地震地质 ›› 2024, Vol. 46 ›› Issue (5): 1123-1150.DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2024.05.008
孔祥魁1)(), 刘代芹2,3,4),*(), 艾力夏提·玉山2,3), 李杰2,4), 陈丽2), 李瑞2,4), 陈荣柳1)
收稿日期:
2023-09-01
修回日期:
2023-10-16
出版日期:
2024-10-20
发布日期:
2024-11-22
通讯作者:
刘代芹, 男, 1979年生, 正高级工程师, 博士生导师, 主要从事大地测量、 重力测量及地壳形变研究工作, E-mail: 作者简介:
孔祥魁, 男, 1998年生, 现为中国地质大学(北京)地球物理学专业在读博士研究生, 研究方向为深部地球物理, E-mail: 154716419@qq.com。
基金资助:
KONG Xiang-kui1)(), LIU Dai-qin2,3,4),*(), AILIXIATI·Yushan2,3), LI Jie2,4), CHEN Li2), LI Rui2,4), CHEN Rong-liu1)
Received:
2023-09-01
Revised:
2023-10-16
Online:
2024-10-20
Published:
2024-11-22
摘要:
文中基于2019年4月—2022年4月乌鲁木齐及周边地区流动重力观测资料, 采用绝对重力控制进行经典平差计算, 获取研究区重力场时空演化特征图像。针对0.5a尺度和1a尺度重力场变化并结合构造地质部位分析重力剖面变化图像, 分析了乌鲁木齐及周边地区的重力场变化特征。此外, 文中采用小波多尺度分析方法, 对乌鲁木齐及周边地区2019—2020年、 2020—2021年和2021—2022年3a的重力场动态变化数据进行处理, 分解不同场源异常, 并对分离出的异常信息进行解释和分析, 以此提升地震前兆重力异常的可信度。结果表明, 研究区重力场具有明显的分区特征, 整体以负值变化为主, 正、 负重力变化交替出现; 小波重力细节反映异常区域与地质构造吻合, 功率谱估算的近似场源深度与crust1.0模型相近; 此外, 基于流动重力观测资料反演得到研究区地壳内部等效视密度变化特征。文中的研究成果将为研判乌鲁木齐及周边地区未来的重力场变化趋势提供初步依据。
孔祥魁, 刘代芹, 艾力夏提·玉山, 李杰, 陈丽, 李瑞, 陈荣柳. 乌鲁木齐及周边地区重力场及视密度变化特征[J]. 地震地质, 2024, 46(5): 1123-1150.
KONG Xiang-kui, LIU Dai-qin, AILIXIATI·Yushan, LI Jie, CHEN Li, LI Rui, CHEN Rong-liu. STUDY ON THE VARIATION CHARACTERISTICS OF GRAVITY FIELD AND APPARENT DENSITY IN URUMQI AND ITS SURROUNDING AREAS[J]. SEISMOLOGY AND GEOLOGY, 2024, 46(5): 1123-1150.
图 1 乌鲁木齐“首府圈”综合形变监测网 F1八钢-石化隐伏断层; F2王家沟断层; F3西山断层; F4碗窑沟断层; F5雅玛里克断层; F6红雁池断层; F7大草滩断层;F8柴窝堡坳陷北缘隐伏断层; F9柴窝堡盆地南缘断层; F10准噶尔盆地南缘断层; F11依连哈比尔尕断层
Fig. 1 Comprehensive deformation monitoring network of Urumqi “Capital Circle”.
断裂名称 | 长度/km | 走向 | 倾向 | 倾角 | 运动性质 | 活动时代 |
---|---|---|---|---|---|---|
八钢-石化隐伏断裂 | 41 | NEE | SSE | 75°~85° | 逆冲 | 上更新统 |
九家湾断裂 | 3~5 | 50° | NNW、SSE | 53°~84° | 正断 | 全新统 |
王家沟断裂 | 9~15 | NEE | NNW | 33°~78° | 逆冲 | 全新统 |
西山断裂 | >35 | 近EW | NNW | 45°~75° | 逆冲 | 上更新统 |
碗窑沟断裂 | 55 | NE | NW | 45°~75° | 逆冲 | 上更新统 |
雅玛里克断裂 | >45 | NE | SE | 70°~80° | 逆冲 | 上更新统 |
红雁池断裂 | 35 | NWW | SSW | 25° | 左旋走滑逆冲 | 上更新统 |
大草滩隐伏断裂 | 26 | 近EW | N | 陡倾 | 逆冲 | 中更新统 |
柴窝堡坳陷北缘隐伏断裂 | 88、40 | EW、NE | NNE | 陡 | 逆冲 | 中更新统 |
柴窝堡盆地南缘断裂 | 70 | 近EW | S | 陡 | 逆冲 | 全新统 |
二道沟断裂 | 130 | 近EW | S | 40°~70° | 逆冲 | 全新统 |
依连哈比尔尕断层断裂 | 374 | 305° | SW | 40°~70° | 右旋走滑逆冲 | 上更新统 |
表1 研究区主要断裂带
Table 1 The main fault zones in the study area
断裂名称 | 长度/km | 走向 | 倾向 | 倾角 | 运动性质 | 活动时代 |
---|---|---|---|---|---|---|
八钢-石化隐伏断裂 | 41 | NEE | SSE | 75°~85° | 逆冲 | 上更新统 |
九家湾断裂 | 3~5 | 50° | NNW、SSE | 53°~84° | 正断 | 全新统 |
王家沟断裂 | 9~15 | NEE | NNW | 33°~78° | 逆冲 | 全新统 |
西山断裂 | >35 | 近EW | NNW | 45°~75° | 逆冲 | 上更新统 |
碗窑沟断裂 | 55 | NE | NW | 45°~75° | 逆冲 | 上更新统 |
雅玛里克断裂 | >45 | NE | SE | 70°~80° | 逆冲 | 上更新统 |
红雁池断裂 | 35 | NWW | SSW | 25° | 左旋走滑逆冲 | 上更新统 |
大草滩隐伏断裂 | 26 | 近EW | N | 陡倾 | 逆冲 | 中更新统 |
柴窝堡坳陷北缘隐伏断裂 | 88、40 | EW、NE | NNE | 陡 | 逆冲 | 中更新统 |
柴窝堡盆地南缘断裂 | 70 | 近EW | S | 陡 | 逆冲 | 全新统 |
二道沟断裂 | 130 | 近EW | S | 40°~70° | 逆冲 | 全新统 |
依连哈比尔尕断层断裂 | 374 | 305° | SW | 40°~70° | 右旋走滑逆冲 | 上更新统 |
图 2 研究区地理位置及地质构造(改自Wu et al., 2022) a 研究区地理位置; b 乌鲁木齐前陆冲断体系的构造格局和断层几何形状。Pz 古生代; T 三叠纪; J 侏罗纪; K 白垩纪;E 古近纪; N1 新近纪; N2 上新世; Q 第四纪。 黑色虚线表示轴向表面位置, 彩色线表示地层边界
Fig. 2 Geographical location and geological structure of the study area(modified after Wu et al., 2022).
图 3 研究区半年尺度重力场变化图 a 2019年4月—2019年7月; b 2019年7月—2020年3月; c 2020年3月—2020年9月; d 2020年9月—2021年4月;e 2021年4月—2021年9月; f 2021年9月—2022年4月
Fig. 3 Gravity field variation at half-year scale in the study area.
图 4 研究区1a尺度及3a尺度重力场时空变化 a 2019年4月—2020年3月; b 2020年3月—2021年4月; c 2021年4月—2022年4月; d 2019年4月—2022年4月
Fig. 4 Temporal and spatial variations of gravity field at one-year and three-year scales in the study area.
图 6 2019—2020年重力场小波分解逼近图和细节图 a 原始图; b 5阶逼近图A5; c 2阶细节图D2; d 3阶细节图D3; e 4阶细节图D4; f 5阶细节图D5
Fig. 6 Map of gravity field wavelet decomposition approximation(and in some details)in 2019—2020.
图 7 2020—2021年重力场小波分解逼近图和细节图 a 原始图; b 5阶逼近图A5; c 2阶细节图D2; d 3阶细节图D3; e 4阶细节图D4; f 5阶细节图D5
Fig. 7 Map of gravity field wavelet decomposition approximation(and in some details)in 2020—2021.
图 8 2021—2022年重力场小波分解逼近图和细节图 a 原始图; b 5阶逼近图A5; c 2阶细节图D2; d 3阶细节图D3; e 4阶细节图D4; f 5阶细节图D5
Fig. 8 Map of gravity field wavelet decomposition approximation(and in some details)in 2021—2022.
图 9 研究区2~5阶小波细节场径向功率谱 由上至下分别为2~5阶小波细节, 由左至右分别为2019—2020年、 2020—2021年、 2019—2022年
Fig. 9 The radial power spectrum of wavelet detail field with order of 2~5 in the study area.
阶次 | 2019—2020年 近似场源深度/km | 2020—2021年 近似场源深度/km | 2021—2022年 近似场源深度/km |
---|---|---|---|
D2 | 6.7 | 7.2 | 7.0 |
D3 | 13.6 | 15.1 | 14.3 |
D4 | 25.7 | 35.4 | 29.6 |
D5 | 40.1 | 45.1 | 42.9 |
表 2 研究区2~5阶小波细节场等效源深度
Table 2 The equivalent source depth of wavelet detail field with order of 2-5 in the study area
阶次 | 2019—2020年 近似场源深度/km | 2020—2021年 近似场源深度/km | 2021—2022年 近似场源深度/km |
---|---|---|---|
D2 | 6.7 | 7.2 | 7.0 |
D3 | 13.6 | 15.1 | 14.3 |
D4 | 25.7 | 35.4 | 29.6 |
D5 | 40.1 | 45.1 | 42.9 |
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