联合利用地震深反射与折射资料研究延怀盆地壳幔过渡带的性质

根据１９９２年延怀盆地的深地震反射共中心点（ＣＤＰ）叠加剖面图,提出了延怀盆地的壳幔过渡带初始模型．对于１９９３年通过延怀盆地的北京—怀来—丰镇剖面的宽角反射与折射剖面资料,进行震相分析．在一维模型基础上进行走时反演和二维射线追踪．最后,采用反射率法对延怀盆地壳—幔过渡带的上下界面的反射波ＰＭ′和ＰＭ进行了波形拟合,证明了其存在;同时明确了延怀盆地莫霍不连续面是高低速相间的薄层组成的过渡带性质．这一结构与邢台地震区壳幔过渡带结构相似．这一特征说明由于延怀盆地莫霍面附近存在深大断裂,有可能从地幔中“贯入”熔体或流体的透镜体,从而形成低速层多层结构．     

北京－怀来－丰镇剖面地壳上地幔构造与速度结构研究

近期完成的近东西向的北京——怀来——丰镇宽角反射/折射剖面斜穿北西向的张家口——渤海地震带，并在延怀盆地与一条深反射剖面重合，其目的是探测研究延怀盆地及外围地区的地壳上地幔构造、速度分布及其与地震活动的关系．结果表明:地壳呈层状结构，地壳厚度由顺义的35.0 km向西逐渐加厚至42.0 km；壳内界面近于水平或由东向西缓倾；在延怀盆地地壳呈高低速相间的特征．上地壳的下部存在明显的低速体，并有两条地壳深断裂带延伸至莫霍面，这与延怀地区地震活动密切相关．      

太行山东缘汤阴地堑地壳结构和活动断裂探测

采用深、浅地震反射和钻孔地质剖面相结合的探测方法,对太行山东缘汤阴地堑的地壳结构和隐伏活动断裂进行了研究.结果表明,该区地壳厚度约36~42 km,莫霍面从华北平原区向太行山下倾伏.汤阴地堑是一个受汤东断裂控制的半地堑构造,其基底面形态与莫霍面展布呈"镜像"关系.汤东断裂是1条继承性的隐伏活动断裂,该断裂向上错断了埋深约20 m的中更新世晚期地层,向下延伸至上地壳底部.综合分析深地震反射和已有深地震宽角反射/折射剖面结果,发现深地震反射剖面上的中-下地壳强反射层和壳幔过渡带反射,与深地震宽角反射/折射剖面上出现的中-下地壳正负速度梯度变化层有着较好的对应关系,这表明本区中-下地壳和壳幔过渡带可能为一系列速度递变层或高低速物质的互变层,埋深约15~16 km的强反射带为上地壳与中-下地壳的转换带,壳幔过渡带的底界为地壳与地幔的分界.研究结果为深入理解该区的深部动力学过程、分析研究深浅构造关系、评价断裂的活动性提供了依据.     

天水地区莫霍面附近的高导层及壳幔过渡带

在天水及邻近地区大地电磁测深(MTS)和深人工地震测深(DSS)资料的基础上，阐述了天水地区深部结构轮廓，本区内莫霍面附近高导层的区域性分布成为其地壳上地幔电性结构最显著的特征之一．这一高导层与该区莫霍面附近剪切波低速槽相应，被推测为该区壳幔的过渡带．本文着重论述了莫霍面附近的高导-低剪切波速度层介质的性态特征及热力学环境，并从天水地区特定的地域环境和深部结构特征出发，对其成因机理作了粗略解释．      

滇西地区壳幔过渡带性质的研究

根据滇西86-87工程的M面反射波波形资料，对该区壳幔过渡带的细结构作了分析与探讨．资料的处理结果表明，在景谷炮北侧27.64 km与支梯炮南侧58.74 km 二处得到含速度逆转的薄层组过渡带．该二处的反射点都位于上地幔顶部的低速度异常区，且壳内地震活动十分活跃，估计壳幔过渡带的这种特殊结构与地区的特点存在内在联系．本文讨论了这种壳幔过渡带可能的地质解释模型，认为它可能是由深部高速固体透镜状物质与局部熔融状的塑性低速物质交替成层构成的．提出了用于地震预报方面实际的可能途径．      

青藏高原东北缘壳幔过渡带研究

利用穿过青藏高原东北缘的两条地震测深剖面提供的PMP波形资料，研究了该区不同构造单元壳幔过渡带的复杂性、频谱特征和速度模型．结果表明, 鄂尔多斯盆地和陵中盆地Moho具有稳定的构造特征，壳幔耦合为简单的一级间断面；海原地震区和巴颜喀拉地块与柴达木地块结合带莫霍面具有明显的活动迹象，壳幔耦合为复杂的高、低速相间的多层壳幔过渡带，总厚度达到20多千米．不同构造单元的莫霍面差异性反映了研究区壳幔耦合层的非均匀特征；海原地震区和玛沁断裂壳幔过渡带的细结构差异, 则反映了两个陆 陆碰撞带不同的深部物质结构与地块之间的相互作用结果．      

邢台震源区及相邻地区地壳上地幔速度结构研究

通过邢台震源区的两条相互垂直的折射剖面所揭示的壳幔速度结构和深部构造显示出的异常变化，Pg波在震区表现出随距离的强烈衰减；隆尧至太行山山前地带观测到21.0 km深度上的一组强反射，而通常以强振幅出现的Pm波在该段不明显．震区的下方及其西侧，地壳呈高低速相间的结构特征；上地幔顶部的速度由华北平原向山西高原递减．地壳厚度由华北平原向山西高原加厚了11 km．莫霍面在震区局部隆起．震区的超壳断裂和莫霍面不连续地段可能是岩浆入侵的通道和区域．上地幔的隆起和岩浆的侵入是形成震区异常壳幔结构和产生扩张盆地及发生邢台地震的主要原因．      

伽师强震群区震源细结构的深地震反射探测研究

穿过伽师强震群的深地震反射剖面提供了研究区从地表直至莫霍界面的地壳细结构图像.探测结果表明：研究区上、下地壳分界面埋深约20～30 km，莫霍界面埋深约52～58 km.上地壳内部存在着两种截然不同的反射图像.上地壳上部为沉积盖层，厚度约8～9 km，盖层内部反射成层分布，显示了稳定而连续的沉积特点；上地壳下部则为“反射透明”背景下存在的叠层状反射带.下地壳内部呈现明显的反射性质，具体体现在上、下地壳分界面和莫霍间断面都表现为具有一定持续时间的多循环反射叠层结构特征.时间剖面上所有反射事件由北东向南西下倾的整体图像直观地反映了塔里木盆地地壳变形而向西昆仑下插入的事实.剖面47km桩号附近，上地壳下部至壳幔过渡带以上地壳范围内存在一条高倾角的深断裂，具有走滑性质，本研究认为该深断裂与1997年伽师强震群的发生密切相关，推断它为伽师强震群的发震构造.而时间剖面上壳幔过渡带反射的连续性则说明该断裂没有向下穿过莫霍面.存在于上地壳上部的两条高倾角的浅部断层可能对应于地质推测的麦盖提—下苏洪断裂带，它们与位于其下方的地壳深断裂构成了伽师强震群可能的深、浅构造关系.     

泰安－忻州剖面S波资料解释及其与邢台地震的相关性分析>.

根据泰安——隆尧——忻州DSS剖面所获S波信息，参照P波解释结果，计算了包括该剖面的S波速度vS、P波速度与S波速度比和泊松比在内的二维结构，给出了该剖面的构造轮廓并做出了相应的解释推断． 利用不同的介质和构造之间vS，和的差异，结合邻区资料，划分了剖面上地幔顶部速度的值差为-4%左右的幔隆区(vS＝4.30 km/s左右)和幔坡区(vS＝4.50 km/s左右)，再次确认了牛家桥——东旺高角度超壳断裂带的存在，探讨了包括壳幔过渡带在内的低、高速块体(带)的性质和华北裂谷的界定标志． 综合研究了解释结果与地震的相关性，认为:地幔上隆、热物质沿高角度超壳断裂上升，初始震源在深30.0～33.0 km的壳幔交界处，附加应力激发了牛家桥、东旺下面深9.0 km附近特殊部位的6.8级和7.2级等地震，地震围绕高角度超壳断裂发生、并集中于和值较低的脆性介层之中．      

中国东部地区的壳-幔过渡带结构

莫霍面是地壳和上地幔的边界,但莫霍面并不是一个简单的"面",而是一个反映地壳和地幔物质交换、相互作用等动力学意义的"过渡带".本文综合深地震反射、宽角地震折射和高温高压岩石物理实验结果,确定壳-幔过渡带的地震P波速度变化范围为6.8~7.5 km·s^-1.在克拉通等构造活动稳定地区壳-幔过渡带内的速度梯度强且壳-幔过渡带厚度薄,而在造山带等构造活动区域壳-幔过渡带内的速度梯度弱且壳-幔过渡带厚.中国东部地区的壳-幔过渡带的平均厚度约为5~10 km,在四川盆地下方最薄（<5 km）,而在华北克拉通中部造山带下方的壳-幔过渡带最厚（~30 km）.综合地球化学结果,华北中部巨厚壳-幔过渡带主要是幔源岩浆的底侵作用和堆晶作用而形成.     

垂向非均匀介质中首波特征分析

利用合成理论地震图方法研究了存在高速层或低速层的地壳模型及壳-幔过渡带模型中首波等震相的动力学特征，指出首波的特征对于高速层的结构变化比较敏感．当高速层厚度与特征波长相比较小时，地震波的衍射现象明显，这种情况下高速层不能屏蔽在其下面一层的上界面传播的首波，且该首波震相的强度随高速层厚度或速度的增加而递减；当高速层厚度与特征波长相当时，高速层底面的反射波震相与首波震相到时接近，会因互相干涉而减弱；对于低速层，首波震相强度较弱且随低速层速度的减小而递减；在壳-幔间断处引入一定厚度和速度变化范围的过渡带，可以得到更加明显的视首波震相，强度随过渡带厚度或速度变化范围的增加而增大．      

太行山东缘石家庄南部地壳结构及断裂活动性探测

采用深、浅地震反射和钻孔地质剖面相结合的方法,对太行山东缘石家庄南部的地壳结构和隐伏断裂的活动性进行了研究.深地震反射探测结果表明,该区地壳厚度33~38km,莫霍面从华北平原向太行山下倾伏.石家庄—晋县凹陷是受拆离断层控制的盆岭构造,太行山山前断裂为凹陷的西边界断裂,表现为上陡下缓的铲形断裂.石家庄—晋县凹陷中还发育北席断裂和栾城断裂,它们与太行山山前断裂一样受拆离断层的控制,未错断早更新世晚期以来沉积的地层不属于活动断裂.深地震反射剖面的中部还揭示了一个近垂直的穹窿状反射异常体,它可能起源于莫霍面,向上,穿过上、下地壳分界面,并延伸至上地壳.穹窿状反射异常体内部反射波视频率随深度增加而降低,在莫霍面附近的壳幔过渡带也出现明显的频率降低、界面扭曲和变形现象,推断它可能是上地幔岩浆上涌到地壳内部的侵入体.结合电磁测深结果可以发现,上地幔热物质的上涌和东、西向拉张可能是形成石家庄—晋县凹陷的动力学机制.探测结果为深入理解石家庄地区的深部地球动力学过程、华北克拉通破坏机制、深浅构造关系和地震构造提供了依据.     

张家口-渤海断裂带西缘壳幔过渡带研究

利用复杂性系数、频谱分析和小波变换方法处理了穿过张家口—渤海断裂带西缘的地震测深剖面的Pm波形资料,研究不同构造单元壳幔过渡带的多参数特征以及它们在岩石圈构造演化中的意义. 结果表明: 不同构造单元Pm波的复杂性系数和频谱特征有较大差异,内蒙地轴复杂性系数小,莫霍面具有明显的一级间断面特征,怀安—张北位于张家口—渤海断裂带的西缘,该区域Pm波复杂性系数大并且频谱为多极值,Moho面为复杂的壳幔过渡带. 利用小波分析和反射率理论地震图得到该壳幔过渡带由2～3层组成,总厚度约为6～9km,最大厚度位于怀安盆地下方. 该壳幔过渡带是大陆裂谷环境中底侵作用的产物,壳幔过渡带的分层特征与该区域中新生代的多期岩浆活动有密切联系.     

中国南北地震带岩石层壳-幔组合结构特征及其构造效应a

根据前人和作者最新深部地球物理研究成果,在计算机上完成了中国南北地震带11岩石层壳-幔结构比值R分布图的编绘;并根据该图研究了南北地震带的岩石层壳-幔组合结构特征及其与地震活动、大地热流分布、壳内高导低速层分布之间的联系;对地震活动等构造效应问题进行了讨论．      

贺兰山和银川盆地的岩石圈结构和断裂特征——深地震反射剖面结果

位于南北构造带北段的贺兰山和银川盆地是华北克拉通西部的一个板内构造变形带和活动构造带,有着复杂的形成和演化历史,对该区复杂的地质构造和现代地震活动有着重要的控制作用.2014年初,跨银川盆地和贺兰山完成的长度135km的深地震反射剖面揭示了该区的岩石圈层结构和断裂的深浅构造特征.研究结果表明,沿剖面莫霍面埋深自东向西逐渐加深,地壳厚度40~48km,且不同构造部位的地壳反射结构图像、速度分布、壳内界面形态和莫霍面起伏存在着明显差异.深地震反射剖面揭示,贺兰山两侧有着不同的断裂构造特征,在贺兰山东侧,黄河断裂、贺兰山东麓断裂以及银川盆地内的多条隐伏断裂均为第四纪以来仍在活动的正断层,控制了银川盆地的新生代沉积,在剖面上呈"负花状"构造展布;在贺兰山西侧,巴彦浩特断裂和贺兰山西麓断裂在剖面上表现为东倾的逆冲断层,使得贺兰山隆起区的中生代地层发生褶皱、冲断和结构变形;地壳深断裂位于银川盆地的西侧,该断裂倾角陡直,向下错断中-下地壳和莫霍面,向上可能与两组上地壳断裂相联系;这套不同时期形成的走滑、逆冲和正断并存的深浅断裂系统是该区盆山耦合、地壳结构变形和壳幔结构变化的构造条件.深地震反射剖面揭示的另外一个重要现象是,在贺兰山和银川盆地之下还存在有一组强能量的上地幔反射波组(UMR),其界面深度约为82~92km,暗示该区上地幔中存在有速度跃变层或速度间断面,反映了该区上地幔结构的纵向不均匀性.探测结果为进一步分析研究华北克拉通西部复杂的深部结构、不同地块的结构差异和深浅构造关系等提供了地震学证据.     

松潘-甘孜造山带地壳速度结构

位于川西地区的奔子栏——唐克深地震测深剖面以NNE走向穿越松潘——甘孜造山带．根据人工地震记录分析得到的震相走时和相关的振幅信息，确定了该剖面二维P波地壳速度结构．剖面的地壳结构可分为5层，其中第1，2，3层为上地壳；第4，5层为下地壳．上地壳中部普遍存在低速异常带，但龙日坝以北，这一低速带与其上覆的低速基底合为一体．同时，沿剖面的地壳速度结构具有较强的横向变化．据此，可将剖面分为4段，即甘孜——理塘断裂以南、甘孜——理塘断裂至鲜水河断裂、鲜水河断裂至龙日坝断裂和龙日坝断裂以北. 这与区域构造划分基本一致． 地壳厚度沿测线从南西向北东逐渐减薄，即从金沙江畔的62 km减小到黄河附近的52 km． 根据PmP震相分析，莫霍界面深度在鲜水河断裂两侧没有明显变化．全剖面的地壳平均速度较低，为6.30 km/s．奔子栏——唐克剖面揭示了该地区的造山带型地壳上地幔结构特征．鲜水河断裂带位于剖面的中部，该地区的上地壳速度为正异常，而下地壳和上地幔顶部存在负异常．笔者认为，这是一类有利于强震孕育和发生的深部构造环境．      

延庆─怀来地区地壳细结构──利用深地震反射剖面

１９９２年底在延庆－怀来地区实施了深地震反射剖面测量，目的是通过对该区地壳细结构的研究来探讨延庆－怀来盆地形成演化的机制和过程，以及与该区地震活动图像的关系．结果表明，研究区上部地壳总体上呈“透明”性质，厚２５－２６ｋｍ；下部地壳具有强烈的反射性质，厚约１４－１５ｋｍ．壳幔过渡带是由双程走时约２ｓ和厚约５－６ｋｍ的水平反射叠层所组成，莫霍界面具有深度深（约３９－４０ｋｍ）和平坦的特点。     

延庆─怀来地区地壳细结构──利用深地震反射剖面

１９９２年底在延庆－怀来地区实施了深地震反射剖面测量，目的是通过对该区地壳细结构的研究来探讨延庆－怀来盆地形成演化的机制和过程，以及与该区地震活动图像的关系．结果表明，研究区上部地壳总体上呈“透明”性质，厚２５－２６ｋｍ；下部地壳具有强烈的反射性质，厚约１４－１５ｋｍ．壳幔过渡带是由双程走时约２ｓ和厚约５－６ｋｍ的水平反射叠层所组成，莫霍界面具有深度深（约３９－４０ｋｍ）和平坦的特点。     

用地震走时反演长白山天池火山地区的二维地壳结构

应用一种同时获得地壳上地幔二维速度结构和界面形态的地震走时反演算法，对在长白山天池火山区L1剖面获得的人工地震折射和宽角反射走时数据进行反演，得到了该剖面的地壳上地幔二维速度结构和构造．结果表明:长白山天池火山口下方中下地壳存在一倒三角状的低速体，壳内反射界面和莫霍面一致呈下凹形态，幅度2～6km不等，形成一个地壳根，推测是长白山天池火山系统．最后将所得结果与SEIS83正演试错模拟结果进行了比较．      

呼和浩特—包头盆地岩石圈细结构的深地震反射探测

跨呼和浩特-包头盆地(以下简称"呼包盆地")完成的91.8km长的深地震反射剖面,揭示了呼包盆地的岩石圈精细结构和断裂的深、浅构造特征.结果表明,本区地壳和岩石圈具有清晰的层状反射结构特征,其中,地壳厚度约45~48km,岩石圈厚度约82~87km.莫霍面在大青山之下出现约3.5km的抬升,暗示大青山的隆升不是因为地壳物质增厚所致,即大青山可能不存在"山根".呼包盆地为南浅、北深的"箕状"断陷盆地,盆地沉积层最厚处位于大青山山前,其厚度约为7~8km.鄂尔多斯北缘断裂和大青山山前断裂作为呼包盆地的南、北边界断裂,在剖面上均表现为由3~4条断裂组成的"Y"字形断裂构造,它们对呼包盆地的形成、地层沉积、基底变形和地震活动都有重要的控制作用.剖面揭示的岩石圈深断裂位于大青山山前断裂的下方,该断裂向上进入上地壳,向下切割中-下地壳、莫霍面,进入上地幔.深断裂的存在为深部热物质的上涌与能量强烈交换提供了通道,而上涌的软流层物质与岩石圈地幔发生交代和侵蚀作用导致岩石圈减薄.