太行山构造带壳幔结构分段性特征

分别利用纯S波波形反演和T函数法计算了太行山构造带及其邻近地区100km以上的壳幔剪切波速度结构,结果显示太行山构造带在南、中、北段的壳幔结构存在明显差异。南段邢台邯郸地区地壳中比较突出的特点是下地壳存在一个厚度近10km的低速层;中段石家庄—保定地区靠近山脉的各台地壳结构相对比较稳定,越向盆地区发展,结构愈加复杂化;北段到达北京地区,由于该区是太行山与燕山构造带的交汇地区,中下地壳出现薄高低速转换层位,呈现不稳定状态。沿太行山构造带东缘是地震活动带-河北平原地震带,通过对比速度结构与地震空间分布,发现不同区段小震分布特点与地下低速或不稳定结构关系密切。结合该区域上地幔速度结构特征,认为太行山中段与华北地区中新生代以来的岩石圈大规模减薄运动关系密切,而南北两段当前地幔物质比较活跃,构造运动相对更为强烈。     

长白山火山区地壳S波速度结构的背景噪声成像

利用探测深俯冲的中国东北地震台阵NECsaids的60个流动台与固定地震台2010年7月至2014年12月的垂向连续波形数据,采用地震背景噪声成像方法获得了研究区6~40 s周期的瑞雷波相速度分布,并通过相速度频散反演得到了研究区下方0~50 km的三维S波速度结构.结果表明:研究区下方地壳S波速度结构存在明显的横向和纵向不均匀性,浅部速度结构与浅表地质构造单元有较好的对应,深部速度结构较好地反映了区域火山活动及深部热物质作用的结构特征;在长白山火山下方9~30 km深度范围内存在明显低速区并有向下延伸的趋势,推测可能为长白山火山地壳岩浆囊;在龙岗火山下方12~30 km深度范围内发现较弱的低速区,可能代表火山喷发后的残留物,而在镜泊湖火山下方没有明显的低速异常,说明镜泊湖火山地壳内可能不存在部分熔融的岩浆物质.     

FMTT方法研究华北及邻区上地幔P波速度结构

本文利用华北地震科学台阵190套宽频带地震仪在2006年10月至2009年3月记录的远震事件,采用波形互相关技术提取了52414条P波初动到时数据,进一步使用FMTT(Fast Marching Teleseismic Tomography)方法,获取了华北克拉通中、东部陆块下方上地幔分辨高达0.5°×0.5°的P波速...     

华北地区地下介质波速比值(VP/VS)研究

文中利用分别独立反演得到的华北地区 16个台的S波和P波速度结构 ,计算了各台站下方分层速度结构各层的波速比值 ,发现在强震区的波速比总体上高于弱震区 ,且地壳中的一些低速层位会出现 >1 8的波速比值 ,而在弱震区或稳定块体内部 ,各层波速比一般都低于正常波速比 1 732 ,平均值甚至 <1 7;在过渡区域 ,如位于盆地边缘或稳定块体边缘的台站 ,其波速比值有高有低 ,一般情况下 >1 732。在此基础上 ,最后我们对位于不同地质构造体的台站下方的介质性质进行了讨论     

中国大陆及其邻近地区的地震层析成象

本文利用中国地震台网及ISC提供的区域地震和远震的P波走时数据,重建了中国大陆及其邻近地区的三维速度图象。 主要结果是:1.本文给出的速度图象揭示了中国大陆及其邻近地区的地壳和上地幔速度存在明显的横向不均匀性,这种不均匀性甚至在下地幔的1100km深度还依然存在。上地幔的速度图象同地表已知的地质构造特征的相关性可以追踪到110km,从220km以下很难找到它们之间的明显关系。2.45^-0km和45⁺⁰km深度处的速度图象明显地表示出中国大陆的地壳厚度可以102.5°E附近为界分为两部分:其东部地壳薄,厚度都小于45km;西部有一条自若尔盖-松潘（34°N,102.5°E附近）向西北沿38°N往西至塔里木盆地南缘的分界线;其南部除滇西南之外,整个青藏高原的地壳厚度都大于45km;其北部除天山山脉之外,地壳厚度一般不大于45km.3.110km深度处的速度图象表明,速度异常呈块状分布。同中国大地构造分区略图比较之后发现,其中,扬子准地台和塔里木地台对应于高速区,中朝准地台则大都表现为低速异常;华南褶皱系为低速区,青藏地块南缘喜马拉雅和冈底斯念青唐古拉褶皱系则表现为高速异常。4.220km深度处的速度图象表明,中国大陆相当多的地区软流层有明显的显示。5.同45_⁰km和45⁺⁰km的速度图象一样,400km和600km的速度图     

利用远震接收函数方法研究南海西沙群岛下方地壳结构

利用西沙琛航岛流动地震台站和永兴岛固定地震台站的资料,提取了远震P波接收函数,结合正演和反演方法模拟了台站下方的地壳结构.模拟结果显示:西沙群岛地壳顶部存在2 km厚的新生代低速沉积层,横波速度只有2.0~2.2 km/s;上地壳为一速度梯度带,横波速度由2 km处的3.4 km/s逐渐增加到12 km深度时的3.8 ...     

JOINT INVERSION OF AMBIENT NOISE AND SURFACE WAVE FOR S-WAVE VELOCITY OF THE CRUST AND UPPERMOST MANTLE BENEATH WEIHE BASIN AND ITS ADJACENT AREA

The Weihe Basin is the main component of the extrusion and escape shear zone between the ancient North China craton block in Ordos and the ancient Yangtze platform in Sichuan Basin, and carries the dynamic transmission from the main power source of the Qinghai-Tibet Block in the west to the North China and South China regions in the east. The basin itself plays multi roles in the east-west and north-south tectonic movement, and is an excellent site for studying the structural interlacing, dynamic transformation and transmission. At the same time, Weihe Basin is also a famous strong earthquake zone in China. Historically, there was a strong earthquake of magnitude 8 1/4 occurring in Huaxian County in 1556, causing huge casualties and property losses. In view of the special geological structures and the characteristics of modern seismicity activities in the Weihe fault-depression zone, it is necessary to carry out fine three-dimensional velocity structure detection in the deep part of Weihe Basin and its adjacent areas, so as to study the relationship between velocity structure and geological structural units and their evolution process, as well as the deep medium environment where earth￣quakes develop and occur. We investigate the S-wave velocity structure beneath Weihe Basin and its adjacent regions based on continuous background noise data and teleseismic data recorded by 257 broadband stations in Shaanxi Province and its adjacent regions and China Seismological Science Array Exploration Project, and by adopting seismic surface wave inter-station method and background noise cross-correlation method, a total of 10 049 fundamental-mode Rayleigh surface wave phase velocity dispersion curves in the periods of 5~70s are obtained. Firstly, using the average dispersion curve in this study area, we obtain the one-dimensional average S-wave velocity structure model of the study area, and then we apply the ray-tracing surface-wave-dispersion direct inversion method to obtain the S-wave velocity structure of the crust and uppermost mantle (3~80km) beneath Weihe Basin and its adjacent regions. The test results of a 1°×1° grid checker board show that the recovery is good, except for the areas east of 111° and south of 32° of the study area, where there is almost no resolution. The imaging results show that the velocity structure beneath each tectonic unit in the study area has a certain distribution rule, and there is a good correlation between surface geological structure and deep velocity structure. Based on the analysis of velocity slices at different depths and S-wave velocity structures of three profiles, and combined with existing geological structures, geophysics and other deep exploration research results, we obtain the following knowledge and conclusions:1)The thick sedimentary layer covering the top of Weihe Basin is the cause of low velocity anomaly in its shallow crust, the middle and upper crust of the basin are of low velocity structure, and the low-velocity zone extends about 25km, the Moho interface uplifts abruptly relative to both the Ordos Block and the Qinling orogenic belt on opposite sides, and high-speed materials from the upper mantle intrude into the lower crust, which may be related to the underplating of mafic-ultramafic materials from the upper mantle in Mesozoic-Cenozoic period; 2)The south Ordos Block is not a homogeneous whole, the low-velocity structure of the shallow crust in southern Ordos Block is thin in east and thick in west, which may be related to the overall tilting of the Ordos Basin since the Phanerozoic, as well as the differential uplift and strong and uneven denudation of the Ordos Block since the Late Cretaceous. The crustal structure of the south Ordos Block is relatively simple and homogeneous. There is no significant low-velocity structure in the curst of the block, which shows that the low-velocity structure in the crust does not penetrate the whole Ordos block. We speculate that the southern Ordos Block still maintains the stable craton property, and has not been reformed significantly so far; 3)The variation characteristics of deep structure of the Qinling orogenic belt reflect the deep crustal structure and tectonic deformation characteristics of the orogenic belt which are strongly reformed by land-land collision and suture between North China plate and Yangtze plate, intracontinental orogeny, uplift of Qinghai-Tibet Plateau and its northeastern expansion since the Late Hercynian-Indosinian period. The deep structure beneath the eastern and western Qinling orogenic belt is different and has the characteristics of segmentation. The low-velocity anomaly at the bottom of the lower crust of the orogenic belt may be affected by tectonic activities such as uplift and outward extension of the NE Tibetan plateau, and the analysis considers that there is little possibility of the existence of lower crustal circulation channel for the eastward flowing of Tibetan plateau materials in the Qinling orogenic belt. However, since the maximum depth from the inversion of this paper is 80km, which is located at the top of the upper mantle, our results cannot prove that there exists a mantle flow channel for the eastward flow of Tibetan plateau material beneath the Qinling orogenic belt.     

郯庐断裂带鲁苏皖段及邻区地壳速度结构

郯庐断裂带是我国东部规模最大的深断裂带.为了揭示该断裂带的深部结构,本文利用江苏、安徽、山东、上海和浙江地震台网记录的近震到时资料,对8700个地震事件重新精确定位,进而开展了多震相地震走时成像法反演地壳速度结构.通过分析郯庐断裂带鲁苏皖段及邻区三维地壳速度结构图像,发现(1)研究区内不同构造块体具有差异明显的地壳速度...     

应用层析成像技术研究华北地壳速度结构

利用华北地区１６９个地震台站记录的１９８４￣１９９５年的１６９６个地震的Ｐ波到时资料,重建了华北地区地壳三维速度图像,不同深度的速度图像表明：地壳中地震波速度的横向不均匀性显著,上地壳的速度分布与地有已知构造特征相联系;太行山山前断裂带是切割到地壳底部的深断裂带,２５ｋｍ深度普遍存在速度间断面;地壳底部起伏明显;强震孕育发生与其周围介质的不均匀性和土地幔的隆起或凹陷密切相关。     

利用纯S波输入研究地震台站下方的横波速度结构

震中距在50°左右的深源远震,直达波S波震相波列可以与其他震相波列分离. 在层状介质中,本文通过传播矩阵方法得到由S波从台下底层输入获得地面理论地震图的新方法,并由此拟合了河北省两个地震台短周期S波记录,获得台站下方横波速度结构. 结果表明,红山台下13km和24km左右有S波低速层存在,地壳厚度为33.km;涉县台下18km和30km左右有S波低速层存在. 红山台下S波差异显著的2个低速层夹持的高速层、较薄地壳及上地幔顶部低S波速度结构,与166年邢台大地震有关. 考虑到S波速度对部分熔融体的敏感性,认为地壳S波速度结构可作为揭示强震深部背景的依据之一.     

华北地区的地震层面成象

本文根据华北地区（东经110.5°-123.0°,北纬30.5°-41.5°）1981-1984年间7520条P波到时资料,利用正交投影法重建了该区的地壳和上地幔的三维速度结构,应用数字图象处理技术获得了不同深度（横切片）的速度图象。层面成象的结果表明:1.华北地区的地震波速度存在明显的横向不均匀性。2.华北地区的大地震几乎都发生在高速、低速区的过渡带上。3.深度为14km的层面速度图象与熟知的地质构造非常相似;深度为75km的层面速度图象存在三个明显的低速区,它们分别位于郯庐断裂带、太行山前断裂带和山西断陷带,这一结果有利于关于上述地区为大陆裂谷带的认识。 本文在获得三维速度图象的同时,还重新确定了该区的129个地震的震源位置。     

华北地区地壳上地幔三维P波速度结构

利用华北地震科学台阵和首都圈地震台网记录的4511次近震和625次远震的P波到时数据,采用纬度和经度方向分别为0.5°×0.5°的网格划分,反演得到了华北北部地区(111°E—120°E,37°N—42°N)深至400km的地壳上地幔三维P波速度结构.层析成像结果表明,研究区的速度存在明显的横向不均匀性,随着深度增加横向不均匀性总体呈现减弱趋势.燕山隆起带在60—120km深度内存在明显的高速异常,这与较大的岩石圈厚度有关;山西裂陷盆地、华北平原下方60km深度存在明显低速异常,与软流圈的出现有关.燕山隆起带岩石圈厚度在120km以上,明显比太行山隆起的岩石圈厚度大,与稳定大陆地区的岩石圈厚度一致.太行山山前断裂已切穿莫霍面,贯入岩石圈.研究区上地幔顶部大范围的低速异常反映了软流圈上隆的特点.在华北平原及燕山隆起下方200—300km存在高速异常可能与太古代大陆板块岩石圈的残留体有关.     

秦岭─大别造山带及其南北缘地震层析成像

利用秦岭─大别造山带及其毗邻地区３１０个地震台站记录到的区域地震２３６００条Ｐ波到时数据，重建了该区地壳和上地幔三维速度图像。结果表明：１．秦岭─大别造山带及其毗邻地区地壳和上地幔存在显著的横向不均匀性，直至１１０ｋｍ深度处依然明显。２．地壳上部的速度图像与地表地质构造密切相关：造山带隆起区显著高速；盆地及坳陷区明显低速。由速度鲜明对比勾勒出的秦岭─大别造山带南界基本上位于扬子北缘主边断裂带上。３．中地壳的速度图像表明，造山带内部的一些低速区对应于一些大型推覆构造。４．４０＋０ｋｍ深度处的速度图像反映了该区莫霍界面深度的起伏。大致以１０７°Ｅ为界，以东地区地壳厚度小于４０ｋｍ，以西地区大于４０ｋｍ，且呈现出往西地壳逐渐加厚的趋势。５．位于滦川、商县、丹凤的北秦岭构造带，上地幔顶部出现低速异常，异常速度值约为７．３９—７．５５ｋｍ／ｓ。结合地球物理测深的结果，可能是由下地壳、上地幔顶部的热过程所致。     

云南数字地震台站下方的S波速度结构研究

通过对云南数字地震台站的宽频带远震接收函数反演，获得了云南地区数字地震台站下方0-0km深度范围的S波速度结构.结果表明，云南地区地壳厚度变化剧烈，中甸、丽江等西北部地区，地壳厚度达62km左右，景洪、思茅和沧源等南部地区，地壳厚度仅为32-34km.厚地壳从西北部向东南方向伸展，厚度和范围逐渐减小，至通海一带地壳厚度减为42km，其形态和范围与小江断裂和元江断裂围成的川滇菱形块体相一致.地壳厚度较小的东、南部地区Moho面速度界面明显；在地壳厚度较大或变化剧烈的地区，Moho面大多表现为S波速度的高梯度带.云南地区S波速度结构具有很强的横向不均匀性.km深度以上，北部地区S波速度明显低于南部地区，在-20km深度范围内，北部地区的S波速度比南部地区高.地壳内部S波速度界面的连续性较差，低速层的深度和范围不一，近一半的台站下方不存在明显的低速层.受南部地区上地幔的影响，40-50km深度范围内，S波速度南部高、北部低，高速区随深度增加逐渐向北推移，低速异常区形态与川滇菱形块体的形态趋向一致.70-80km深度的上地幔速度分布与云南地区大震分布具有一定的相关性.     

秦岭─大别造山带及其南北缘地震层析成像

利用秦岭─大别造山带及其毗邻地区３１０个地震台站记录到的区域地震２３６００条Ｐ波到时数据，重建了该区地壳和上地幔三维速度图像。结果表明：１．秦岭─大别造山带及其毗邻地区地壳和上地幔存在显著的横向不均匀性，直至１１０ｋｍ深度处依然明显。２．地壳上部的速度图像与地表地质构造密切相关：造山带隆起区显著高速；盆地及坳陷区明显低速。由速度鲜明对比勾勒出的秦岭─大别造山带南界基本上位于扬子北缘主边断裂带上。３．中地壳的速度图像表明，造山带内部的一些低速区对应于一些大型推覆构造。４．４０＋０ｋｍ深度处的速度图像反映了该区莫霍界面深度的起伏。大致以１０７°Ｅ为界，以东地区地壳厚度小于４０ｋｍ，以西地区大于４０ｋｍ，且呈现出往西地壳逐渐加厚的趋势。５．位于滦川、商县、丹凤的北秦岭构造带，上地幔顶部出现低速异常，异常速度值约为７．３９-７．５５ｋｍ／ｓ。结合地球物理测深的结果，可能是由下地壳、上地幔顶部的热过程所致。     

VELOCITY CHARACTRISTICS OF SHANXI AND ADJACENT AREA AND ITS TECTONIC SIGNIFICANCE

In order to acquire a better velocity structure of the crustal and uppermost mantle beneath Shanxi area, we obtain the group and phase velocities of Rayleigh wave of the periods 8s to 50s in Shanxi and adjacent area using ambient seismic noise recorded at 216 broad-band stations. All available vertical-component time series for 2014 have been cross-correlated to yield estimates of empirical Rayleigh wave Green's function. Group and phase velocity dispersion curves for Rayleigh wave are measured for each interstation path by applying frequency-time analysis. It describes finer velocity structure of the crust and upper mantle in Shanxi, which reflects the geological structure characteristics at different depths. The resolution is within 50km and the resolution of part periods can reach 40km.The Rayleigh wave group and phase speed maps at short periods(8~18s and 10~22s)show clear correlations with shallow geological structures. Mountain areas on both sides of Shanxi depression zone show apparent high-velocity anomaly, except for low-velocity anomaly in the Taiyuan Basin, Linfen-Yuncheng Basin and Weihe Basin. Especially, the areas of Youyu County-Pianguan County-Kelan County-Shuozhou City and Jingle County-Lishi District of Lüliang City in Lüliang Mountains, and Yu County-Fuping County-Yi County and Yangcheng County-Licheng County in Taihang Mountains, present higher velocity anomaly. In addition, the velocity is lowest in the Weihe Basin, and the amplitude of low velocity decreases gradually from the south to the north of the basins in Shanxi, which probably is related to the process of gradual stretching and development of the Shanxi rift zone from the southwest to the northeast. The obvious velocity difference across the latitude of 38°N exists at 18~30s period of phase and 24~35s period of group velocity maps, which is probably related to the deep and shallow Moho depth variation in the south and north of Shanxi and the suture zone of ancient blocks including "hard" southern block and "soft" northern block. At the same time, the research result of receiver function reveals that partial melting of the lower crust occurs in the northern Taihang Mountains, while the southern section remains stable(Poisson's ratio is above 0.3 in the northern Taihang Mountains and 0.25~0.26 in the southern section). The phase velocity map at 30~50s period clearly shows NW velocity gradient belt, and the low velocity anomaly in the northeast side may be related to Cenozoic volcanism. Meanwhile, the eastern border of Ordos block is the western faults of central basins in Shanxi depression zone. However, some research results indicate that the above border is Lishi Fault in the surface, inferring that the Ordos block shows a shape of wide in the upper and narrow in the lower part from the surface to deep. The Datong volcanic area at 18~45s period of phase and 24~35s period of group velocity maps shows low velocity of trumpet shape from shallow to deep, related to the upwelling of hot material from lower mantle in the Cenozoic causing a large area of intense magmatic activity. It indicates the more specific upwelling channel of Datong volcanoes simultaneously.     

青藏高原东南部地区瑞雷波相速度层析成像

本研究收集了"中国地震科学探测台阵-南北地震带南段"项目325个流动宽频带台站于2011年8月至2012年9月记录的远震垂直向资料,利用双台法测得了3594条独立路径上的瑞雷波相速度频散曲线,反演得到了青藏高原东南部地区周期10~60s瑞雷波的相速度分布图像.空间分辨尺度图表明,在台站覆盖范围内的绝大部分地区横向分辨率达到50km.2D相速度分布图显示,青藏高原东南部地区地壳上地幔S波速度结构存在较明显的横向非均匀性.短周期(如10s)的相速度分布主要受地表沉积层厚度的影响.绝大多数地震发生在周期15s相速度图上的低速区或高低速的陡变梯度带附近,充分说明该区的强震活动与中上地壳速度结构的变化有直接关系.中等周期(如20~30s)的相速度分布主要与中下地壳速度结构、地壳厚度密切相关,小江断裂、松潘—甘孜块体呈现最显著的低速,可能暗示这两处的中、下地壳存在低速层.较长周期(如40~60s)的相速度分布与上地幔顶部热状态和构造活动(如岩浆作用)有关.滇西南地区表现为大范围的显著低速,可能暗示滇西南地区上地幔顶部物质存在部分熔融.不同构造块体下方的频散曲线,具有不同的相速度特征.腾冲火山下方的频散曲线在10~60s一直为较低的速度,尤其是到40s以后,相速度随周期的变大增速明显放缓,至60s比其他任何块体速度都低,暗示腾冲火山区下方的低速至少来自上地幔顶部(约100km).     

华北克拉通东北部的远震S波走时层析成像研究

华北克拉通是近年来我国地学界研究的热点之一.本文利用布设在华北东北部地区的华北地震科学台阵所记录的远震波形资料,用波形互相关方法拾取了9105条S波走时残差数据,进而用体波走时层析成像方法反演获得了研究区从地表至600 km深度的S波速度结构.所获得的S波层析成像结果表明,华北克拉通中部块体的山西断陷带低速异常一直从地面延伸至上地幔约300 km深处,推测该低速异常体可能与中、新生代的大同火山群的形成与活动有关.研究发现华北东部存在一高速异常体由东部渤中凹陷的地壳一直向西延伸至太行山山前断裂下方地幔转换带410 km附近,推测该高速异常体可能为太平洋板片向西俯冲在华北克拉通东部块体下方地幔过渡带内的滞留.研究结果显示华北克拉通东部的华北盆地表现为高低速相间分布,表明该地区下方的岩石圈发生了破坏,而位于华北克拉通北缘的燕山造山带显示为高速异常,表明燕山造山带下方的岩石圈没有明显的破坏迹象.     

用接收函数方法研究汶川和芦山地震之间未破裂段的地壳结构

芦山与汶川地震之间存在约40 km的地震空区.震源区和地震空区的深部构造背景的研究对深入了解中强地震的深部孕育环境及地震空区的地震活动性具有重要科学意义.利用本小组布设的15个临时观测地震台以及21个芦山科考台站和21个四川省地震局固定台站记录的远震数据,用H-K叠加方法得到各个台站的地壳厚度和平均泊松比,并构建了接收函数共转换点(CCP)偏移叠加图像以及反演得到台站下方的S波速度模型.我们的结果揭示了震源区和地震空区地壳结构特征差异:(1)汶川震源区的地壳平均泊松比为~0.28;芦山震源区为~0.29;而地震空区处于泊松比变化剧烈的区域;(2)汶川地震与芦山地震的震源区以西下方的Moho面呈现深度上的突变(这与前人的研究成果基本一致),分别从~44 km突变到~59 km,~40 km突变到~50 km,而地震空区地壳平均厚度呈现渐变性变化;(3)地震空区Moho面下凹且具有低速的上地壳.综合一维S波速度结构和H-k以及CCP的初步结果,这可能显示汶川地震的发震断裂在深部方向上向西倾斜并形成切割整个地壳的大型断裂;芦山地震则可能是由于上、下地壳解耦引起的;而地震空区处于两种地震形成机制控制区域的过渡带中.     

福建漳州地热田及其邻近地区的地壳深部构造特征

本文根据1985-1986年在福建省穿过漳州热田地区完成的一条NNE向地震折射剖面资料,采用一维与二维射线追踪和理论地震图拟合、反演等方法,获得了该地区比较详细的地壳与上地幔顶部结构及速度分布图像.结果表明:漳州热田地区正好位于一个地壳厚度突变带上,从漳州市往南向海岸方向地壳上隆,厚度只有29.5km,往北迅速加大到32.0 km左右;在这个突变带上地壳内所有速度界面均发生扭曲甚至错动,它可能是一个断裂带;地壳中部有一个横向延伸有限的低速区,其最低速度小于5.80km/s,顶部深度大于10.2km,这个低速区正好位于漳州市下方的地壳突变带上.作者推断它很可能就是漳州热田的壳内热源体,并可能是一个部分熔融体.