利用地震走时层析成像方法确定西昌地区断裂带深部几何形态

断裂深部产状和空间几何关系是研究地壳运动变形、动力作用及其地表响应的基础,也是模拟发震断裂与强震关系的基础。为了研究川西南地区强震活动与安宁河、则木河和金河断裂的关系,对盐源-西昌-雷波高分辨地震折射剖面初至Pg波走时和断层面反射波走时进行模拟,获得了川滇活动地块东边界带安宁河、则木河和金河断裂的深部形态。结果表明:在上地壳内,安宁河断裂和则木河断裂东倾32°～35°,其速度结构为舌状低速带,二者规模较大,延伸到了基底。金河断裂东倾约30°,向下延伸至少5km。     

安宁河-则木河断裂带及周边地区Rayleigh波群速度背景噪声成像研究

安宁河-则木河断裂带位于川滇地块、巴颜喀拉地块和华南地块的交接部位,是川滇菱形块体的东部重要边界。利用布设在安宁河-则木河断裂带周边区域的西昌台阵和川西台阵均历时两年、共187个宽频带地震台站的垂直分量的背景噪声数据,采用噪声层析成像方法获得了这一区域4~20s的Rayleigh波群速度分布图像。与前人研究相比,本文结果的横向分辨率有明显改进,在安宁河-则木河断裂带可达20km左右,在其它区域可以达到20~40km。成像结果表明,安宁河-则木河断裂地区上地壳的速度结构存在明显横向不均匀性,速度分布特征与地表地质构造基本一致,不同周期的速度分布变化较小。盐源盆地、西昌盆地和四川盆地西南缘表现为低速异常。九龙附近和南部的德昌-盐边-巧家附近表现为高速异常,分别与出露的花岗岩体和峨眉山玄武岩有关。在安宁河断裂南段和则木河断裂北段能观测到断裂两侧的速度存在明显差异,其余断裂带两侧的速度对比不明显。贡嘎山附近的中上地壳表现为明显的低速异常,其东侧和西南侧高速体的阻挡,以及鲜水河-安宁河断裂带走向的变化,在贡嘎山区形成一个挤压弯曲段,使得川滇菱形块体的东南向水平运动转换为垂直于断裂的挤压作用和垂直隆升,导致了贡嘎山的快速隆起。     

基于地震探测的盐源盆地构造特征及动力学意义

基于覆盖盐源盆地的短周期天然地震台阵和布设的一条人工地震测线所获得的地震数据,从中提取地震能量属性,并通过地震层析成像获得该地区的浅部地震速度结构,继而对短周期地震台阵一个月的噪声数据进行互相关得到经验格林函数,再通过时频分析获得相速度频散曲线,反演获得不同深度的S波速度分布。研究结果显示,盐源盆地地震特征主要分为三层:浅部为低速新生代沉积地层,P波速度为1.0—2.1 km/s,反射轴明显、连续性好,反射能量强,S波速度为中高南低,南部低速体与盐源断裂走向一致,新生代盆地整体呈南深北浅,沉积发育和构造形态受盐源断裂控制;中部为中低速三叠系地层,P波速度为3.5—4.5 km/s,反射轴不连续,反射能量较弱,S波速度逐渐变大,整体变化变小;深部为高速古生代地层,地震反射较为杂乱,反射能量弱;上地壳存在滑脱面,该界面为沉积盖层与结晶基底的分界面,且向浅部发育一系列断层,其中金河—箐河断裂为盐源盆地与康滇地块的分界线,这些断裂带也是盐源盆地地震频发的部位。      

龙门山和安宁河断裂带周边地区的地壳三维P波速度结构

利用2008—2021年区域地震台网及部分流动地震台阵的近震走时观测资料，采用双差层析成像方法获得了龙门山断裂带和安宁河断裂带周边地区的高分辨率地壳三维P波速度结构。结果显示：四川盆地浅部呈明显的低速异常，在前陆盆地低速异常可一直延伸至约15 km深，推测与该地区接收大量来自青藏高原东缘的沉积物有关；在龙门山断裂带附近，中上地壳存在一些与断裂带平行的高速异常体，它们较好地揭示了该地区穹隆体和逆冲推覆体深浅部的分布特征，例如，位于龙门山断裂带中部的彭灌穹隆体下延深度可达15 km左右，而与之相邻的雪隆山穹隆体下延深度不超过5 km。在安宁河断裂带与大凉山断裂带之间存在震源深度超过20 km的微震活动带，其分布形态与P波高速异常的分布形态基本一致，推测高速异常体的存在可能导致地壳内部脆韧性转换带深度的增加，并且受安宁河与大凉山交会部位强烈变形的影响，该地区出现深度较大的地震活动。上述结果为认识该地区的深部地质构造和地震活动机制提供了新的依据。     

安宁河—则木河断裂带和大凉山断裂带孕震深度研究及其地震危险性

安宁河—则木河断裂带及东侧的大凉山断裂带作为大凉山次级块体西侧与东侧边界,具有发生大地震的活动构造背景.本文意在用有限的形变数据和地震数据两种资料评估大凉山次级块体边界断裂带的孕震深度及其地震危险性.采用弹性半空间模型对安宁河断裂、则木河断裂和大凉山断裂带滑动速率和闭锁深度进行了详细分析;计算了90%、95%和99%不同分位数的小震深度下界值并与GPS得到的闭锁深度进行对比,分析二者异同点.结果显示,安宁河断裂北段闭锁深度为6.2 km,不到90%分位小震震源深度16 km的一半,表明该段在1952年M_S6³/₄地震后,断层逐渐趋于闭锁;而在6~16 km深度主要以小地震和无震滑动两种形式释放能量,存在深部蠕滑运动.大凉山断裂北段在0~10 km范围内完全闭锁,而10~25 km闭锁程度较弱.安宁河断裂南段、则木河断裂、大凉山断裂中段和南段均处于完全闭锁阶段,闭锁深度接近90%分位数小震深度的下界值,标准差约为0.94 km.此外,A、B、C三个剖面的反演结果表明大凉山次级块体的运动自北向南具有顺时针旋转特性,与川滇块体顺时针运动特征吻合.大凉山次级块体北、中、南三段边界断裂及块体内部总的滑动速率分别为9.8 mm·a^-1、8.9 mm·a^-1和8.4 mm·a^-1,呈自北向南递减趋势.大凉山断裂南段布拖断裂和交际河断裂积累的能量分别能够发生一次矩震级为M_W7.5的地震,离逝时间已经接近地震平均复发间隔,未来100年大地震的发震概率分别为7.1%和5.9%,应对其地震危险性给予重视.     

大凉山断裂带南段滑动速率估计

大凉山断裂带是川滇活动块体东边界的重要组成部分,其活动速率的估计不仅对评价青藏高原东南边缘的地壳运动和变形模型具有重要理论意义,还对大凉山地区的地震危险性评价和地震中长期预测具有重要的应用价值。通过对大凉山断裂带南段交际河断裂和布拖断裂的详细野外调查、典型构造地貌GPS精细测量以及断错地貌的时间约束,获得大凉山断裂带南段全新世以来的滑动速率为2.5～4.5mm/a,交际河断裂平均滑动速率略大于布拖断裂的滑动速率。对比滑动速率发现,大凉山断裂带南段与鲜水河-小江断裂系中段西支的安宁河、则木河断裂带的水平滑动速率相当,表明大凉山断裂带活动强度不低于安宁河和则木河断裂带,随着大凉山断裂带逐渐取代安宁河和则木河断裂在鲜水河-小江断裂系中的作用,大凉山断裂带的活动强度将增强。     

青藏高原东南缘地壳速度结构及云南漾濞MS6.4地震深部孕震环境

青藏高原东南缘岩石圈变形强烈、地震活动频繁,对其深部结构进行研究有助于提高对其演化及强震发震机理等问题的认识.本研究利用青藏东南缘固定和流动观测台站记录的地震P波走时数据,采用体波走时层析成像方法得到研究区地壳、上地幔顶部三维P波速度结构.结果显示,峨眉山大火成岩省内带范围呈明显的高速异常,推测为二叠纪时期地幔柱活动残留在地壳内的基性和超基性幔源物质.川西北次级块体和大火成岩省内带东西两侧存在低速带,可能是壳内部分熔融存在和中下地壳流动的证据:高原物质向南运移时受大火成岩省壳内高速体阻挡后分为两支,东支沿安宁河断裂—则木河断裂—小江断裂延伸,西支沿红河断裂向上地壳运移并逐渐穿过红河断裂.云南漾濞M_S6.4地震序列全部位于西支低速通道之上,推测构造块体SE向运动和地壳流作用使得应力在上地壳震源区进一步集中,共同驱动断裂活动导致漾濞地震发生.     

大凉山断裂带与安宁河-则木河断裂带的地震活动性分析

通过对比分析,研究了大凉山断裂带和安宁河-则木河断裂带的地震活动性。认为在历史上安宁河-则木河断裂带的地震活动无论是频次还是强度都高于大凉山断裂带,这与活断层及古地震研究的结论是一致的。而且,地震活动性分段比较的结果显示,普格附近的空段2和冕宁附近的空段1发生强震的可能性最大,其次为西昌钝角交汇区．另外,需要注意强震前先发生中强震的可能性。     

昆明市区浅部速度结构与隐伏断裂特征

利用昆明市区的人工地震资料的Pg震相,通过三维有限差分方法对昆明地区浅部速度分布及构造进行反演,探讨了速度结构与隐伏断裂的关系以及主要活动断裂向深部的伸展情况. 其中,普渡河——西山断裂在各种深度速度分布图上都在低速异常区的西边界上,是昆明盆地西侧的边界断裂, 表现为以陡倾角向东倾斜, 且向深部延伸深度较大. 而普吉——韩家村断裂和黑龙潭——官渡断裂则控制盆地中部的低速异常区,向深部延伸深度相对较小,未穿过盆地基底界面.      

钦杭—武夷山成矿带上地壳速度结构与基底特征:万载—惠安宽角反射/折射地震剖面约束

钦杭成矿带和武夷山成矿带是华南大陆两个重要的成矿带,成矿作用主要发生于中生代陆内造山时期.地质研究表明,基底和地表断裂的特征对成矿过程有重要的控制作用,研究上地壳结构特征对成矿差异性特征的认识有重要的参考价值.为此,本文基于跨越钦杭、武夷山成矿带江西万载至福建惠安的NW-SE向深地震测深剖面初至波数据,利用有限差分走时反演方法,获得了钦杭、武夷山成矿带8 km深度范围内的上地壳P波速度结构,其主要特征为：（1）钦杭、武夷山成矿带上地壳P波速度横向非均匀特征明显,以5.8 km·s^-1速度等值线作为基底参考面,发现剖面基底埋深较浅,约1.0~3.0 km;钦杭成矿带的基底埋深总体小于武夷山成矿带,分别为0.5~2.0 km和1.5~3.0 km;（2）P波高速区（速度正异常区）与地表出露的岩浆岩对应较一致,P波低速区（速度负异常区）与主要的断裂位置或沉积盆地对应较一致,绍兴—江山—萍乡断裂和政和—大浦断裂下方的低速特征显示两条断裂至少向深部延伸8 km以上,暗示两条断裂具备深大断裂的性质,推测绍兴—江山—萍乡断裂可能是扬子块体和华夏块体的边界;（3）综合已有的地质、地球物理资料,我们推测钦杭成矿带和武夷山成矿带上地壳P波速度的不同,反映了深部岩浆作用过程的差异,基底深度及断裂性质是造成两个成矿带成矿差异的重要因素.     

安宁河—则木河地震带震源参数及应力状态的研究

利用2001-2008年安宁河-则木河地震带100次3级以上中小地震波形资料计算了地震震源机制解.采用力轴张量法计算给出安宁河-则木河地震带平均主应力方向为NW-SE,与历史中强地震震源机制解结果一致;走滑错动占的比例较大,且分布集中.由小震的震源波谱参数绘制出视应力平面分布和深度分布剖面图,显示在安宁河-则木河地震带及其附近区域相对高视应力区出现在石棉附近地下5 km和15 km两个不连通区域,西昌以南的则木河断裂带地下5 km左右区域,以及西昌以北地下10～20 km区域.若将相对高视应力分布区作为未来强震危险性的估计指标,则安宁河断裂带北段及则木河断裂带中北段未来存在潜在的强震危险性,而在这些地段近8年也有小震活动的密度和强度的显现.     

三峡水库坝址及邻区中上地壳P波速度结构

利用三峡地震台网的到时资料,采用地震层析成像技术重建了三峡水库坝址及邻区中上地壳P波三维速度图像,深部构造研究结果是：（1）黄陵背斜岩性均匀完整、固结程度高,高速异常到20km深度依然可见,形状随深度变化．（2）秭归盆地沉积厚度不均匀,最厚处约6km．（3）结晶基底顶面在0～7km、底面在14～16km．（4）黄陵背斜与秭归盆地之间及附近区域和培石附近区域深部存在上地幔部分熔融物质,现今构造发展与演化与上地幔熔融物质冷却固化过程密切相关．（5）九湾溪断裂东西两侧地区地壳深部构造的速度结构不同,是三峡地区重力梯度带成因需要考虑的因素．（6）库水渗透作用对地壳浅层速度结构产生影响．     

北京地区地壳精细结构的深地震反射剖面探测研究

长度100 km、NW向穿过三河—平谷8.0级地震区和北京地区主要断裂构造的深地震反射剖面,揭示了该区地壳精细结构图像和断裂的深浅构造特征.结果表明,该区地壳以TWT6～7 s左右的强反射带为界分为上地壳和下地壳,上地壳厚约18～21 km,下地壳厚约13～15 km.剖面TWT3～4 s以上,反射层位丰富,构造形态清晰,且在剖面上具有明显不同的构造特征;在三河—平谷地震区以西,剖面揭示了2～3组反射能量较强的反射震相和一系列错断基底面的断裂,在三河—平谷地震区以东,为一套自东向西倾伏的密集强反射层,这套反射具有典型的沉积盆地特征,盆地最深处约为8～9 km.剖面揭示的地壳深断裂倾角陡直,该断裂切割、扰动了下地壳物质和壳幔过渡带,向上延伸至上地壳,将地壳深部构造与浅部断裂联系在一起,构成了该区最主要的深浅构造特征.     

基于OBS数据的南黄海沉积地层速度结构特征

南黄海盆地是在前古生代变质基底及中-古生代海相沉积基底之上发育起来的中-新生代陆相叠合盆地.本文基于南黄海深部地学探测的主动源地震数据(OBS2013测线),通过多尺度层析成像方法利用初至波走时反演得到测线下方沉积层的纵波速度结构,结合多道地震、重、磁等资料,综合分析南黄海盆地北部沉积地层的特征.结果表明,OBS2013测线下方的地层纵、横向上有多个速度分界面,纵向上以印支面为界,下部挤压与上部伸展地层速度分别呈现高、低速特征;横向上表现为众多断裂,断裂控制了盆地发育,个别断裂发生走滑.断裂将速度剖面划分为四个纵波低速区和五个高速区,6km深度以内纵波速度的低值区(<4.5km·s-1)是中-新生代沉积地层;而高值区(>5km·s-1)归属于不同的形成机制:北部高速区对应千里岩隆起区的变质岩,中部高速区是被挤压的海相沉积地层,南部高速区属于中部隆起,为埋藏较浅、但厚度较大的中、古生代海相地层,部分位置可能含有火成岩.北部坳陷的中、南部区域,在陆相中-新生代沉积盆地之下的海相地层中发育砂岩,该区域(埋深不超过6km)的砂岩沉积分布于约2km厚度的地层中.     

攀西地区的深部地壳结构与构造

根据1984-1985年地震测深资料,论述了攀西地区的深部地质特征。该区地壳厚50-60km;具高、低速相间的多层结构及断块构造;五个主要速度界面中,界面R₄稳定且清晰,为上、下地壳的分界面,R₆稳定并有较强的能量反射,为壳、幔之间的界面（莫霍面）,莫霍面沿构造带北深南浅（56-50km）,横穿构造带西深东浅（60-48km）。构造带内的上地壳较薄,纵横速度变化均较大,而下地壳较厚,速度较均匀,上地壳底部的低速层,在构造带内较带外薄而浅,P_n速度较低,为7.54-7.80km/s,属壳-幔过渡带,厚13-22km。小江、四开、安宁河及金河等断裂为超壳型或壳内断裂,多为逆冲断层。该构造带的各种深部特征表明它为大陆高原型年轻构造带。     

华北克拉通中西部地壳S波速度结构及其地质意义

华北克拉通是世界上最古老的克拉通之一.我们利用布设于华北中部的ChinArray计划461个宽频带地震台阵的连续波形资料,基于背景噪声成像技术,获得了克拉通中西部5～45 s的Rayleigh波群速度频散曲线,并利用线性反演方法获得了研究区地壳上地幔顶部的S波速度结构.密集流动地震台阵使我们能够揭示研究区精细的地壳上地幔顶部速度变化,以深入探讨华北克拉通中西部深部结构及其对岩浆和地震的控制作用.8 km深度的S波速度切片显示低速与高速异常分别与地表的盆地和山脉对应良好.不同经度和纬度方向的S波速度剖面均表明,西部克拉通地壳大致可以分为上、中、下地壳三层.克拉通西部鄂尔多斯块体的下地壳S波速度介于3.7～3.8 km·s^-1,暗示其下地壳以长英质岩石为主.大同火山区下方的S波低速异常从中地壳延伸至上地幔顶部,推测源自软流圈的地幔热流提供了近垂直的主干上涌通道,并控制了该区新生代岩浆活动.强震集中分布在上地壳高速体内部或高低速相间区,其下地壳乃至上地幔顶部都呈现明显的低速异常,推测源自上地幔/下地壳的深部热流沿地壳尺度的陡深断裂上侵,诱发上覆高应力刚性块体发生蠕动破裂...     

利用GPS资料研究安宁河—则木河断裂震间期断层面滑动分布

基于约束条件下最小二乘原理及最速下降法,采用最小二乘配置拟合后的震间期GPS速度场作为约束,对安宁河—则木河断裂断层面滑动分布进行了反演。研究结果表明:由GPS资料计算所获取的断层面滑动分布,与地震地质研究中得到的断层面凹凸体分布具有较好的一致性,即安宁河断裂(西昌至冕宁以北)闭锁深度较深,强震危险性较大;而则木河断裂闭锁深度较浅,近期发生强震的可能性较小。     

三峡库区上地壳三维速度结构的双差层析成像研究

本文利用三峡水库诱发地震遥测台网22个子台在2009年初至2016年底期间记录的2093个地震事件直达P、S波到时数据,采用双差层析成像方法联合反演了三峡水库库区及近邻地区上地壳P波三维速度结构,并讨论了库水渗透对速度结构的影响和库区地震活动与速度结构的关系.研究结果表明三峡库区上地壳存在着明显的沉积盖层与结晶基底层的双层结构,两个层的深度与P波速度结构与前人的研究结果基本一致,黄陵背斜西侧当前仍然存在较明显的低速异常区.上地壳浅表层P波速度结构横向差异变化较大,0~5 km深度层P波高速区主要分布在秭归盆地及周缘,8 km深度层高速区主要分布在周家山-牛口断裂东侧至仙女山断裂中段西侧一带,8 km内的高低速区分布与11 km深度层比较存在明显差异.与三峡水库蓄水前与蓄水初期比较,当前库区上地壳沉积盖层内的P波速度结构受到蓄水渗透的影响较明显,主要表现为0~8 km深度内秭归盆地及周缘的水库近岸区存在较大范围高速区,这一现象可能与库水长期渗透改变了上地壳沉积盖层内岩层孔隙裂隙的物理性质从而使地震P波速度增加有关.三峡库区地震事件重新定位后显示,较大地震事件主要分布在P波高速区或高低速区交界地带,而低速区内通常很少发生地震.     

云南遮放-宾川和孟连-马龙宽角地震剖面的层析成像研究

依据有限差分反演和射线反演的方法,利用走时、振幅比和重力布格异常数据对云南地区遮放—宾川和孟连—马龙宽角地震剖面的地壳上地幔结构进行层析成像研究. 遮放—宾川测线地壳厚度为35～46km,孟连—马龙测线地壳厚度33～44.5km. 局部位置上地幔顶部P波速度值偏低,速度值变化范围大,反映出云南地区是典型的构造活动区的特点. 地壳上地幔结构存在一定程度的深浅构造一致性,意味着浅部物质活动存在深部背景. 遮放—宾川剖面速度结构显示地表怒江断裂东侧存在贯穿地壳的大规模低速异常,可能与深部物质上涌活动有关. 遮放—宾川线和孟连—马龙线速度结构显示作为一级构造单元分界线的红河断裂是超壳断裂,怒江断裂深及上地幔. 而昌宁—双江断裂显示为低角度铲式断层,意味着该断裂切割并不深. 云南地区强震的发生往往与延伸到上地幔的深大断裂有关,且一些浅源地震经常位于中上地壳深大断裂与其他断裂的交汇部位、高速块体与低速块体接触带上速度等值线弯曲的位置. 推测这样的位置有利于能量和区域应力的积累.     

太原盆地及周边地区双差层析成像

山西断陷带位于鄂尔多斯与华北地块交汇处,是我国著名的历史强震活动带之一,尤其是断陷盆地中部区域,6级以上地震频发.本研究旨在揭示忻定盆地中南部、太原盆地及临汾盆地中北部交汇处的深部结构特征,分析盆地的形成和演化,探讨该区域孕震环境.利用山西地震台网观测数据以及固定地震台站融合流动台站得到的地震数据,共7455个地震事件,采用双差层析成像方法,反演得到了太原盆地及周边地区的三维P波速度结构及精定位结果.层析成像结果显示,忻定盆地、太原盆地的中上地壳为明显的低速异常,被高速的石岭关隆起隔开,深部结构特征相对简单.太原盆地、临汾盆地及灵石隆起之间的深部结构特征较为复杂,反映了两个盆地演化过程的复杂性.穿过忻定盆地的速度剖面显示,在中地壳存在明显的低速异常体,且大部分地震都发生在该低速体上方;穿过太原盆地北部的剖面显示,该区域在20~25 km深度范围内有较密集的地震分布,并勾画出交城断裂呈犁形的断层特征;穿过太原盆地中部的剖面显示,太原盆地自西向东沉积层逐渐减薄;穿过临汾盆地的剖面揭示,汾东断裂在浅部倾角较陡,随深度增加倾角逐渐变小,倾向向东.