A study of structure and activity of the north part of Nankou-Sunhe fault in Beijing
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摘要:
通过可控源音频大地电磁测深（CSAMT）、浅层地震和高密度电法地球物理探测手段建立的联合剖面对比，同时开展钻探工程及古地磁样品测试，对南口-孙河断裂带（北段）结构及活动性进行研究。南口-孙河断裂带（北段）由1条主断裂和1条次级断裂组成，断裂带宽约400m，表现为阶梯状断层，向上延伸至第四系。第四纪以来，断裂带活动显著，体现为松散层浅部引张的特点。根据断裂两盘第四纪以来各阶段累积垂直落差，计算出主断裂及次级断裂的活动速率。主断裂在早更新世、中更新世、晚更新世、全新世活动速率分别为0.161mm/a、0.072mm/a、0.468mm/a、0.52mm/a，次级断裂在早更新世、中更新世、晚更新世、全新世活动速率分别0.049mm/a、0.052mm/a、0.223mm/a、0.04mm/a。
Abstract:In this paper, three geophysical exploration methods, i.e., controlled source audio-frequency magnetotelluric sounding (CSAMT), shallow seismic and high density resistivity method, were used to establish combined profile for comparison together with drilling engineering and paleomagnetic sample tests, to study the structure and activity of the north part of Nankou-Sunhe fault. The north part of Nankou-Sunhe fault consists of one main fault and one secondary fault. The fault zone is as wide as 400m, exhibiting a step fault extending upwards to the Quaternary strata. Since Quaternary, the activity of fault zone has been remarkable, which reflects the extensional stress environment in the shallow loose layer. According to the accumulated vertical drop of the two plate of the fault in various stages of the Quaternary period, the activity rate of the main fault and its secondary faults were calculated. The main fault in the Early Pleistocene, Middle Pleistocene, Late Pleistocene and Holocene were 0.161mm/a, 0.072mm/a, 0.468mm/a and 0.52mm/a respectively. The secondary fault in the Early Pleistocene, Middle Pleistocene, Late Pleistocene and Holocene were 0.049mm/a, 0.052mm/a, 0.223mm/a and 0.04mm/a respectively.
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Keywords:
- Nankou-Sunhe fault /
- geophysical exploration /
- combined profile /
- fault zone structure /
- activity rate /
- Beijing
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致谢: 文章撰写过程中得到北京市地质调查研究院蔡向民、吕金波、张磊等专家的悉心指导与帮助，审稿专家提出了宝贵的修改意见，在此一并致谢。
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图 2 NS-2测线联合剖面
a—高密度电阻率反演剖面；b—地震剖面；c—可控源音频大地电磁测深剖面；d—综合解译剖面；F—南口-孙河主断裂；F1—南口-孙河次级断裂；Q—第四系；Qb—青白口系
Figure 2. The profile of NS-2 geophysical exploration line
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图 3 ZK01、ZK02、ZK03钻孔磁性地层与标准极性柱对比[39]
Qp1—早更新世；Qp2—中更新世；Qp3—晚更新世；Qh—全新世
Figure 3. The contrast diagram of borehole profiles
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图 4 南口-孙河主断裂与次级断裂活动性对比
Figure 4. The activity contrast diagram between main faults and secondary faults of Nankou-Sunhe fault
表 1 钻孔剖面第四纪地层划分
Table 1 The partition table of Quaternary of the borehole section
钻孔编号下更新统底界深度/m 下更新统底界深度/m 中更新统底界深度/m 上更新统底界深度/m 全新统底界深度/m ZK01 98 51 28.2 2.0 ZK02 246 111.5 54.5 2.4 ZK03 493.8 157.4 87.7 7.2 
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表 2 南口-孙河主断裂第四纪活动速率
Table 2 The activity rate of the Nankou-Sunhe main fault in the Quaternary period
时代/Ma 地层沉积厚度/m 累积垂直
落差/m垂直平均活动
速率/(mm.a-1)南口-孙河主断裂
活动强度ZK01 ZK03 企新世0~0.01 2 7.2 5.2 0.52 强 晚更新世0.01~0.126 26.2 80.5 54.3 0.468 较强 屮更新世0.126~0.78 22.8 69.7 46.9 0.072 弱 早更新世0.78~2.58 47 336.4 289.4 0.161 较弱
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表 3 南口-孙河次级断裂第四纪活动速率
Table 3 The activity rate of the Nankou-Sunhe secondary fault in the Quaternary period
时代/Ma 地层沉积厚度/m 累积垂直
落差/m垂直平均活动
速率/(mm.a-1)南口-孙河次级断裂
活动强度ZK01 ZK02 企新世0~0.01 2 2.4 0.4 0.040 弱 晚更新世0.01~0.126 26.2 52.1 25.9 0.223 强 屮更新世0.126~0.78 22.8 57 34.2 0.052 较弱 早更新世0.78~2.58 47 134.5 87.5 0.049 弱
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