2-D crustal Poisson’s ratio from seismic travel time inversion in Changbaishan Tianchi volcanic region

Based on the inversion method of 2D velocity structure and interface, the crustal velocity structures of P-wave and S-wave along the profile L ₁ are determined simultaneously with deep seismic sounding data in Changbaishan Tianchi volcanic region, and then its Poisson’s ratio is obtained. Calculated results show that this technique overcomes some defects of traditional forward calculation method, and it is also very effective to determine Poisson’s ratio distribution of deep seismic sounding profile, especially useful for study on volcanic magma and crustal fault zone. Study result indicates that there is an abnormally high Poisson’s ratio body that is about 30 km wide and 12 km high in the low velocity region under Tianchi crater. Its value of Poisson’s ratio is 8% higher than that of surrounding medium and it should be the magma chamber formed from melted rock with high temperature. There is a high Poisson’s ratio zone ranging from magma chamber to the top of crust, which may be the uprise passage of hot substance. The lower part with high Poisson’s ratio, which stretches downward to Moho, is possibly the extrusion way of hot substance from the uppermost mantle. The conclusions above are consistent with the study results of both tomographic determination of 3D crustal structure and magnetotelluric survey in this region. Foundation item: Key Project from China Earthquake Administration and the Project (95-11-02-01) from Ministry of Science and Technology (2001DIA10003). Contribution No. RCEG200401, Geophysical Exploration Center, China Earthquake Administration.     

长白山天池火山区及邻近地区壳幔结构探测研究

对长白-敦化深地震测深剖面资料利用二维射线追踪程序包进行走时拟合及地震图计算,得到了长白山天池火山区及邻近地区地壳上地幔速度结构和深部构造. 结果表明,以C2界面为标志,研究区地壳可分为上部地壳和下部地壳. 上部地壳厚1-23km,P波速度为6.00-6.25km/s;下部地壳厚12-17km,它是由一个较均匀的速度层和一个厚6-km的壳幔过渡层构成. 地壳厚度由敦化一带31-33km向东南逐渐增厚,至天池火山区最深达3km. 在天池火山区地壳存在低速体,其速度较周围介质低约为0.15km/s. 利用地震剖面探测、地震CT和大地电磁测深等结果显示,在天池火山区地壳内存在低速、低密度及低阻异常体,该异常体可能表明壳内岩浆囊的存在.     

长白山天池火山区三维地壳结构层析成像

利用长白山天池火山区三维空间深地震测观测系统所采集的反射P波走时资料,采用层析成像技术,重建了该区地壳界面构造形态和速度分析图像。界面成像结果表明：研究区地壳界面总体上显示了由北西向东南加深的趋势;马鞍山—三道白河断裂和富尔河—红旗河断裂是本区两条主要的深部构造,尤其是马鞍山—三道白河断裂,北北东向穿越天池火山口,其两侧的地壳界面存在明显的错断,预示了该处地壳厚度陡变或深大断裂带的存在,速度成像结果显示在10km深度,明显的P波低速异常分布在天池周围;15km深度上它表现为一个近南北向的P波低速异常条带,其延展尺度南北向为80~90km,东西向30~40km;随着深度的增加,P波低速异常分布在天池西侧,其尺度有明显的缩小,分布范围更加集中,而且低速扰动幅度更大。这种P波速度异常的变化图像在一定程度上反映了天池火山口下方壳内岩浆系统的空间分状况。     

雷琼拗陷地壳结构特征

根据1984～1985年在雷琼地区完成、长约210 km的白延—江洪深地震测深资料，应用有限差分法、时间项法反演和二维非均匀动力学射线追踪等方法，得到白延—江洪地壳剖面的二维非均匀构造图像.结果显示：琼北及雷州半岛地壳厚约25～26 km，地壳平均速度在琼州海峡南段琼北凸起约616 km·s-1，海峡北段雷琼拗陷区约570 km·s-1；地壳速度偏低，下地壳尤为明显，仅约63～65 km·s-1；结晶基底显示为厚约2～4 km、速度55～60 km·s-1的速度梯度带，Moho界面上、下界面速度分别是65 km·s-1和805 km·s-1的一级速度间断面，没有发现明显的壳幔过渡带.白延—江洪剖面位于雷琼拗陷更新世玄武岩覆盖区，推测地壳厚度减薄以及低速度构造主要反映了该区域自新生代以来一直延续至第四系晚期的多期火山岩浆喷发热地幔对地壳底部的底浸、拆层与地壳仍处于相对温热状态相关.     

长白山天池火山研究区地壳三维界面与速度分布联合成像

迅速发展并得到广泛应用的空间深地震测深技术通过采用三维数据采集的观测系统,利用三维层析技术,以求获得区域地壳三维分层结构和三维速度分布图像。它与传统的二维宽角反射－折射剖面技术相结合,可以有效地研究区域性地壳结构,特别是壳内深断裂和低速层的空间展布特征。Kanasewich等(1985)给出了利用空间深地震测深资料重建地壳三维界面的方法,我们在其方法的基础之上,进一步提出地壳三维界面和速度分布联合反演的方法。正问题的计算是在Chander(1977)关于三维平界面的快速两点追踪算法上的改进,在获得界面三维反演结果的基础之上,利用剩余走时残差,采用模型不分块反演技术(Tarantola,Nercession 1986)重建地壳三维速度图像。 1998年国家地震局地球物理勘探中心在长白山火山区实施了三维深地震测深观测,目的是研究天池火山的岩浆系统。利用本次实验所获得的780余个PmP波走时数据,采用上述的方法重建了研究区莫霍界面和地壳三维速度分布图像。研究结果表明,本区莫霍界面由北东方向向南逐渐加深,在天池火山口下达最深,并且被一些可能存在的地壳厚度陡变带(或深断裂)所切割。在东西方向莫霍面由西向东缓缓加深,其变化较南北方向缓和。特别值得注意的是,存在着一条近北东方向的莫霍面深度陡变带(或深断裂带)从天池火山口西部穿过,相应位置与马鞍山—三道白河地堑型断裂相一致,该断裂带可能对天山火山喷发时岩浆的运移起到重要作用。深度为15km和25km的P波速度图像表明,在天池火山口下分布着近南北走向明显的低P波速度分布,其南北方向延伸的范围约为80－90公里左右。比较这两个深度上的低P波速度体的分布特点,可以看出这个低P波速度体尺度随深度逐渐变小,但在25km深度处仍清晰可见,这表明该区岩浆自上地幔侵入地壳的“痕迹”,这也意味着,长白山天池火山的岩浆系统极有可能延伸到上地幔或更深一些。     

腾冲火山区地壳结构的人工地震探测

介绍在腾冲地区完成的由一条近南北方向纵测线和两条近东西向的非纵测线组成的人工地震测深工程以及对纵测线资料解释的初步结果。上地壳的平均速度为５．９ｋｍ／ｓ,顶界面深度为２３ｋｍ左右;中地壳可分为２层,平均速度为６．１７ｋｍ／ｓ;纵线的平均地壳厚度为４０ｋｍ。在团田至腾冲之间的基底速度相当低（５．８０ｋｍ／ｓ）。在腾冲与固东之间的中地壳界面有局部上拱现象。局部地区的地壳速度偏低以及壳低界面上拱可能与岩     

Deep seismic sounding investigation into the deep structure of the magma system in Changbaishan-Tianchi volcanic region

IntroductionThe Changbaishan-Tianchi volcano, located in Jilin Province, northeast of China, is one of the well-known active volcanoes in China. In the year 1 215(15, the volcano underwent an eruption that is believed to be one of the greatest explosive eruptions on earth in the past 2000 years with regard to its scale and violence. The eruption amounted to over 100 km3, and the eruption cylinder reached a height of more than 30 km, the volcanic ashes floated and fell south of Hokkaido, Jap…     

Seismological study on the crustal structure of Tengchong volcanic-geothermal area

Introduction The Tengchong volcanic-geothermal area is located on the northeast edge of the collision zone between Indian and Eurasian plates, and belongs to Eurasian volcanic zone (the MediterraneanHimalayanSoutheast Asia volcanic zone). In Tengchong area, the Quaternary volcanic, geothermal and seismic activities are all intensive. These phenomena have been drawing the attention of many geoscientists in the world. Their studies are concerned with geology, geophysics, geochemistry, and cr…     

云南腾冲火山区上部地壳三维地震速度层析成像

根据1999年腾冲火山区人工地震探测资料，用层析成像方法反演了腾冲火山区上地壳三维P波速度结构．层析成像结果显示出，在腾冲火山区下方的上地壳内存在明显的P波低速区，该低速区在地下7～8km深度，可能与上地壳内的岩浆囊或部分熔融体有关．层析结果还显示出低速区主体在热海地区的东北侧．地表附近的低速区可能是构造破裂发育地区形成了有利于深部热流体上升的通道，因此，在热海形成最活跃的地热显示．      

松辽盆地北缘的上地幔速度结构及该区火山成因探讨

中国东北是研究板内新生代火山活动及其成因的天然场所.以往的研究根据不同的壳幔速度结构,提出多种模型用以解释中国东北地区的火山活动.由于松辽盆地北缘的观测台站相对较少,导致这些模型对盆地北缘的约束较弱.我们利用近年来覆盖松辽盆地北缘的流动宽频带观测台站数据开展远震体波走时层析成像研究,获得了深达800 km的深部速度结构,在盆地北缘的火山群区域内得到如下认识：诺敏河和五大连池火山群共用一个200~300 km深处的地幔岩浆房.该地幔岩浆房内的低速异常为水平展布,未下延至地幔转换带内,并仅在该区域上地幔的局部范围内有所体现.结合前人的研究结果分析,我们认为该水平的局部低速异常可能是中生代晚期岩石圈拆沉导致的软流圈上涌热物质.     

滇西地区壳幔解耦与腾冲火山区岩浆活动的深部构造研究

根据青藏东部边缘的深部地球物理资料,分析了滇西地区壳幔耦合和腾冲火山区岩浆活动的深部构造特征,确认了地幔各向异性与上地幔速度结构(包括P波速度和S波速度)的内在联系,指出产生这一结果的原因与以腾冲火山区为中心的地幔热物质上涌有关:上地幔顶部平均温度升高导致介质强度降低,在印支块体的侧向挤压或印缅块体的向东俯冲作用下发生韧性变形,造成滇西地区地幔各向异性的快波方向与青藏东部地壳块体的旋转方向不一致.此外,鉴于中下地壳低速层的横向非均匀性,估计韧性流动并非贯通青藏高原的东部边缘,而是被不同的构造块体和边界断裂限定在局部地区.总体而言,滇西地区下地壳的地震波速度和电阻率偏低,具备发生韧性变形的构造条件.作为地壳和上地幔之间的解耦层,它使得青藏东部地壳块体旋转产生的构造应力未能传输至上地幔.腾冲火山区的地壳结构与不同时期的岩浆活动有关,火山区东侧的高速结构代表了上新世时期火山通道内冷凝固结的岩浆侵入体或难以挥发的高密度残留物质,火山区西侧的低速结构反映了更新世以来持续至今的岩浆活动,壳内岩浆源主要分布在10～20km的深度范围内,横向尺度约为15～20km,有可能通过地壳深部的断裂与上地幔岩浆源区相连,估计腾冲火山区下方的岩浆活动将持续进行.     

兴蒙造山带阿尔山火山群地壳厚度与波速比研究

利用架设在我国东北地区阿尔山火山区的宽频带流动地震台站记录的远震波形数据,采用P波接收函数H-κ叠加扫描方法,得到了阿尔山火山区的地壳厚度和平均波速比。结果显示:阿尔山地区的地壳厚度范围为33.9—37.9 km,整体呈西北厚东南薄的特点,火山带附近地壳较薄;地壳平均波速比范围为1.73—1.83,主要有柴河镇—明水河镇、伊敏德仁北部和天池镇三处高波速比区。结合前人研究结果推断, 阿尔山火山区薄的地壳和高波速比值可能是由地幔物质上涌、玄武岩浆底侵下地壳所致。      

长白山天池火山岩浆系统分析

针对外媒报道长白山天池火山在近2年内有可能喷发的言论,在长白山天池火山区布测了一条长度约为103 km的二维大地电磁测深观测剖面,对火山区深部电性结构进行探测研究.由于研究区内不明来源的电磁干扰非常强,对数据采用了远参考处理、Robust处理、Rhoplus分析、张量阻抗分解和基于一维层状介质电阻率与相位互算方法等先进处理技术,获取到一批在强干扰区质量较为可靠的电磁数据,利用数据计算分析了长白山天池火山区二维构造走向和感应矢量特征,采用NLCG二维反演技术对资料进行了二维反演解释,并将反演结果与前人探测结果进行了对比分析.探测结果表明:在天池火山口下方存在明显的直立型岩浆通道,岩浆通道在下方约5~8 km位置形成关闭;在火山口下方往北方向附近,在埋深位置约7 km深处存在一个明显的低阻异常体,电阻率小于10 Ωm,且与岩浆通道对接,推测其可能是地表浅部发育的岩浆囊;在长白山山门附近C07-C09号测点之间和C04-C05号测点之间,在埋深约7~17 km深处发现近直立型低阻带,低阻带与下方低阻体直接相连,推测低阻带内赋存有活动的岩浆;随着埋深的增加,从天池火山口南部约20 km位置往北方向,在埋深13~30 km之间壳内广泛发育明显的低阻异常体,推测其可能是活动的岩浆囊.反演结果与前人探测结果整体电性特征相似,但又局部不同.     

S-wave shadows in the Krafla Caldera in NE-Iceland,evidence for a magma chamber in the crust

During the present tectonic activity in the volcanic rift zone in NE-Iceland it has become apparent that the attenuation of seismic waves is highly variable in the central region of the Krafla volcano. Earthquakes associated with the inflation of the volcano have been used to delineate two regions of high attenuation of S-waves within the caldera. These areas are located near the center of inflation have horizontal dimensions of 1–2 km and are interpreted as the expression of a magma chamber. The top of the chamber is constrained by hypocentral locations and ray paths to be at about 3 km depth. Small pockets of magma may exist at shallower levels. The bottom of the chamber is not well constrained, but appears to be above 7 km depth. Generally S-waves propagate without any anomalous aftenuation through laver 3 (v_p=0.5 km sec^?1) across the volcanic rift zone in NE-Iceland. The rift zone therefore does not appear to be underlain by an estensive magma chamber at crustal levels. The Krafla magma chamber is a localized feature of the Krafla central volcano.     

Characteristic of crustal structure in the Shulu fault basin and its vicinity

（王椿镛，张先康，林中洋，李学清）ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｃｒｕｓｔａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｔｈｅＳｈｕｌｕｆａｕｌｔｂａｓｉｎａｎｄｉｔｓｖｉｃｉｎｉｔｙ￥Ｃｈｕｎ－ＹｏｎｇＷＡＮＧＩ；Ｘｉａｎ－ＫａｎｇＺＨＡＮＧ；Ｚｈｏｎｇ－ＹａｎｇＬ...     

渡口及其邻近地区地壳浅层结构的研究

为了研究攀枝花-西昌构造带的地壳与上地幔顶部结构,在西起丽江东至者海全长350km的测线上进行了爆炸地震探测。本文利用所取得的六条地震记录剖面的P_g波组,研究测线下方地壳浅层结构。采用层状垂直梯度和横向不均匀模型,用理论走时和射线追踪方法来拟合实测P_g走时资料。得到深度为10km范围的地壳浅层结构和速度分布。 结果表明,该区地表P波速度以渡口至华坪一带为最高,达6.00km/s。向东西两侧逐步减小,东至者海为5.20km/s,西至丽江降为3.50km/s。局部地段因构造影响速度值有些起伏。从浅层结构和速度分布可见,该区存在箐河-程海、绿汁江、安宁河和甘洛-小江等深断裂带,并向地壳深部延伸。等速度线图表明,该区上地壳中有一高速岩体存在。攀枝花钒、钛、铁矿的富集以及其他热液型矿床的分布很可能与此有关。     

S-wave velocity structure beneath Changbaishan volcano inferred from receiver function

The S wave velocity structure in Changbaishan volcanic region was obtained from teleseismic receiver func-tion modeling. The results show that there exist distinct low velocity layers in crust in volcano area. Beneath WQD station near to the Tianchi caldera the low velocity layer at 8 km depth is 20 km thick with the lowest S-wave velocity about 2.2 km/s. At EDO station located 50 km north of Tianchi caldera,no obvious crustal low velocity layer is detected. In the volcanic re-gion,the thickness of crustal ...     

云南西部地壳深部结构特征

在云南西部,穿过红河、小江断裂带完成了一条长360 km、呈北东向的深地震宽角反射/折射剖面.通过对该测线的观测资料进行一维、二维模拟解释,得到了沿剖面的二维地壳速度模型.研究结果显示,沿测线Moho界面埋深横线变化大,其西南侧Moho埋深约35 km,东北侧Moho最大埋深可达43 km.沿剖面从西南到北东方向,地壳平均P波速度从5.9 km/s逐渐增加到6.13 km/s,但显著低于全球大陆平均值.结合以往的接收函数和面波联合反演结果,我们推算沿测线从西南到东北,其下方地壳泊松比介于0.23~0.25之间.剖面西南侧上地壳具有异常低的P波速度和泊松比,暗示其下方上地壳以α-相长英质组分为主;而剖面东北上地壳相对较高的P波速度和泊松比则暗示其物质组成以花岗岩-花岗闪长岩为主.研究区下地壳的P波速度和泊松比分别介于6.25~6.75 km/s和0.24~0.26 km/s之间,暗示其上部组成以花岗岩相的片麻岩为主,而下部组成则以角闪石类岩石为主.红河断裂两侧地壳速度显著不同,从浅到深其速度差异逐渐变弱,但红河断裂两侧地壳厚度变化较大.而小江断裂下方两侧地壳速度和地壳厚度变化并没有红河断裂那么明显.     

Crustal structure in the Kamchatkan segment of the pacific transition zone

Based on deep seismic sounding data, a velocity model of the Earth's crust has been developed for the Kamchatkan segment of the Pacific transition zone. The velocity difference in the structure of the continental and oceanic blocks of the Earth's crust is shown. It has been revealed that these crustal blocks join each other along the deeply inclined fault zone. This zone is located 120 km northwest of the axis of the deep-sea trench. It separates the high-velocity block of eastern peninsulas and bays of Kamchatka from the low-velocity block of the Shatsky Ridge. The latter may be considered to be a contact zone between the continental and oceanic crust.The crust of the regions of Recent volcanic activity in Kamchatka has a number of specific features, such as: a complex heterogeneous structure of the basement; relatively high velocity values in the crust and low values in the upper mantle; anomalous behaviour and velocity inversions related to the complex alternation of sedimentary-volcanogenous and intrusive rocks and zones of hydrothermal alterations; and the possible presence of magma chambers of different types within the crust and the crust-mantle transition zone.     

腾冲火山区的地壳厚度和平均泊松比研究

腾冲是青藏高原东南缘重要的第四纪火山活动区域,全新世以来的火山主要集中在腾冲盆地的中央,由北向南形成一个串珠状的火山链.为了深入探索这一火山区的深部结构和岩浆活动特征,我们在腾冲北部开展了为期一年的流动地震观测,利用接收函数方法计算了台站下方的地壳厚度、平均波速比和泊松比,研究结果揭示出测线下方地壳结构与岩浆活动及火山分布的对应关系.测线北部7个台站的地壳厚度在35.4~37.6 km之间,平均波速比为1.82~1.92、泊松比为0.28~0.31,其中马站附近莫霍面抬升幅度最大,与相邻地区莫霍面深度相差1~2 km,平均波速比和泊松比也达到最大值.相比之下,测线南端两个台站的地壳厚度接近40 km,平均波速比和泊松比仅为1.61~1.64和0.18~0.20,与测线北部7个台站的地壳结构相差甚大.分析表明地幔上涌对火山区莫霍面的局部抬升产生了一定影响,火山湖、黑空山、大-小空山和打鹰山下方应该存在一个相互联通的壳内岩浆囊.该岩浆囊在南北方向上的尺度约为20 km,热流活动以及幔源物质的侵入是地壳平均波速比和泊松比偏高的主要原因,它与热海附近的地温异常区分属两个不同的壳内岩浆存储系统.