川滇地区三维P波速度结构反演与构造分析

根据205个区域台站记录的近60000条地震初至P波走时资料, 采用层析成像理论与伪弯曲射线追踪方法, 反演了川滇地区地壳上地幔的三维P波速度结构.结合区域地质构造以及地球物理背景, 分析和解释了三维速度结构图像反映的川滇地区不同深度的介质结构与构造特征.结果表明: (1) 沉积盆地、高山山地等主要表现出速度负异常的特征, 有的高山山体负异常可深达下地壳与上地幔, 反映了新造山带的强烈构造隆升与相伴的重力均衡作用; (2) 川滇块体周缘大型活动断裂带附近的中下地壳内普遍存在低速层, 它们的存在为调节断裂和块体运动提供了深部解耦条件; (3) 根据对P波速度结构图像的分析, 识别和推断出川滇地区若干主要活动断裂的深部构造特征及它们倾向与下延深度.      

利用双平面波相速度反演方法研究华南地区岩石圈结构

双平面波拟合法是一种新的面波成像方法,即利用两列平面波相干叠加来拟合面波波场中的非平面波能量。本文采用双平面波干涉成像的方法对华南地区台站下方的浅层速度结构进行反演提取瑞利波的相速度。短周期瑞利波相速度反映了地壳内部构造特征,中长周期的瑞利波相速度可以反映出上地幔200km以内岩石圈的构造特征。结果表明,中国的华南地区出现了大规模的低速异常,而东部沿海地区在低速异常区中存在明显的高速异常。     

基于结构约束的三维电阻率和重力法联合反演

电阻率和重力法是两种重要地球物理勘探方法,为了充分发挥这两种方法各自的优势,并且减少单一方法反演多解性的问题,笔者采用一种基于交叉梯度约束的重力和电阻率法联合反演算法。通过惩罚项的形式将交叉梯度约束条件加入到联合反演目标函数中,并通过高斯牛顿法对目标函数进行数值求解。模型试算结果表明,联合反演相比于单独反演获得了结构相似性更高的模型,电阻率模型对密度模型的纵向约束较为有效,密度模型纵向分辨率明显改善,联合反演能够获得更加准确的异常体空间结构分布。     

苏鲁大别造山带岩石圈三维P波速度结构特征

本文全面收集整理并解析了地学断面、地震测深、体波和面波层析成像资料,得到了苏鲁大别造山带及其邻区岩石圈1°×1°三维P波速度数据体。研究结果表明,苏鲁与大别造山带高压、超高压变质带的岩石圈速度结构具有上地壳明显高速且上凸;中地壳增厚;下地壳埋藏较深且下凹等相似的基本特征。苏鲁和大别超高压变质带下的莫霍面比其周围深2～4 km,深度分别达到32～33 km和34～38 km。在大别造山带,有地壳低速体从南向北俯冲到上地幔的迹象,可能显示了扬子地块地壳物质向华北地块俯冲,坠入上地幔的残留体。超高压变质带岩石圈底部的地幔,往往有明显高速层或高速体存在。苏鲁与大别地区的岩石圈速度结构不同特征及其成因在于苏鲁地区上地壳P波速度更高,但是,下地壳下凹没有大别地区明显,而且区域构造较为均一。这可能是受到郯庐断层左行平移的主控影响所致。郯庐断裂带的上、中地壳和上地幔表现为相对低速异常,郯庐断裂及其地下延伸部分将岩石圈地幔浅部低速层和深部高速层切为两段,其影响深达岩石圈底部约90 km处。     

三维重力资料反演

我们介绍两种三维空间密度分布重力资料反演方法。在第一种方法中，我们根据重、磁间的泊松关系将重力资料转换成伪磁力资料并用三维磁法反演算法进行反演；在第二种方法中，我们研制了直接反演方法，由重力资料直接反演出密度分布的极小结构模型。在以上两种方法，三维地质体由大量长方体元密度分布构成，每一体元中密度值为常数。     

接收函数和面波频散联合反演广西北流MS5.2级地震震源区地壳速度结构

华南陆块属于比较稳定的陆块,地震活动不论是强度还是频度都比西部和华北地区弱很多,2019年在广西北流与广东化州交界处发生的M_S5.2中强地震为探讨华南板内中强地震成因提供了理想场所。本文计算了北流地震震源区布设的7个宽频带流动地震台站、120个短周期流动台站和4个固定台站的远震P波接收函数,结合前人在该区域的面波频散曲线,采用线性阻尼最小二乘反演算法联合反演了研究区地壳三维S波速度结构。得到如下结果:（1）研究区S波速度具有明显横向不均匀性,上下地壳速度在断裂附近存在明显差异性,新丰断裂南侧及东侧上地壳整体S波速度较高;（2）石窝断裂附近存在一条NW向连续性较好的低速带,震中区位置10km深处存在明显局部高速异常,并随着深度减小异常逐渐增加,在浅处其与焦林断裂和新丰断裂附近的高速异常汇聚成一条NNE向连续异常带;（3）结合研究区地质调查结果和余震分布,震中区的局部高速异常可能是NW向石窝断裂南西盘发生右行走滑,并受到新丰断裂高速体的限制和互相作用发生了应力积累,从而引发此次中强地震;（4）地壳厚度泊松比反演结果显示研究区存在NE向明显地壳增厚（26～30 km）,...     

华南岩石圈三维结构

从穿过华南陆块的6条P波地震层析剖面出发,综合引用海量出版物中部分成果,对华南岩石圈三维结构作了初步探讨。以川湘黔裂陷槽和钦杭断裂为界,可以将华南岩石圈分成三大部分。在钦杭断裂东南为华夏岩石圈。它是东南亚西太平洋低速带的一部分,它与东南亚西太平洋低速带的其他地区的共同特点是它们的岩石圈地幔都受到软流圈物质上升而被改造。部分地区幔源物质侵入地壳,形成丰富的矿藏。川湘黔裂陷槽以西的地区为上扬子岩石圈。它在地表是一个热块体,但在深部有延伸超过200 km的高速基底。上扬子岩石圈受到其西攀西地幔柱的改造,在壳幔过渡带产生峨眉山岩浆房,在古生代末曾引发玄武岩的大面积喷发,至今仍在滇西留有岩浆房,并产生丰富的热泉。在川湘黔裂陷槽与钦杭断裂之间的是中扬子岩石圈。中扬子在地表是一个冷块体,在湘中实测热流值低到小于20 mW m-2,根据热流值计算得到的岩石圈厚度达到300 km。具有低速、低电阻率特征。根据大地电磁测深得到的结果也与地热流计算得到的相似。     

利用背景噪声反演鄂尔多斯块体及其南缘地区地壳速度结构

文中利用分布在鄂尔多斯块体及其南部周缘地区的53 个宽频带地震固定台站的连续波形记录,采用双台互相关计算 方法由背景噪声提取瑞利波格林函数,经时频分析获得相速度和群速度频散曲线,并分别计算了汾渭地堑、秦岭北缘、鄂 尔多斯块体内部和六盘山地区4 个不同构造区的平均频散曲线,进而反演了各构造区的地壳上地幔一维横波速度结构。结 果显示：地壳厚度在汾渭地堑为34 km,在秦岭北缘地区和鄂尔多斯块体均为40 km,在六盘山地区最厚,达49~50 km;相 应的上地幔顶部横波速度分别为4.20,4.2,4.30 和4.15 km/s;地壳内结构浅部特征差异最大,在地壳中部六盘山地区的速 度较低,下部地壳不同地区的波速较一致。     

华北地区地壳P波三维速度结构

1968年邢台地震以后的30余年中, 中国地震局系统先后在大华北地区布置30余条、近20000km的人工地震宽角反射/折射深地震测深(DSS) 剖面, 用以研究地壳及上地幔顶部的速度结构, 取得了大量研究成果.但以往的研究明显的不足是未能形成华北区域性的地壳三维速度结构模型, 从大区域的角度为研究华北地区地壳深部构造特征提供地震学方面的依据.因此, 在现已发表的DSS剖面资料的基础上, 选择了14条测线的资料, 利用地理信息系统(ARC/INFO) 的“矢量化”功能, 以及克里格数据网格化技术构建华北区域性的地壳三维速度结构模型, 从而对华北研究区内地壳三维速度结构的特点得到如下认识: (1) 华北地区地壳表层P波速度变化幅度大, 平面结构较复杂, 大体上划分为相间排列、走向趋势以北西向为主的3个速度区.海河平原和渤海湾的低速带是研究区范围内速度最低的低速区.资料的情况说明, 研究区内沉积盖层的地质构造与上地壳构造之间虽有一定继承性, 但也存在较大差别. (2) 总体上看, 在华北研究区内地壳的P波速度随深度增大而增大, 但局部地区出现速度倒转的现象, 东区的海河平原低速异常逐渐消失, 而西区的山西地堑则以相对低速异常特征为主.区内地壳以太行山脉为界, 划分为东、西两区; 东部和西部, 结晶基底以上地层的构造方向不完全一致; 东部的黄淮海地块, 区域构造以北东向为主, 而西部包括山西地块和鄂尔多斯地块东缘, 其构造方向则以北西向为主. (3) 根据莫霍面的形态特征, 研究区地壳可大致划分为6个区块; 在山西地块范围内, 莫霍面呈近南北向的凹陷带, 地壳厚度大; 内蒙古地块南缘和燕山地块南部, 莫霍面表现出褶皱带的构造特征, 其延展趋势为近东西方向; 鄂尔多斯地块东缘, 莫霍面构造相对复杂, 呈近北西向凸、凹相伴的褶皱; 黄淮海地块(华北裂谷带中、北部) 为莫霍面隆坳区, 隆、坳相间排列, 构造较复杂, 但从整体上看, 这是全区莫霍面最浅的隆起区段; 鲁西台背斜主要为莫霍面断陷区, 其断陷带沿枣庄—曲阜一线向北西方向延伸.      

中国岩石圈三维结构雏型

根据岩石圈的流变习性,可以将中国岩石圈分成3层,即:弹性上地壳、塑性下地壳和岩石圈地幔.它们的构造各不相同,并且各层间呈现复杂的关系.在新疆地区,上地壳推覆叠置形成以三山四盆为特点的盆山构造,驮伏在一系列东西走向的条带状背型构造与向型构造的下地壳之上.在强烈隆升中的西藏地区,它的周边是差异隆升,但它的腹部地区的弹性上地壳完整未遭破坏.这是因为它的腹部的下地壳和岩石圈地幔发生局部熔融,上地壳被局部熔融的下地壳和岩石圈地幔顶托,以液压的方式整体抬升.华北地区,则是软流圈上升破坏了岩石圈地幔,形成新生地幔与残留地幔并存的蘑菇云岩石圈地幔构造.并由于软流圈的上升,使地壳拉张减薄形成裂谷盆地.中国大陆下除了东北吉辽地区太平洋板块向大陆俯冲外,东部其他地区都没有发现太平洋板块俯冲的证据.中生代以来中国东部发生的岩石圈巨变不是太平洋板块向中国大陆的俯冲而造成的,而是软流圈物质上涌的结果.因此,中国大陆当今的构造动力,是西部由印度板块俯冲推挤和东部东亚-西太平洋软流圈上升构成的二元系统.这两个动力系统的分界是南北地震带.在南北地震带以西整体处在压缩环境中:南北地震带以东,则处在拉张环境中.正是由于应力场由压缩转变成拉张产生的剪应力造成了南北地震带.华北地区所以成为地震活动地区是因为它的岩石圈地幔已被强烈的改造成为蘑菇云构造.热流上升,弹性层急剧减薄,弹性极限下降所致.     

重力资料的三维密度反演

分别论述了在空间域与频率域中由重力资料反演三维密度分布的理论及其实现的方法,并提出了一种简便、实用的频率域三维密度反演算法。     

华南地区岩石圈地壳速度结构数据处理

利用从地球物理综合剖面上取得的P波速度数据,进行数据处理归类,按照VP速度值的大小,结合地质分析,将华南地区岩石圈地壳划分出上、中、下地壳(上地壳P波速度<6.2 km/s,中地壳P波速度6.2～6.7 km/s,下地壳P波速度>6.7 km/s).计算出地壳各层的平均速度和厚度值,以及整个地壳的平均速度和厚度值,为进一步研究地球内部结构特征及其动力学过程提供重要的依据.     

河西走廊中部地区三维速度结构研究

利用天然地震记录资料,对河西走廊中部地区三维速度结构与震源参数进行了反演,获得了该区的三维速度图像.分层速度结果反映出研究区深部结构的一些重要信息.①浅部沉积层的速度为5.00～6.15 km/s,垂直速度梯度接近0.15 km/s;结晶基底埋深约7 km,速度为6.15 km/s.②上地壳深达18 km,速度约为6.33 km/s;民乐盆地速度略高于祁连山和龙首山,阿拉善地块存在明显的向河西走廊下插的现象.③中地壳底部深约30 km,速度为6.58 km/s;较显著的速度变化区正位于北祁连与河西走廊过渡     

天津市重力数据三维可视化反演建模研究

基于对天津市全区布格重力数据采用NVDR-THDR技术处理的基础上,对断裂体系、构造单元进行了判别和划分,并以Geosoft为平台,通过Visual C++软件接口的开发,实现了对天津市重力数据三维反演计算及可视化建模动态展示。通过模型截取剖面与实测数据拟合剖面对比,表明三维可视化模型是可靠的,能直观和真实地揭示地下地质体的空间展布。     

中国岩石圈三维结构数据库总库管理系统

中国岩石圈三维结构数据库总库管理系统是中国岩石圈三维结构数据库的管理和服务中心。在中国岩石圈三维结构数据库需求分析基础上,完成了系统总体设计,制订各项技术标准;开发设计一个元数据编辑器和元数据浏览器;应用统一建模语言UML设计和优化了数据库结构;采用ESRI公司Geodatabase的数据模型,利用计算机辅助设计CASE工具设计中国岩石圈三维结构数据库。在ArcObjects和MapObjects的基础上,分别建立了功能齐全、操作简便的两套组件式总库管理系统,分别适合专业和非地理信息系统专业人员。     

洞庭湖地区重力资料精细反演解释

用快速准确重力三维正演算法计算白垩系顶面及以上各密度界面的重力异常,采用“剥皮法”从实测重力异常中减去自垩系顶面及以上各密度界面的重力效应后得到剩余异常,由此反演研究区内白垩系底面深度。由于采用快速三维反演算法并顾及地质及航磁异常信息,求得了白垩系厚度,计算出的底板埋深等更为合理、精细,为洞庭地区油气资源基础性研究及评价提供了重要的信息。     

中国岩石圈三维结构数据库地理信息系统设计

数据是地理信息系统的基础,数据库的建设是地理信息系统建设的关键,也是最重要的一步。按照ArcSDE GeoDatabase模型结构进行空间数据库建模,将数据库存放在数据库服务器端,用户通过空间数据库引擎ArcSDE访问数据库,便于实现数据共享和多用户并发操作。ArcObjects是ESRI公司开发的面向对象的地理数据模型和高度集成的软件组件库,是一套完全符合COM标准的大型软件架构。在服务器端以SQL Server 2000+ArcSDE8.1为空间数据库平台,客户端的管理系统通过ArcObjects+VB6来开发设计。     

东海及邻近地区岩石圈三维结构研究

文中首先对两条剖面的岩石圈结构进行了论述。以两条剖面的岩石圈结构作为约束,采用小波分解、全磁纬变倾角化极和地热场反演岩石圈底界等项技术,获取了研究区沉积基底面、莫霍面和岩石圈底界面在三维空间的展布以及岩浆岩的分布。在此基础上论述了岩石圈各层的展布及岩石圈三维结构单元的划分,认为东海陆架盆地的东部凹陷带为寻找油气最有利的地区,冲绳海槽为弧后盆地,钓鱼岛岩浆岩带为中酸性岩浆岩带,吐嘎喇火山带为当今火山弧,琉球岛弧为欧亚板块裂离部分,琉球岛弧东部斜坡为古东海大陆架的陆坡,位于此陆坡上的凹陷为弧前盆地。