从研究区的深部构造特征看, 三峡地区存在一条北北东向的重力梯度带, 它是大兴安岭-武陵山巨型重力梯度带的一部分。 其西部以保康以西、 兴山、 秭归、 五峰、 鹤峰为界; 东界为南漳、 宜昌、 大庸一线; 黄陵背斜、 仙女山断裂位于该梯度带内。 其宽度为70～150km, 最大梯度值为1.1 mGal/km, 自东侧的-35mGal减小到西侧的-105mGal,相应的莫霍面埋藏深度自37km增加到41km, 其最大梯度为3.3°左右(图2-4)。 该梯度带在华北以及东北, 梯度值较高, 沿梯度带有切割莫霍面的深大断裂分布。 在东北对应于嫩江断裂, 控制着松辽盆地的发展演化过程; 在华北平原, 莫霍面表现为沿深大断裂的差异性升降, 越过秦岭后, 莫霍面过渡为向西缓倾, 深部不存在与梯度带相对应的深大断裂。 梯度带东部的江汉平原地区, 重力异常值相对高, 变化不大, 相应莫霍面埋藏较浅(34～37km), 总体向西缓倾; 梯度带西侧的鄂西高原地区重力异常值很低, 地壳厚度大。以长江为界, 南北稍有不同, 以南地区重力异常极为平缓, 自-120～-105mGal, 地壳厚度自41.5～42.3km, 异常带宽阔, 呈北东向展布。 长江以北的重力值变化较大, 自-145～-115mGal, 呈宽缓的椭圆形分布, 呈南东向分布, 地壳厚度自42～44km。 同时从研究区人工地震测深综合解释剖面图(图2-5)中可以看出, 研究区的地壳具有上、中、下三大地球物理—地质层组成, 上地壳下部—中地壳的起伏变化已经很平缓, 表明地表断裂对中地壳的影响已经很小, 地表断裂绝大多数消失于上地壳, 甚至主要消失于基底构造层, 表明盖层构造属于基底滑脱式构造组合。 以上特征表明, 研究区的地壳结构相对完整, 莫霍面连续、 完整, 重力梯度带与地表断裂构造的展布无明显的相关性, 一些强震也不发生于梯度带上。
图2-4 三峡地区莫霍面埋深图(据国家地震局内部资料)
图2-5 人工地震测深综合解释剖面图(国家地震局)
莫霍面的起伏形态特征变化主要分为主动变化和被动变化, 主动变化表现为莫霍面隆起在先, 地壳结构随之发生变化,地表主要表现为形成裂谷; 被动变化表现为地壳结构首先发生变化, 莫霍面在地壳结构变化基础上调整形成现今起伏形态, 挤压隆起区具有类似特征。从研究区莫霍面的基本形态特征以及地震发震位置来看, 本区的莫霍面形态属于被动调整过程的结果。地震活动主要集中于板内, 较为完整的地壳结构使板内能够聚集储存较高的能量, 具备了孕育地震的条件。前人对于大兴安岭-武陵山重力梯度带的认识: 认为该梯度带为太平洋板块俯冲条件下对中国大陆影响的西部边界。 按照这种认识在研究区重力梯度带东侧应该具有中国东部构造域特征, 向西越过重力梯度带则逐渐向中国西部构造域演化, 同样在三峡地区重力梯度带西侧燕山运动时期主要表现为挤压构造(形成川东褶皱带), 在其东侧燕山运动表现引张活动形成断陷盆地(仙女山断陷盆地), 在该地区形成明显的构造过渡带。
岩矿磁性测定结果表明: 古生代、 中新生代沉积岩表现为无磁性岩石, 磁化率一般为零; 前震旦系的变质岩以及花岗岩具弱磁性; 闪长岩类具中等磁性; 玄武岩、 橄榄岩等基性及超基性岩类则具有极强磁性。 因此, 在航磁图上, 沉积岩、 变质岩及酸性岩浆岩分布区多为负异常, 而基性及超基性岩类分布区及埋藏区均表现为正异常。不同磁性岩石与地壳的物质分层相对应, 莫霍面以上大陆地壳具有双层结构。 上部为具有弱磁性的花岗质地壳, 下部为具有强磁性的玄武质地壳。 地壳受断裂切割或差异性升降, 造成底层物质上移, 从而引起磁性物质不均匀分布, 在地表形成磁异常。 因此, 区域磁异常特征是基地构造特征的反应。
从三峡库区航空磁测△T等值线图中可以看出, 三峡地区存在三个不同的磁场区(图2-6)大致呈北西西向展布, 自北向南: 神农架负磁场区, 该区基底由弱磁性的变质岩和花岗岩组成, 与该区出露的结晶基底相吻合, 其中分布一些孤立的正磁体; 建始-长阳强磁场区, 由两个强磁性基底组成, 表明该区下部有基性岩浅埋藏体, 磁场等值线呈宽缓的椭圆形态; 五花台-渔洋关弱磁场区。 在秭归-兴山以东的黄陵地区, 磁异常存在畸变和突变, 表明该区基底经历了两期构造的叠加, 与秭归向斜、 黄陵背斜的形成过程关系密切。
图2-6 三峡地区磁异常等值线图