研究区位于郑州市东南部航空港区，地处华北地块南缘与秦岭造山带北缘构造交汇带，同时也是南华北盆地、渤海湾盆地与鲁西隆起三大构造单元的交汇部位，属于郑州平原区东南部。研究区西南部隶属于嵩箕台拱，前寒武纪结晶基底广泛出露，为华北陆核的重要组成部分；东北部位于开封凹陷西缘，中—新生界沉积厚度巨大。

研究区内断裂均为隐伏断裂，主要呈北西向及近东西向展布，核心发育4条主要断裂，分别为新郑—太康断裂、大隗断裂、郭店断裂及张庄断裂，均表现为正断层性质，反映研究区整体处于拉张构造背景。其中，新郑—太康断裂为区域规模较大的控盆断裂，自西向东横跨新郑市、鄢陵县、扶沟县，止于太康县以南，总长度约150 km，是太康隆起与周口凹陷的边界断裂；张庄断裂为太康隆起与中牟凹陷的分界断裂，控制着区域沉积格局。研究区新生代地层厚度约800 m，主要由粉土、黏性土、砂土组成，为山前冲洪积成因^[7-8]。2010年太康县发生M_S4.7地震，地震精定位结果显示，震中紧邻新郑—太康断裂，表明该断裂与区域地震活动密切相关^[9-11]。

本次深地震反射剖面大体沿107国道布设，呈南北向延伸，剖面南端点位于新郑市段庄村西（113°54'39.3″E，34°20'17.0″N），北端终点位于郑州市航空港区滹沱张村南（113°56'11.3″E，34° 36'23″N），总长度25 km。该剖面自南向北依次穿过新郑—太康断裂（F1）、大隗断裂（F2）、郭店断裂（F3）及张庄断裂（F4）等主要隐伏断裂，覆盖了太康隆起、隆起—凹陷斜坡带及中牟凹陷边缘等典型构造单元，可全面反映研究区地壳精细结构与断裂分布特征（图1）。

图1 研究区地质构造和深地震反射剖面位置图Fig.1 Location map of geological structure and deep seismic reflection profile of the study area

本次深地震反射数据采集严格遵循《深层地震反射勘探技术规范》（DZ/T 0170—2017），结合研究区地质条件与探测目标，优化设计采集参数，确保数据采集精度。检波点距设计为30 m，结合研究区上地壳沉积层分层显著、隐伏断层多为浅层出露的特点，该间距可有效捕捉浅层断层反射信号，同时兼顾深部反射波组的连续性，避免因间距过大导致断层断点识别模糊；激发点距设定为90 m，与检波点距形成3倍配比关系，最高110次覆盖次数，可有效压制城市交通、工业活动产生的随机噪声，提升深部弱反射信号的信噪比，确保下地壳及莫霍面反射信号的清晰识别。

激发系统采用5台28 t可控震源车组合激发，核心参数优化均围绕深部地壳反射信号激发需求设计：扫描频率范围设定为7~70 Hz，其中7~20 Hz低频段可有效穿透上地壳沉积层，激发下地壳及莫霍面弱反射信号，适配研究区深部构造探测目标；20~70 Hz高频段可清晰刻画上地壳浅层沉积层及断层细节，解决城市周边高频噪声干扰导致的浅层反射信号模糊问题；扫描长度20 s、振动次数16次、驱动电平70%的参数组合，可增强激发能量，弥补城市噪声对反射信号的衰减影响，确保深部反射信号的强度与完整性。地震波接收采用10 Hz动圈模拟检波器，适配7~70 Hz的激发频率范围，重点强化对低频深部信号的接收灵敏度，减少低频信号衰减；数据记录采用法国SERCEL公司428XL数字地震仪，2 ms采样率可精准捕捉地震波传播细节，20 s记录长度可完整覆盖地壳及壳幔过渡带（莫霍面）的反射信号，避免因记录长度不足导致深部反射信息丢失。

本次深地震反射资料室内处理采用CGG地震反射处理软件系统，结合原始地震记录特征，针对性开展处理攻关，形成了一套适配研究区地质条件的处理流程，确保处理结果能够真实反映地壳精细结构。主要处理环节包括：

（1）地表静校正：针对研究区地形起伏及近地表低速层不均匀性，采用折射静校正与剩余静校正相结合的方法，消除近地表因素对地震波传播的影响，提升剖面反射同相轴的连续性；

（2）叠前多域去噪：采用叠前时间域、频率域联合去噪技术，有效压制面波、随机噪声及干扰波，保留有效反射信号，提升数据信噪比；

（3）相对保幅处理：通过振幅补偿、均衡处理等手段，保持地震反射振幅的相对真实性，为断裂识别及地层属性分析提供可靠依据；

（4）速度分析与动校正：采用迭代速度分析方法，精准获取不同深度地层的地震波传播速度，通过动校正消除地震波传播时差，使反射同相轴归位准确；

（5）频率拓展：采用巴特沃斯拓频技术，通过Butterworth子波“载波调制”拓宽地震记录优势频率带宽，同时向低频与高频方向拓展，有效减少反射同相轴旁瓣，突出低频深部弱反射信号与高频细节信息，显著提升地震记录分辨率，为深部构造精细刻画提供支撑。图2为拓频处理前后的地震叠加剖面对比，可见拓频处理后，深部低频弱反射信号清晰度显著提升，反射同相轴连续性增强，有效改善了深部构造的识别效果。

上地壳对应TWT 0~6.5 s，整体表现为分层特征明显、反射能量强、层位丰富的特点，横向分段性差异显著，可分为上部（TWT 0~4 s）与下部（TWT 4~6.5 s）两个亚层。

图2 巴特沃斯拓宽低频前后叠加剖面Fig.2 Stacked sections before and after Butterworth low-frequency broadening

上地壳上部（TWT 0~4 s）地层分层清晰，反射同相轴连续性好，沉积特征显著，横向可分为3个区段：①剖面4040~5330 m区段，属于太康隆起区，主要发育新生代沉积层，其下为结晶基底，基底反射能量强、连续性好；②剖面5330~24 470 m区段，属于隆起—凹陷斜坡带，受新郑—太康断裂、大隗断裂、郭店断裂及张庄断裂共同控制，其中新郑—太康断裂与张庄断裂为控洼边界断层，反射波组能量强、同相轴延伸长，控制着区域沉积格局；③剖面24 470 m以北区段，沉积层稳定，主要发育新生代与古生代沉积，反射同相轴平缓、连续性好。

上地壳下部（TWT 4~6.5 s）地壳分层特征不明显，层位较少，反射能量较弱，整体呈现相对均匀的反射特征。上地壳内隐伏断裂发育，且多数断层上断点较浅，表明脆性上地壳受区域应力场作用变形强烈，整体呈现“早期走滑—挤压、后期走滑—拉张”的构造演化特征，与区域构造背景一致。

下地壳对应TWT 6.5~10.2 s，整体反射表现为凌乱、短促、不连续的波组特征，具有明显的“反射透明”性，主要为硅镁层。该特征表明下地壳物质成分相对均匀，塑性变形明显，与上地壳的脆性特征形成鲜明对比，反映了地壳从脆性到塑性的过渡特征。

莫霍面作为壳幔过渡带的重要标志，其反射表现为一组密集的反射震相，具有一定的持续时间与横向延伸长度，反射能量相对较强，且呈现明显的分段特征，分段界限为壳幔过渡带反射的不连续性。

研究区莫霍面TWT为10.2~11.0 s，对应深度约32.8~35.1 km，深度横向变化较大；莫霍面呈不连续分布，在剖面桩号13 170、19 000、24 300 m处被错断，形成挤压成因的逆断层，呈叠瓦状形态。该特征反映了华北克拉通在白垩世左行平移断裂活动的影响下，克拉通完整性受到机械破坏，稳定性降低，同时揭示了研究区处于挤压构造背景下，华北克拉通发生活化的构造特征。此外，上地幔未观测到层状反射，整体呈现“反射透明”特征，表明上地幔物质成分相对均匀，未发育明显的分层结构。

图3 郑州东南部深地震反射叠加时间剖面图Fig.3 Deep seismic reflection stacked time section of southeastern Zhengzhou

图4 大地电磁测深视电阻率断面图Fig.4 Apparent resistivity section of magnetotelluric sounding

（1）本次采用5台28 t可控震源车组合激发模式，在郑州市东南部航空港区完成25 km深地震反射剖面探测，填补了郑州及周边区域深部地震构造研究的空白。获取了高分辨率的地壳结构与构造图像，精细刻画上/下地壳结构与莫霍面形态,明确4条隐伏断裂深部延伸与归并关系，揭示深浅构造耦合特征,以莫霍面叠瓦状逆冲为证据，补充了华北克拉通南缘活化的地震学依据。

（2）研究区地壳可明确分为上、下两层，康拉德面（上下地壳分界面）位于TWT 6.5~7.0 s处，上地壳厚度约20~21 km，下地壳厚度约12~14 km；莫霍面位于TWT 10.2~11.0 s处，深度约32.8~35.1 km，呈不连续分布，具叠瓦状逆断层特征，反映了挤压背景下华北克拉通的活化特征。

（3）上地壳沉积特征显著，发育4条主要隐伏正断层（新郑—太康断裂、大隗断裂、郭店断裂、张庄断裂）；新郑—太康断裂与张庄断裂为区域边界大断裂，向下延伸约15 km；大隗断裂与郭店断裂为新郑—太康断裂的分支断裂，向下归并于主断裂；郭店断裂发育两个次级分支，共同构成区域断裂体系。

（4）上地壳（TWT 0~4 s）反射层位丰富、能量强，呈现典型的脆性变形特征；下地壳（TWT 6.5~10.2 s）具“反射透明”性，表现为塑性变形特征；上地幔未观测到层状反射，物质成分相对均匀。

为明确研究区地壳结构的区域定位与规律性特征，选取郑州周边及华北克拉通南缘典型深地震反射剖面（确山—平舆剖面、辉县—长垣剖面），从地壳厚度、莫霍面深度等核心指标，与本次探测剖面进行横向对比分析，总结区域地壳结构的规律，提升研究结论的区域代表性（表1）。

表1 郑州东南部与其他华北克拉通南缘典型剖面地壳结构对比表Table 1 Comparison table of crustal structures between southeastern Zhengzhou and other typical profiles on the southern margin of the North China Craton

从横向对比结果来看，郑州东南部与周边及华北克拉通南缘典型剖面的地壳结构具有明显的区域共性，反映了华北克拉通南缘地壳结构的整体规律性，结合深部结构细节对比，具体表现为：

（1）地壳分层特征一致，均清晰发育上地壳、下地壳两层结构，以康拉德面为明确分界面，康拉德面均表现为强反射带，成为上下地壳划分的可靠标志。具体来看，本次郑州东南部剖面康拉德面TWT为6.5~7.0 s，确山—平舆剖面为6.0~6.8 s，辉县—长垣剖面为4.5~7.0 s，虽存在小幅时间差异，但均为强反射特征，且对应上地壳硅铝质、下地壳硅镁质的物质组成差异，反映华北克拉通南缘地壳物质组成的纵向分异具有统一性。从深部结构细节对比，各剖面下地壳均呈现“反射透明”特征，表明下地壳物质成分相对均匀、塑性变形明显，与上地壳脆性特征形成鲜明对比，这是华北克拉通南缘地壳深部结构的共性表现。

（2）莫霍面深度整体处于30~43 km范围内，属于华北克拉通南缘正常地壳厚度范围，且莫霍面均存在不同程度的横向起伏与变形，反映区域构造活动对壳幔过渡带的普遍影响。具体对比来看，郑州东南部剖面莫霍面深度32.8~35.1 km，确山—平舆剖面31~35 km，两者深度范围高度相似，均处于华北平原区正常地壳厚度区间；辉县—长垣剖面因位于太行隆起与华北平原过渡带，受隆起挤压影响，莫霍面深度变化幅度较大（33.5~42.7 km），但整体仍未超出华北克拉通南缘正常地壳厚度范围。此外，各剖面莫霍面均存在不同程度的错断或起伏，其中辉县-长垣剖面局部莫霍面错断明显，郑州东南部剖面呈叠瓦状逆断层变形，确山—平舆但横向起伏显著，印证了华北克拉通南缘中生代以来的活化特征在整个区域具有普遍性。

（3）上地壳厚度整体处于13~22 km之间，下地壳厚度处于11~23 km之间，上地壳厚度与区域构造单元密切相关，隆起区上地壳厚度相对较薄，凹陷区上地壳厚度相对较厚，这一规律在各剖面中均得到明确体现。具体深部结构对比显示，本次郑州东南部剖面中，太康隆起区上地壳厚度约20~21 km，中牟凹陷边缘略有增厚，确山—平舆剖面位于华北地块南缘与秦岭造山带过渡区，隆起部位上地壳厚度18 km左右，凹陷部位可达20 km；辉县—长垣剖面太行隆起段上地壳厚度仅13.3~15 km，华北平原段增厚至18~20.1 km，进一步反映了构造单元对地壳厚度的控制作用具有区域一致性。

（4）研究区莫霍面的不连续分布及叠瓦状逆断层特征，与华北克拉通活化的区域构造背景一致。华北克拉通作为古老克拉通，在中生代以来受太平洋板块俯冲及秦岭造山带碰撞挤压的共同影响，发生强烈活化，表现为地壳增厚、断裂活动强烈、莫霍面变形等特征。本次探测发现的莫霍面错断及逆断层构造，进一步证实了华北克拉通南缘的活化特征，为区域深部动力学研究提供了重要的地震学证据。新郑—太康断裂作为区域规模最大的隐伏断裂，其向下延伸至康拉德面附近，且与莫霍面变形位置对应，表明该断裂可能是深部构造应力传递的重要通道，其活动不仅控制着区域沉积格局，还可能与2010年太康M_S4.7地震的发生密切相关。张庄断裂作为另一边界断裂，与新郑—太康断裂相向分布，共同控制着研究区斜坡带的构造形态，其深部延伸特征表明两条断裂可能共同参与了区域构造演化与应力传递。

（5）研究区不同构造单元（太康隆起、中牟凹陷）的地层速度差异较大，上地壳沉积层速度（2.5~4.5 km/s）与结晶基底速度（5.8~6.2 km/s）存在明显差异，本次采用统一平均速度，未充分考虑横向速度不均匀性，可能导致深度计算误差；经估算，速度模型误差导致的地壳厚度、莫霍面深度误差范围约为±0.8~1.2 km，其中凹陷区（沉积层较厚）误差相对较大（±1.0~1.2 km），隆起区（结晶基底埋深浅）误差相对较小（±0.8~1.0 km）。该误差属于深地震反射探测的正常误差范围，不会改变解释的宏观规律。