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银川断陷盆地属贺兰山构造带，位于青藏高原东北缘、阿拉善地块和鄂尔多斯地块的交汇部位，是新生代应力场作用下贺兰山构造带解体而形成的次级构造?—银川地堑。银川地堑形成于渐新世初期，盆地四周都由断裂控制，东界是黄河断裂带，西界是贺兰山东麓断裂带，南界是牛首山-罗山断裂带，北界是正谊关断裂带；盆地内还有平行于边界断裂走向的许多隐伏断层（如芦花台断裂、平罗-银川断裂），是现代构造活动强烈的地区。银川断陷盆地历史上于1739年发生过8.0 级银川-平罗大地震，这种在大陆内部具备8 级以上发震能力的正断层系统是很罕见的。关于该活动构造带与两侧相对稳定的地块之间有怎样的深部结构差异，构造带内部银川盆地和贺兰山下方结构样式是如何组合的，深部过程在浅表有怎样的反映等科学问题，还缺乏足够的深部地球物理学证据。通过地震学方法获得其三维岩石圈精细结构，可为深入了解构造边界带与相邻块体的结构差异及其对岩石圈结构和构造演化的影响、认识华北克拉通破坏的空间不均匀性及其动力学过程提供重要约束。

为深刻认识银川盆地-贺兰山正断层系统构造系统下方的精细结构，牛竞技电竞官网王未来研究员团队在该构造系统附近布设了104个宽频带流动台站，同时收集周边固定台站和其他流动台站资料，通过对206个台站的接收函数与面波联合反演研究，获得了构造区下方100km深度范围内高精度三维S波速度结构，然后进一步分析了沉积层厚度及其波速、地壳厚度、壳幔低速体等模型。结果显示，在银川盆地内部以四条断裂为界呈现典型的“堑中堑”盆地特征；通过对正断层系统的地震活动性分析，在盆地南侧发现一个沉积层厚度变化显著、地震分布集中的条带，推测为正断层系统的南部边界。从深浅部速度结构异常体分布来看，贺兰山-银川盆地交界两侧在上地壳、下地壳和上地幔范围内存在不同的速度结构分异现象：在上地壳西侧高速、东侧为低速，在下地壳西侧低速、东侧高速，上地幔在交界带呈低速外侧呈高速。这一速度结构分异现象可能与构造带位于阿拉善和鄂尔多斯块体之间有关。银川-平罗8.0级主震发生在银川盆地下方四条断裂交汇部位，位于盆山交界高低速分异部位偏高速区一侧，盆山交界下方的上地幔低速异常体可能促进了地震成核。综合地质钻探证据、微震活动性、区域应力场和本研究速度模型，推测贺兰山东麓断裂带是1739年银川-平罗8.0级大地震的发震构造。

图1研究区周边主要构造和台站分布

其中：黑色线为断裂分布，蓝色实线代表黄河，圆圈为地震；绿色三角形为固定台站，蓝色三角形是此前的流动台站，红色三角形是本研究布设的流动台站。

图2 研究区9个深度对应的S波速度结构分布

其中：白色虚线为银川盆地边界，黑色线条为断裂。

图3 基于联合反演结果获得的沉积层厚度（a）、沉积层S波速度平均值（b）、地壳厚度（c）、下地壳S波速度平均值（d）

其中白色虚线为银川盆地边界，黑色线条为断裂；圆圈为地震，黑色圆、天蓝色圆、绿色圆和黄色圆分别表示M2.0~4.9级、M5.0~5.9级、M6.0~6.9级和M7.0~7.9级地震，红色圆表示银川-平罗M8.0级地震。

图4 横跨贺兰山银川盆地构造带（银川-平罗M8.0级地震震源区）剖面下方速度异常体分布图，其中黑色线为断层，白色线为Moho界面

圆圈为地震，红色圆表示银川-平罗M8.0级地震，震源机制解来自宁夏回族自治区地震局（红色震源机制距离剖面-30~30km范围内），剖面中地震来自黑色点线所围的区域

大型正断层系统一般对应着分布有较厚第四系沉积层的断陷带区域，环境噪声较高，如何获得可靠的接收函数和面波频散是需要解决的关键问题。本研究构建了厚沉积层断陷区正断层系统深部结构研究的接收函数和面波联合处理流程，给出了银川盆地-贺兰山正断层系统构造系统下方的精细结构，并对1739年银川-平罗8.0级大地震的发震构造和孕震环境进行探讨。相关成果在正断层系统深部结构研究方面可获得应用。成果发表于“SCIENCE CHINA Earth Sciences”，受牛竞技电竞官网基本科研业务费专项（批准号：DQJB19A35）、国家自然科学基金（批准号：41974058）和国家重点研发计划项目（批准号：2018YFC1504103）资助。

【相关文献列表】

Wang Weilai, Cai Guangyao, Lai Guijuan, Zeng Xianwei, Bao Jingjing, Zhang Long, Su Jun, Chen Mingfei. 2023. Three-dimensional S-wave velocity structure of the crust and upper mantle for the normal fault system beneath the Yinchuan Basin from joint inversion of receiver function and surface wave. Science China Earth Sciences, 66, https://doi.org/10.1007/s11430-022-1059-y.

王未来, 蔡光耀, 来贵娟, 曾宪伟, 包晶晶, 张龙, 宿君, 陈明飞. 2023. 基于接收函数和面波联合反演的银川盆地下方正断层系统三维壳幔S波速度结构. 中国科学: 地球科学, 53, doi: 10.1360/SSTe-2022-0138.

【作者简介】

王未来，牛竞技电竞官网研究员，主要从事流动台阵观测、深部速度结构反演、地震精定位和智能监测平台开发等研究，以第一作者和通讯作者发表SCI收录科技论文14篇，包括EPSL、JGR、SRL、GJI、SCES、FES等多篇论文，先后承担国家自然科学基金、国家重点研发专项专题、地震行业科研专项、科技部数据共享项目任务等项目。2017年荣获中国地震学会“李善邦奖”，2018 年荣获“陈宗器地球物理优秀论文奖”，2022年入选中国地震局青年人才计划。