0 引言

沈丘凹陷位于河南省中部，为南华北盆地周口坳陷中部次级凹陷，凹陷南部边界为区域上延伸的三门峡—鲁山—淮南断裂带，向东止于郯庐断裂(解东宁等，2006)，整体呈NWW—NW向分布，是华北板块稳定区与其南缘活动带的分界线(徐汉林等，2003；白桦等，2010)。该断裂带前新近纪断裂构造特征及演化已有诸多研究，并达成共识，认为是早白垩世末或古近纪前逆冲，晚白垩世或古近纪反转为正断层的多期次活动深大断裂(孙自明等，1999；孙晓猛等，2004；旷红伟等，2009；谢其锋等，2009)。

对于新构造时期断裂运动模式的研究，受地震地质探测资料的限制，尚未进行深入探讨，有的学者通过二维石油地震资料解释，认为三门峡—鲁山—淮南断裂在周口坳陷分段分布，在沈丘凹陷段(又称娄堤断裂)为延伸距离较短的北倾正断层(王志铄，2017)，与华北板块南部NWW—NW向区域性断裂新构造时期表现为左旋走滑性质的认识并不一致(许立青，2013)。本文以沈丘凹陷三维地震资料为基础，利用方差体技术进行精细构造解释，结合二维地震骨干测线，系统分析沈丘凹陷深浅部断裂结构特征，对解剖南华北地区新构造时期断裂发育样式具有重要意义。

1 三维地震资料分析

研究区三维地震资料由中石化河南油田分公司在2015年针对油气勘探进行组织实施，中石化石油工程地球物理有限公司华北分公司负责数据采集，河南油田勘探开发研究院完成三维地震资料处理工作。

施工区属黄淮冲积平原，多农田、耕地，海拔一般在30—60 m，无明显起伏。采用宽方位、适当长排列(5 975 m)、高覆盖次数(满覆盖225次)、面元网格25 m×25 m等进行地震资料采集，满覆盖面积130 km²(图 1)，并综合应用模型层析反演静校、叠前高精度去噪、地表一致性反褶积串联多道统计宽带子波反褶积、高精度三维速度建模、叠前地震资料偏移等技术，对地震资料进行处理。

对于沈丘凹陷新近系底部(T_N)，通过Z10井实钻地质分层，结合测井资料与过井剖面，制作合成记录进行划分，双程时间约1.5 s，由1组2个低频—长连续波组构成，见图 2(a)中黄色线，新近系与下伏古近系(E)呈高角度不整合接触，地震剖面0.4 s以下至新近系底部，整体为Ⅰ类地震资料，其同相轴连续，波组发射特征明显，断面清晰干脆[图 2(a)]，剖面主频在45 Hz以上[图 2(b)]，依照该区钻孔声波测井结果可知，新近系平均速度约2 000 m/s，其最大纵向分辨率约10 m，满足小断距复杂断块精细解释要求。

2 方差体技术

地震资料解释的关键是对断层的识别及合理组合。沈丘凹陷新近系之上走滑断裂结构复杂，因走滑断层的垂直错距较小，在其浅层地震反射剖面中较难直接依靠反射层的错动判定断层的存在，而且应用常规断层解释技术对断层进行识别和平面组合受人为影响，容易形成多种解释方案。因此，在地震资料解释过程中，利用方差体技术对断裂展布及组合样式进行分析。

随着三维地震勘探技术在资源勘查领域的广泛应用，三维地震属性分析技术得到快速发展。近年来，方差体属性分析技术将面向岩性的不连续边界分析技术提高到一个崭新水平，并在构造解释与地质体识别等方面起到重要作用。方差体技术利用三维地震相邻道地震信号(如振幅、相位等)之间的相似性来描述地层、岩性等的横向非均匀性，揭示数据体中的不连续信息。断层附近岩性的变化或不连续会造成地震响应突变异常，进而造成方差体技术在计算结果上产生差异，利用这些差异可较好地进行断层解释，判别断裂空间位置和平面组合关系(吴有信等，2006；赵牧华等，2006；汪杰等，2016)。

方差体技术的核心是求取三维数据体所有样点的方差值(王磊等，2002；常锁亮等，2003)。笔者应用Geoframe软件属性综合分析模块进行试验，认为沈丘地区三维地震资料方差体参与运算的道数为3×3网格时，达到识别新近系小断裂的最佳效果。对比原始地震剖面，经方差体处理后，断裂成像更加清晰，复杂的断裂结构及可分辨的上断点得到有效识别(图 3)，改进了以往依据浅层走滑变形带反射界面不连续现象推测断层存在的解释方法。

应用三维方差数据体等时切片进行构造解释，能够清晰准确地展示断层分布形态和延伸长度。沈丘凹陷三维地震资料800 ms、1 000 ms、1 200 ms、1 400 ms方差体等时切片具有较好的一致性(图 4)，表明沈丘凹陷新近纪以来发育一组NEE走向的雁列状走滑断层。在三维地震资料方差体等时切片分析基础上，对新近系中部强反射界面T_N¹(图 6中绿色线)进行精细解释与闭合分析，并通过沿层均方根振幅属性提取，验证构造解释方案，按照Z10井制作井震合成记录，对该强反射界面进行时深转换，落实沈丘三维工区新近系中部断裂构造特征(图 5)。

3 浅层断裂构造特征

新近系中部强反射界面T_N¹层构造见图 5，由图 5可见，沈丘凹陷发育一组呈右阶排列的雁列断层系，雁列断层斜向分布在Z10井北侧，近NWW向排列，与先存娄堤断裂展布方向一致，延伸长度大于15 km。该组雁状断裂由20余条近NE走向的断层构成，单条断层长度在2—4 km，雁列断层间距约2 km，最大重叠距离约3 km，倾向相对的相邻断层间形成一系列次级地堑，为典型的剪切走滑拉分构造，依据980—940 m等深线，T_N¹层整体表现为NWW轴向的鼻状褶皱构造，雁状断裂各单条断层与NWW向主位移带(褶皱轴)相交角度约40°，显示为左旋走滑性质。因此，通过三维资料解释的断裂展布和断裂性质均有别于王志铄(2017)依据二维地震资料对断层特征的认识。

EW向横穿雁列断层三维任意线剖面见图 6。由图 6可见，该组断裂发育负花状构造，断距自上至下逐渐变小，如：新近系T_N¹层最大断距约80 m(图 6中绿色线)，新近系底部断距较小，为10—20 m(图 6中紫色线)；各条断裂向深部收敛至先存娄堤断裂，说明该区雁列状走滑断裂在白垩纪—古近纪形成的娄堤断裂基础上发育，其他前新近纪形成的正断裂在新构造时期并不活动。

沈丘凹陷雁状断裂具有同期走滑断裂向上消失在不同深度的特点，浅层活动强烈变形带区位于走滑断裂的中带，向东西两侧变形强度逐渐减弱，三维地震资料浅层可分辨的上断点在双程时间200 ms左右，按照井震合成记录时深关系，双程时间200 ms小于200 m。依据河南省第四系底界面深度图^①，沈丘凹陷为周口坳陷第四纪沉降中心，第四系底部深度大于300 m，综合判断该组雁状断裂断裂至少为早更新世活动断裂。

^①李广坤，李玉信，刘书丹，等.河南平原第四纪地质研究报告.河南省地矿局水文地质一队，地矿部水文地质工程地质研究所，1985：68-74.

4 深部构造结构

依据天然地震震源深度分布和密度平面分布等数据，以及重磁基底解译成果，证实南华北盆地中地壳顶部滑脱面深度约12 km(李涛等，2009)，在收集的沈丘凹陷石油二维地震骨干线S₁(据河南油田内部资料)剖面上，双程时5 000 ms左右，有一组强波组反射界面(图 7中黑色线)，新桥凹陷南部边界(新桥—太和断裂)及沈丘凹陷北部边界(商水断裂)向深部汇聚至该反射面。该剖面2 500 ms以上按照Z10井速度，2 500 ms以下Z10井实钻为太古界花岗岩，速度大于6 000 m/s，双程时5 000 ms左右经时深转换，深度在12 km以上，与区域上中地壳滑脱面深度的认识相符合。

沈丘凹陷发育的新近纪雁列状走滑断裂向深部汇聚至先存娄堤断裂后，呈陡立状下切，并错断滑脱面A，在错断交切部位发育2个对称式透镜体做为明显的对比标志(图 7)，透镜反射的形成可能与岩体沿断裂向上侵入有关。

5 讨论

古新世末至始新世初，太平洋板块俯冲由NNW向转为NWW向，新构造期中国东部处于弧后扩张阶段，形成NNW向引张应力场(张岳桥等，2003)，主压应力方向为NEE，因此，NNE向和NE向断裂具右旋走滑特征，NWW—NW向表现为左旋错动(邓起东，2018)，许立青(2013)认为，在新构造应力场作用下，华北地块南部先存NWW—NW向断裂继续发育和活动，同时产生许多左旋运动的NW向新断裂。新构造时期沈丘凹陷浅层表现为一组NWW向排列的雁列状走滑断裂，并向深部收敛至先存娄堤断裂，说明雁列断层在白垩纪—古近纪形成的先存断裂基础上发育，为基底走滑运动在表层物质内的变形表现。

由于沈丘凹陷三维工区面积相对较小，难以代表三门峡—鲁山—淮南断裂在新构造时期的整体运动特征。因此，笔者通过对比沈丘凹陷周缘二维地震及谭庄凹陷三维地震资料(图 1，图 8)，证实沈丘凹陷浅层雁状走滑断裂呈近EW向延伸，在二维地震剖面上走滑变形带可以连续对比，谭庄凹陷三维地震资料方差体900 ms等时切片显示，三门峡—鲁山—淮南断裂谭庄段同为雁列状走滑断裂(图 8)，说明该区域性断裂在新近纪以来均为左旋走滑性质，由沈丘—谭庄地区三维地震方差体比对可知，该断裂走滑变形强度为西强东弱，此为沿断裂第四纪玄武岩及温泉主要分布在西段伊川、临汝一带的原因。

比对走滑断裂带贯穿过程模拟(肖阳等，2017)，沈丘凹陷雁列构造发育期为走滑断裂形成的早期R剪切阶段，并向走滑带贯穿阶段(Y剪切断裂成熟阶段)发展，走滑断裂是与大地震关系紧密的活动断裂带(邓起东等，2014)，虽然沈丘凹陷仅在走滑断裂带南侧发生1次5.5级历史地震(图 1)，但由走滑断裂带演化规律可知，沈丘凹陷雁列状走滑断裂正向贯穿构造发育，同时，该组雁列构造向深部汇聚至先存娄堤断裂，为向下切割至12 km左右滑脱面的深大断裂，周口坳陷西北缘发育的许昌—西华走滑断裂带(图 1)曾发生2次6级历史地震，对比判断沈丘凹陷走滑断裂可能具备发生6级以上地震的构造条件。

由于沈丘凹陷三维地震资料为石油部门针对中—新生代勘探目的层采集，浅层500 ms以上整体品质较差，局部资料能分辨的上断点在200 ms左右，断裂最新活动时期有待开展浅层人工地震探测等工作进行鉴定。由于雁列走滑断层具有活动不均一性，且单条分支断裂横向延伸距离较短，无论从任何方位布设二维人工地震测线，均易产生断裂组合及展布、活动性鉴定的错误认识。因此，在经费充足前提下，南华北地区的走滑断裂探测应以浅层三维地震勘探为主。

6 结论

综上所述，可以得到以下结论：①沈丘凹陷新构造运动主要发育雁列状走滑断层，呈右阶式排列，具左旋走滑特征，并在区域上延伸，浅层活动性具有明显差异，活动强烈区位于断裂中带，浅层上断点小于200 m；②沈丘凹陷走滑断裂带纵向剖面呈负花状构造，浅层各条断裂向深部交汇至先存娄堤断裂，并向下切割至深部12 km左右的滑脱面，综合走滑断裂演化进程，判断该断裂带具有发生破坏性地震的潜在危险；③对于浅层地震勘探，由于二维测线间距大、主活动断裂不清等，难以对雁列状断裂进行有效探测，南华北地区应尝试采用三维浅层勘探技术对第四纪断裂进行研究，避免形成错误认识。