營斷裂、順義-前門-良鄉(xiāng)斷裂、南苑-通縣斷裂的水平位移量表明,南口-孫河斷裂左旋走滑運(yùn)動(dòng)中段最大,向北西和南東兩端急驟減小,左旋走滑量0.97km~3.1km,平均為1.61km,其位移量遠(yuǎn)高于其垂向位移量0.1km~0.5km。斷裂運(yùn)動(dòng)學(xué)特征揭示南口-孫河斷裂可能以左旋走滑為主或其在前新生代就發(fā)育一定左旋走滑量。南口-孫河斷裂與北東向南苑-通縣斷裂一起對(duì)大興凸起的沉積具有重要的控制作用。新近紀(jì)-早更新世,南口-孫河斷裂的“活化”解體了北京平原區(qū)“兩隆兩凹”構(gòu)造格局,斷裂南西盤大興凸起區(qū)主體仍發(fā)育為凸起剝蝕區(qū),并為其北東盤新發(fā)育形成沉積區(qū)提供部分沉積物源。中更新世,南口-孫河斷裂強(qiáng)烈活動(dòng)并制約控制北東向斷裂活動(dòng),使得南口-孫河斷裂兩盤沉積厚度差異明顯。晚更新世以來,南口-孫河斷裂活動(dòng)強(qiáng)度轉(zhuǎn)弱,對(duì)大興凸起沉積控制影響轉(zhuǎn)弱,但其微弱的活動(dòng)仍影響了河流水系發(fā)育演化,沿南口-孫河斷裂下降盤發(fā)育為低洼地形,成為重要的“匯水方向”和“過水通道”。通州地區(qū)廣泛發(fā)育歷史地裂縫和現(xiàn)代地裂縫。歷史地裂縫廣泛同震動(dòng)液化有關(guān),現(xiàn)今絕大多數(shù)已經(jīng)愈合�，F(xiàn)代地裂縫為復(fù)合成因地裂縫,又可劃分為兩類。一類以廟上地裂縫為代表,其先期是在現(xiàn)今地應(yīng)力場(chǎng)作用下,沿?cái)嗔衙嫘纬蓱?yīng)力集中或沿?cái)嗔阎苓叺貐^(qū)形成近南北向的張應(yīng)力或北東、北西兩組剪切應(yīng)力集中,在地震發(fā)生時(shí)形成具有定向特征的液化型地裂縫愈合后,在后期降水或灌溉淋濾作用下再次復(fù)活發(fā)育形成的復(fù)合成因地裂縫。由于該類地裂縫是地震力作用下的地表破裂,不是隱伏斷裂直接活動(dòng)所致。因此,復(fù)活后的地裂縫由于其先期產(chǎn)生地表破裂有限,地裂縫破壞性并不強(qiáng),只是作為一種地質(zhì)不連續(xù)面對(duì)人類工程活動(dòng)產(chǎn)生影響,地表表現(xiàn)為線性特征小幅度地面塌陷。另一類以雙埠頭地裂縫為代表,是在當(dāng)前NNW向拉張應(yīng)力作用下,南苑-通縣斷裂長(zhǎng)期持續(xù)蠕滑引起沿?cái)嗔褞Ц浇翆討?yīng)力、應(yīng)變持續(xù)積累,在地下水超采誘發(fā)下造成土層破裂形成的以拉張為主復(fù)合成因地裂縫。該類地裂縫記錄了南苑-通縣斷裂蠕滑活動(dòng)量。因此,地裂縫發(fā)育規(guī)模大,危害也強(qiáng)。南苑-通縣斷裂同黃莊-高麗營斷裂、順義-前門-良鄉(xiāng)斷裂相比,其產(chǎn)狀較緩、上斷點(diǎn)埋深較深,使得沿線地裂縫發(fā)育寬度比黃莊-高麗營斷裂和順義-前門-良鄉(xiāng)斷裂沿線大。南口-孫河斷裂對(duì)現(xiàn)今北京平原區(qū)地裂縫重要控制作用主要體現(xiàn)在其對(duì)現(xiàn)今河流沉積控制影響和對(duì)活動(dòng)地塊控制影響兩個(gè)方面。南口-孫河斷裂北東盤相對(duì)較強(qiáng)的活動(dòng)地塊,尤其是沿此斷裂發(fā)育的低洼河道地區(qū)是現(xiàn)代地裂縫發(fā)育的主要地區(qū)。
【學(xué)位授予單位】：中國地震局地質(zhì)研究所
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：P548;P642.2

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本文編號(hào)：2623427