南海西南次海盆与南沙地块的OBS探测和地壳结构

跨越南海西南次海盆南部陆缘和南沙地块中部的OBS973-1测线是南海南部首次采集的海底地震仪(OBS)广角反射与折射深地震测线,本文通过震相分析和走时正演拟合,获得了沿测线的二维纵波速度结构模型.模拟结果显示表层沉积物速度2.5～4.5 km/s,厚度1000～3000m,局部基底面起伏较大.结晶基底的速度从顶部的4....     

浅层结构不确定性对广角地震走时正演模拟结果的影响——以西沙地块OBS2011-1测线为例

海洋地球物理勘探中常使用多道地震数据建立浅部地层模型,结合海底地震仪广角地震数据进行射线追踪和走时反演求取地层速度特征.受采集环境和成本限制,部分海底地震仪测线缺少同步采集的多道地震数据,建立的初始模型其浅层结构有较大不确定性,可能会对正演模拟结果造成严重影响.本研究针对海底地震仪广角地震走时模拟中浅部结构的不确定性因素,使用RayInvr软件构建了理论模型和走时数据体,分析讨论了初始模型沉积层厚度与速度变化对正演模拟结果的影响.之后进行实测数据处理,在MCS2019-3测线数据的约束下建立初始模型,对OBS2011-1测线震相重新进行了走时拟合,将得到的模型结果与先前结果进行对比,得到以下结论:沉积层厚度及速度不确定性对走时模拟结果的浅部结构影响较大,深部结构影响较小;使用错误的速度与基底深度组合来拟合沉积层反射震相PsP,会使台站下方的地壳和地幔折射震相Pg和Pn,以及莫霍面反射震相PmP都出现走时小起伏,走时提前对应沉积层速度与厚度偏大,走时延后对应沉积层速度与厚度偏小;PsP震相缺失时,不同的速度-深度组合都可以很好地拟合震相,但会增加结果的不确定性.     

三维OBS探测实验中炮点和OBS位置校正新方法

炮点和海底地震仪(ocean bottom seismometer,OBS)位置校正是三维地震数据处理的基本环节,也是获取高精度三维速度结构的关键所在.本文基于南海洋陆转换带(Continental-Oceanic-Transition zone,COT)IODP367/368钻探区开展的三维OBS深地震探测数据,开展了炮点及OBS位置校正研究,新的校正方法主要体现在三个方面:(1)利用连续三个炮点的平均航向对中间炮点进行位置校正,更真实地反映气枪枪阵与船体之间的软连接状态;(2)根据"滑动窗口"思想将海水声学速度阈值划分成N等份,通过循环测试获得全局最优的OBS位置校正结果,改进了前人方法只能获得局部最优解的问题;(3)针对单条测线穿过的OBS,通过加入其临近测线的直达水波走时,构成视双测线OBS位置校正法,提高了校正精度.49台OBS位置校正结果表明,除3台单测线法校正的OBS在垂直测线方向存在较大不确定性外,其余误差范围均为35m左右.本文改进的OBS位置校正方法,不仅提高了单条测线穿过的OBS位置校正精度,保证后续三维地震结构研究的可靠性,而且为今后类似的OBS位置校正提供了经验和借鉴.     

西沙地块海底地震仪转换横波的数据处理与震相识别

主动源海底地震仪(OBS)转换横波震相的分析和模拟,能够从泊松比的角度更准确地约束地下结构和物质组成,有助于地壳精细结构和构造属性的研究.本文对南海北部陆缘西沙地块的OBS2013-3测线进行了转换横波数据处理和分析,通过能量扫描法求取极化角,并对OBS水平分量数据进行旋转,获取了径向分量数据.结合本测线的地质情况,求解佐布里兹(Zoeppritz)方程,得到了不同转换模式的能量分配关系,定量地指示了沉积基底和海底面为主导的P-S转换界面,Moho面为次一级转换界面.在OBS2013-3测线的各个台站径向分量地震剖面上识别出了一系列PPS和PSS型转换震相,最大偏移距达到130km,并进行了初步的正演模拟试算和验证.结合本测线实际情况,对OBS转换横波研究的基础问题进行了探讨.这些工作为后续的二维横波速度结构和泊松比结构模拟、物质组成和地壳属性分析打下了坚实的基础,为研究方法的进一步完善提供思路.     

南海海底地震仪异常数据的分析和处理

海底地震仪(Ocean Bottom Seismometer,OBS)数据处理至关重要,是获取深部地壳结构的基础与前提.2006年实施OBS2006-2测线时,有2台OBS(OBS03,OBS06)数据出现异常,无法使用.由于海上航次花费巨大,采集到的数据弥足珍贵.本文采用数据格式检查、邻近台站对比分析、重采样等方法,成功地对这2台OBS数据进行了解编处理,得到了这两个台站的综合地震记录剖面;利用上述方法对2011年实施的OBS973-3测线中的异常台站OBS03进行了分析处理,同样得到了OBS03台站的综合地震剖面;通过查看两次海上实验班报发现,OBS2006-2测线之OBS06与OBS973-3测线之OBS03内部Sedis编号相同,为同一台记录仪器,再一次验证上述处理方法正确可行;然后对OBS2006-2测线2个台站进行震相识别与走时拾取后,利用前人纵波速度模型开展了射线追踪与走时模拟.此次对异常OBS数据的重新处理工作,不仅为OBS探测提供了宝贵的数据处理经验,而且将提高OBS2006-2测线地壳结构的可靠性和约束性,具有重要的研究意义.     

中沙海域的广角与多道地震探测

由于浅滩和暗礁广布,中沙海域(环礁区)长期以来处在南海地震探测的空白区域.为了揭示该区域的地壳结构及地层-构造特征,进而全面刻画南海陆缘新生代伸展过程,我们首次在中沙及其邻近海域完成了1条广角地震测线OBS2017-2和4条多道地震测线的数据采集.对得到的海底地震仪(OBS)数据进行了格式转换、位置校正等初步处理,识别了来自地壳深部的震相并对中沙环礁地壳结构进行了正演模拟;对穿过中沙环礁的多道地震剖面进行了地层-构造解释,共划分出6套地层.OBS2017-2测线处理结果显示,其数据质量良好,深部震相清晰,且位于环礁内的台站震相延伸较长,可达100km以上.中沙环礁地壳性质为轻微减薄的坚硬大陆块体,厚度约为25km左右.多道地震剖面显示,环礁之上沉积层厚度较薄,除环礁西南部存在一条基底断裂——"排洪-美溪断裂"外,基本不存在其他构造-岩浆活动.而在环礁坡脚周缘,有广泛的岩浆侵入和喷出体的存在.中沙环礁上较薄的上地壳厚度和沉积特征指示了该区域可能在古新世时期经历的强烈暴露剥蚀作用.中沙海域最新开展的广角和多道地震探测填补了南海地质地球物理研究的空白,为解读该区的构造-沉积演化提供了数据基础.     

深地震探测的分辨率分析——以南海北部OBS数据为例

多次深地震探测结果表明南海北部陆缘地壳结构在走向和倾向上都有明显的变化.在一些相隔很近的测线上,探测的深部地壳结构却相差较大,为了分析这些探测结果中差异的原因和地壳结构变化的可靠性,本文以东沙东侧海域测线和东沙西侧海域测线为例,对采集的海底地震仪记录进行了时间、位置校正和初至波走时拾取,利用有限差分地震走时层析成像进行了走时反演,获得所在剖面的地壳速度结构,并分析了模型的横向分辨率,剔除模型中短波长的横向速度变化.分辨率检测结果表明,模型的横向分辨率随着深度快速下降,0～8 km深度范围可以分辨10 km的横向变化,8～17 km的范围能够分辨10～40 km,而17～33 km的范围只能分辨40～80 km.因此,折射波的横向分辨能力不高,在地壳深部难以分辨较小的横向速度变化,前人探测的南海北部6 km宽、延伸至莫霍面的滨外断裂带并不能清晰的识别.     

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.     

各向异性介质中S波接收函数成像方法

岩石圈各向异性主要由上地幔矿物晶格优势排列方向和上地壳内裂缝、裂隙的定向分布造成.在各向异性特征显著区域,利用SKS震相剪切波分裂获得的延迟时间高达1.5s以上.本文根据方位各向异性,利用广义反射透射系数矩阵方法正演S波接收函数,研究各向异性对不同反方位角接收函数转换震相走时的影响.我们发展了基于HTI模型各向异性走时校正的方法,成功的在单层和多层(快轴方向相同或不同)的各向异性介质中对齐不同反方位角接收函数的Moho面和LAB的转换震相走时.我们将该方法应用于在青藏高原东北缘的流动台站,试图在各向异性强度较大区域对实测数据转换震相走时的校正效果进行测试.结果表明:各向异性走时校正能够加强单台接收函数转换震相的可追踪性,能量增强的叠后转换震相在时深转换后更利于对界面深度的识别与判断;在考虑三维成像的情况下,我们的各向异性校正方法对提高成像结果的准确性有重要意义.     

南海东南部陆缘地壳结构特征及其构造意义

南海东南部海域沉积厚度较大,礁体发育,构造演化复杂,导致深部结构探测不清楚,制约了对南部陆缘地壳结构的认识.本文通过对新采集和重新处理的多道地震剖面解释,结合钻井、拖网资料,对浅部地层和构造进行约束,同时利用附近海底地震(OBS)测线的速度结构,对深部结构和界面解释约束;在此基础上,开展了重震联合反演,分析地壳密度空间分布特征,结合重力梯度特征对构造单元进行识别.通过对东西两条测线的上下和全地壳厚度、拉伸因子比较,发现南海东南部的东西部深部结构存在差异性;礼乐断裂可能是礼乐和郑和地块的分界,并控制了两个地块在南海扩张时期的相对运动.     

玉溪-临沧剖面宽角地震探测——红河断裂带及滇南地壳结构研究

云南位于南北地震带南段,地震活动具有频度高、强度大的特点,中小地震几乎遍及云南南部,是中国大陆内部地震活动最强的地区之一.滇南地区跨越多个重要的地质构造单元和多条地震带,其中红河断裂带是跨越该地区的一条大型的走滑断裂带,作为印支地块和华南地块两大地块的分界断裂,对人们认识板块相互运动及其深部动力学背景具有重要意义.中国地震局于2010年启动了"中国地震科学台阵探测--南北地震带南段"项目,在云南省中西部跨越红河断裂带布设一条近东西向的深地震宽角反射/折射探测剖面,本文利用该东西向深地震宽角反射/折射剖面来研究红河断裂带及滇南地区详细的地壳结构及其孕震背景.研究结果表明:沿测线地壳结构呈西薄东厚的特征,以红河断裂带为界,断裂带以西地壳较薄,约34 km,以东地壳加厚至44 km左右;红河断裂带两侧速度结构具有明显的差异,断裂带西侧速度较低,东侧速度明显偏高.由震相特征及获取的地壳结构可以看出,红河断裂带两侧由浅至深速度结构的异常特征说明该古缝合带两侧块体地壳结构岩性的巨大差异性.     

西沙地块地壳结构及其构造属性

西沙地块作为在南海形成演化过程中形成的微陆块,记录了南海演化历史的重要信息,其地壳结构、物质组成及构造属性是探讨南海形成演化的关键.基于采集到的OBS2013-3测线海底地震仪数据,用射线追踪和正演走时拟合方法,获得了西沙地块的二维纵波速度模型.模型显示沉积层速度为2.2~3.2km·s-1,厚度为0.8~3.0km,局部基底面起伏较大,上地壳顶部速度为5.0~5.5km·s-1,下地壳底部速度为6.9km·s-1,上地幔顶部速度为8.0km·s-1.西沙地块的地壳厚度平均为23km,上地壳厚度约为9km,下地壳厚度约为14km,莫霍面埋深为23~27km.从穿过西沙地块的纵、横两条大剖面推算,块体大小约为9.2×105 km3,与华南陆缘相比,表现为整体减薄的陆壳特征.西沙地块与南沙地块垂直于西南次海盆扩张脊分布,根据二者地壳结构的特征对比,二者互为共轭关系.     

Comparison between a Regional and Semi-regional Crustal OBS Model in the Vøring Basin, Mid-Norway Margin

—Semi-regional Ocean Bottom Seismograph (OBS) data acquired in the central and northern part of the Vøring Basin, mid-Norway margin, have been modeled by use of 2-D ray-tracing. The semi-regional model, derived from the study of twenty-five OBSs deployed along a 120-km long profile, is compared with a regional model consisting of five OBSs from the same profile. The semi-regional model is somewhat more detailed than the regional model, due to the considerably closer receiver spacing. The overall geometry and velocity distribution of the two models are remarkably similar, however, proving that the regional procedure with large OBS spacing provides a reliable regional model.¶Intrusions of sills, related to early Tertiary continental rifting and break up, are important at intermediate and deep sedimentary levels (2–10 km below sea floor) in most parts of the area. The semi-regional modeling suggests that one of the deepest sills extends much further east and is substantially thicker (locally more than 500 m) than indicated in the regional model. Another important difference is a high-velocity body within the upper crystalline crust at 11–12 km depth in the NW part of the area, indicating that the closer OBS spacing in the semi-regional modeling allows detection of local intra-crustal intrusions. Local differences are also inferred in the lower crust; at about 20 km depth a structure is inferred within the lower crust from wide-angle reflections. This might suggest that the high-velocity lower crustal layer, interpreted as magmatic underplating, consists of a mixture of underplated/intruded magmatic material and blocks of continental lower crust.     

海底广角地震剖面反演方法对比——以南海礼乐滩OBS剖面为例

广角地震测线（OBS973-2）位于南海南部陆缘,其地壳深部构造是研究南海共轭扩张及形成演化的直接证据之一.本文采用2D射线追踪技术,结合与之重合的多道地震测线（NH973-2）时深转换结果,对OBS973-2测线重新进行了正、反演研究,得到了礼乐滩及邻近海区的精细地壳结构.与前人结果相比,本文基于正反演速度模型,把测线分为陆壳区（0~200 km）、洋陆过渡区（200~280 km）和洋盆区（280~370 km）.地壳结构在不同区域差异明显,陆壳区沉积层厚度横向差异大,且速度横向不均匀,地壳整体厚度大（约20 km）,有横向速度差;洋陆过渡区速度和厚度横向均匀,地壳减薄（约8 km）;洋壳区地壳厚度减薄至6 km.与以往研究相比,新的认识集中在两个方面,（1）在方法上,综合广角地震和多道地震数据,借助正演和反演方法,能够得到更多更可靠的地壳结构信息.（2）在地壳结构上,结合广角地震与多道地震,得到洋陆过渡区莫霍面向海减薄的形态及其埋深（约12~18 km,海平面为0 km）;进一步验证礼乐滩区域在洋陆过渡区没有明显的高速层,为非火山型陆缘,其共轭扩张点为中沙地块;陆壳区上地壳强烈的拉张作用在速度模型表现出横向速度异常和低速区,在多道地震剖面上表现为大量10~20 km的正断层.     

穿越东沙隆起和潮汕坳陷的OBS广角地震剖面

为了探明南海中北部陆缘深部地壳结构,使用2D射线追踪正演和反演方法,拟合了一条南海中北部陆缘的OBS广角地震剖面(OBS2006-3).该剖面穿越东沙隆起和潮汕坳陷,长319 km,NNW-SSE走向,共投放海底地震仪14台.速度结构模型表明:潮汕坳陷存在巨厚的中生代沉积,最大厚度达到8 km,速度从顶部的4.4 km...     

The fine velocity structure of sediment-basement layer in the Three-Gorges Region of the Changjiang River (Yangtze River)

In this paper, the study on the fine velocity structure of sedimental and basement layers along 4 deep seismic sounding profiles in the Three Gorges Region of the Changjiang River (Yangtze River) are presented. The velocity of sedimental cover is larger in hills of western Hubei in the western profiles, the total thickness is about 0–0.3 km. However, it becomes thick in southern part of Zigui basin and Zushui river valley, about 5.0 km and 4.0 km thick respectively. The sedimental cover is very thick in Jianghan plains in the eastern profiles, about 5–8 km, and the velocity is lower. The velocity of basemental plane is greater than 6.0 km/s over the whole region. An interface can be divided within the sedimental layer, it is about 3–4 km deep in Jianghan plains, while it approximates to surface in other regions. The profiles are cut by faults in many positions. Where the faults pass, the velocity isopleth varies sharply, and the velocity is obviously low. The basement layer is characterized by high velocity and low gradient, there exist 3 high-velocity anomalous zones within the layer, which are located at the west, south and east of Huangling Anticlinorium respectively. They are the upwelling materials of basalt magma with high velocity from deep crust. Perhaps, this process took place before formation of Huangling Anticlinorium. Its action produces the significant variation of basement plane depth and the correspondent development and action of faults.     

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。