2012, Vol. 55
2. 中国地震局地质研究所, 北京 100029
, HE Hong-Lin2, SHI Jin-Hu1, RAN Yong-Kang2, YUAN Hong-Ke1, TAN Ya-Li1, ZUO Ying1, HE Yin-Juan1
2. Institute of Geology, China Earthquake Administration, Beijing 100029, China
采用近垂直深地震反射方法探测研究地壳上地幔结构和构造问题，是地球科学研究的重要内容之一.20世纪80年代以来，国内外学者利用深地震反射探测方法在不同的地质构造部位探测研究地壳上地幔结构和构造方面积累了大量的研究成果，并取得了有关岩石圈形成与演化、地壳上地幔结构和构造等方面的重要信息[1-15].
汤阴地堑位于太行山与华北平原的过渡带上.一些学者通过对太行山山前断裂以及太行山东缘地壳深部结构与浅部构造关系的研究，认为地壳、岩石圈结构是控制新生代构造的主要因素，复杂的基底结构与构造是长期地质历史的综合结果，部分断裂仍然制约着新生代沉积盆地的发育，是构造继承性活动的结果[16-18].穿过汤阴地堑、内黄隆起、东濮凹陷的菏泽-林州深地震宽角反射/折射剖面结果显示，太行山东麓为一个明显的地壳厚度陡变带，莫霍面深度由东部平原区的30~34km 变化到太行山下的40~42km, 且中、下地壳存在有明显的低速层[19-20].这些成果对理解该区的地质构造环境、深部动力学过程，了解地壳上地幔结构分层和深部构造背景提供了重要的基础资料.
研究表明，地震的发生不但与地壳深部的构造活动有关，而且，沿地壳浅部的活动断裂往往形成地震重灾带[21-24].这说明深、浅构造之间存在着某种内在的力学联系或地壳物质变形的深浅转换[25-26].因此，探测研究地壳不同深度的构造特征、变形方式和深浅构造的几何配置(构造样式)以及浅表构造对深部构造运动的响应，对理解地壳深浅部物质运移的动力学机制、地震发生的深、浅构造背景以及防震减灾等具有重要意义.2009年，作者采用深地震反射、浅层地震勘探和钻孔地质剖面相结合的探测方法，对太行山东麓汤阴地堑的地壳深浅结构和近地表活动断裂进行了解剖，获得了研究区全地壳尺度范围内高分辨率的地壳结构和活动断裂图像.本文根据获得的深、浅地震反射剖面和钻孔地质剖面结果，对汤阴地堑的地壳结构、深浅构造特征和断裂活动性进行了研究.研究结果不仅可提高对该区深、浅构造关系的认识，而且，研究中所采用的探测方法技术对其它地区的地壳结构和构造探测研究也有借鉴意义.
2 研究区地质构造概况和地震剖面位置研究区位于太行山隆起区和华北平原的交接部位.已有资料表明，汤阴地堑是太行山隆起和内黄隆起间的一个北东向凹陷，其东西边界分别受汤东和汤西断裂控制，南北分别被新乡-封丘断裂和安阳断裂所围限，总体走向NNE，南北长约100km, 东西宽20~25km(图 1).
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图 1 研究区地质构造和深地震反射剖面位置图 黑色虚线为深地震测深剖面；黑色实线为深、浅地震反射剖面.①汤西断裂；②汤东断裂；③新乡-封丘断裂；④长垣断裂；⑤聊城-兰考断裂；⑥安阳断裂；⑦邯郸-磁县断裂；⑧磁县-大名断裂；⑨大名断裂. Fig. 1 Geological features and location of deep seismic reflection profiles in research region The black dotted line indicates deep seismic sounding profile； The black solid lines are deep and shallow seismic reflection profiles.① Tangxi fault；② Tangdong fault；③ Xinxiang-Fengqiu fault；④ Changyuan fault；⑤ Liaocheng-Lankao fault；⑥ Anyang fault ；⑦ Handan-Cixian fault ；⑧ Cixian-Daming fault；⑨ Daming fault. |
地质资料表明，汤阴地堑及其两侧的地层岩性和沉积层厚度差别巨大.西部太行山区，地表主要出露太古界、元古界震旦系、古生界寒武系、奥陶系、石炭系和二叠系，局部为中生界地层.东部丘陵及平原区，主要出露新近系和第四系.汤阴地堑内堆积了巨厚的新生代陆相沉积层，其最大厚度约为3000 m.石油地震勘探结果显示，汤阴地堑南段主要受汤东和汤西断裂控制，沿地堑向北，汤西断裂逐渐呈单斜挠褶式变形，并在淇县以北的宜沟镇附近消失，从而使得地堑北段表现为受汤东断裂控制的“半地堑"构造.
本文实施的深地震反射剖面位于汤阴地堑的北段，其长度为45km(图 1中的DSRP).剖面东端点位于汤阴县任固乡孟庄村东约1.5km 处(114°40′12.0″E，35°56′31.2″N)，终点位于鹤壁市鹤壁集陈贺驼村附近(114°10′45.5″E，35°59′14.2″N).剖面沿途的工作环境和地震波激发、接收条件复杂多变.剖面东段(桩号0~30km)为第四系覆盖区；桩号30~38km 为山前冲洪积区，近地表地层岩性多为黄土和砾石混合的松散盖层；桩号38~45km 之间为丘陵地带，该区段内新近纪地层出露地表，地形起伏变化较大.剖面沿线村镇密布、人口稠密，京广铁路、京珠高速和107国道横穿深地震测线，外界干扰较强.
采用不同尺度的地震勘探方法技术，可获得不同深度范围的地下结构和构造信息.考虑到深地震反射剖面难以对剖面浅部的地下结构和构造特征进行成像，为了研究汤东断裂的近地表构造特征及其活动性，横跨深地震反射剖面揭示的汤东断裂，还完成了1条长度3300m 的高分辨率浅层地震反射剖面(图 1的SSRP).
3 数据采集和资料处理 3.1 数据采集深地震反射剖面的数据采集，采用了道间距30m、炮间距120m、280 道接收、35 次覆盖的观测系统.地震波激发采用钻孔爆破震源，激发孔深25~30m, 激发药量24kg.考虑到地壳深部结晶岩内部的反射系数通常较小，由此产生的反射波能量较弱，现场工作中，平均每间隔600m 还增加了1个药量为100kg的大炮，以确保深层反射波的信噪比.地震波接收使用了固有频率10Hz的检波器串(12个/道，线性组合)，地震仪器为法国SERCEL 公司生产的SN408UL数字地震仪，采样率2ms, 记录长度20s.
浅层地震剖面的数据采集，采用了道间距2m、炮间距10m、200道接收、20次覆盖的观测系统.地震波激发使用美国Metrz公司生产的M615-18 型可控震源，扫描频带30~240 Hz, 扫描长度8s.为压制干扰、提高资料的信噪比，数据采集时，对每个激发点上的单次震动信号在相关后进行了10~12次垂直叠加.地震波接收使用了固有频率60 Hz的检波器串(4 个/道，点组合)，地震仪器使用德国DMT 公司生产的SUMMIT 有线遥测数字地震仪，采样间隔0.5ms, 记录长度2s.
为确保深、浅地震剖面的探测成果质量，现场工作中，除对获得的原始单炮记录及时进行现场回放和质量监控外，还采用GRISYS地震反射数据处理系统，对每天采集的原始数据进行了初步处理，根据初叠剖面效果检查数据采集质量、指导现场探测工作.采用上述的工作方法和技术措施，保证了高质量原始资料的取得.
3.2 数据处理本项研究的深、浅地震反射资料的室内数据处理采用FOCUS 地震反射处理系统.其数据处理流程和方法主要包括，初至折射静校正、时变带通滤波、二维倾角滤波、时变谱白化、速度分析、正常时差校正(NMO)、倾角时差校正(DMO)、共中心点(CMP)叠加、剩余静校正、叠后偏移和叠后剖面去噪等.
速度分析对获得良好的反射剖面图像至关重要.在深地震反射资料处理时，发现来自中下地壳反射波的速度谱离散程度很高，难以用常规的速度分析方法确定合理的叠加速度，为此，在数据处理时，我们利用了菏泽-林州深地震宽角反射/折射剖面的速度结构资料[19-20]作为相应深度上的叠加速度，使剖面叠加效果有明显改善.在对浅层地震反射资料进行动校正时，使用了速度扫描和速度谱分析方法得到的速度.采用上述数据处理方法获得了较高信噪比的深、浅地震反射剖面图像，为分析研究该区的地壳结构和构造以及断裂的深、浅构造关系提供了可靠依据.
4 汤阴地堑的地壳结构和构造图 2为本项研究获得的深地震反射叠加时间剖面图.由图可以看出，在整个地壳深度范围内，来自不同深度的壳内反射信息非常丰富，揭示了该区地壳结构的基本轮廓.下面根据剖面反射波组特征叙述该区的地壳结构和构造情况.
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图 2 研究区深地震反射叠加时间剖面(未偏移) Fig. 2 Stacked time section of deep seismic reflection profile in research region (no migration) |
由图 2的深地震反射剖面可以看出，本区地壳大约以双程到时TWT5.5~6.0s的反射带RC1(深约15~16km)为界，具有上下明显不同的反射结构特点，表明相应深度上的物质构成应该不同.TWT5.5~6.0s以上，剖面揭示了一套横向起伏变化较大、盆岭相间的反射结构.而在反射带RC1 之下，剖面反射图像表现为一系列纵向上有一定延续度、横向上可分段连续追踪、产状近于水平或倾斜、反射能量中等的反射波组.根据剖面揭示的地壳反射结构特征，可把该区地壳分为上地壳、中地壳、下地壳和壳幔过渡带四个部分.其中，反射带RC1之上的部分为上地壳，其厚度约15~16km；RC1和RC2之间为中地壳，其厚度约为8~10km；RC2和莫霍面之间为下地壳，其厚度约13~15km；壳幔过渡带反射RM 在剖面上的持续时间约为1.0~1.5s, 对应过渡带厚度约3.0~4.5km.由上地壳反射波场特征来看，本区上地壳还可进一步分为沉积盖层和结晶基底，在TWT4s以上，剖面反射层位丰富，层组关系清晰，具有典型的沉积层反射特征，可能代表了新生代、中生代和古生代的沉积岩系.在具有良好反射性质的沉积层反射之下，剖面揭示了一些横向延续长度较短、反射能量较弱、且无规律可寻的反射事件，推测为元古代及其以前的变质岩系.
深地震反射剖面自西向东穿过了汤阴地堑和内黄隆起.剖面上一系列的地层反射也清楚地显示出了这种堑-垒共存的构造形态.在汤阴地堑内，剖面浅部的多组强反射不整合地覆盖在一套向东倾伏的地层反射之上，且随着深度的增加，地层倾角越大，显示出明显的掀斜运动特征.地质资料表明，这套沉积层反射应是来自第四系-新近系、古近系和石炭系-二叠系的地层反射.在剖面桩号约17km 以东的内黄隆起上，剖面反射图像与其西侧明显不同，在TWT1.5s的上部，剖面揭示了2~3组东倾的强反射，而在TWT1.5s之下，总体表现为弱反射特征.这表明隆起部位的基底埋深较浅、沉积层厚度较薄.位于内黄隆起上的TC1# 钻孔揭露，隆起部位的Q+N 地层厚度为482 m, 元古代地层的顶界埋深为639m.因此，我们把剖面上的反射波TN 和TAr分别解释为新近纪地层的底界和元古代地层的顶界面反射是没有疑问的.
本区中、下地壳具有良好的反射性质，其特征总体表现为中等反射能量的反射条带，且具有平直反射、倾斜反射或弧状反射相伴生的特点，显示了该区地壳深部结构的复杂性.壳幔过渡带反射RM 为一个持续时间约为1~1.5s的多相位复合强反射能量带，其底界对应于莫霍面的位置(图 2中的黑色虚线).本区莫霍面自东向西逐渐加深，并在剖面中部出现隆起，剖面东南端莫霍面埋深约38km, 隆起部位深约36km, 至剖面西端，其深度加深至40~42km.在莫霍面之下的上地幔顶部，出现在剖面上的多为一些无规律的凌乱反射，仅在汤阴地堑的下方，可看到局部的西倾反射事件，构成了上地幔顶部最主要的反射特征.
图 3给出了菏泽-林州深地震宽角反射/折射剖面(DSS剖面)的二维地壳速度结构图[19-20].对比图 2和图 3可以看出，汤阴地堑及其两侧的C1、C2界面和M 面埋深及其展布形态均表现出了与深地震反射剖面相似的特点，即在汤阴地堑的下方，壳内的C1、C2 界面和莫霍面均出现上隆，并从汤阴附近向太行山之下急剧下倾.壳内P 波速度在中地壳和下地壳上部出现有强的正、负速度梯度变化，并在太行山以东的平原区出现低速层，其速度约为6.20~6.48km/s.本区下地壳底层为一个厚约3~5km的速度梯度变化层，其速度由下地壳底层的6.7~7.4km/s跳变到莫霍面的7.9~8.0km/s.深地震反射剖面揭示的壳幔过渡带厚度和莫霍面展布特征与DSS剖面上的下地壳底层出现的速度梯度变化层厚度和莫霍面起伏形态基本一致.
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图 3 菏泽-林州DSS剖面二维地壳速度结构图[19-20] Fig. 3 2-D crustal velocity structure of Heze-Linzhou DSS profile[19-20] |
本项研究的深地震反射剖面所揭示的断裂构造特征非常清楚.图 4 给出了深地震反射剖面的解释结果和断裂附近0~4s的局部放大图，由图可以看出，在断裂附近，剖面反射波能量、反射波同相轴的横向连续性和相位数、地层界面产状均出现有明显的变化.综合这些断层识别标志，在剖面上解释了4条特征明显的断裂，即F1-F4.现简要概述如下:
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图 4 深地震反射剖面解释结果(a)和上地壳断裂的局部放大图(b) Fig. 4 Fig. 4 Interpretation of the deep seismic reflection profile (a) and local exaggerated map of the upper crustal faults (b) |
在深地震反射剖面桩号9.8km 附近，从剖面上可看到一个明显的断裂分界线，其东、西两侧的地层产状和剖面反射波组特征明显不同.断裂F1 的上升盘，界面起伏变化较大，局部地段上界面出现上隆；在反射波TAr之下，几乎看不到明显的地层反射.而在断裂F1 的下降盘，地层界面向东倾伏，反射波的相位数比断裂上升盘明显增多，在反射波TAr之下，从剖面上还可看到一些弱能量的地层反射.断裂F1 在剖面上向东倾，为正断层，错断了新近纪地层的底界TN 和埋深约320~350m 的反射波TN1，向下错断反射波TAr延伸至元古代地层内部.
在剖面桩号约17km 的下方，从剖面上可看到有2条明显的断裂存在，即F2 和F3.判定断裂F2和F3 存在的主要依据是:① 在断裂F2 和F3 的上升盘，基底上隆，沉积层厚度变薄，剖面反射波能量比下降盘明显变弱.② 断裂下降盘，剖面揭示了典型的沉积盆地图像，在盆地内可清楚地看到一系列反射能量较强、连续性较好的沉积层反射，它们在剖面上自西向东倾伏，随着深度的增加，其倾角逐渐增大.在靠近断层面附近，地层厚度较上升盘显著变厚，且倾向断裂一侧.③ 在断裂F2 和F3 附近，从剖面上可看到一些断续存在的、能量时强时弱的倾斜反射，即断层面反射，这表明断裂两侧的地层岩性不同，且具有较大的波阻抗差异，从而在不光滑的断层面上产生大倾角的断续反射波.
断裂F2 和F3 在剖面上有着不同的深、浅构造特征.其中，断裂F2 倾角较陡，明显错断了TWT500ms以下的地层，从剖面特征来看，该断裂向上有可能延伸至新生代地层内部，往剖面深处，推测该断裂一直可延伸至TWT5.5s(深约15km)左右的上地壳底层.断裂F3 在剖面上表现为铲形正断层特征.剖面浅部，断裂F3 错断了TWT300 ms(深约250m)的新近纪地层反射TN1，向下切割了多组东倾的强反射层，并一直延伸到TWT3.5s(深约7~8km)左右.由断裂F2 和F3 在深地震剖面上的特征来看，在新生代之前，断裂F2 和F3 共同控制了汤阴地堑东部的地层沉积，而新生代以来，主要受断裂F3 的影响与控制.
断裂F4 大约位于剖面桩号23km 附近，为倾向南东的正断层.该断裂错断了古近纪地层，大约在深度4.5km 左右归并到向西倾的断裂F3 上，属汤阴地堑内的1条次级隐伏断裂.
4.3 汤东断裂的浅部特征及其活动性汤东断裂是研究区内一条规模较大的第四纪隐伏活动断裂，它控制了汤阴地堑的东部边界.在深地震反射剖面上尽管可以清楚地看到汤东断裂向剖面深部的延伸状态，但其近地表构造特征没能得到较好地反映.为了获得汤东断裂及其两侧的近地表结构和构造特征，以便判定该断裂的活动性，在深地震反射剖面南约1000m 的S302省道上，跨汤东断裂完成了1条高精度的浅层地震反射剖面(剖面位置见图 1和图 4b中的SSRP).
图 5为获得的浅层地震反射叠后偏移时间剖面图.由图可以看出，测线经过地段的浅部地层界面反射波非常丰富.根据钻孔资料，把反射波TQ 解释为第四系的底界，该界面在桩号2500 m 以东呈近水平展布，其埋深约为30 m；桩号2200 m 以西，第四系底界面自东向西逐渐加深，至剖面西端点附近，其深度约为45~50m.新近系底界面反射波TN 和元古代地层反射波TAr在桩号2500 m 以东的内黄隆起上自东向西倾伏，其埋深分别在480~520 m 和650~700m 之间变化；在汤阴地堑内，新近纪底界面TN 产状水平，其埋深约为800m.
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图 5 浅层地震反射叠后偏移时间剖面 Fig. 5 Post-stack migration time section of shallow seismic reflection |
浅层地震反射剖面揭示的近地表结构和断裂构造特征是非常清楚的.在桩号1200~2500 m 之间，从剖面上可识别出5 条不同倾向的断裂存在.这5条断裂错断了剖面上多组不同深度的界面反射，且断层规模和活动性明显不同.其中，断裂F2 错断了新近系底界面反射波TN 和元古代地层反射TAr, 其上断点埋深约为150m, 在该深度以上，新近系上部地层反射TN2和第四系底界反射TQ 信噪比高、横向连续性好，没有出现地层错断现象，表明断裂F2 的最新活动应在新生代晚期，第四纪以来已停止活动.断裂F3 位于浅层地震剖面桩号2320m 左右，该断裂在剖面上向西倾，具铲形正断层特征.断裂F3 切割了剖面上的所有地层反射，可分辨的上断点埋深约为30 m, 第四系底界断距约为8~10 m；暗示该断裂在第四纪时期应有活动.从剖面反射波特征来看，断裂F3 两侧的新生代地层厚度差别巨大，断裂下盘，TC1 钻孔揭示的Q+N 地层厚度为482 m, 其上盘，Q+N 地层厚度约为800 m.断层F3-1、F3-2和F3-3均位于断裂F3 下降盘的汤阴地堑内，与断裂F3 共同组成上、下叠置的多级“Y"字形断层构造，从这3条断层的上断点特征来看，均没有错断剖面上部的第四纪地层，因此，它们应是第四纪以来不活动的断层.综合深、浅地震反射剖面特征分析，断裂F3不但切割深度较深，而且还具有明显的第四纪活动，因此，断裂F3 应是汤东断裂的主断裂.
在图 5的浅层地震反射剖面上尽管可以清楚地看到断裂F3 的近地表特征，但要根据浅层地震剖面结果判定断裂的活动时代是困难的.为了确定断裂F3 的活动性，在浅层地震剖面桩号2290~2340 m之间，跨断裂F3 完成了1条长度50m 的钻孔地质剖面，该剖面由8个孔深35~64m 的钻孔构成，最小孔间距2.5m, 最大孔间距15m.图 6是根据8个钻孔的地层柱状图得到的钻孔地质解释剖面.由图可以看出，图中地层自上而下可分为6个大的层组，其地层岩性主要为:粉砂质粘土、细砂或粉细砂、粘土、钙质胶结层和泥岩等.
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图 6 跨断裂F3 的钻孔地质剖面图 Fig. 6 The drilling geological section across F3 fault |
钻孔地质剖面清楚地揭示了断裂F3 的存在与形态.从钻孔地质剖面上可分辨出断层F3 错断了层③~ 层⑥.根据ZK8# 孔59.1~62.6 m、ZK2# 孔46.6~49.2m和ZK6# 孔28.7~30.7 m 深度上采集到的含断层面和断层带物质的完整岩芯，测得该断层的断层面倾角为60°~65°，断层带宽度为2.0~3.5m.
分析图 6的钻孔联合地质剖面可以发现，断裂F3 的断距由深到浅逐渐变小，断层带宽度由浅到深逐渐变宽.第四系底界面在断层两侧的埋深分别为31.1m 和40.6m, 其断距约为9.5m；层③底界在断层两侧的埋深分别为20.0 m 和27.1 m, 其断距为7.1m；深度20m 以浅，因地层标志不清，无法分辨.从断层F3 所错断的地层来看，其活动时代在本剖面处应在层④形成之后、层③形成之前.根据标志层年龄测定和内插计算结果，得到断层上断点埋深的地层年龄为(225±30)ka.B.P.-(313±32)ka.B.P.因此，断裂F3 的最新活动时代应为中更新世中晚期.
5 结论与讨论本项研究采用深、浅地震反射探测相结合，地质和地球物理勘探相结合的方法技术，获得了研究区全地壳尺度范围内的精细结构和构造图像，较好地做到了浅、中、深的有机结合，揭示了研究区近地表活动断裂和地壳深部构造之间的关系，这为进一步分析研究太行山东缘的深部构造环境、深浅构造关系以及断裂活动性提供了证据.
(1) 深、浅地震反射剖面揭示的汤阴地堑是夹持在太行山和内黄隆起间的一个“半地堑"构造，地堑内一系列近水平的沉积层反射不整合地覆盖在一套东倾的地层反射之上，显示出该区曾经历过沉积间断、掀斜运动和多期构造活动.汤东断裂作为汤阴地堑的主控边界断裂，有着长期的构造发育史，是1个由断裂F2、F3 以及反向断层F3-1、F3-2和F3-3等组成的复杂断裂构造带，其中，断裂F2 发育在上地壳底层，其最新活动时代可追踪至新生代晚期，大约在深度15~16km 左右收敛到上地壳与中地壳的转换带上；断裂F3 发育在古生代及其以前的地层中，向上切割了古生代-新生代地层，第四纪以来仍然制约着断裂两侧的地层沉积，是构造继承性活动的结果.
(2) 横跨汤东断裂主断层F3 的浅层地震反射剖面与钻孔地质剖面结果取得了很好的一致性，其结果把近地表活动断裂与深地震剖面揭示的地壳深部构造联系到了一起，从而使得我们能够在全地壳尺度范围内，来分析该区的深、浅构造环境.结果表明，汤东断裂的主断层F3 为中更新世中晚期的活动断层，它在第四系底界的断距为9.5 m, 深度20 m处仍有7.1m 的垂直落差.鉴于汤东断裂有着明显的第四纪活动及其复杂的深、浅断层组合样式，因此，该断裂应是该区防震减灾工作中需要关注的断裂.
(3) 综合深地震反射剖面(图 2)和深地震宽角反射/折射剖面(图 3)结果可以看出，菏泽-林州DSS剖面的下地壳底层为一个速度6.7~7.4km/s的梯度变化层，其厚度和形态与深地震反射剖面揭示的壳幔过渡带厚度和莫霍面的起伏变化形态及埋深是基本一致的，即壳幔过渡带厚度为3~5km、莫霍面埋深从华北平原区的35~36km 变化到太行山下的40~42km, 显示出太行山东缘为地壳厚度的陡变带或变异带.
(4) 研究区地壳具有清晰的上、中、下地壳结构特征，且上、中、下地壳厚度在横向上的分布是不均匀的，即西部太行山一带较厚，东部平原区相对较薄，壳内地震波速度也呈现出西部太行山一带P 波速度高，东部平原区P 波速度较低的特征.壳内界面C1 和C2 以及莫霍面深度自东向西是逐渐增加的，但界面的变化幅度和起伏形态由深到浅却有明显差异，其中，莫霍面的起伏变化幅度最大，C1 和C2 界面次之，这说明研究区的构造运动和地壳结构变形的动力学来源主要来自于深部.另外，中下地壳内发育的低速层(体)以及下地壳底层复杂的壳幔过渡带从另一个侧面也反映了上地幔热物质向地壳侵入的深部过程.
(5) 总的看来，研究区存在的上地壳堑-垒构造、近地表活动断裂和复杂的断裂组合形式、壳内低速层、隆起的莫霍面以及太行山东缘出现的地壳厚度陡变带或变异带等构造现象，构成了该区的深、浅构造背景.推测这种深、浅构造特征的深部动力学含义是，由于太平洋板块向欧亚板块之下的俯冲、挤压，使得地壳深部的莫霍面，甚至整个岩石圈都可能产生与挤压带平行的波状起伏(从本文图 2 和图 3的深地震剖面可看到莫霍面出现的波状起伏现象，诸城-宜川DSS剖面的岩石圈速度结构剖面[27]清楚地显示了莫霍面和岩石圈底面出现的波状起伏变化)；而软流圈热物质的上侵和深部能量的聚集，导致地壳拉张伸展和地壳减薄，使脆性的上地壳出现引张裂陷，并产生掀斜式的断陷盆地；随着上地幔热物质的持续上侵，地壳成分和结构不断发生改变，并在地壳内部出现诸如深地震剖面所揭示的低速层、壳幔过渡带、界面拱曲以及速度梯度的强弱变化等现象；同时，深部的壳幔物质在区域构造应力场和壳幔上隆造成的重力差、密度差的共同驱动下，向太行山之下迁移，以补充太行山地带的壳-幔下坳和山系上隆的深部空间.可以认为，造成本区地壳拉张伸展、莫霍面上隆、地壳减薄的主要因素是岩石圈-软流圈深部物质的运动，其主要动力来源是太平洋板块和欧亚板块的相互作用.
| [1] | Brown L D. Lower continental crust: Variations mapped by COCORP deep profiling. Annal. Geophys. , 1987, 5: 325-332. |
| [2] | Brown L D, Wille D M, Zheng L, et al. COCORP: New perspectives on the deep crust. Geophys. J. Res. , 1987, 89: 47-54. |
| [3] | Kelemperer S L, Brown L D, Oliver J E, et al. Same results of COCORP seismic reflection profiling in the Grenville-age Adirondack Mountains, New York State. Can. J. Earth Sci. , 1985, 22(2): 141-153. DOI:10.1139/e85-013 |
| [4] | Matthcws D H, The BIRPS Group. Progress in BIRPS deep seismic reflection profiling around the British Isles. Tectonophysics , 1990, 173(1-4): 387-396. DOI:10.1016/0040-1951(90)90232-W |
| [5] | Bois C, ECORS Scientific Party. Major geodynamic processes studies from the ECORS deep seismic profiles in France and adjacent areas. Tectonophysics , 1990, 173(1-4): 397-410. DOI:10.1016/0040-1951(90)90233-X |
| [6] | Weng S J, Chen H S, Zhou X Q, et al. Deep seismic probing of continental crust in the Lower Yangtze region, eastern China. Tectonophysics , 1990, 173: 299-305. |
| [7] | Zhao W J, Nelson K D. Deep seismic reflection evidence for continental under thrusting beneath southern Tibet. Nature , 1993, 366: 557-559. DOI:10.1038/366557a0 |
| [8] | Sadowiak P, Wever T, Meissner R. Deep seismic reflectivity patterns in specific tectonic units of central and western Europe. Geophys. J. Int. , 1991, 105(1): 45-54. DOI:10.1111/gji.1991.105.issue-1 |
| [9] | Meissner R, Brown L D. Seismic reflections from the Earth's crust: comparative studies of tectonic patterns. Geophys. J. Int. , 1991, 105(1): 1-2. DOI:10.1111/gji.1991.105.issue-1 |
| [10] | 陆涵行, 曾融生, 郭建明, 等. 唐山震区深反射剖面分析. 地球物理学报 , 1988, 31(1): 27–36. Lu H X, Zeng R S, Guo J M, et al. Results from deep seismic reflection profiling in Tangshan region. Chinese J. Geophys. (in Chinese) , 1988, 31(1): 27-36. |
| [11] | 王椿镛, 王贵美, 林中洋, 等. 用深地震反射方法研究邢台地震区地壳细结构. 地球物理学报 , 1993, 36(4): 445–451. Wang C Y, Wang G M, Lin Z Y, et al. A study on fine crustal fine structure in Xingtai earthquake area based on deep seismic reflection profiling. Chinese J. Geophys. (in Chinese) , 1993, 36(4): 445-451. |
| [12] | 张先康, 王椿镛, 刘国栋, 等. 延庆-怀来地区地壳结构——利用深地震反射剖面. 地球物理学报 , 1996, 39(3): 356–364. Zhang X K, Wang C Y, Liu G D, et al. Fine crustal structure in Yanqing-Huailai region by deep seismic reflection Profiling. Chinese J. Geophys. (in Chinese) , 1996, 39(3): 356-364. |
| [13] | 高锐, 马永生, 李秋生, 等. 松潘地块与西秦岭造山带下地壳的性质与关系——深地震反射剖面的揭露. 地质通报 , 2006, 25(12): 1–8. Gao R, Ma Y S, Li Q S, et al. The lower crustal structure and its relationship of the Songpan Block and West Qinling orogen revealed by deep seismic reflection profiling. Geological Bulletin of China (in Chinese) , 2006, 25(12): 1-8. |
| [14] | 杨卓欣, 张先康, 嘉世旭, 等. 伽师强震群区震源细结构的深地震反射探测研究. 地球物理学报 , 2006, 49(6): 1701–1708. Yang Z X, Zhang X K, Jia S X, et al. Fine crustal structure around the Jiashi earthquake swarm region by deep seismic reflection profiling. Chinese J. Geophys. (in Chinese) , 2006, 49(6): 1701-1708. |
| [15] | 刘保金, 沈军, 张先康, 等. 深地震反射剖面揭示的天山北缘乌鲁木齐坳陷地壳结构和构造. 地球物理学报 , 2007, 50(5): 1464–1472. Liu B J, Shen J, Zhang X K, et al. The crust structures and tectonics of Urumqi depression revealed by deep seismic reflection profile in the northern margin of Tianshan mountains. Chinese J. Geophys. (in Chinese) , 2007, 50(5): 1464-1472. |
| [16] | 张家声, 徐杰, 万景林, 等. 太行山山前中-新生代伸展拆离构造和年代学. 地质通报 , 2002, 21(4-5): 207–210. Zhang J S, Xu J, Wan J L, et al. Meso-Cenozoic detachment zones in the front of the Taihang Mountains and their fission-track ages. Geological Bulletin of China (in Chinese) , 2002, 21(4-5): 207-210. |
| [17] | 徐杰, 高占武, 宋长青, 等. 太行山山前断裂带的构造特征. 地震地质 , 2000, 22(2): 111–122. Xu J, Gao Z W, Song C Q, et al. The structural characters of the piedmont fault zone of Taihang mountains. Seismology and Geology (in Chinese) , 2000, 22(2): 111-122. |
| [18] | 王椿镛, 张先康, 吴庆举, 等. 华北盆地滑脱构造的地震学证据. 地球物理学报 , 1994, 37(5): 613–619. Wang C Y, Zhang X K, Wu Q J, et al. Seismic evidence of detachment in north China basin. Chinese J. Geophys. (in Chinese) , 1994, 37(5): 613-619. |
| [19] | 张成科, 赵金仁, 任青芳, 等. 豫北及其外围地区地壳上地幔结构研究. 地震地质 , 1994, 16(3): 243–253. Zhang C K, Zhao J R, Ren Q F, et al. Study on crust and upper mantle structure in north Henan and its surroundings. Seismology and Geology (in Chinese) , 1994, 16(3): 243-253. |
| [20] | 任青芳, 张先康, 张成科, 等. 汤阴地堑及邻区的壳幔结构与地震危险性. 中国地震 , 1998, 14(2): 157–166. Ren Q F, Zhang X K, Zhang C K, et al. The crust-mantle structure and earthquake risk in Tangyin graben and its adjacent area. Earthquake Research in China (in Chinese) , 1998, 14(2): 157-166. |
| [21] | Scholz H C. The Mechanics of Earthquakes and Faulting. Cambridge: Cambridge University Press, 1990 : 73 -96. |
| [22] | Crone A J, Hailer K M. Segmentation and seismic behavior of basin and range normal faults: Examples from east central Idaho and southwestern Montana, USA. J. Struct. Geol. , 1991, 13(2): 151-164. DOI:10.1016/0191-8141(91)90063-O |
| [23] | 徐锡伟. 活动断层、地震灾害与减灾对策问题. 震灾防御技术 , 2006, 1(1): 7–14. Xu X W. Active faults, associated earthquake disaster distribution and policy for disaster reduction. Technology for Earthquake Disaster Prevention (in Chinese) , 2006, 1(1): 7-14. |
| [24] | 徐锡伟, 闻学泽, 叶建青, 等. 汶川8.0级地表破裂带及其发震构造. 地震地质 , 2008, 30(3): 597–629. Xu X W, Wen X Z, Ye J Q, et al. The Ms8.0 Wenchuan earthquake surface ruptures and its seismogenic structure. Seismology and Geology (in Chinese) , 2008, 30(3): 597-629. |
| [25] | Suppe J, Medwedeff D A. Geometry and kinematics of fault-propagation folding. Eclogae Geologicae Helvetiae , 1990, 83: 409-424. |
| [26] | Morley C K. Marked along-strike variations in dip of normal faults-the Lokichar fault, N. kenya rift: a possible cause for metamorphic core complexes. J. Struct. Geol. , 1999, 21(5): 479-492. DOI:10.1016/S0191-8141(99)00043-7 |
| [27] | 李松林, 赖晓玲, 刘宝峰, 等. 由诸城-宜川人工地震剖面反演结果看太行山两侧岩石圈结构的差异. 中国科学(地球科学) , 2011, 41(5): 668–677. Li S L, Lai X L, Liu B F, et al. Differences in lithospheric structures between two sides of Taihang Mountain obtained from the Zhucheng-Yichuan deep seismic sounding profile. Sci. China Earth Sci. (in Chinese) , 2011, 41(5): 668-677. |