郯庐断裂带南段重力异常及不同深度的横向构造特征

王　鑫　张景发　姜文亮　蒋洪波田　甜　高　敏　付萍杰

1)中国地震局地壳应力研究所， 地壳动力学重点实验室， 北京　100085 2)山东科技大学， 青岛　266590



郯庐断裂带南段重力异常及不同深度的横向构造特征

王鑫1)张景发1)姜文亮1)蒋洪波1)田甜1)高敏1，2)付萍杰1，2)

1)中国地震局地壳应力研究所， 地壳动力学重点实验室， 北京100085 2)山东科技大学， 青岛266590

为研究郯庐断裂带南段及周边构造的深部特征、 空间展布、 交切关系， 文中利用小波多尺度分析方法对该地区的布格重力场进行场源分离， 剖析不同深度下的地壳横向构造； 同时采用Parker变密度模型对莫霍面深度进行反演分析。研究表明， 郯庐断裂带南段表现为NNE走向的大型重力区域场梯度条带， 切割深度达岩石圈地幔， 其两侧密度结构及构造特征差异明显。沉积层及上地壳密度结构复杂， 郯庐带东支2条断裂形成线性异常纵贯区域； 而西支2条断裂线性异常较弱， 截切EW向的重力异常体断续延展。 中、 下地壳密度结构简单， 断裂带形成宽缓的低异常条带， 反映了白垩纪—古近纪伸展环境下造成的地堑式构造。西支2条主干断裂纵穿合肥市， 沿肥东凹陷西缘向S延伸， 由于舒城以南的高密度圈闭体遮挡， 尖灭于舒城县一带； 而肥中、 六安—合肥、 肥西—韩摆渡EW向的深大断裂交切于西支， 未延伸至东支。该区近代小震多发生于断裂构造所对应的重力高、 低异常转化带之间， 尤其是断裂之间的交会处与郯庐构造带内部， 郯庐断裂带南段为历史强震空区段， 考虑到断裂带莫霍面陡变及与多条深大断裂交切等深部环境， 中强震危险性不容忽视。

郯庐断裂带南段布格重力异常小波多尺度分析横向构造莫霍面地震活动性

0　引言

郯庐断裂带是位于中国东部大陆的大型活动断裂带， 控制着东部地区的构造格局、 岩浆活动、 矿产资源分布、 地震活动等诸多因素(方仲景等， 1986)， 一直是学者们的研究热点。多数学者认为， 郯庐断裂带起源于华北-下扬子陆块印支期的碰撞(徐嘉炜等， 1980； Xuetal.， 1987； Yinetal.， 1993； Zhuetal.， 2009)， 经历了强烈的左行平移、 伸展、 挤压等复杂的演化过程后(徐嘉炜， 1992； 王小凤等， 2000； 朱光等， 2004)， 第四纪以来表现为右旋走滑兼逆冲活动性质(国家地震局地质研究所， 1987)。

郯庐断裂带南段又称嘉山—庐江段， 位于安徽省境内， 北起嘉山县， 南到庐江县， 全长约180km， 由4条主干断裂组成， 自西向东分别为五河-合肥断裂、 石门山断裂、 池河-太湖断裂、 嘉山-庐江断裂。 西侧为华北块体大别山构造带， 东侧为下扬子块体(安徽省地质矿产局， 1987)。郯庐断裂带南段东支2条断裂构造地貌明显， 出露于NNE向延伸的低山丘陵边界。 西支2条断裂构造地貌微弱， 多隐伏于地表之下， 因此关于西支研究尚不够深入且其南延问题存在分歧： 安徽省地质矿产局(1987)及汤加富等(2003)认为， 西支2条断裂近平行展布， 纵穿合肥市， 南延至大别山一带， 其中石门山断裂消失于大别杂岩中， 五河-合肥断裂消失于大别山造山带北部北淮阳地区原卢镇关群中； 而张交东等(2010)提到， 西支2条断裂尖灭于定远县一带， 未南延至合肥市。

随着地球物理技术的快速发展， 重力、 航磁、 大地电磁、 天然地震、 人工地震等探测方法广泛的应用到郯庐断裂带南段的研究之中， 取得了丰富的成果(马杏垣， 1987； 杜晓娟等， 2005； 李云平等， 2006； 李春峰等， 2009； 霍光辉等， 2009； 张交东等， 2010； 张毅等， 2011； 黄耘等， 2011)。 郯庐断裂带南段表现为1条大规模的重磁梯度条带(马杏垣， 1987； 李云平等， 2006； 李春峰等， 2009； 霍光辉等， 2009； 张毅等， 2011)， 两侧构造块体的速度结构差异明显， 具有构造块体边界特征(黄耘等， 2011)， 其经历过复杂的挤压走滑—引张正断层变形过程(杜晓娟等， 2005)； 断裂带内部为西支伸展、 东支走滑的构造样式(张交东等， 2010)。在这些研究之中， 大地电磁、 人工反射地震等测深剖面具有较好的探测深度和垂向分辨率， 但由于测线数量有限， 无法全面反映区域地壳深部的横向构造； 而在重磁平面场的研究中， 所用的数据比例尺较小且场源分离方法有限， 展现的主要是断裂带的宏观展布特征， 不能完全反映出不同深度下的深部详细结构， 因而在郯庐断裂带的深部构造研究上， 重磁技术仍具有很大的发挥潜力。

本文选取116°～118.5°E， 30.5°～33°N作为研究区(图1)， 收集较大比例尺布格重力数据， 利用小波多尺度分析方法与Parker变密度模型， 反演区域地壳密度结构及莫霍面深度分布， 分析多尺度重力异常及不同深度下的横向构造特征， 旨在揭示郯庐断裂带南段及周边构造的深部特征、 空间展布、 交切关系， 进一步探讨其西支2条主干断裂的南延情况， 为该地区的地球物理场及活动构造研究提供参考。

1　数据与方法

重力异常是地壳质量分布不均所引起的重力值偏离正常重力值的异常响应， 它能够直观地反映地质体的分布、 地壳深部结构以及断裂构造展布等信息。然而， 重力场是叠加场， 包含岩石圈不同层次的场源信息， 区域场与局部场信号叠加在一起， 深部场与浅部场信号叠加在一起， 因此在利用重力数据研究深部构造时， 场源信息的有效分离至关重要(曾华霖， 2005)。传统的高次导数、 解析延拓、 趋势面、 频率滤波等方法很难有效地分离重力场信号， 而先进的傅里叶分析方法虽然是地球物理信号强有力的科学工具， 但它只能获得函数F的整体频谱， 不能获取函数的局部特性(方盛明等， 2002)。

现阶段， 快速发展的小波变换方法成为重力异常分解的重要技术手段， 该方法可以分离重力场中交织在一起的信号， 提取出研究对象中不同尺度的局部异常信息， 从而达到位场分离的目的。Mallat(1989)首先提出了小波多尺度分析的塔式算法； 侯遵泽等(1997)阐述了小波多尺度分析原理， 并成功地应用于中国大陆布格重力异常的研究； 杨文采等(2001)利用低阶细节不变准则实现了具有地质意义的重力异常分解； 此外， 还有诸多学者利用小波变换方法在重力场的地质构造研究中取得了丰硕的成果(高德章等， 2000； 方盛明等， 2002； 姜文亮等， 2012； 路晓翠等， 2012； Jiangetal.， 2012， 2014； 王鑫等， 2015)。

二维重力异常的小波多尺度分解表达式可简写为ΔF(x)=AjG+D1G+D2G+…+DjG， 其中AjG是j阶小波变换低频逼近部分， DjG是第j阶小波变换高频细节部分， j=1， …， n(刘天佑， 2007)。利用小波多尺度分析方法对重力场进行场源分离， 可以得到n阶小波变换逼近场与n阶小波变换细节场。 其中小波变换逼近场是深部场源所引起的大规模低频异常信号， 主要反映区域场异常信息； 小波变换细节场是浅部场源体引起的小规模高频异常信号， 主要反映局部场异常信息。

本文收集了研究区较大比例尺的布格重力场资料， 数据采样间隔为2km。 利用重磁勘探软件(GMS4.0)的二维小波多尺度分析模块进行场源分解， 得到1—4阶小波变换逼近场和1—5阶细节场(图2)。 为了更为精细地刻画断裂构造分布及地壳内部结构， 下文将简要介绍小波逼近场， 重点研究小波细节场特征。功率谱是20世纪70年代发展起来的一种重磁场换算方法(Spectoretal.， 1970)， 通过定量分析对数功率谱曲线的斜率， 来估算各阶次小波变换场所对应的近似场源深度。 文中结合功率谱方法， 计算得到区域1—4阶小波变换逼近场和1—5阶细节场对应的近似场源深度值(表1)。

图2　布格重力场的小波多尺度分解过程Fig. 2　The process of wavelet multi-scale decomposition of Bouguer gravity field

表1　各阶小波变换重力场所反映的场源深度

Table1　Depth reflected by each wavelet transform

阶次近似场源深度/km阶次近似场源深度/km1阶逼近8～91阶细节32阶逼近13～142阶细节63阶逼近24～263阶细节124阶逼近40～424阶细节245阶细节38

图3　区域布格重力异常图Fig. 3　Bouguer gravity anomaly map of the study area.

2　重力场分析

2.1布格重力场

布格重力异常是区域场宏观信息的反映。布格重力异常图显示(图3)， 区域重力场总体呈现东高西低的格局， 重力值变化范围为-92.9～19.7mGal。郯庐断裂南段纵穿区域中央， 沿嘉山、 定远东、 肥东、 庐江、 桐城等地形成了1条NNE方向的重力梯度带； 梯度带异常值变化剧烈， 且由北向南逐渐增加， 最大梯度值变化超过1.5mGal/km。合肥以北， 断裂带形成了NNE向的深凹条带， 密度异常低于两侧； 而合肥以南， 断裂带则形成了东高西低的大型重力过渡带。郯庐断裂带分隔了华北块体、 大别山构造带与下扬子块体， 构成了区域内重要的地质与地球物理分界线， 其两侧密度结构及构造特征存在明显差异， 东侧以NE向重力构造为主， 而西侧呈现近EW向的重力异常形态。

区域东侧为下扬子块体， 重力异常整体高， 最高值分布在巢湖—全椒县一线， 达19.7mGal。 区域西侧由华北块体和大别山构造带组成， 西北侧的华北块体表现为中高值异常区， 而西南侧的大别山构造带表现为低异常区， 最低值分布于岳西县以西， 达-92.9mGal， 反映了大别山地块强烈的隆升机制。此外， 图中清晰地界定了其余一级断裂构造边界， 如近EW向的定远-寿县断裂、 肥中断裂、 肥西-韩摆渡断裂等。

2.2小波逼近场

小波逼近场反映的是深部场源引起的低频异常信息， 压制浅层及局部地质体的重力异常， 突出区域优势构造单元。重力1—4阶小波逼近场对应的近似场源深度见表1， 伴随小波逼近阶次的增加， 所体现出的重力异常趋于简单化、 集中化。

1—2阶逼近图中(图4a， b)， 异常值变化范围分别为-86.3～17.2mGal、 -81.8～10.4mGal， 区域大地构造格局清晰可见。 东侧为高值区的下扬子块体， 西北侧为中值区的华北块体， 西南侧为低值区的大别山构造带。 郯庐断裂带产生的NNE走向重力梯度带尤为明显， 呈舒缓波状延伸， 形成东高西低的重力场格局， 反映了中、 上地壳的介质结构横跨断裂带的急剧变化。3—4阶逼近图中(图4c， d)， 异常值变化范围分别为-79.5～4.9mGal、 -74.6～1.0mGal， 局部异常信息逐渐压制， 块体构造及深大断裂的重力异常更为突出， 区域继承着低阶次东高西低的重力场特征， 郯庐断裂梯度条带变得平直而陡立， 控制着块体之间的边界。 4阶逼近图场源深度约41km， 推测断裂带切穿下地壳至上地幔深度， 为岩石圈深大断裂系。

图4　1—4阶布格重力异常小波逼近图Fig. 4　1-4 order approximate images of Bouguer gravity anomaly using multi-scale wavelet analysis method.

2.3不同深度的横向构造特征

小波细节场反映的是线层场源引起的高频异常信息， 抑制深部场响应， 突出局部场的地壳结构特征。1—5阶细节图场对应的场源深度见表1， 1—2阶小波细节图像反映沉积层上地壳重力异常， 3阶小波细节图像反映中地壳重力异常， 4阶小波细节图像反映下地壳重力异常， 5阶小波细节图像反映下地壳底界至上地幔的重力异常。

1阶小波细节图， 重力异常变化剧烈， 支离破碎， 异常值范围为-13.7～10.6mGal， 对应场源深度约3km， 反映的是地壳沉积层的密度差异(图5a)。郯庐断裂带南段的4条主干断裂(五河-合肥断裂、 石门山断裂、 池河-太湖断裂、 嘉山-庐江断裂)总体表现为NNE向的小尺度线状条带， 贯穿区域中央。 东支2条线性特征明显； 西支2条线性异常较弱， 但却切断了多个EW走向的狭长状重力圈闭体， 使圈闭体发生收敛、 断弯、 扭曲等现象， 断续向S延伸至舒城县。合肥—六安一带发育多个长轴方向近EW的高、 低重力异常圈闭条带， 推断为轴面近EW向展布的大型褶皱体， 相继排列的高、 低圈闭条带对应着褶皱体的次级隆凹构造， 在高、 低圈闭体之间形成线性重力梯度带， 3条断裂沿重力梯度带分布， 由北向南依次为肥中断裂、 六安-合肥断裂、 肥西-韩摆渡断裂。区域西南侧大别山构造带中， 梅山-龙河口断裂、 青山-晓天断裂2条断裂形成了NW向的串珠状重力条带， 与构造地貌分布一致(姚大全等， 2003)。 NE向的落儿岭-土地岭断裂与之交切， 并向N延伸至合肥盆地内部， 切割六安-合肥断裂、 肥西-韩摆渡断裂， 使2条断裂所形成的重力异常发生左旋扭曲。

2阶小波细节图， 重力异常凌乱， 场源信息丰富， 异常值在-12.9～9.7mGal之间， 反映了上地壳密度的非均匀性(图5b)。 除断裂构造的线性特征之外， 隆凹构造的重力异常形态逐渐呈现。继承了1阶细节图的特点， 郯庐断裂带南段东支2条断裂形成NEE走向狭长的条带状或串珠状重力异常， 而西支2条断裂依然表现为截切EW向构造体的重力圈闭断续展布。肥中、 六安-合肥、 肥西-韩摆渡3条近EW走向的断裂依然分布于相应的重力梯度带之中， 交切于郯庐断裂带西支， 交切之处的重力等值线见明显扭曲、 断折、 拖曳等现象， 而东支未见EW向扰乱异常， 说明3条断裂未延伸至东侧。淮南一带发育NWW或EW走向的大型断裂构造， 即临泉-刘府断裂、 阜阳-凤台断裂、 颍上-定远断裂， 各自形成了重力梯度条带， 其中颍上-定远断裂南侧出现2个低重力圈闭体， 分别对应颍上凹陷、 定远凹陷， 断裂控制凹陷北缘边界。位于下扬子块体的含山—巢湖一带， 形成了菱形高异常圈闭体， 对应着巢湖-含山隆起构造单元的雏形(苏蓉， 2010)， 其两侧边缘相应形成的弧形断裂构造为滁河断裂、 乌江-罗昌河断裂。

3阶小波细节图， 重力异常圈闭有所增大， 隆凹构造的重力表现突出， 异常值范围-9.0～7.9mGal， 反映了中地壳各地质体岩性密度差异的分布情况(图5c)。图中郯庐断裂带西支2条断裂表现为NEE向的重力梯变条带， 东支2条主干断裂表现为大规模串珠状高重力异常， 且局部地区呈现重力梯度带现象。 肥东县地区出现长轴方向为NNE的椭圆形低重力异常圈闭， 对应肥东凹陷构造单元， 凹陷东西两侧边缘形成重力梯度带； 而郯庐断裂带东、 西支断裂分布于梯度带之中， 控制着凹陷东西两侧边界。淮南地区的颍上凹陷、 定远凹陷低重力圈闭增强， 其北侧的临泉-刘府断裂、 阜阳-凤台断裂、 颍上-定远断裂重力梯度条带依然存在， 3条断裂已切割至中地壳深度。巢湖地区， 巢湖-含山隆起所造成的菱形高异常圈闭明显可见， 与地貌的弧形山脊形态十分吻合， 北侧的低异常圈闭为滁全凹陷， 南侧的低异常圈闭为无为凹陷， 滁河断裂、 乌江-罗昌河断裂挟持于巢湖-含山隆起两侧， 形成弧形重力梯度条带， 分割隆凹构造单元。

图5　1—5阶布格重力异常小波细节图Fig.5　1-5 order detailed images of Bouguer gravity anomaly using multi-scale wavelet analysis method.白色圆圈表示1970—2008年发生的MS2～5地震， 根据震源深度投影到不同深度的小波细节场中

4阶小波细节图， 重力圈闭进一步合并扩大， 异常值为-10.2～8.9mGal， 反映了下地壳深度的横向密度差异(图5d)。下地壳结构相对简单， 郯庐断裂带4条主干断裂的小尺度线性梯度带消失， 整体表现为NNE走向的大型低异常区带现象， 沿嘉山、 定远、 合肥、 舒城东、 庐江延展， 反映了晚白垩纪—古近纪的伸展作用造成的地堑式构造(朱光等， 2001， 2004)， 大规模的拉张作用造成中下地壳的断陷下沉。紧邻郯庐断裂带东侧为张八岭隆起带， 形成大型串珠状的高异常区带， 与郯庐裂谷走向一致。合肥—六安一带的肥中断裂、 六安-合肥断裂、 肥西-韩摆渡断裂继承了2、 3阶的重力异常效应， 依然表现为EW向的重力梯度带， 说明3条断裂已切割至下地壳深度， 属于区域深大断层。淮南一带的临泉-刘府断裂、 阜阳-凤台断裂、 颍上-定远断裂， 重力梯度带逐渐消失， 推测切割深度仅至中地壳。巢湖地区的巢湖-含山隆起两侧的滁河断裂、 乌江-罗昌河断裂， 其弧形重力梯度带尚存， 推测下切深度达下地壳， 属于区域壳断裂。

5阶小波细节图， 重力变化趋于简单， 重力值为-12.6～9.1mGal， 反映了下地壳底部到上地幔顶部造成的异常响应， 揭示了莫霍面起伏至上地幔物质密度的横向变化特征(图5e)。区域整体表现出 “高—低—高”的重力格局， 郯庐裂谷带作为地壳沉降区， 对应重力负异常， 而东侧的华北块体及西侧的下扬子块体表现为大面积中高异常， 大别山构造带为负异常区。沿滁州东—巢湖—庐江—贵池西一线， 出现NNE走向的高值异常条带， 密度异常明显高于两侧， 推断是岩石圈地幔局部上涌， 地幔物质沿东支断裂通道上涌， 造成下地壳熔融、 岩石圈减薄所致(谢成龙等， 2008)。

2.4郯庐断裂带西支南延问题的讨论

本文基于不同尺度的重力小波细节场， 在郯庐断裂带南段西支2条断裂的南延问题上给予了一定的解释。1—2阶重力细节图中， 西支2条线性特征较弱， 但交切了一系列EW走向的狭长状重力构造圈闭， 使其发生收敛、 断折、 扭曲等现象， 断续向南追踪至舒城县一带。3—4阶重力细节图中， 郯庐断裂带西支形成了显著的重力梯度条带， 沿肥东凹陷西缘分布， 控制了肥东凹陷低异常圈闭的西边界； 断裂南延至舒城县一带， 由于舒城以南出现高异常圈闭体遮挡， 阻碍断层向南延展， 推测尖灭于此。

3　莫霍面反演

本文采用Parker变密界面模型反演区域莫霍面深度(Parker， 1973)。以往的重力资料反演莫霍面的研究中， 采用均匀密度模型， 壳幔密度差为1常数， 而实际上地壳密度是随深度变化而变化的， 壳幔密度差为变量。Parker模型是密度随深度呈指数变化的模型， 因此用来反演莫霍面深度更为准确； 该模型需要界面的平均深度值与界面上下的密度差值作为初始条件， 其表达式为

式中，Δρ0为界面密度差， μ为变密度因子， Z为深度。

参考前人的地震测深资料(董树文等， 1998； 刘福田等， 2003； 朱介寿等， 2005； 熊小松等， 2009)， 得出区域速度结构及壳幔界面的平均深度作为反演的约束条件(表2)， 利用密度与P波速度的经验公式ρ=0.77+0.32Vp计算下地壳及上地幔的密度值(Berteussen， 1997)。区域华北块体、 下扬子块体的莫霍面平均深度约为33.5km， 而大别山构造带的莫霍面深度约为41km， 壳幔密度差为0.31g/cm3。4阶小波逼近图(图4d)基本消除了局部重力异常响应， 场源深度约为41km， 反映了莫霍面及上地幔引起的重力异常特征， 因此用来反演莫霍面深度最佳。

表2　地壳深度、 P波速度、 密度列表

Table2　List of P wave velocity， crustal density and average crustal depth of the study area

VP/km·s-1密度/g·cm-3区域华北块体、下扬子块体的莫霍面深度/km区域大别山构造带的莫霍面深度/km下地壳6.8～7.22.95～3.0732～3540～42上地幔顶部8.03.33——

图6　区域莫霍面分布图Fig. 6　Moho topographic map of the study area.

反演结果如图6 所示， 莫霍面横向起伏变化较大， 范围在32.3～42.5km之间， 界面由东北至西南逐渐加深， 地壳由西南向东北方向逐渐减薄。区域莫霍面分布形态与地形地表形成明显的负相关性。区域的东北及西侧地区， 莫霍面埋深较浅且变化幅度小， 对应着华北及下扬子块体的平原丘陵地貌， 仅局部地区出现小幅度上隆或下凹， 地壳厚度整体偏薄。区域西南缘的大别山构造带莫霍面埋深大， 急剧下降， 深度接近42.5km， 表明大别山构造带强烈隆起过程中受重力均衡调整作用而使得莫霍面严重下倾， 莫霍面深度与隆升地貌特征也形成了鲜明对比。

郯庐断裂带南段形成了NNE走向的大型莫霍面陡变带， 造成区域东西分异的格局， 分隔东侧的华北、 大别山与西侧的下扬子块体。连线北侧的华北块体、 下扬子块体， 由西向东横跨郯庐断裂带， 莫霍面深度由近33km迅速下降至35km， 随后上隆至32～33km， 形成两侧浅中间深的 “凹槽”条带； 连线南侧的大别山构造带、 下扬子块体由西向东横跨郯庐带， 莫霍面深度由西侧的38km迅速上升至东侧的33km， 起伏变化高达5km以上， 反映了郯庐断裂带构造边界带的特性。

4　地震震源深度与构造的关系

本文收集了1970—2008年的地震数据(MS2～5)， 按震源深度1～4km、 4～8km、 8～16km、 16～28km、 28～34km分类， 投影到相应场源深度的重力小波细节场之中， 进而分析近代地震震源深度与构造之间的关系。1—2阶细节场中(图5a， b)， 震中集中分布于大别山构造带的NE向梅山-龙河口、 青山-晓天断裂与NW向落儿岭-土地岭断裂交会处， 3条断裂为地震活动断裂(姚大全等， 2003)， 因此频发浅源地震； 相比而言， 华北、 下扬子块体及郯庐构造带少有浅源地震发生。3—4阶细节场中(图5c， d)， 震中分布均匀， 地震多发生于断裂构造对应的重力高、 低转化带之间， 特别是断裂带之间的交会处， 郯庐构造带内部频发中下地壳深度的地震， 而在肥中、 六安-合肥深大断裂与郯庐断裂带交会部位(合肥市一带)出现小震丛集现象， 在梅山-龙河口、 青山-晓天断裂与落儿岭-土地岭断裂交会处也发育中地壳深度的小震丛集。5阶细节场中(图5e)， 地震极少且主要发生在高重力异常圈闭体内部及其边缘， 推测为上地幔高密度物质的局部上隆诱发所致。综上可知， 该地区大别山构造块体的近代小震活动性较强， 郯庐断裂带次之， 相比之下华北、 下扬子块体较弱。

5　认识与讨论

郯庐断裂带南段形成的大型重力、 航磁梯度条带现象前人已有诸多论述， 而文中较大比例尺的布格重力场充分表明， 断裂带形成大尺度重力梯度条带， 分隔东、 西两侧的华北块体、 大别山构造带与下扬子块体， 其两侧的密度结构及构造特征差异明显； 东侧以NE向异常构造为主， 而西侧呈现近EW向的重力形态。此外， 重力小波逼近场进一步佐证了断裂带切割深度达岩石圈地幔， 属于超壳断裂系。

郯庐断裂带南段西支2条断裂浅部截切了EW向的狭长状重力异常体， 使其发生断折、 扭曲、 拖曳， 深部沿肥东凹陷西缘形成梯度条带， 在空间展布上纵穿合肥市， 南延至尖舒城县一带； 由于舒城以南出现高密度圈闭体遮挡， 阻碍其向S延展， 推断南延端点位于此。姚大全等(2004)利用线层人工地震方法在合肥市市区内探测到了西支五河-合肥断裂(F2)的存在， 其断面NW向陡倾， 晚第四纪主要呈逆冲性质， 这间接证实了文中西支南延结果的合理性。

该区沉积层及上地壳结构复杂， 郯庐断裂带南段东支2条主干断裂形成各自的线性异常纵贯区域， 而西支2条主干断裂线性特征较弱， 但截切了EW向的重力异常体断续延展。 中、 下地壳结构简单， 郯庐断裂带形成宽缓的低异常区， 反映了白垩纪—古近纪伸展环境下造成的地堑式构造， 两侧发育颍上凹陷、 定远凹陷、 滁全凹陷、 舒城凹陷等构造单元及多条深大断裂， 东侧的肥中、 六安-合肥、 肥西-韩摆渡EW走向的深大断裂交切于西支， 未延伸至东支， 西侧的滁河、 乌江-罗长河等深大断裂未交切于郯庐断裂带。

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Abstract

To research the faults distribution and deep structures in the southern segment of Tan-Lu fault zone(TLFZ)and its adjacent area， this paper collects the Bouguer gravity data and makes separation by the multi-scale wavelet analysis method to analyze the crustal transverse structure of different depths. Meanwhile Moho interface is inversed by Parker variable density model. Research indicates that the southern segment of TLFZ behaves as a NNE-directed large-scale regional field gravity gradient zone， which separates the west North China-Dabie orogen block and the east Yangtze block， cutting the whole crust and lithosphere mantle. There are quite differences of density structures and tectonic features between both sides of this gradient belt. The sedimentary and upper crustal density structure is complex. The two east branches of TLFZ behave as linear gravity anomalous belt throughout the region， whereas the two west branches of TLFZ continue to extend after truncating the EW-trending gravity anomaly body. The lower crustal density structure is relatively simple. TLFZ behaves as a broad and gentle low abnormal belt， which reflects the Cretaceous-Paleogene extension environment caused graben structure. The two west branches of TLFZ， running through Hefei city， extend southward along the west margin of Feidong depression and pinch out in Shucheng area due to the high density trap occlusions in the south of Shucheng. The Feizhong Fault， Liu’an-Hefei Fault， and Feixi-Hanbaidu Fault intersect the two west branch faults of TLFZ without extending to the east. Recent epicenters are mainly located in conversion zones between the high-density and the low-density anomaly， especially in TLFZ and the junction of the faults， where earthquakes frequently occurred in the upper and middle crust. As strong earthquakes rarely occur in the southern segment of TLFZ， considering its deep feature of abrupt change of the Moho and intersections with many EW-trending faults， the hazard of strong earthquake cannot be ignored.

TRANSVERSE STRUCTURES FEATURES OF DIFFERENT DEPTHS DERIVED FROM BOUGUER GRAVITY ANOMALIES IN THE SOUTHERN SEGMENT OF TAN-LU FAULT ZONE

WANG Xin1)ZHANG Jing-fa1)JIANG Wen-liang1)JIANG Hong-bo1)TIAN Tian1)GAO Min1，2)FU Ping-jie1，2)

1)KeyLaboratoryofCrustalDynamics，InstituteofCrustalDynamics，ChinaEarthquakeAdministration，Beijing100085，China2)ShandongUniversityofScienceandTechnology，Qingdao266590，China

the southern segment of Tan-Lu fault zone， Bouguer gravity， multi-scale wavelet analysis， transverse structure， Moho interface， seismic activity

2015-05-15收稿， 2015-11-09改回。

中国地震局地壳应力研究所中央级公益性科研院所基本科研业务专项(ZDJ201302、 ZDJ201301)与合肥市地震活断层探测及地震危险性分析项目共同资助。

P315.2

A

0253-4967(2016)02-370-16

王鑫， 男， 1986年生， 2011年毕业于中国地质大学(北京)， 获硕士学位， 助理研究员， 主要从事遥感、 重磁技术地学应用研究， 电话： 010-62846725， E-mail: wangxinjapan@163.com。

doi:10.3969/j.issn.0253- 4967.2016.02.011