河套断陷北缘断裂系晚更新世以来古地震完整序列研究

The northern margin faults of Hetao graben move fiercely since late Pleistocene. Two M8 historical earthquakes occurred on the faults. The biggest city group of Inner Mongolia is located in the basin. The recent ground fissures in the basin indicated that it is urgent to study the large earthquakes recurrence behavior and seismic risk. Problems still exist about incomplete trenches and trenches’ artificial uncertainty of the previous study. This proposal focuses on the combination of trenches and the vertical displacement limiting methods to study the large earthquakes recurrence behavior and seismic risk of the northern margin faults of Hetao graben since 30ka. The paleoearthquakes will be obtained through trenches digging, with the previous published trench data, 1:50 000 geological mapping results of the faults and the new-found large fault sections. The paleoearthquakes amount will be verified by the marker layer’s vertical displacement between the terraces on the footwall and the borehole on the hanging wall. Thus we will obtain the recurrence interval of the large earthquakes and the elapsed time of the latest events. On basis of the obtained seismic parameters of the characteristic earthquakes, we will assess the probabilistic seismic hazard with the quasi-periodically recurrence model of the characteristic earthquakes. .This study is significant to predict seismic risk about the Hetao graben area. It also will be an important supplement for traditional investigation method of the paleoearthquake, which can be used on study of paleoearthquakes with similar tectonic structure.

河套断陷北缘断裂系晚更新世以来活动强烈，发生过两次8级历史地震。断陷内分布内蒙古最大的城市核心群。沿断裂发现的最新地裂缝等表明，对断裂系大地震复发行为和危险性研究迫在眉睫。前人研究尚存在探槽覆盖不完整，单一探槽方法不确定性等问题。本申请拟通过探槽法和断层位移量限定法相结合，研究断裂系晚更新世以来大地震复发行为和大地震危险性。具体研究内容包括通过开挖探槽，结合已发表探槽、活断层填图探槽、新发现的大型断面，获取完整古地震序列；通过断层下盘台地和上盘钻孔中标志层的断错量，结合同震位移，计算特征地震期次，限定已获取的古地震序列，最终获得各断裂段的大震复发周期以及最近事件的离逝时间；在已获得各段特征地震参数基础上，应用原地准周期复发概率密度函数估算各断裂段未来特征地震危险性概率。相关研究成果为该区的震害防御提供重要依据，也是对传统古地震研究方法的补充，可为构造类似的断裂带开展古地震研究提供依据。

本项目基于断裂下盘台地和上盘钻孔中对应地层的垂直位移共同计算断裂垂直滑动速率。主要使用RTK测量断层下盘山前台地高度，取样测得台地年代学数据，在断层上盘盆地中对应位置布设钻孔，获得钻孔中标志层高度和年代学数据，由下盘的台地和上盘的钻孔共同约束，计算获得断裂各个测点的垂直滑动速率。本项目首次将探槽古地震事件半定量化评估应用于正断层，并给出正断层探槽古地震事件识别证据的等级划分标准，论证古地震事件半定量化评估在正断层中的可行性。项目统计了全球正断裂72处古地震探槽点，发现正断层古地震识别的主要标志有地层垂向错开（VO）、崩积楔（CW）、裂缝充填（FIS）、埋藏古土壤（BP）、角度不整合（AU）、断层向上尖灭（UT）和砂土液化（LF）。综合分析河套盆地北缘断裂系33个古地震探槽，得出色尔腾山山前断裂、乌拉山山前断裂和大青山山前断裂的全新世古地震事件，并讨论了古地震事件的可靠性。运用位移量限定法检验所得古地震事件完整性。三条断裂全新世古地震复发特征表现为准周期，变异系数（COV）分别为0.44、0.58和0.4。结合三条断裂各断裂段和断裂的最后一次古地震事件的离逝时间、古地震复发的平均间隔和垂直滑动速率，我们认为色尔腾山山前断裂各断裂段中圐圙补隆段地震危险性最高，但断裂整体地震危险性较低；乌拉山山前断裂未来百年内发震的风险很高，且发震断层大概率位于包头段；大青山山前断裂在三条断裂中地震危险性最高，且未来地震的发震断层大概率位于土左旗段。同时结合河套盆地区域构造运动，分析了河套北缘活动断裂的垂直活动特征及其形成原因，认为晚更新世以青藏高原向北东扩张的远程效应和鄂尔多斯地体的运动造成了河套盆地北缘断裂的活动，河套盆地地区现代应力场和盆地东部软流物质上涌导致了河套盆地北缘活动断裂的垂直滑动速率自西向东增加。