【摘要】：秦嶺北緣斷裂帶位于秦嶺造山帶與渭河盆地之間,在大地構(gòu)造位置上屬于一條邊界斷裂,也是一條重要的活動斷裂。十三朝古都西安坐落于此,也是中國“一路一帶”國家重大戰(zhàn)略起點(diǎn)位置,秦嶺北緣斷裂帶活動直接危及地區(qū)的安全性。關(guān)于該斷裂帶的運(yùn)動方式、活動期次以及鄰區(qū)運(yùn)動模式目前還存在爭議。本論文利用構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究方法為基礎(chǔ)結(jié)合多種先進(jìn)的研究手段對秦嶺北緣斷裂帶構(gòu)造特征、晚更新世活動時代、區(qū)域運(yùn)動模式進(jìn)行系統(tǒng)的研究,為研究區(qū)區(qū)域地殼穩(wěn)定性提供科學(xué)依據(jù)。論文以野外地質(zhì)調(diào)查為基礎(chǔ),典型露頭和剖面的觀察與分析、光釋光測年(OSL)、熱釋光測年(TL)、電子自旋共振(ESR)、磁組構(gòu)、區(qū)域斷裂體系編圖分析、三維地殼運(yùn)動數(shù)據(jù)(GPS)與斷塊結(jié)合等方法手段有機(jī)結(jié)合,探討秦嶺北緣斷裂帶構(gòu)造特征、鄰區(qū)運(yùn)動學(xué)模式以及斷裂的災(zāi)害效應(yīng)問題。經(jīng)過系統(tǒng)的研究與分析,本論文得到以下主要成果:(1)根據(jù)詳細(xì)的野外地質(zhì)調(diào)查,秦嶺北緣斷裂帶主要是以近東西走向?yàn)橹?傾向北,局部存在反傾現(xiàn)象。依據(jù)運(yùn)動方式可以分為西段、中段、東段共三段,三段運(yùn)動方式存在不均一性。野外典型剖面對比以及擦痕特征發(fā)現(xiàn)秦嶺北緣裂帶存在早期逆沖、中期左行走滑、晚期正左行走滑或正斷三種運(yùn)動方式,斷裂帶附近共軛節(jié)理統(tǒng)計(jì)以及擦痕數(shù)據(jù)進(jìn)行構(gòu)造應(yīng)力反演,顯示近南北向擠壓,近東西向擠壓以及近南北向伸展的應(yīng)力場,與形成三種斷層運(yùn)動方式吻合。(2)在野外地質(zhì)調(diào)查基礎(chǔ),通過對渭河盆地北緣口鎮(zhèn)斷層所切穿上下盤同一層位黃土的磁組構(gòu)特征研究表明口鎮(zhèn)斷層是一條同沉積活動斷層,上盤為斷層活動盤。下盤黃土磁組構(gòu)方向單一,代表古風(fēng)向,而磁組構(gòu)特征反映斷層存在近正北向、北西西向與南西向三期構(gòu)造應(yīng)力方向,促使口鎮(zhèn)斷裂形成正斷層、左行走滑與右行走滑三種運(yùn)動方式,說明其存在多期活動特征。(3)根據(jù)本次對斷裂活動的年齡測定與收集整理已發(fā)表的可以反映斷裂活動年代的數(shù)據(jù),厘定秦嶺北緣斷裂帶在晚更新世以來存在七個活動期次。在全新世以來活動時間間隔縮短,說明秦嶺北緣斷裂活動性在全新世以來逐漸加強(qiáng),與東秦嶺的全新世隆升速率加快存在耦合性。斷層活動的七個期次,表明區(qū)域運(yùn)動存在多期性,運(yùn)動模式應(yīng)該存在多樣性。(4)基于野外地質(zhì)調(diào)查與區(qū)域斷裂系統(tǒng)圖件編繪顯示研究區(qū)存在五大運(yùn)動體制,東西向左行走滑運(yùn)動體制是導(dǎo)致渭河盆地?cái)U(kuò)展的重要模式,北西-南東走滑體制可能和鄂爾多斯盆地的擠壓蠕散有關(guān),口鎮(zhèn)-關(guān)山斷裂右行走滑體制可能代表了六盤山造山導(dǎo)致的鄂爾多斯地塊相對東移甚至旋轉(zhuǎn),東秦嶺的南北擠壓運(yùn)動體制導(dǎo)致秦嶺北緣斷裂的強(qiáng)烈彎折,并維持了華山、崤山的相對隆升狀態(tài),中秦嶺動力楔擠壓體制和目前的GPS矢量數(shù)據(jù)反映運(yùn)動趨勢規(guī)律一致,代表了目前的渭河盆地?cái)D壓匯聚狀態(tài)。(5)GPS矢量數(shù)據(jù)反映的運(yùn)動趨勢與斷裂體系結(jié)合發(fā)現(xiàn),研究區(qū)為擠壓應(yīng)力場體制,伴隨擠壓產(chǎn)生楔形地塊逃逸,楔形地塊逃逸使GPS矢量數(shù)據(jù)反映的運(yùn)動趨勢復(fù)雜化。鄂爾多斯南緣現(xiàn)今地塊相對運(yùn)動規(guī)律符合“三頭碰撞”模式,鄂爾多斯地塊、四川地塊與豫西斷隆三個地塊的匯聚形成擠壓高應(yīng)力區(qū),“頭間逃逸帶”存在走滑形成相對低應(yīng)力區(qū)。現(xiàn)今運(yùn)動模式與地震分區(qū)圖結(jié)合,顯示小型擠壓-逃逸是研究區(qū)形成現(xiàn)今走滑正斷性質(zhì)地震的主因,三頭碰撞頭部位置形成擠壓性地震主因。(6)基于地質(zhì)災(zāi)害分布特征以及區(qū)域的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)劃圖,發(fā)現(xiàn)秦嶺北緣斷裂帶及鄰區(qū)地質(zhì)災(zāi)害以滑坡、崩塌以及泥石流為主,西安地區(qū)以地裂縫災(zāi)害為主。地質(zhì)災(zāi)害分布與災(zāi)害高易發(fā)區(qū)形狀主要為帶狀與樹枝狀,帶狀形態(tài)有近東西向、北東向以及北西向,與研究區(qū)斷裂系統(tǒng)存在耦合性。樹枝狀與構(gòu)造地貌有關(guān),主要體現(xiàn)在斷裂構(gòu)造控制地貌。充分說明研究區(qū)斷裂系統(tǒng)直接或者間接控制地質(zhì)災(zāi)害。受控于斷層活動性,研究區(qū)的災(zāi)害分布主要集中在秦嶺北緣斷裂的中段與東段,中東段地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性強(qiáng)于西段,尤其在高冠峪-祥峪位置危險(xiǎn)性最強(qiáng),建議重點(diǎn)監(jiān)測。(7)通過西安地裂縫平面分布、剖面特征以及GPS矢量數(shù)據(jù)分析,得出西安地裂縫是由地下水開采、黃土塑性變形以及構(gòu)造活動多種因素引起的。利用現(xiàn)今運(yùn)動模式判斷三頭碰撞引起區(qū)域斜張是主要構(gòu)造成因,每條裂縫間距的東南向伸展量0.2-0.3mm/a從防災(zāi)減災(zāi)的角度來講是不可以避免的,建議城市規(guī)劃注意避讓地裂縫,建筑物遠(yuǎn)離地裂縫沉降地區(qū)。
【學(xué)位授予單位】：中國地震局工程力學(xué)研究所
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P694
【圖文】：

2-8 10km ( 1992)2.4.2 布格重力場特征研究區(qū)布格重力異常特征如圖2-9，全區(qū)以負(fù)值為主，最小負(fù)值達(dá)到-185毫伽。整體異常走向以東西向?yàn)橹鳌|、西和北部存在與主異常方向相悖的方向。北部以北西向，東部地區(qū)為北東向，西部地區(qū)為北西向。這些方向的布格重力異常與地區(qū)的斷層方向相吻合（彭建兵，1992）。在周至-西安南部，可以在圖 2-9 發(fā)現(xiàn)東西向布格重力異常帶，向東延伸至秦嶺造山帶內(nèi)消失，此異常條帶與秦嶺北緣斷裂帶平行，說明秦嶺北緣斷裂帶活動影響鄰區(qū)布格重力異常，同時也說明斷層活動現(xiàn)在存在，秦嶺北緣斷裂帶是一條現(xiàn)代活動斷層，東部條帶異常比西部明顯，說明秦嶺北緣斷裂帶中東段活動性要強(qiáng)于西段，今后對中東段斷層活動的監(jiān)測要加強(qiáng)。

2-9 ( 1992)2.4.3 殼幔特征張少泉（1985）利用門源-平?jīng)?渭南地震測深剖面（圖 2-10）將渭河盆地地殼分為下地殼、中地殼與上地殼三層樓模式，由下到上波速減�。▓D 2-10）。任雋（2012，2013）也利用寬角反射/折射地震測深剖面，得到同樣的結(jié)果。鄂爾多斯地塊地殼厚度為 42km，秦嶺造山帶厚度為 37-38km，渭河盆地為 32km，渭河盆地地殼厚度明顯低于鄂爾多斯地塊與秦嶺造山帶（陸一鋒，2011；Lu，et al，2011）（圖 2-11），這與二測中心通過地震臺的波速比計(jì)算的結(jié)果一致（圖 2-12）。說明在渭河盆地出現(xiàn)了莫霍面上升，地幔隆起明顯。渭河盆地莫霍面等深線圖也可看出其莫霍面深度比周緣要小。大地電磁測深資料發(fā)現(xiàn)莫霍面的上升在渭河盆地下部形成碗形的低速高導(dǎo)層，盆地中心厚，向兩側(cè)變薄后消失（圖 2-13）。SKS 各向異性的快波方向又主要反映了上地幔的晶格優(yōu)勢排列方向和流動方向，SKS 各向異性研究也一直是國際深部地球動力學(xué)研究的重要方向（常利軍，2011；胡亞軒，2011）。SKS 波發(fā)現(xiàn)各向異性在鄂爾多斯地塊南緣方向?yàn)榻鼥|西向，平行于秦嶺造山帶方向，說明華北板塊與楊子板塊在碰撞中有關(guān)，同時認(rèn)為在渭

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