琼东南盆地地壳伸展深度依赖性及其动力学意义

地壳或岩石圈尺度内伸展因子随深度变化特征对于理解岩石圈演化有重要的指示意义.我们利用南海北部大陆边缘琼东南盆地区深反射地震剖面的地壳分层模型,计算了沿剖面上地壳与全地壳的伸展因子.结果表明:琼东南盆地区具有明显的地壳尺度内伸展的深度相关性（上地壳尺度伸展因子变化范围为1.0~2.0,全地壳尺度的伸展因子变化范围为1.2~2.5）;琼东南盆地各构造单元内的上地壳与全地壳伸展具有明显的非均一性(长昌凹陷上地壳尺度伸展最大,乐东—陵水凹陷其次,松南—宝岛凹陷最小;长昌凹陷和松南—宝岛凹陷的地壳尺度伸展因子较乐东—陵水凹陷大) 与各向异性(南东—北西剖面较之北东—南西向剖面地壳伸展因子大).这些结果预示着琼东南盆地区地壳伸展优势方向为北西向,盆地区东西部的伸展过程或伸展机制可能差异较大拟或存在太平洋岩石圈俯冲角空间差异或地幔岩浆产出时空差异.结合研究区相关研究成果,推断地壳伸展因子的深度相关性可能是共轭大陆边缘低角度拆离控制的简单剪切系统内伴随地幔挤出的动力学现象.     

南海北缘琼东南盆地热结构与莫霍面温度

相对于大陆地区,洋壳或海陆过渡区目前较缺乏岩石圈热结构方面的研究.本文依据琼东南盆地现有热流数据和相关岩石热物性参数,沿分布于盆地内不同位置的4条地震测线计算了不同圈层的热流分配关系(即热结构)及莫霍面温度.计算时根据最新的P-波速度变化分析将该区地壳分为四层,分别为沉积盖层、上地壳、下地壳及下地壳高速层.结果表明:琼...     

南海北部珠江口—琼东南盆地地壳速度结构与几何分层

基于南海北部大陆边缘珠江口—琼东南盆地深水区实施的14条近垂直深反射地震探测叠加速度谱,利用Dix公式将叠加速度剖面转换为地壳层速度剖面,并利用时深转换方法构建了深度域地壳层速度模型,综合各地壳速度剖面分析了南海北部大陆边缘珠江口与琼东南盆地不同深度层次的P波速度变化趋势以及地壳几何分层特征.结果表明,琼东南盆地区可分为4～8 km沉积层（V_P为1.7～4.7 km/s）、4～10 km厚的上地壳层（V_P为5.2～6.3 km/s）、5 km〗左右的下地壳层（V_P为6.4～7.0 km/s）以及2～6 km厚的高速下地壳底层（V_P＞7.0 km/s）.V_P＞7.0 km/s下地壳高速层的存在被认为是岩石圈伸展、下地壳底部底辟构造或者是残存的原始华夏下地壳基性层的地震学指示;综合研究区地球物理探测成果构建了跨越华南大陆与南海北部陆坡区剖面莫霍和岩石圈底界图像,揭示出岩石圈上地幔在华南大陆与南海北部大陆边缘的减薄特征.     

大陆地壳中地震波速度和密度的关系——一种有用的约束吗?

地震波速度曲线图和岩石取样的密度表明,每一种地震波速度的岩石可能会有各种各样的密度,反之亦然。尽管在计算地壳重力时往往假定速度与密度间为单一的线性关系,当利用这种关系把已知岩石的地震波速度转换成密度时,由于分散(指速度-密度的对应点不都在一条直线上——译注),总便得合成重力计算的分辩能力有所降低,与通常观测到的重力异常尺寸相比,如果这些岩石的厚度在几公里以上,那么,这种不确定性就值得注意了。本文考虑了北海、密西西比和卡罗利那海槽的例子,其结论是,当试图还原观测到的重力变化时,仅用地震波速度测量作为岩石密度的表示不能提供一种有用的约束。为了根据重力资料成功地预测地壳结构,作适当的均衡补偿模型可能是非常重要的。     

利用背景噪声和接收函数研究华北克拉通地壳结构

收集华北克拉通地区188个宽频带流动台站观测资料进行处理.通过背景噪声面波数据和接收函数双重资料约束联合反演,得到了研究区沉积层厚度、地壳厚度及地壳S波速度结构.结果显示:(1)沉积盖层厚度与地质构造相对应,盆地区与隆起区分界明显.(2)研究区地壳厚度变化范围约29~46 km,自西向东逐渐变薄.(3)中、上地壳华北盆地S波速度偏高,可能与新生代以来多次沉降所造成的相对高的岩石强度有关;(4)下地壳S波速度显示研究区主要存在三个低速区,分别是唐山—天津周边、张北及太行山造山带地区;华北盆地存在显著高速异常,推测可能是由于华北盆地经历下地壳拆沉后,大规模的伸展作用相伴随的幔源基性铁镁质岩浆底侵至下地壳结晶所造成的.(5)多个发生过强震的区域表现出沉积层下方存在较大范围的(约10 km)高速体,并且高速体又被其下低S波速度包裹,壳内岩石强度的差异为应力积累及地震发生提供条件.     

远震层析成像中的地壳校正研究及应用

远震层析成像是研究一个地区上地幔三维速度结构的有力手段.但由于远震射线在地壳内的交叉较差,因此无法准确约束地壳内的三维速度结构.为了消除地壳内横向不均匀性对深部速度成像产生的影响,必须进行地壳校正.本文详细描述了地壳校正的基本原理和步骤,主要包括三维地壳模型的选取、地壳内走时差的计算以及校正后的相对走时差的计算.以勘察加地区为例,通过计算各台站的平均相对走时差和远震层析成像结果分析了地壳校正的实际效果,同时验证了该方法的实用性.     

地球内部结构及其密度分布特征研究综述

地球内部密度结构是了解其构造特征及性质的重要参数.根据全球性模型的回顾分析可了解地球内部密度的基本特征,垂向的分层性和横向不均一是全球性的密度特征.对地球浅层地壳特别是沉积层,岩石采样的密度测试和速度-密度关系研究为揭示其密度特征提供了重要依据.在总结和分析前人速度-密度关系研究的基础上,本文进一步给出了具有更好适用性...     

渤海湾盆地北西盆山边界地区泊松比分布

泊松比做为了解地球内部介质一个非常重要的参数,在地震学上可以通过P波和S波速度的比值来确定.利用远震P波波形记录中包含的壳-幔速度间断面的Ps转换波及其多次反射/转换波信息,采用在地壳厚度－波速比平面上对接收函数转换波能量的叠加搜索方法,可以测定台站下方区域内地壳的平均厚度和泊松比.我们对渤海湾盆地北西盆山边界地区68个宽频带台站近两年的远震记录资料进行了处理研究,得到了该区域的地壳厚度以及泊松比分布.结果表明,渤海湾盆地北西盆山边界的泊松比值分布横向变化复杂, 山区侧与盆地侧存在明显差异;山区侧泊松比值分布相对均匀,盆地侧变化剧烈,但存在小区域范围内(100～200km)的一致性,与地表出露岩石的对比表明:形成渤海湾盆地的新生代伸展作用在下地壳深度有明显的响应,从地震学上获得的泊松比分布对于了解该地区地壳物质组成可起到很好的约束作用.     

欧洲岩石层三维密度模型(Ⅰ)

本文由两部分组成.第一部分在地震资料基础上研究建立大陆壳三维密度模型的基本原理,论证用五层模型近似复杂地壳构造的合理性.该模型相当可靠,因为它具备足够的地壳地震信息,地质内容充实,而且易于描述和输入.原苏联欧洲南部地区(高加索和南里海地区例外)的三维模型表明,在沉积盖层和固结地壳中地震速度与密度之间存在着各种关系.本文的第二部分讨论在整个欧洲大陆建立地震密度模型的效果及结论.     

青藏高原东北缘岩石圈三维密度结构

综合重力观测资料和地震波走时资料反演了青藏高原东北缘岩石圈三维密度结构,并对该区岩石圈结构及动力学特征进行了讨论.首先利用收集到的P波近震和远震走时数据进行地震层析成像,得到研究区岩石圈三维P波速度结构.然后利用速度-密度经验关系式,将速度扰动转化为密度扰动建立研究区三维初始密度模型.最后利用分离的布格重力异常反演得到了岩石圈三维密度结构.反演结果表明:青藏高原东北缘地壳密度结构特征有利于地震孕育发生和地壳物质侧向流动;地壳内,密度异常等值线走向与地表断裂走向基本一致,进入地幔后,密度异常等值线走向发生了顺时针旋转,这表明青藏高原东北缘地壳和地幔具有不同的构造运动模式,暗示该区可能发生了壳幔解耦;80~100 km深度上,P波速度异常较密度异常明显偏低,推测该区可能发生了部分熔融或者岩石含水量的增加;印度板块俯冲和周围坚硬块体阻挡联合作用,使得青藏高原东北缘形成了强大的区域构造应力场,并导致深部软流圈热物质上涌,为该区壳幔解耦、部分熔融和P波速度降低创造了条件.     

台湾-阿尔泰地学断面阿尔金-龙门山剖面的地壳纵波速度结构

通过分析阿尔金—龙门山地学断面的地震资料,建立了该剖面的地壳纵波速度结构。研究结果表明,阿尔金北侧的塔里木盆地地区莫霍面为50km,而在其南侧的祁连地块莫霍面突然加深至73km,在柴达木盆地莫霍面又抬升至58km左右,然后,在松潘甘孜地块莫霍面降至70km,并呈现为台阶状向龙门山方向抬升到60km左右,最低速层,而在其南部地区则没有低速层出现,推测低速层为地壳中部的局部熔融物质,阿尔金—龙门山剖面上的两个莫霍面坳陷区分别与祁连地块和松潘—甘孜地块上的两个莫霍面坳陷区相对应,指示出这个两个地块具有较深的山根,青藏高原北部的巨厚地壳很可能是由于中生代以来发生的印度板块与亚洲板块碰撞时受到来自东西及南北方向的挤压,使地壳缩短所致。     

青藏高原中东部地壳和上地幔顶部P波层析成像

为获取青藏高原中东部地壳和上地幔顶部的精细结构,本文基于1万4 484条天然地震的P波（Pg和Pn）到时数据,对青藏高原中东部地壳和上地幔顶部进行P波三维速度结构层析成像,获取了该区域内地壳P波、上地幔顶部Pn波的速度结构和地壳厚度信息。层析成像结果显示,青藏高原中东部地壳P波速度范围为5.2—7.2 km/s,上地幔顶部Pn波速度范围为7.7—8.4 km/s,地壳厚度范围为48.0—68.6 km,地壳和上地幔顶部存在强烈的横向不均匀性,与地质块体分布有较好的对应关系。地壳P波速度结构显示,研究区中、下地壳分布有较大范围的低速区,上地壳与中下地壳P波分布存在明显的差异:羌塘地块和巴颜喀拉地块在上地壳主要表现为高速异常,随着深度增加逐渐表现为低速异常;而柴达木地块在上地壳主要表现为低速异常,下地壳则表现为高速异常;柴达木地块和拉萨地块在上地幔顶部表现为较高的Pn波速度,最高约为8.4 km/s,而在巴颜喀拉地块和羌塘地块东部,Pn波总体上表现为低速,最低约为7.7 km/s。研究区内地壳厚度的总体特征表现为南厚北薄,其中羌塘地块东部和拉萨地块的地壳较厚,而柴达木地块和巴颜喀拉地块东部的地壳相对较薄,羌塘地块西部存在局部的地壳变薄现象,反映了印度板块对欧亚板块北向俯冲作用下的岩石圈变形特征。      

阿尔泰-阿尔金地学断面地壳结构

根据阿尔泰—阿尔金地学断面的地震纵、横波资料,建立了地壳速度及泊松比结构. 测区的地壳具有明显的三分结构特征,其纵波速度自上而下依次为6.0～6.3km/s、6.3～6.6km/s及6.9～7.0km/s;阿尔泰南缘的地壳最厚,为56km,准噶尔盆地的地壳最薄,为46km,大部分地区的地壳厚度为50km 左右. 准噶尔盆地与天山之间上地幔顶部的纵波速度为7.7～7.8km/s ;阿尔泰南缘及塔里木盆地上地幔顶部的纵波速度较高,为7.9～8.0km/s. 测线南部,包括东天山及塔里木东缘,自地表至30km深处的地壳纵波速度低,泊松比为0.25,表明上地壳主要为石英及花岗质成分;而测线北部(包括阿尔泰及准噶尔盆地)的中、上地壳则呈现较高的泊松比（0.26～0.27）,可能为基性地壳的体现. 厚15～30km的下地壳纵波速度（6.9～7.0km/s）较高,泊松比为0.26～0.28,可能以镁铁质的麻粒岩成分为主. 位于天山及其南侧地壳中部的低速层（VP=5.9km/s, σ=0.25）则可能为晚古生代的构造热事件中的花岗质侵入岩.     

利用接收函数研究渤海湾盆地沉积层结构

对布设于渤海湾盆地地区的70个台站2006年9月—2009年9月记录到的895个远震数据进行接收函数计算,发现位于沉积层上的台站记录的接收函数震相较为复杂,由沉积层基底的转换波、多次波及莫霍面转换波、多次波共同构成,且随着沉积层厚度的增加,沉积层基底转换波、多次波与莫霍面转换波、多次波震相相互叠加,使之无法分辨出莫霍面转换波及多次波到时.为此,本文利用相邻算法对沉积层模型进行搜索, 以获取与实际波形误差最小的波形相对应的模型,即台站下方的沉积层结构.结果显示:① 渤海湾盆地由NNE向展布的坳陷带与隆起带组成,冀中坳陷带的沉积层厚度为3—6 km, 坳陷带内沿NE-NNE向分布着带状凹陷带与凸起带相间的次级构造,而且其东侧靠近沧县隆起区的凹陷带沉积层基底埋深最大,体现了渤海湾盆地基底受正断层控制而形成的半地堑(地堑)-半地垒(地垒)构造;② 隆起带的波速比v_P/v_S大于坳陷带的波速比,推测与隆起带下第三系地层的缺失有关, 坳陷带内高波速比地区与地热田的分布相对应, 说明沉积层内高温环境下波速比较高;③ 隆起带内的S波平均速度较坳陷带内的S波平均速度小,且冀中坳陷带内沉积层较厚地区对应的S波平均速度比其它地区更大, 说明渤海湾地区沉积层厚度与沉积层内的S波平均速度成反比关系,推测与下第三系地层的厚度有关,且下第三系地层越厚的地区,S波平均速度越大.以上结果表明,利用接收函数研究的结果与通过地质、地热等方面的研究结果存在着良好的对应关系.      

山西临汾震区地壳上地幔构造的研究

利用郑州－临汾－靖边深地震测深剖面临汾，阳城炮点所获得的太行山至靖边段的观测资料，在以往解释的基础上重新进行了对比解释。研究结果表明：临汾与其东西两侧壳幔结构与构造的差异是极其明显的，其主要特征如下：（１）对仅在临汾以西出现的强震相Ｐ２进行了解释，并在ＰＭ波之前识别出一组来自下地壳的反射波Ｐ５；（２）根据临汾以西Ｐｇ与Ｐ２波的特征，我们确认在临汾盆地下方及其西侧，中地壳的上部８－１２ｋｍ深度内存在     

银川盆地岩石圈结构——长观测距宽角反射与折射剖面结果

利用2014年完成的穿过银川盆地人工源宽角反射与折射剖面的3炮长观测距资料,采用基于地震波走时反演方法的Rayinvr算法得到了研究区地壳和上地幔的速度结构.结果表明:研究区地壳厚度为42—48 km,莫霍面沿剖面展布形态呈现出东西两侧浅、中部较深的特征,莫霍面最深的区段位于贺兰山下方. P波速度沿剖面随着深度的增加呈正梯度增大,然而在深度约为90—103 km的岩石圈地幔中,识别出两组较明显的反射界面,两组界面之间并未发现P波速度随深度而显著增加,表明研究区下方存在与地球平均模型中速度随深度增加而增大不相符的速度结构,推测银川盆地下方岩石圈与软流圈之间可能存在速度过渡带.      

DEEP STRUCTURE OF NORTHERN HENAN PROVINCE AND ADJACENT AREAS DERIVED FROM GRAVITY AND SEISMIC SOUNDING DATA IN RELATION TO DISTRIBUTION OF EARTHQUAKES

We conduct the wave field separation of the gravity field for northern Henan Province and adjacent areas by the wavelet multi-scale decomposition method, and obtain multi-order gravity wavelet details and regional gravity field information. Then the Parker density surface inversion is used to invert the Moho interface. Based on the analysis of wavelet details in different orders and results of three seismic sounding profiles available in this area, we attempt to reveal the deep crustal structure of the study area. Research results show that the crustal structure is dominated by uneven density distribution accompanied by uplifts and depressions in the region with obvious heterogeneities of the density in horizontal and vertical directions. The gravity field characteristics in the middle-upper crust correspond to the surface topography, the lower crust is dominated by the large-scale high-low gravity anomalies, and several major depression basins show the characteristics of low velocity and low density. At the same time, the depth of the Moho interface changes greatly, which forms the block structure pattern of the regional crustal thickness. Among these features, the area with relatively large variations of the Moho is located in the transition zone of the basin to the Taihang Mountains, or exactly the Moho mutation belt. The Moho interface of the basin area as a whole is dominated by the uplift intertwined with local variations, of which the least and largest depths are 31km and 37km, respectively. Due to the gravity isostasy, the crustal thickness is larger(about 41km)in the northwest of the Taihang Mountains, with less average crustal density. In the study area, earthquakes tend to occur around the transition zone with density changes where the Moho is locally convex. The seismogenic mechanism may be associated with upwelling of upper mantle materials, low-velocity and low-density structures in the middle-lower crust and connection of deep large faults. Moreover, the deep large faults play a controlling role in the distribution of regional earthquakes.     

准噶尔盆地北部基底结构与属性问题探讨

准噶尔盆地的基底结构与属性一直是地学界关注的焦点问题之一.横跨准噶尔盆地北部,走向近东西的克拉玛依—喀姆斯特地震剖面提供了该盆地北部详细的地壳与上地幔顶部的速度结构与构造,特别是基底顶界面的速度.沿剖面发现了数条走向近南北的“H”型超壳断裂,它们没有明显的断差,断裂处反射系数明显降低,介质的Q值减小,推测具“开裂”性质;利用盆地内1:20万重磁数据完成了重磁联合反演,获得了沿剖面的地壳与上地幔顶部的二维密度结构与二维磁性结构.根据在一定深度范围内介质的速度-密度-岩性之间的关系,确定了盆地北部基底岩性分布.结果表明,准噶尔盆地北部的基底多处为基性和超基性物质,推测为深部（上地幔）物质沿超壳断裂进入地壳内部并对地壳物质进行改造的结果.这一推断得到盆地内部高磁性、高重力异常的支持,也与盆地具有较高的地壳平均速度相一致.综合其他地球物理与地质资料综合分析,给出了综合地质解释剖面,建立了准噶尔盆地北部基底结构与属性的动力学模型.     

滇西地壳三维密度结构及其大地构造含义

重力异常揭示地壳三维密度结构是地球物理的重要目标和任务,其关键技术是密度反演.本文对滇西地区重力异常进行了多尺度密度反演,首先利用小波变换对重力异常进行多尺度分解,接着利用功率谱分析方法估算各层场源的平均深度,然后利用广义密度反演方法进行各层密度反演,取得区域地壳多个深度上的密度扰动图像.滇西上地壳高密度扰动出现在扬子克拉通内部和西缘,以及澜沧江断裂带西缘,后者对应昌宁—勐连蛇绿混杂岩带及岛弧岩浆岩带.上地壳低密度异常主要反映西昌裂谷带和高黎贡—腾冲一带的岩浆房,和兰坪—思茅盆地中的坳陷带指示钾盐等沉积矿产目的层较厚的区段.滇西上地壳和中地壳出现三条低密度扰动带,与三期大陆碰撞带的吻合.大部分6级以上地震分布在低密度异常区或它们的边缘,只有在西昌—元古谋裂带才分布在高密度异常区.克拉通内部古裂谷带地震可分布在高密度异常区.在26°N线以南下地壳为高密度区,以北为低密度区.因此,26°N线的一个属性是下地壳密度差异分界线.滇西由北向南地壳加厚缩短的程度是逐渐变弱的,在26°N线以南,南北向的地壳加厚缩短就不明显了.高黎贡走滑剪切带、澜沧江走滑剪切带、红河走滑剪切带在滇西中地壳密度扰动平面图中表现为密度急变的梯度带.表明这三条主要的走滑剪切断裂带都穿过中地壳并可能延深到下地壳.