华北克拉通地处复杂的地球动力学构造环境之中，经历了长期的构造运动与演化过程，与邻近块体相互作用在其内部及其周边形成了一系列的高原、造山带、断陷盆地等形态各异的地质构造块体，诸如华北盆地、山西断陷带、渭河断陷带、鄂尔多斯地块，太行山造山带等.这些构造块体的规模不等、活动方式及复杂程度均有所不同.华北构造区由于其所处位置的特殊性和构造格局的复杂性，长期以来一直是地学界争相研究的重点区域.近年来，随着华北克拉通破坏研究工作的不断深入，不同学科从不同视角对华北中、西部壳幔结构遭受破坏的机制、过程以及岩石圈减薄的程度与空间范围等进行了分析研究(Xu et al., 2004；Tang et al., 2008；魏文博等，2008；Chen et al., 2008；朱日祥等, 2012；陈凌等，2010；刘琼林等，2011；危自根等, 2015；胥颐等，2016).利用爆破地震探测技术对华北地区壳幔结构的研究始于20世纪70年代，在不同科研项目支持下相继完成了数十条宽角反射/折射剖面，给出了不同构造区地壳的分层模式以及速度结构.同时，对主要地震活动带的地壳深部孕震环境进行了探测研究，取得了一系列研究成果(王椿镛等, 1994；段永红等，2002；赵金仁等，2004；嘉世旭和张先康，2005；李松林等，2011；王帅军等，2014).早期的一些探测剖面由于受当时仪器设备、探测技术的制约，探测剖面长度有限(300 km左右)、点距大(4.0~7.0 km)，对基底结构进行高分辨成像尚显不足.中国地震局物探中心2011年在华北地区沿大丰—包头一线实施完成了一条长达1300 km的深地震高分辨折射与宽角反射/折射综合探测剖面(图 1)，获得了反映基底—地壳—岩石圈结构的爆破地震探测资料，对壳幔岩石圈结构的研究已经取得了重要的阶段成果(段永红等，2015).本研究针对高分辨折射剖面获得的反映基底结构的资料、利用近年来处理折射资料广泛使用的有限差分反演方法、时间项反演方法(段永红等，2002；王夫运等，2008；滕吉文等，2014；徐涛等，2014)处理计算及综合研究.在如此长的探测剖面上布设“高密度的观测点距与炮距”、利用折射技术对华北克拉通基底的精细结构进行探测研究尚属首次，给出了沿剖面基底的P波高分辨速度结构图像，结合其他研究结果对华北不同构造区速度结构的横向非均匀性、基底界面起伏形态、深浅结构特征及其差异进行了综合分析及探讨.

图 1

Fig. 1

图 1 大丰—包头深地震测深剖面位置与主要地质构造图 Fig. 1 Location of Dafeng-Baotou DSS profile and main geological structure

大丰—包头剖面穿过了苏北盆地、鲁西隆起、华北坳陷盆地、太行山隆起、山西断陷盆地等主要地质构造块体(图 1(国家地震局《中国岩石圈动力学地图集》编委会，1989))，这些块体的构造特点各异.其中的苏北盆地发育有巨厚的新生代沉积地层，盆地自形成后经历了多期构造运动的改造，由多期、多类型盆地叠加而成复合残留盆地(邱海峻等，2006)；鲁西隆起属于华北板块的一部分，其基底由前寒武系结晶基底和覆盖其上的古生界、中生界、新生界沉积盖层组成，隆起区中部有前寒武纪结晶基底构造层出露, 地表残留有部分尚未完全剥蚀掉的盖层.基底构造层从隆起中部向外呈同心环状展布有古生界、中生界、新生界地层(牛树银等，2004；胡秋媛等，2009)；华北盆地是在古老稳定大陆块体上发育起来的中、新生代板内裂陷盆地.断块构造是其最具特色的构造特征，坳陷与隆起并存是其基本的构造格架，盆地内的冀中坳陷、沧县隆起和黄骅—临清坳陷基本呈北东向相间分布，在局部坳陷区具有巨厚的新生代沉积地层；山西断陷带是在新生代形成和发展起来的，其内分布有一系列断陷盆地，盆地之间为隆起所分隔, 大致呈北东—南西向雁行状排列；郯城—庐江(郯庐)、聊城—兰考(聊兰)断裂、太行山前断裂是本剖面穿过的主要断裂构造带.其中郯庐断裂带是纵贯中国东部的一条巨型断裂带，也是华南与华北大陆的分界，对中国东部的区域构造、岩浆活动、矿产资源的形成和分布以及现代地震活动都有重要的控制作用(王小凤等，2000；聂峰等，2015)；聊兰断裂是鲁西隆起与华北盆地的分界断裂，它和太行山前断裂共同控制了临清坳陷、冀中坳陷的形成与发展和下第三系的分布范围.在重力异常图上可见一系列规模不等的重力异常梯度带，这些梯度带不仅反映了断裂两侧异常强度的显著变化，同时也对应了地壳厚度的剧变带(于平等，2003)；太行山前断裂不仅是华北地区地形、地貌分区的界线，且为太行隆起与华北断陷盆地的构造分界线，控制了一系列隆起、断陷盆地的形成，断裂两侧的重磁场均显示出了显著的梯度变化，亦是区域地质构造和地球物理场中一条重要的边界带(徐杰等，2000；徐义刚，2006；邓晋福等，2007).

大丰—包头地震剖面是一条高分辨折射与宽角反射/折射综合探测剖面，东南端点起自苏北盆地的黄海边沿，基本沿大丰、盐城、泰安、石家庄、阜平、托克托、包头一线布设(图 1)，终止于包头北部的阴山北缘，长度1334 km.沿剖面实施了21次井下、800~5102 kg不同量级专用震源药柱的爆破激发和691台PDS便携式三分量数字地震仪的记录观测.为了对郯庐断裂、太行山前断裂和山西断陷带等区段基底结构进行高分辨成像，分别在剖面桩号352~500 km、882~1000 km、1051~1200 km三个区段布设为高分辨折射探测段，这些区段的观测点距、炮距分别按0.8~1.5 km和30~50 km加密布设.在21个炮点爆破激发时、沿测线布设的691台地震仪同时记录观测，实现了高分辨折射和宽角反射/折射的联合探测.对于高分辨折射剖面的资料采集系统而言，具有“观测点距小、炮距密集”的特点，地震波射线能够对地表—基底之间地层介质高密度采样，形成了具有连续的追逐、相遇以及多重叠加相结合的较为完善的观测系统(图 2).为了增强爆破效能、提高地震资料的有效利用率，在激发条件的选择、爆破组合方式以及测点检波器的安置等环节采取了一系列优化措施, 取得了高信噪比的数据资料，这在华北地区已有的深地震探测中是前所未有的记录效果.在21炮的爆破记录中19炮的Pg波追踪距离达到了100~150 km，实现了对基底结构进行高分辨成像所需的较为可靠的Pg波数据采集.

图 2

Fig. 2

图 2 大丰—包头高分辨折射剖面观测系统 Fig. 2 Layout of Dafeng-Baotou high resolution refraction profile

利用爆破地震方法探测研究地壳结构时，对波组震相的准确识别是研究工作的基础.在复杂的地震记录中Pg波是在近炮距出现、反映基底结构的初至波(首波)，它对基底结构的横向变化非常敏感.因此，在对基底结构进行成像及其结构模型重建中一直发挥着不可替代的作用.通过对Pg波走时状态的分析，可以对它所反映的基底速度结构、界面形态定性认识.

剖面的100~395 km区段穿过了苏北盆地与苏鲁造山带，SP1、SP3是反映该区域基底结构的典型记录(图 3(a、b)).反映苏北盆地的Pg波折合时间为1.8~2.8 s，尤其SP1在炮距30~70 km的区间其折合时间达最大.再则Pg波的振幅在大丰—盐城一带衰减较快也是反映基底结构的显著特点.此炮作为本剖面的端点炮，在远距离记录的上地幔折射Pn波以初至清楚、振幅强的形式一直可追踪至500 km以远(段永红等，2015)，它的激发能量是不容置疑的.而反映基底结构的Pg波大约在70 km左右其初至就不够清晰，即使在近炮点附近也未曾显示出较强振幅的初至震相.可以认为在苏北盆地的大丰附近巨厚的近海低速沉积层是其振幅衰减快、不利于Pg波在有效区域内可靠追踪的主要因素；SP3、SP4、SP5炮反映苏鲁造山带Pg波的折合到时为0.35~0.6 s，显然，由盆地进入苏鲁隆起Pg波到时的超前趋势非常明显.

图 3

Fig. 3

图 3 反映苏北盆地、苏鲁—鲁西隆起基底结构的Pg波记录 (a) SP1反映苏北盆地Pg波记录；(b) SP3反映苏鲁隆起Pg波记录；(c、d) SP7、SP8反映鲁西隆起Pg波记录. Fig. 3 Record sections of Pg wave reflected the Subei Basin, Sulu uplift and Luxi uplift (a) Pg wave record of SP1 which reflected the Subei Basin; (b) Pg wave record of SP3 which reflected the Sulu uplift; (c, d) Pg wave records of SP7 and SP8 which reflected the Luxi uplift.

由该区段各炮Pg波求得的一些参数也显示出了明显的差异.反映大丰—盐城附近苏北盆地Pg波的地表速度为2.00~2.80 km·s^-1、视速度5.60~5.80 km·s^-1，灌南—东海一带反映苏鲁隆起的地表速度为3.80~4.80 km·s^-1、视速度5.90~6.05 km·s^-1.

反映临沂—泰安之间鲁西隆起基底结构的Pg波震相初至清晰、振幅强，折合走时超前、追踪远、视速度高(图 3c、3d)，这是其共同特点.Pg波的折合时间在0.2~0.6 s之间，视速度为5.95~6.05 km·s^-1，可靠的追踪距离大多在100~130 km，多炮Pg波走时曲线形态在其追踪系统中具有较好的平行性(图 5)，这些现象表明鲁西隆起具有较高速度和稳定的基底结构特点.

图 4

Fig. 4

图 4 反映华北盆地、太行隆起、山西盆地基底结构的Pg波记录 (a, b) SP10、SP11反映华北盆地Pg波记录；(c) SP14反映太行隆起Pg波记录；(d) SP18反映山西盆地Pg波记录. Fig. 4 Record sections of Pg wave reflected the North China Basin, Taihang uplift and Shanxi basin (a, b) Pg wave records of SP10 and SP11 which reflected the North China Basin; (c) Pg wave record of SP14 which reflected the Taihang uplift; (d) Pg wave record of SP18 which reflected the Shanxi basin.

图 5

Fig. 5

图 5 大丰—包头剖面Pg波综合走时曲线、理论与实测走时曲线拟合 (a) Pg波综合走时曲线; (b) Pg波理论与实测走时曲线拟合. Fig. 5 Pg wave comprehensive travel time curve and fitting of measured and theoretical travel time curves for Dafeng-Baotou profile (a) Pg wave comprehensive travel time curve; (b) Pg wave fitting of measured and theoretical travel time curves.

剖面的中部穿过了华北盆地，该段的Pg波(图 4a、4b)与鲁西隆起区的明显差别在于折合到时的显著滞后、振幅衰减快和相对较低的视速度.Pg波的折合时间为1.6~2.7 s，临清坳陷、冀中坳陷的折合时间明显滞后.SP10、SP11、SP12炮的Pg波走时在局部出现了超前—滞后的起伏波动，这种变化反映了在盆地内部不同地质构造单元其沉积覆盖层厚度的不同.另外，Pg波的振幅大约在60 km迅速衰减，可靠的追踪距离基本在80~90 km，视速度为5.60~5.90 km·s^-1.这些特点必然与华北盆地有着低速、巨厚的表层沉积和埋藏较深的基底坳陷密切相关.

在剖面中段有6炮的地震记录反映了太行隆起区的基底结构.Pg波基本以振幅强、清晰可靠的初至一直可有效地追踪至120~150 km(图 4c)，视速度为6.00~6.03 km·s^-1，折合时间仅为0.2~0.5 s，以稳定的视速度紧贴零线传播.Pg波所呈现的震相可靠、振幅衰减慢、到时超前、视速度稳定的地震学现象揭示了太行隆起区基底埋深浅、速度高的结构状态.

反映山西断陷盆地的Pg波记录(图 4d)振幅强、衰减慢、局部走时呈现一定的起伏变化，这是与华北盆地的不同之处，其折合到时在0.7~1.2 s之间，视速度为5.90~6.05 km·s^-1，依据Pg波的特点可以判断在山西盆地北部大同附近较之华北盆地的基底埋深要浅、速度高.

有限差分速度反演、时间项反演方法因其比较适用于复杂构造条件下对高分辨折射剖面基底结构的精细研究，近年来被广泛应用(Scheidegger and Willmore, 1957；Vidale, 1990；Hole, 1992；Fuis et al., 1996, 2001；段永红等，2002；王夫运等，2008；滕吉文等，2014；徐涛等，2014)，两种方法各具特色.有限差分方法可给出地壳内纵、横向非均匀介质条件下的精细速度分布；时间项方法是利用沿界面传播的折射波走时、结合有限差分反演提供的上覆介质速度参数处理、准确地给出基底界面的构造形态.两种方法优势互补，既可得到基底的精细速度结构、亦可得到基底界面埋深的起伏变化形态.

在使用有限差分方法建立基底速度结构模型时，首先要根据沿剖面Pg波的走时特征对其所反映的基底结构进行定性的认识，结合邻近区域已有的探测成果建立反演的初始模型，地表速度的给定主要依据不同区段近炮点的直达波速度，并在一定边界条件约束下提取不同的初始模型进行试算，进而确定最佳的初始模型.通过对沿剖面获得的1700余个Pg波到时(图 5a)处理计算，在理论与实测到时实现最佳拟合(图 5b)状态下得到了沿剖面基底的精细速度分布图像(图 6a)，结合时间项反演方法处理得到的基底界面的埋藏深度形态(图 6b)、共同构建了本剖面基底的二维结构模型.

图 6

Fig. 6

图 6 大丰—包头剖面Pg波走时反演得到的基底速度结构与界面形态 (a)有限差分反演得到的基底速度结构图像; (b)时间项反演得到的基底界面形态. Fig. 6 The basement velocity structure and interface morphology obtained from the Pg wave travel time inversion method in the Dafeng-Baotou profile (a) The basement velocity structure image obtained from the finite difference inversion; (b) The basement interface morphology obtained by time term inversion.

对基底速度分布图像解析新生代沉积盖层和结晶基底之间的界限可依据上地壳介质的岩性与地震波速度之间的响应关系而定(滕吉文等，2014).由速度图像可见5.80~5.90 km·s^-1的速度等值线基本是一个疏密变化显著的分界带，在其以上速度线较密集、以下明显稀疏，结合时间项反演得到的基底界面形态以及同时得到的界面速度为6.00 km·s^-1，参考各炮Pg波求得的视速度多为5.70~5.95 km·s^-1.综合这些参数、把两种方法所得结果对比后可以发现，速度图像中5.80 km·s^-1等值线的形态与时间项方法得到的基底界面形态基本吻合，即速度图像中5.80 km·s^-1等值线的曲线形态亦解释为基底界面形态.两种结果相互印证，增强了结果的可靠性.由此对沿剖面不同构造区域基底的精细速度分布与界面构造形态特征进行了定性的认识、并解析了主要断裂带的分布情况(图 7).

图 7

Fig. 7

图 7 大丰—包头剖面基底精细速度分布及界面形态与主要断裂分布 Fig. 7 Fine velocity distribution in the basement, the interface morphology and main faults distribution of the Dafeng-Baotou profile

沿剖面基底结构图像(图 7)整体界定为由沉积盖层和结晶基底构成的双层结构.在不同区域无论是新生代沉积的覆盖、基底的埋深或速度的横向分布均存在显著的分区差异性.在沉积盆地、坳陷区其速度结构一般表现为相对低速区，造山带、隆起区或基岩出露等地带则显示为相对高速区.在不同构造块体的接触带、较大断裂带两侧其速度变化强烈, 且速度等值线出现急剧转折或扭曲.这些现象对深入理解、认识华北地区复杂的构造格局和不同构造区域基底结构的复杂程度提供了直接的地震学证据.

苏北盆地与苏鲁造山带两者被嘉山—响水断裂带所分隔.苏北盆地的Pg波到时显著滞后、振幅衰减快，视速度低，特别是SP1的Pg波在40 km左右显示2.8 s的滞后时间反映出大丰附近具有巨厚的沉积地层和较低的地表速度，基底厚度为4.5~9.0 km，最深处位于大丰附近，这些地震数据为解析苏北盆地自新近纪以来沉积了巨厚的高空隙度、高渗透性、富含地下水的湖相松散砂质沉积地层(范迪富和许宁玲，2015)的构造特征提供了地震学依据.在剖面桩号200 km附近基底界面存在的较大起伏变化可视其为盆地内不同构造单元基底的局部凸起—凹陷相互作用或分界断裂的存在所致，对其准确的定性有待进一步研究.

苏鲁造山带的Pg波到时超前，地表速度高，表明其沉积薄、基底埋深浅.在200 km、310 km桩号附近速度结构的横向非均匀性非常明显、基底埋深落差较大，310 km东侧的G界面深度约为5.5 km，自此进入苏鲁造山带迅速变浅为1.5~2.0 km, 地表速度也急剧增高，如此之显著的差别必然与其复杂的构造条件及地层介质的突变密切相关.苏鲁造山带的形成是由扬子板块向华北板块俯冲、碰撞、并以发育典型的三叠纪高压-超高压变质岩组合为特征的造山带，俯冲、碰撞之后持续超高压岩石的板底垫托作用造成上覆浅变质岩系进一步伸展减薄和剥蚀，进入中生代伴随燕山期岩浆的底侵及区域构造的抬升，造成浅变质岩进一步剥蚀和超高压岩逐渐出露地表(周建波等，2005)，从而在地震学上的响应即表现出地表速度高、基底薄和扬子板块与华北板块的接触带基底界面的急剧变化和速度梯度的强烈变形.根据速度等值线的横向非均匀状态以及基底界面的急剧变化推测苏北盆地与苏鲁造山带两者分界的嘉山—响水断裂(F2) 大约在桩号310 km附近.

Pg波振幅强、追踪远、走时超前，这是鲁西隆起区多炮Pg波的共性.在临沂—泰安之间结构图像显示出地表速度高、速度等值线较为平缓，基底界面埋深1.5~2.0 km，东浅西深，整体上显示出基底埋深浅、界面平缓的构造形态和具有较高速度与稳定的基底结构特点.这与其他方法给出的：该区域地层结构及莫霍界面没有较大起伏变化、速度高、壳内无明显低速异常结构，重力场平稳、磁异常弱以及热流值变化不大等的研究结果(王光杰等，2007)在地壳的基底给予了佐证，多种方法共同揭示了鲁西隆起区地壳的深浅部均具有稳定的结构状态.在临沂东侧郯庐断裂的位置基底界面和速度结构呈现出一定程度的横向非均匀性.

自鲁西进入华北盆地其Pg波的动力学与运动学均发生了明显的变化，振幅衰减快、走时显著滞后，视速度、地表速度低.在聊城—石家庄之间结构图像显示为规模较大的低速坳陷区，在浅部的0.0~3.0 km是速度2.00~4.80 km·s^-1的新生代沉积地层，基底埋深7.0~10.0 km，为沿剖面沉积地层厚、基底面最深、规模较大的基底坳陷区，总体呈不对称的“凹、凸相间”的构造形态.不仅如此，浅部速度结构呈现出局部小区域“高、低速相间”的非均匀变化图像.这些现象共同揭示出在盆地内部的临清坳陷、沧县隆起、冀中坳陷等不同的地质构造单元具有局部起伏变化的基底埋深和横向非均匀的不稳定速度结构.诸多构造特点为解析华北盆地巨厚沉积盖层的形成是在新生代早第三纪、在强烈的张扭性和张性断裂作用下，老的断陷盆地继续扩大、加深和陷落，又产生一系列新的断陷和凹陷的复迭加型沉积盆地的构造特征及演化过程(张文佑等，1983；李三忠等, 2004)从地震学的角度提供了分析的思路.

华北盆地与鲁西隆起虽同属于华北板块，但具有截然不同的基底结构，在盆地与隆起的交界处聊城附近基底界面形成了“断崖式下陷”，最大起伏幅度达6.5 km，同时速度结构也显示出了强烈的横向变化.基底界面与速度结构所呈现的这种巨大反差可视其为聊城—兰考断裂带(F4) 存在的地震学标志.

在华北克拉通中部，太行山前断裂是太行隆起与华北盆地的分区界线.在太行山隆起区Pg波的振幅强、衰减慢以及较小的折合时间和较高的视速度共同揭示了太行隆起区基底埋深浅、介质速度高的结构特征.与华北盆地Pg波到时显著滞后、振幅衰减快、较低的地表速度与视速度以及在盆地内具有较厚的新生代沉积形成较大反差.

速度图像(图 7)中所显示的剖面桩号940 km为隆起区与盆地的分界线，即太行山前断裂的位置，基底界面的埋深由其右侧盆地的7.0 km跨过断裂带之后急剧减浅为1.5~2.5 km，其地表速度也从盆地的2.00~2.60 km·s^-1迅速跃变为4.50~5.00 km·s^-1，出现如此显著的变化，其一表明造山带—盆地之间垂直差异运动及变形强烈的程度，其二揭示出两者在浅表地层构造与基底结构发生了巨变，应将这种较大的反差视为判断太行山前断裂带存在的构造标志.显然，断裂两侧在地震图像上所显示出的形态各异的结构特点，不仅表明太行山前断裂是分隔太行隆起与华北盆地在地形地貌上的分区界线，也是区域地质构造和地球物理场中一条重要的边界构造带(徐杰等，2000).

位于剖面西北端的山西断陷盆地与河套盆地的Pg波视速度、地表速度分别为5.90~6.05 km·s^-1、2.50~4.20 km·s^-1和5.80~6.05 km·s^-1、2.50~3.80 km·s^-1.基底界面显现了较大的起伏变化.大同南一带的基底埋深为1.0~4.0 km，呈波浪起伏的多变状态.河套盆地是一个“窄而深”的局部凹陷带，最深约8.0 km.在山西盆地两侧、河套盆地东侧的部位G界面形态与速度结构的横向非均匀变化幅度均较为醒目，特别是1270 km附近界面起伏落差达6 km之多，速度等值线也呈现出急剧的跌宕起伏.应将这些异常现象视其为盆地边界断裂存在的地震学现象，它们分别对应的应该是五台山前断裂、口泉断裂以及和林格尔断裂带.

通过对大丰—包头剖面Pg波震相的全面分析、处理以及综合研究，较为清晰地勾画了沿剖面基底的构造形态和精细速度分布图像，揭示了不同构造区基底结构的差异及其不同复杂程度的地震学特点.

(1) Pg波作为反映基底结构的重要信息揭示了不同区段的构造特点.

Pg波在传播过程中对沉积坳陷区、隆起区不同的地层介质条件它的运动学与动力学特征显示了明显差别.苏北盆地、华北盆地的Pg波折合到时显著滞后，地表速度、视速度普遍较低，振幅衰减快，这是它们的共性，这与苏鲁隆起、鲁西隆起、太行山隆起Pg波呈现出的到时超前、视速度高及振幅强、追踪远形成明显的反差.这些现象揭示出沿剖面不同的构造区域其基底结构在沉积厚度、基底埋深、介质属性以及稳定程度在构造特征上的差别.

(2) 苏北盆地—苏鲁造山带地处特殊的构造部位其基底结构颇为复杂.

苏北盆地、苏鲁造山带处在华北板块与扬子板块碰撞接触带附近，不仅遭受华北与扬子板块持续的碰撞、挤压局部构造运动影响，同时又受控于太平洋板块俯冲、挤压大环境的制约(张跃刚和胡新康，2005；邱海峻等，2006).由于遭受到不同构造板块强烈的碰撞挤压和后期深部物质挤压、折返的作用，在苏鲁造山带形成高压—超高压变质岩带的同时、在地下一定深度发生构造混杂(周建波等，2005)，对于地壳浅部、深部的结构必然遭受重大改造作用，使得其在地形、地貌与构造地层上出现了沉积盆地—造山带不同介质条件、不同地层年代、不同构造属性、不同变质程度的复杂构造现象.在地震学上的响应表现在，不同构造区域Pg波的走时特点、传播特性具有明显的差异和基底的速度结构存在较为显著的横向非均匀性，同时基底界面亦呈现出无规律的局部起伏变化，起伏落差最大达6.0 km之多，显示出极度不稳定的基底结构特征.这些参数信息为解析华北与扬子板块陆—陆碰撞、持续挤压复杂应力作用下形成的造山运动、盆地演化、构造分区、断裂活动等错综复杂的构造格局提供了可靠的地震学证据.

(3) 鲁西隆起与华北盆地基底结构具有显著的分区差异性.

鲁西隆起、华北盆地同属于华北地块，两者的基底结构反差较大.鲁西隆起处在华北与扬子块体碰撞接触带构造活动强烈部位的边侧，它在地震学上的特殊性体现在Pg波走时超前、传播远、视速度高(5.95~6.05 km·s^-1)，基底埋深浅(1.5~2.0 km)，显示出速度高且稳定的基底结构特点；华北盆地东邻鲁西隆起、西接太行山，Pg波的特点与鲁西隆起截然不同，走时显著滞后以及较低的视速度揭示了华北盆地不仅存在巨厚的新生代低速沉积盖层、基底埋藏深(7.0~10.0 km)，即为规模较大的基底坳陷区；同时，在盆地内部不同构造单元的局部小区域呈现明显分块、凹陷与凸起并存，基底形态各异，显示出新生代沉积活动显著、变化强烈、结构不稳定的构造特点.

(4) 聊兰断裂是具有显著地震学标志的断裂构造带.

聊兰断裂作为鲁西隆起与临清坳陷的边界断裂，对于盆地的形成与发展至关重要，其地质特征颇为醒目，断距大、对地层的控制作用明显，其东侧的鲁西隆起区晚第三纪地层直接覆盖于C-P或O₂之上，在其西侧的坳陷盆地则沉积了巨厚的中、新生代地层.重力、航磁亦显示出了尤为复杂的异常变化带(于平等，2003；周立宏等，2004).地震图像在聊城东侧速度等值线所呈现出的显著横向非均匀性表明大约以660 km为界，其地表速度“东高西低”与速度梯度的“陡倾巨变”非常明显，结合基底界面出现“断崖式塌陷”落差达7.0 km的急剧变化，如此这些可视其为聊兰断裂的存在，并深切基底的地震学证据.

(5) 太行山前断裂是地球物理场中一条重要的边界构造带.

太行山前断裂两侧显著的地形地貌反差表明该断裂带为第四纪活动强烈的断裂构造带(徐杰等，2000).地震图像所揭示的该断裂存在的主要标志不仅表现在速度结构显著的横向非均匀性、同时断裂两侧基底构造界面的起伏落差达6.0 km之巨.诸多的研究结果表明，太行山前断裂是一条区域地质构造和地球物理场中重要的边界构造带，不仅地壳及地幔岩石圈结构存在显著的差异，断裂两侧基底速度结构和构造界面的变形幅度异常显著，且其两侧的地层岩性、电性结构及化学结构也具有明显的变化(Chen et al., 2008；陈凌等，2010；李松林等，2011；段永红等，2015).综合其他研究结果，在华北中部太行以东的克拉通自中生代以来遭受了强烈的改造，发生了大规模的构造变形、岩浆活动和沉积盆地—造山带的形成，导致了原有克拉通结构的明显破坏，其显著的标志是太行山以东的岩石圈厚度明显减薄，且其减薄不仅是岩石圈地幔减薄、地壳的厚度也发生了相当规模的减薄(Wang et al., 2006; Xu, 2007; 嘉世旭和张先康，2005；陈凌等，2010；魏文博等，2008；朱日祥等，2012；葛粲等，2011；段永红等，2015)，构造运动的持续、太行山的不断隆升，新构造活动的继续加剧了山前盆地巨厚新生代地层的不断沉积、使得大规模坳陷盆地的形成，在太行山前断裂两侧结晶基底的埋深与地壳、岩石圈的深度形成了截然相反的幅度较大的差异变化，亦即在华北中部形成了华北克拉通东、西部其基底—地壳—岩石圈的结构在空间上存在着显著的差异性以及强烈的横向非均匀性.