晋冀豫交界地区地壳三维速度结构与地震分布特征

利用区域双差层析成像方法,基于2008年10月—2018年6月近震资料,对晋冀豫交界地区记录到的地震事件进行震源位置与P波、S波三维速度结构的联合反演。重新定位后,地震空间位置得到明显改善,浅部的速度结构与地形及沉积层厚度对应较好,研究区内控制性断裂和地震多分布在太行山隆起区的高、低速变化梯级带上。对比分析研究区内不同构造单元及同一构造单元不同深度的P、S波速度异常特征及其与中小地震和历史强震的分布关系,结合研究区内历史强震和现今中、小震分析发震构造及深部孕震环境,为该区未来强震危险区判定提供科学依据。     

气枪探测资料对华北地区地壳低速带的约束

地壳低速带是岩石圈中的力学软弱带,对地震的孕育有重要作用.人工探测和天然地震层析成像资料均表明,华北地区在不同深度上均存在低速带.为进一步对华北地区地壳低速带的特性进行约束,我们分析了在唐山地区进行大容量气枪震源探测所获得的高分辨率观测资料.分析中发现,该地区的地震记录具有如下主要特征:①直达波Pg视速度为6km/s,可以追踪到约70km;②Moho面反射波PmP从50km开始就以强势震相出现;③PmP震相在150km处比Pg震相约滞后2s.本文利用合成地震图,通过波形正演对观测数据进行拟合,结果表明,合成地震图不仅可以解释各种震相的走时,同时也能较好地反映PmP和Pg的相对振幅.模型结果显示:①该地区平均地壳厚度为33km;②在该地区上下地壳各存在一个低速层.通过分析热流和大地电磁测深资料,认为该地区上/下低速层可能分别是流体和热作用的结果.     

云南地区地壳速度结构和地震活动性研究

云南(21~29°N,97~106°E)地处印度板块与欧亚板块中国大陆碰撞带的东缘,是中国大陆最活跃的地震活动区域之一,其地震活动频度高、震级大、分布广,属于板缘、板内地震混合型地区.本研究采用中国地震科学台阵探测在南北地震带南段布置的367个流动地震台站记录到的波形数据,人工挑选出良好约束的,ML震级3.0的近震P波走时数据,采用VELEST算法,联合反演得到了研究区的一维P波速度结构和震源参数.结果表明,云南地区一维P波速度模型在0和30 km之间速度介于5.96~6.60 km/s之间;在30到40 km之间的下地壳P波速度值为6.60~6.80 km/s;上地幔顶部平均P波速度为7.80 km/s,低于全球大陆速度模型均值(8.04~8.10 km/s).基于新模型的地震活动性分析表明云南地区地震事件大多发生在中上地壳(20 km),约20 km处地震活动性最强且各个震级范围地震均有发生,可能指示该深度范围活跃的构造运动和复杂的应力状态.     

芦山震区地壳三维P波速度精细结构及地震重定位研究

联合芦山地震序列5285个地震的50711条P波初至绝对到时数据及7294691条高质量的相对到时数据,利用双差地震层析成像方法联合反演了芦山震源区高分辨率的三维P波速度精细结构及5115个地震震源参数.反演结果表明,芦山主震震中为30.28°N,103.98°E,震源深度为16.38km,主震南西段余震扩展长度约23km,余震前缘倾角较和缓,主震北东段余震扩展长度约12km,余震前缘呈铲形,倾角较陡.芦山震源区P波三维速度结构表现出明显的横向不均匀性,近地表处的P波速度异常与地形起伏及地质构造密切相关:宝兴杂岩对应明显的高速异常,此异常由地表延伸到地下15km深度附近,而中新生代岩石表现为低速异常;大兴附近区域亦显示出小范围的大幅度高速异常,宝兴高速异常与大兴高速异常在10km深度附近相连,进而增加了芦山震源区的高低速异常对比幅度.在芦山主震的南西、北东两段速度结构存在着较大差异,芦山主震在水平向位于宝兴及大兴高速异常所包围的低速异常的前缘.主震南西段余震主要发生在倾向北西的高低速异常转换带上并靠近低速一侧,其下盘为低速异常,上盘为高速异常.而芦山主震北东段的余震主要分布在宝兴高速体与大兴高速体之间,主发震层向北西倾斜,主发震层上方的宝兴高速异常下边界出现一条南东倾向的反冲地震带,两地震带呈"y"型分布.     

蒙古及邻区上地幔顶部Pn速度结构

利用78364条Pn射线的走时资料,采用地震层析成像方法反演蒙古及邻区上地幔顶部Pn速度结构.反演结果表明,蒙古及邻区Pn平均速度为8.08 km/s,横向速度变化量从-0.39 km/s至+0.30 km/s.速度高异常区主要分布在阿尔泰山地区及准噶尔盆地、塔里木盆地等地,在阿尔泰山地区Pn速度最大异常达+0.30 km/s.速度偏低的地区主要在贝加尔湖、华北平原、渤海湾等地,在贝加尔湖西南呈现出强烈的低速度异常达-0.39 km/s,可能与该区新生代的火山活动有关.     

山西断陷带地区高分辨率地壳速度结构及其构造演化意义

山西断陷带是中国大陆内部一条著名的板内强震带,位于华北克拉通中部造山带.华北克拉通中部造山带是华北克拉通东部块体和西部鄂尔多斯块体的缝合带,中部造山带形成后遭受了后期构造活动的改造,内部岩石圈结构复杂.获得山西断陷带地区的精细地壳结构对于认识山西地区的构造演化、发震机制有重要意义,并且能够为研究华北克拉通的形成演化提供参考.为了得到山西断陷带区域的精细地壳结构,本文利用山西及周边地区108个台站共18个月的连续波形数据,利用背景噪声互相关方法提取了4437条瑞利面波相速度频散曲线,周期范围为5～45s,然后使用基于面波射线路径追踪的面波直接成像方法得到了0～60km深度的三维横波速度结构模型.模型的横向分辨率在多数区域可达50～80km.成像结果显示,太原盆地的沉积厚度小于5km. 0～10km深度的速度分布与山西地表构造有很好的对应关系,裂谷中部为低速,而两侧隆起区为高速,低速区东西两侧边界与控盆断裂基本重合.随着深度的增加,低速区域有所收缩,且低速异常一直从地表沉积延伸到地下15km左右.从25km深度附近开始,中南部太原盆地、临汾盆地、运城盆地由上地壳的低速异常转为下地壳的高速异常,并一直延伸到上地幔顶部,可能为盆地拉张之前第三纪早期的玄武岩岩浆底侵至下地壳深度,之后冷却呈现出高速特征.大同火山区的低速异常从上地幔顶部一直向上延伸至20km深度,并由西向东转移,较清晰地显示了大同火山岩浆上涌通道.北纬38°以北大面积的低速区,可能是新生代以来大同火山大量的岩浆活动引起地壳升温乃至部分熔融造成的.该地区的地震主要分布在断陷带区域的5～20km深度范围内,且地震大都发生高低速转换区域偏向高速的地区.本研究获得的三维高分辨率地壳速度结构模型为认识山西断陷带地区的构造演化及地震分布特征提供了重要的地震学约束.     

汉中盆地及邻区地壳结构和地震活动性研究

为了进一步探查汉中盆地的深部动力学机制和孕震构造特征,本文基于背景噪声成像、多频接收函数和面波联合反演以及莫霍面Ps震相时深转换方法反演了汉中盆地及其邻区的地壳S波速度和厚度,并进一步对比分析了研究区深部结构与地震活动性之间的关系。结果表明:汉中盆地不同区域的浅表沉积厚度和速度存在差异;部分区域莫霍面处的速度变化平缓,Ps震相与P震相的振幅比＜0.2;汉中盆地内部鲜有地震发生,其周边10 km范围内地震分布主要受到断层控制;4—16 km震源深度上下界面大致对应于低速体底层和高速体顶层。本文获得的非均匀分布的沉积厚度、渐变的壳幔过渡带结构与汉中盆地长期处于秦岭构造带、大巴山褶皱带以及青藏地块交界区的三联点构造位置密切相关。      

山西地区Pb震相记录特征研究

通过识别山西测震台网2016-2018年记录到的ML≥2.5地震事件波形Pb震相,获得山西地区不同震中距Pb震相的记录特征:山西地区Pb震相作为初至震相出现的最小震中距约80km左右,记录形态类似于正弦波,波形特征和Pn波相似,振幅比Pg波小,周期比Pg波大;Pb震相作为后续震相出现,一般呈锯齿状,处于Pn与Pg震相之间,周期较Pn与Pg波小,振幅稍大于Pn波,小于Pg波。通过识别Pb震相,采用在不同震中距范围内实测数据进行线性拟合的方法,得到其传播速度为6.815km/s。     

2003年民乐M_S 6.1级地震前后Pg波速度横向变化特征

本文研究着眼于与民乐地区地震活动有紧密关联的地壳深度(≤20km),利用1987-2008年的Pg波到时数据反演了河西走廊及其周边地区的中、上地壳速度横向变化结果以及速度横向动态变化结果.分析表明:(1)河西走廊过渡带为低速区,北祁连褶皱带为高速区;(2)地震位于低速体南边与高速区相交的部位,且震前6年,震中边侧逐渐出现速度显著升高区;(3)研究区北东-南西的主压应力方向与两个速度升高区呈现出的延伸方向具有很好的一致性,这说明了在主压应力方向上更容易积累应力的合理性;(4)主震的静态应力变化与震后Pg波速度的横向动态变化有较好的对应关系.     

华北及邻区地壳上地幔三维速度结构的地震走时层析成像

利用华北及邻区475个地震台站的区域地震走时资料,反演了该地区的地壳上地幔三维P波和S波速度结构。地震走时的计算用近似弯曲射线追踪方法,三维速度模型的反演用LSQR算法。用检测板方法对走时数据进行成像分辨率分析,结果表明反演模型在水平方向上以0.5°×0.5°的节点分布,垂直方向上以1km、10km、25km、42km、60km为节点作网格划分是合理的。研究区域内,秦岭—大别造山带两侧的华北块体与扬子块体有不同的速度异常特征：华北块体地壳速度结构复杂,而扬子块体则相对简单。华北块体地壳内存在较明显的低速异常,而扬子块体则正常或高速异常。自中新生代以来华北块体地壳经历挤压到伸展的强烈变形,而扬子块体相对稳定。华北块体的构造活动依然强烈,表现为频繁的地震活动。华北地块地壳速度结构的主要特征是：①主要构造带（如燕山构造带、太行山山前构造带、汾渭构造带、郯庐断裂带以及秦岭-大别构造带）位于地壳上地幔的低速或高低速过渡区内;②在唐山及附近地区25 km、42 km和60 km深处连续的低速异常,可能意味着上地幔热的物质上涌,到达上地壳的下部后停止上升过程。     

昭通地区地震层析成像及彝良震区构造分析

本文结合1992年01月至2012年10月国家地震台网、四川地震台网、云南地震台网及重庆地震台网的65个台站记录到的2,107个地震的17,945条P波绝对到时数据及227,701条P波相对到时数据,利用双差地震层析成像方法联合反演了昭通地区地震震源参数及地壳三维速度结构.反演结果表明,地震重定位精度有了显著改进,地震在水平方向的重定位精度要高于垂直方向.在深度方向,消除了重定位前地震在5~10km间的层状分布假象,昭通地区震源深度总体大于彝良地区,且彝良地区地震随深度增加向西展布,根据余震分布特征推测地震发生在走向NNE,倾向NW的石门断裂上.反演得到的三维速度结构表明,地表速度异常与地形起伏及地质特征有着密切关系:在浅层,昭通坳陷盆地表现为较大范围的低速异常,且低速异常区在盆地东北缘范围加深.彝良附近表现为高速异常带,大关附近表现为低速异常.随着深度的增加,反演得到的P波三维速度结构清晰地显示出彝良地区中下地壳介质受到北东向挤压而向上隆起,与浅部的高、低速异常区相互交错,形成介质速度构造复杂区域.重定位后的彝良ML5.7级和ML5.6级地震的震源位于隆起的高速异常区两侧的速度过渡区,其走滑兼逆冲的破裂机制与该处反演结果揭示的彝良地区下方的速度异常形成机制较为一致.     

辽宁地区Pb震相识别及康拉德界面研究

本研究采用2012-2019年辽宁地震台网记录的ML≥2.5地震波形资料,利用理论走时与实际波形特征相结合的方法,从114条地震记录中拾取到269条Pb震相进行分析,结果表明辽宁地区易识别的Pb震相的周期小于Pn,振幅介于Pn和Pg之间,波形呈尖锐的锯齿状.使用修正后的辽宁地区速度模型计算P波理论走时发现,当震源深度大于11km,震中距在80～120 km时,Pb作为初至震相到达;震源深度小于11 km时,辽宁地区Pb只作为续至震相到达.Pb的频带比Pn宽,高频能量比Pn强,频带宽度和高频能量与Pg比较接近.Pb的拟合速度为6.9082 km/s,反演获得康拉德界面平均深度为23 km.通过射线路径勾勒出康拉德界面分布,证明康拉德界面在辽宁地区及渤海湾北部横向连续.     

2017年米林6.9级地震震源区速度结构与余震重定位

利用西藏自治区林芝地区的固定地震台站与南迦巴瓦流动测震台站在2017年11月18日至2017年11月24日记录到的430个余震的直达波走时数据反演得到了震源区的三维P波速度、S波速度结构,并利用三维速度结构对余震进行了重定位.成像结果显示,米林地震震源区在0~5km深度内存在低地震波速度异常;在5~15km深度内,存在高地震波速度异常,该高速异常致使震源区西南侧的地震波速度高于东北侧.重定位结果中,余震呈条带状以NW-SE走向展布,震源深度具有西南方向深、东北方向浅的特征.主震位于11km深度处、高地震波速异常体顶部,余震主要分布在高地震波速度与低地震波速度过渡的区域.对成像结果的分析表明,震源区浅部的低速异常具有低泊松比的特性,与富石英的沉积变质杂岩体-东久杂岩单元的岩性特征有关;深部的速度结构特征则可能反映了发震断层上盘地震波速度高,下盘地震波速度低的介质特性.余震重定位结果与成像结果联合表明:此次地震发震断层从11km深度处,东久杂岩体下方的高地震波速度异常顶部开始破裂,继而在5~15km深度内发生后续破裂,后续破裂的发生区域正处于喜马拉雅构造单元与冈底斯构造单元接触的形变区内.此外,根据地震波速度计算的泊松比反映了震源区持续的低泊松比特征,暗示此次地震与流体活动并无直接关系.     

由长周期地震面波研究华南地区地壳和上地幔三维构造

利用中国27个地震基准台和世界标准地震台网 WWSSN 西南亚3个台站记录的中国大陆及邻近地区79个地震共238条路径的长周期面波资料,应用适配滤波频时分析技术和改进的分格频散反演方法,得到该地区147个44斜方格的纯路径群速度频散值,进而反演得到华南地区深至170km 左右的三维 S 波速度构造.结果表明:华南地区各一级构造单元之间有明显差异,一级单元内的次级构造单元也有一定差异.东部地壳较薄,由东往西逐渐变厚,厚度为30-43km 左右.地壳中 S 波平均速度,东北部最低,西部最高,约为3.48-3.68km/s,在大范围内未发现明显的地壳低速层.华南大部分地区存在上地幔低速层,低速层起始深度为75-106km 左右,低速层中 S 波最小速度约为4.28-4.38km/s.尽管华南大部分地区存在上地幔低速层,但各主要层位分界明显,层面平缓,在较大尺度地下构造横向变化较小,除西部褶断区、东南沿海断裂系等边缘区域为构造活动区外,华南主体的地壳上地幔构造仍属于较稳定的大陆块体构造.      

宜宾地区三维速度结构及震区构造特征（英文）

本文选取2009年1月-2019年1月期间宜宾及其周边地区56个固定台站记录到的6085个地震的84756条P波和S波的初至绝对到时数据,利用双差层析成像方法联合反演宜宾地区的震源参数及其0-30 km深度的三维体波速度结构。结果显示,重定位后的地震空间分布与速度结构之间表现出很好的对应关系,主要集中在高速异常区或高速区边缘。宜宾地区P波和S波的速度结构均表现出明显的横向不均匀特性,在近地表处的分布特征与地貌、地质构造密切相关,在15-25 km深度受下地壳流影响,出现明显低速异常。筠连县-珙县震区和珙县-长宁县震区是宜宾地区最为集中的两个地震频发地区,地震分布和构造特征存在明显不同。通过结合宜宾地区三维体波速度结构,对筠连县-珙县震区和珙县-长宁县震区构造特征的分析表明,虽然宜宾地区的大多地震活动是由流体注入引起的,但其地震活动的空间位置受中上地壳速度结构和局部地质构造的控制。宜宾地区的三维精细速度结构为深入了解该地区的地壳介质、发震构造和地震活动特征提供了重要的参考信息。     

四川威远及邻区中小地震活动特征及地壳精细结构研究

利用2019年以来在四川荣县—威远布设的密集地震台站,以及部分固定台站记录到的近震资料,采用双差层析成像方法获得了高分辨率的浅层地壳三维速度结构和震源位置.重定位结果显示,研究区内中小地震多数呈南北向条带状分布,与已知地表断层的分布无明显关联.地震震源深度主要集中在2～5 km深度之间.研究区中小地震活动与速度结构变化具有相关性,在5 km以浅,地震多分布在S波高速异常区;在7～10 km深度范围,地震多发生在P波和S波的高、低速异常转换带.综合重定位和速度剖面结果,推测研究区内沉积层厚度约4～6 km,而一些中强地震多发生在结晶基底顶部.在研究区深部,黄桷坡断层以北地震区比荣县地震区具有更高的P波速度,在相似的应力状态下,力学性质更强的黄桷坡断层以北地区更难以破裂,可能是该地区更晚发生地震的缘由.     

鄂尔多斯西缘中上地壳Pg波速度成像研究

利用鄂尔多斯西缘30个测震台站记录到的5 370次地震的24 860条Pg波射线数据,反演了该区域中上地壳Pg波速度横向变化结果,以及台站走时校正和地震事件走时校正项。结果表明:(1)鄂尔多斯西缘中上地壳Pg波速度结构呈现明显的横向不均匀性;稳定的阿拉善块体和鄂尔多斯块体主要表现为高速区,两块体边界两侧存在高速到低速的明显转换;银川盆地与吉兰泰盆地属于相对低速区,几条主要的断裂带或断裂段属于显著低速区。(2)1970年以来研究区5级以上中强地震多发生于高、低速区的转换地带,反映了地壳结构横向变化剧烈区为地震频发区。(3)台站台基及走时钟差造成的系统走时误差较小;研究区周边地震定位误差偏大、中部地震定位误差偏小,说明地震定位误差大小与台站分布密切相关。     

鄂尔多斯地区上地幔岩石圈三维速度结构面波反演研究

双平面波拟合法是一种新的面波成像方法,反演中考虑地震波场中的非平面波成分,提高反演的分辨率.本文利用双平面波拟合法,反演获得鄂尔多斯地区上地幔岩石圈的速度结构.所用资料为国家数字地震台网69个宽频带地震仪和北京大学34个流动数字地震台观测到的地震波面波资料.首先从面波记录中提取了研究区域20~125 s瑞利波相速度频散曲线,进而得到各个周期瑞利波相速度异常分布图.结果显示,短周期瑞利波相速度异常与地表的构造特征吻合较好,中长周期的瑞利波相速度可以反映出上地幔岩石圈的速度异常分布以及构造特征.由研究区20~125 s的瑞利波相速度分布图可以反演得到地表到地下200 km范围内的三维剪切波速度结构.结果显示,鄂尔多斯块体内部稳定均一,活化或改造的痕迹不明显;鄂尔多斯块体西南缘受到青藏高原的强烈作用,有大量地幔物质流动的痕迹存在;中央转换带下超过200 km深度存在地幔物质上涌,可能与太平洋板块的俯冲和青藏高原板块的挤压有关.     

新疆及邻区Pn速度层析成像

利用新疆及邻区2万多条Pn射线的走时资料,采用层析成像的方法反演该地区上地幔顶部的Pn速度结构.主要结果是:①新疆地区平均h速度为.2km/s,高于中国大陆地区的平均值(.0km/s),速度变化量从-0.3km/s到0.2km/s.②准噶尔盆地是明显的高Pn速度区,高速区与地貌形状吻合较好,最大值达.4km/s;塔里木盆地整体上呈现高速异常二者都可能与盆地是稳定地块、构造活动和变形较弱有关.③在盆地与山脉的交接带即主要的构造活动带,存在较低的Pn速度,可达7.9km/s.④塔里木南缘中部存在一显著的低速区,可能与岩浆活动和构造活动较强有关.⑤上地幔顶部波速各向异性整体上盆地中心较弱,边缘地带较强.新疆南部波速的各向异性可能是因印度板块对欧亚大陆的碰撞使地幔物质向北蠕动的结果.     

蒙古中南部地区地壳上地幔S波速度结构初步研究

基于中蒙国际科技合作项目中获取的宽频带地震阵观测资料,利用提取到的周期为10~80 s的每个网格点瑞雷波相速度频散,反演得到了蒙古中南部下方地壳以及上地幔S波速度结构.结果表明:25 km深度处S波速度分布特征受地表构造形态控制,北部杭爱-肯特山脉为明显高速异常(约3.75~3.82 km/s),中南部戈壁沙漠为低速异常(约3.55~3.65 km/s);42 km深度处S波速度受地壳厚度影响,具有西北到东南逐渐增大的趋势,杭爱-肯特山盆下地壳相对较高的S波速(约4.1 km/s)是由盆地形成过程中拉伸作用导致盆地下地壳厚度减薄造成的;60~100 km深度范围内S波速度呈现南北高中部低的形态,分析认为中部戈壁低速异常与该地区新生代火山活动有关,而火山活动范围纵向上由中西部向中东部逐渐变深,横向由中东部向中西部逐渐变宽;此外,中东部地区地壳的隆起可能是由于火山活动引起的地幔热流上涌造成的.