环渤海地区的地震层析成像与地壳上地幔结构

利用环渤海地区的天然地震P波到时资料，采用纬度和经度方向分别为05°×06°的网格划分，反演了该地区地壳上地幔的三维P波速度结构.初步结果表明，环渤海地区地壳上地幔的速度结构具有明显的横向不均匀性：京津唐地区地壳中上部的速度异常反映了浅表层的地质构造特征，造山带和隆起区对应于高速异常，坳陷区和沉积盆地对应于低速异常；地壳下部出现大规模的低速异常与华北地区广泛存在的高导层相对应，估计与壳内的滑脱层和局部熔融、岩浆活动有关；莫霍面附近的速度异常反映了地壳厚度的变化及壳幔边界附近热状态的差异；上地幔顶部大范围的低速异常可能是上地幔软流层热物质大规模上涌所致.     

山西高原北部地壳上地幔地震波速结构与深部构造

对自河北文安经山西大同至内蒙古岱海的宽角反射／折射地震剖面资料进行了详细的研究。结果表明，地壳厚度由太行山山前地带的３６．０ｋｍ向山西高原增厚至４４．０ｋｍ。在太行山山前基底断裂、紫荆关断裂的下方和大同盆地的东侧存在着延伸至莫霍面的断裂带；太行山隆起区上地幔顶部的速度偏高，太行山山前地带和大同震区上地壳的下部有强烈的速度反转，大同地震与这里的异常的壳幔构造有关，太行山山前地带存在着发生潜在地震的深部构造条件     

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．      

山西中南部壳幔结构的研究

对进入山西中南部地区的5条深地震测深剖面的资料进行了重新对比解释,结果发现:在剖面通过的林县震区、临汾震区及邢台震区,存在着异常的壳幔结构和延伸至莫霍面的地壳深断裂带,它们被看作地震发生的深部标志．      

长白山火山区壳幔S波速度结构研究

利用面波层析成像和远震接收函数方法对长白山地区的地壳上地幔速度结构进行了研究。结果表明:长白山火山区附近存在岩石圈减薄、上地幔软流圈增厚以及上地幔S波速度降低等与上地幔高温物质有关的现象,它表明长白山的岩浆系统一直延伸到上地幔软流圈范围。天池火山区地壳内部存在明显的S波低速层,在离天池火山口较近的WQD台附近,低速层顶部埋深约8km,厚度近20km,S波最小速度约2.2km/s。在距离天池火山北部50km的EDO台地壳中没有明显的低速层。火山区S波速度结构总体表现出距离天池越近,地壳的V_P/V_S越大,低速层的厚度和幅度增加的特征,表明天池火山口附近地壳内部存在高温物质或岩浆囊。CBS台站不同方位的接收函数及反演结果表明,地表低速层厚度以及莫霍面深度存在随方位的变化。地表低速层在南部方向明显较厚,莫霍面深度在南部天池火山口方向存在小幅度抬升。CBS台站附近特殊的近地表速度结构可能是该台站记录的火山地震波形主频较低的主要因素。天池火山口附近莫霍面的小幅度抬升意味着存在与火山作用有关的壳幔物质交换通道     

根据接收函数反演得到的首都圈地壳上地幔三维S波速度结构

利用2002~2003年中国地震局地质研究所台阵实验室以唐山大震区为中心布设的40个流动宽频带地震台站和首都圈数字台网的33个宽频带台站的远震数据,采用接收函数非线性反演方法得到其中72个宽频带台站下方60 km深度范围内的S波速度结构.根据得到的各台站下方地壳上地幔的S波速度结构,并综合刘启元等（1997）用接收函数非线性反演方法得到的延怀盆地15个宽频带流动台站下方的地壳上地幔S波速度结构模型,给出了39°N～41°N,114°E~119.5°E区域内沿不同走向、不同深度S波速度分布.由于综合了利用首都圈数字地震台网的宽频带台站以及流动地震台阵的观测数据,本文给出了较前人同类研究空间分辨率更好的结果.结果表明: (1)研究区的速度结构,特别是怀来以东的速度结构十分复杂.在10~20 km深度范围内,研究区地壳具有高速和低速异常块体的交错结构.研究区中上地壳速度结构主要被与张渤地震带大体重合的NW向高速条带和穿越唐山大震区的NE向高速条带所控制,而其中下地壳的速度结构主要为延怀—三河—唐山地区上地幔隆起所控制.(2)研究区内存在若干壳内S波低速体,它们主要分布在唐山,三河及延怀盆地等地区.在这些地区,壳内低速体伴随着壳幔界面的隆起和上地幔顶部速度结构的横向变化.(3)地表断层分布与地壳速度结构分区有较好的相关性,表明断层对不同块体有明显的控制作用.其中,宝坻断裂,香河断裂和唐山断裂均为超壳断裂.(4)首都圈内大地震的分布与壳内低速体及上地幔顶部的速度结构有密切关系.对于唐山大地震的成因,仅考虑板块作用引起的水平应力场是不够的,有必要充分重视由于上地幔变形引起的地壳垂直变形和上地幔物质侵入造成的热效应.     

穿过张家口—渤海地震带西缘的折射剖面所揭示的地壳上地幔构造与速度结构

近期完成的北北东向的繁峙～太仆寺旗宽角反射／折射剖面,由山西断隆进入内蒙地轴,它穿过了山西地震带的大同～阳高震区和北西西向张家口～渤海地震带的西北缘。其主要目的是探测研究张～渤地震带及其两侧壳幔构造与速度结构的差异及其与地震活动的相关性。结果表明：张～渤地震带壳内界面及莫霍面较其两侧有１．０～２．０ｋｍ的不同程度的上隆;在阳原～张家口之间地壳结构纵向与横向非均匀性明显,上地壳和下地壳上部有局部的速度逆转,下地壳下部的低速层由山西断隆一直延伸至内蒙地轴,上地幔顶部的速度梯度明显增大;在阳原、怀安和张北附近分别存在着延伸至莫霍面的地壳深断裂带;在内蒙地轴一系列壳内界面不明显。     

渤海东南部深地震探测与地壳结构研究新进展——OBS2013剖面数据处理分析

OBS2013测线沿NNW-SSE方向跨越渤中坳陷和胶东隆起次级构造以及张家口-蓬莱和郯庐两条深大断裂带.对测线上13个站位折合剖面进行震相分析,识别出丰富的Ps、Pg、PcP、Pn和PmP震相.通过射线追踪和走时拟合,建立了二维P波速度结构模型.模型将渤海深部速度结构分为6层,最上部两层为新生界,速度由1.8~2.0km/s变化为4.4~4.7km/s,埋深为0.5~7.2km,并向胶东隆起方向逐渐尖灭.向下依次分为上地壳下部、中地壳和下部地壳,地壳速度由5.6~5.9km/s变化为7.0km/s,其中上地壳底界面埋深11.1~12.9km,中地壳底界面埋深18.0~18.9km,莫霍面在渤中凹陷处埋深最浅为25.5km,向胶东隆起方向逐渐增大到30km.莫霍面之下上地幔顶部速度为8.0~8.1km/s.渤海下部地壳厚度变化接近5km,从下地壳到上地幔顶部均无明显的大尺度横向速度变化,岩浆底侵不发育.结合已有研究成果,推测渤海东南部与华北克拉通中部相比,下地壳厚度减薄9~13.4km,地壳减薄非常有限,具有典型陆壳特征.     

文安─蔚县─察右中旗剖面地壳上地幔速度结构与构造研究

利用文安～蔚县～察右中旗深地震测深剖面的资料，进行了一维、二维射线追踪走时拟合与合成地震图计算，获得了本区地壳上地幔速度结构。结果表明，地壳上地幔速度结构在纵向和横向上具有明显的不均一性。M面起伏较大，其埋深由冀中拗陷的31．0km向西至山西隆起区北部天镇达42．0km左右。浅部断裂较发育，根据对应其地壳深部界面及速度等值线起伏变化程度和反映断裂带附近各波组特征，推测了地壳深部断裂。     

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．      

古雷—石城地区地壳与上地幔地震波速度结构及莫霍面特征

本文是1986年古雷—石城剖面及嵩口—宜城剖面深地震测深资料的初步研究结果。 对古雷—石城的纵剖面资料,分析了震相特征,共识别出五个波组:P_2、P_3~0、P_4~0、P_5~0及P_n(P_n~0)。通过对波的走时反演,正演拟合和理论地震图方法等计算,得到了该区地壳与上地幔结构模型。 古雷—石城地区地壳具有多层结构,并可划分为上、中、下三层。古雷炮点给出的厚度分别为1.0km、15.7km、12.8km,地壳平均速度为6.29km/s,深度为29.5km,上地幔顶面P_n波速度为7.83km/s。石城炮点给出厚度分别为1.8km、18.3km、12.4km。地壳平均速度为6.29km/3,深度为32.4km,土地幔顶面P_n速度为8.00km/s。 在中地壳下部存在一低速层,其厚度为2.8km,速度为5.85km/s。根据其它研究结果,初步判断低速层介质是半熔融物质组成。 测区内横向变化比较强烈。从东向西有长乐—诏安、政和—海丰和邵武—河源三个大断裂穿过该区,并且都深切至莫霍面;在漳州盆地之下莫霍面隆起约3km,戴云山区下莫霍面凹陷近2km;永安—梅州莫霍面隆起接近3km。莫霍面分布显示出从东南向西北逐渐加深。 宜城—连城—嵩口非纵剖面显示了莫霍面在两处有明显断错,错距约2km邵。表明昭武—河源断裂是切割莫霍面的深大断裂。     

南北地震带岩石圈S波速度结构面波层析成像

本文利用天然地震面波记录和层析成像方法,研究了南北地震带及邻近区域的岩石圈S波速度结构和各向异性特征.结果表明南北地震带的东边界不但是地壳厚度剧变带,也是地壳速度的显著分界.其西侧中下地壳的S波速度显著低于东侧,强震大多发生在低速区内部和边界.青藏高原东缘中下地壳速度显著低于正常大陆地壳,在松潘甘孜地块和川滇地块西部大约25～45 km深度存在壳内低速层;这些低速特征与高原主体的低速区相连,有利于下地壳物质的侧向流动.地壳的各向异性图像与下地壳流动模式相符,即下地壳物质绕喜马拉雅东构造结运动,东向的运动遇到扬子坚硬地壳阻挡而变为向南和向北东的运动.面波层析成像结果支持青藏高原地壳运动的下地壳流动模型.南北地震带的岩石圈厚度与其东侧的扬子和鄂尔多斯地块相似但速度较低.川滇西部地块上地幔顶部(莫霍面至88 km左右)异常低速;松潘甘孜地块上地幔盖层中有低速夹层(约90～130 km深度).岩石圈上地幔的速度分布图像与地壳显著不同,在高原主体与川滇之间存在北北东向高速带,可能会阻挡地幔物质的东向运动.上地幔各向异性较弱且与地壳的分布图像显然不同.因此青藏高原岩石圈地幔的构造运动具有与地壳不同的模式,软弱的下地壳提供了壳幔运动解耦的条件.     

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.     

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.     

唐山大震区深部构造的初步研究

本文介绍利用地震转换波测深法研究1976年7.8级唐山大震区深部构造的某些结果,得出了沿两条测线的深部构造剖面图。发现在极震区的数十公里的范围内,地壳和上地幔具有异常结构,在地壳中部比震区外围多出一个中间层位,埋深约12-20km,地壳上部界面向上挠曲,而莫霍面和上地幔顶部界面却强烈地向下挠曲,引起了震区岩石圈厚度的加大,在震区存在深浅不等的深部断裂。深部构造与震源分布的对比表明,唐山主震和绝大多数余震均分布在壳内中间层之上,有的甚至就分布在壳内中间层的上、下界面附近。转换波测深结果表明,本区地壳上地幔中强烈的升降差异运动可能是唐山大震的重要促发因素。     

北京－丰镇DSS剖面S波资料的解释和推断

利用北京——丰镇及其邻区三分向宽角反射/折射DSS剖面(总长340.0 km)所获信息和利用数字处理技术,充分识别、提取了地壳和上地幔顶部的多种S波折射、反射震相(波组)．结合P波解释结果,计算了包括S波速度vS和泊松比在内的二维物性结构,并综合近垂直反射、地质及其它地球物理等资料,给出了该区内深部构造轮廊和相应的解释推断:该剖面的地壳厚度由东边顺义的35.0 km左右向西呈增加之势,至丰镇以东为42.0 km左右,壳内于延庆以东的下地壳和延庆至涿鹿间的中地壳以及天镇以西的上地壳内各存在一低速体;地壳中由东向西有一厚约5.0～9.0 km的壳幔过渡带;大部分地区上、中地壳的值为0.25,下地壳的值一般为0.27,上地幔顶部的值为0.28．表明了该区上、中地壳整体呈脆性,下地壳和上地幔顶部整体呈塑性的特征;延庆至涿鹿间,上地壳的低值,可能反映该处岩体裂隙(孔隙)发育且呈干燥充气状态,而中地壳的高值,则可能反映该处岩体充液(或呈部分熔融状);根据震相特点、值的横向变化特征,确定了该区数条深部断裂．地震大多发生在断裂附近,即值显著变化处,并集中于值较低一侧的脆性岩体中．      

地震转换波法探测海城震区地壳上地幔结构

为了研究地震转换波法的探测效果,增加海城震区地壳深部及上地幔结构的信息,在辽南海城震区沿深地震测深剖面布设了两条转换波测深剖面.资料解释结果表明:海城震区地壳深部为层状结构,Moho界面的埋深为南浅(32-33km)、北深(36-38km),在辽南上地幔隆起的位置及其埋深、测区的深大断裂等重要地质构造的探测效果与深地震测深方法基本一致,并获得了上地幔结构的一些信息.     

延怀盆地及其邻区地壳上地幔速度结构的宽频带地震台阵研究

在沙城以东的延庆盆地及其邻近区域内布设了由GDS－1000宽频带数字地震仪组成的流动地震台阵，利用台阵记录的宽频带远震P波波形数据和非线性接收函数反演方法获得了延怀盆地内0-80km深度范围的地壳、上地幔S波速度结构．利用计算机三维彩色剖分显示技术研究了台阵下地壳、上地幔速度结构的横向非均匀变化。结果表明，研究区域内的地壳厚度为40km左右，壳幔界面有4km左右的上下起伏．地表沉积盖层在延庆盆地中心附近厚度约1km，而在向盆地外围延伸的方向上相对变薄．研究区域内上地壳S波速度结构较复杂，而下地壳与上地幔则相对比较均匀．其上地壳最突出的特点是在10km深度附近有明显的S波低速层．在延庆盆地下方，它延伸到6-20km的深度范围．在延庆盆地南侧，该低速层有从西往东逐渐减弱的趋势．研究区域内的地震基本上都发生在延庆盆地下方上地壳低速体外围．据此推断，延庆盆地及其临近区域内的地震活动与该区域地壳内的热状态有密切关系．     

青藏高原Q值结构反演

利用中美合作在青藏高原布设的11台PASSCAL宽频带数字地震记录的瑞利面波资料,测定了青藏高原东部地区周期为10～130 s范围内的平均瑞利波相速度和衰减系数R；反演了该地区地壳、上地幔的平均S波速度结构和Q结构．结果表明，该地区平均Q值偏低，并在地壳中存在地震波强吸收层．地壳中的低Q层(Q=93～141)位于16～42 km的的范围内,它与S波低速层(21～51 km)基本一致.从地壳下部63 km后，Q值由114随深度逐渐低至上地幔180 km处的34.由地壳内低速层与低Q层相对应可以推测，在该深度范围内可能存在岩石的熔融或部分熔融现象.在反演的S波速度结构中，地壳的平均厚度为71 km，51 km处的下地壳存在一明显的速度界面,96～180 km处的低速层(4.26 km/s)可能与软流层相对应.      

中国北部及蒙古地区上地幔P波速度结构的研究

利用CDSN以及境外的数字地震台网观测的宽频带体波波形资料,采用体波波形反演方法,对中国北部及蒙古地区的上地幔平均P波速度结构以及部分地区的横向不均匀性特征进行了研究．结果表明,该地区上地幔盖层的P波速度较低(约7.8～8.0 km/s),平均盖层厚度约60 km,在410和665 km附近存在速度跳跃分别为0.29和0.55 km/s左右的速度间断面．准噶尔盆地上地幔顶部P波速度约7.7 km/s．上地幔盖层具有较高的速度梯度(平均速度梯度>0.005 5/s)和较大的厚度(90～100 km),在140 km深处P波速度可达8.2 km/s左右．贝加尔湖附近上地幔盖层的平均P波速度介于8.0～8.05 km/s之间,上地幔盖层厚度约30 km．