台湾海峡6.2级地震震区气枪地震资料初步分析

对2019年在台湾海峡6.2级地震震区布设的N01、NE02测线地震测深剖面的Pg波走时进行层析成像反演,获得测线下方地壳上部二维速度结构。对N01测线单道反射地震测深剖面进行多次波衰减等处理,并与Pg波成像结果进行对比。研究结果表明,采用走时层析成像方法与单道反射地震测深剖面获得沿探测剖面沉积层上地壳基底形态特征等具有较好的对应关系。由于测线穿越多个地质构造单元和多条断裂带,走时层析成像和单道反射地震测深剖面结果综合显示研究区结晶基底面起伏较大,沉积层速度和厚度变化较剧烈,受台湾海峡西部新生代构造活动影响,显示了相应的断裂或不同地质构造单元在上部地壳内的结构特征。     

阿尼玛卿缝合带东段上地壳结构-马尔康-碌曲-古浪深地震测深剖面结果

位于青藏高原东北缘川北甘南地区的马尔康——碌曲——古浪深地震测深剖面穿越阿尼玛卿缝合带东段，利用该剖面获得的Pg, Sg初至折射波资料，采用有限差分成像、射线追踪反演、时间项反演和走时曲线分析等方法，对阿尼玛卿缝合带东段及其两侧的上地壳结构进行了分析. 结果表明， 研究区基底变化较大. 由南向北，基底在若尔盖盆地呈稳定的上隆状态，在阿尼玛卿缝合带内强烈下陷，在缝合带北侧一定范围内隆升之后，向北呈下陷趋势. 阿尼玛卿缝合带相对两侧整体表现为南倾的低速带结构，且内部速度存在非均匀性. 库赛湖——玛沁断裂、武都——迭部断裂和舟曲——两当断裂均表现为不同规模的低速带. 库赛湖-玛沁断裂和舟曲——两当断裂位置处基底界面埋深有明显变化，是区隔阿尼玛卿缝合带南北两侧的主要断裂. 武都——迭部断裂发生在基底界面深度变化带上，它与舟曲——两当断裂可能具有同一深部构造背景. 阿尼玛卿缝合带所呈现的强烈下陷的基底低速结构和非均匀性体现了上地壳受挤压的破碎结构特征.      

青藏高原东北缘基底结构研究——玛多—共和—雅布赖剖面上地壳地震折射探测

利用青藏高原东北缘玛多-共和-雅布赖人工地震测深剖面的沉积盖层及上地壳折射波Psed、Pg走时,使用正则化方法反演该剖面基底速度结构,并通过射线数分布、分辨率分析等手段分析反演结果的可靠程度,得到了沿剖面850km近地表沉积盖层及结晶基底结构性质及构造变化特征,揭示了巴颜喀拉块体中段、东昆仑—西秦岭褶皱带、祁连褶皱带东侧及阿拉善块体等四个一级地质构造单元以及各块体内部若干次级构造沉积盖层介质岩性及厚度,结晶基底性质及被改造特征,在此基础上分析了(沿测线)青藏高原东北缘与外围阿拉善块体、高原内部块体间上部地壳构造耦合以及与地表构造形态关系.     

海原构造区及其周缘上部地壳结构研究

基于甘肃省夏河县—陕西省靖边县剖面的8次人工地震初至波数据, 利用有限差分走时方法反演得到了沿该剖面长约650 km的上部地壳速度结构和结晶基底的深度分布． 反演结果显示: 海原构造区西侧的西秦岭—祁连山褶皱区上部地壳的横向非均匀性明显, 基底深度从1 km到5 km不等, 反映了褶皱区改造变形强烈的构造特征; 其东侧的鄂尔多斯盆地基底深度约为5—6 km, 其速度均匀、 稳定, 上地壳呈弱速度梯度特征; 海原构造区及海原弧形断裂带附近上部地壳的破坏变形最严重, 区内横向高低速相间分布． 综上可知, 海原构造区东西两侧上地壳结构的显著差异揭示了其结构复杂性的成因及其与地震活动性的关系．      

川西盐源-马边地震带上地壳速度结构和活动断裂研究——高分辨率地震折射实验结果

2005年沿盐源-西昌-马湖一线实施了地震测深和高分辨地震折射观测实验．利用有限差分地震走时层析成像算法处理了其中的高分辨地震折射Pg波走时数据,获得了川西地区活动地块边界带上地壳的P波速度精细结构和活动断裂深部形态,分析了上地壳的变形特征,讨论了断裂与地震活动的关系．结果如下：盐源盆地、后龙山地区的上地壳为表层低速和深部均匀高速的双层结构,两层之间存在明显向西缓倾的结构面;模型坐标180～240km范围内,P波速度分布表现为陡倾的高低速条带相间结构：模型坐标240～300km之间的西昌中生代盆地具有较厚的浅部低速和深部高速双层结构,层间的纵向及横向速度变化强烈,其分界面起伏较大：模型坐标300km以东的大凉山地区为不均匀高速区,地表速度接近5km／s．此外,模型坐标130,150和280～310km之下,存在显著的深部不规则异常高速体,可能与二叠纪岩浆活动有关．盐源推覆构造由表层低速推覆体,向西缓倾的构造拆离面和深部高速基底构成的薄皮构造,金河-箐河断裂是其推覆前缘;磨盘山断裂为一西倾的低速带,延伸至基底顶面;安宁河断裂和则木河断裂为东倾的舌状低速带,延伸到了基底内;在深处,大凉山断裂分为两支,表现为狭窄条带内速度结构的强烈变化,西支西倾,东支东倾,两支断裂均延伸至基底内;西昌中生代盆地东缘断裂为强速度梯度带,倾向南西,延伸至基底顶面;剖面最东端向西倾斜的舌状低速带可能是马边断裂的一个分支,其可靠性有待进一步证实;安宁河、则木河、大凉山断裂均是规模较大的基底断裂,其活动性较强,该区的强震活动主要受其控制;速度图像表明研究区的上地壳变形强烈,盐源盆地至金河盆地主要表现为盖层的挤压推覆逆冲变形,基底呈刚性;磨盘     

台湾海峡西南部深地震探测剖面Pg波走时层析成像

采用走时有限差分层析成像方法,利用2014年在台湾海峡西南部区域得到的3条海域测线的Pg波资料,获得了沿探测剖面沉积层上地壳基底的速度结构、基底形态和埋深。3条剖面基底深度为1.5~4.2km。基底埋深虽有一定变化,但仅在局部地区起伏较明显,显示了断裂或凹陷在上部地壳内的结构特征。通过和台湾海峡地质构造区划进行对比,反演得到的基底结构特征与地震剖面穿过区域的地质构造比较吻合,本次走时层析成像结果也为后续深部结构的反演提供了可靠的浅层速度信息。     

天津—北京高分辨地震折射剖面初至波走时成像

利用走时成像中的正则化反演方法对天津—北京的高分辨地震折射剖面获得的初至波资料进行成像.分析了不同的初始模型和参数变化对反演结果的影响,并采用检测板方法对最终模型的分辨进行评估,得到了天津—北京剖面的上地壳精细速度结构,给出了该地区的隐伏断层.结果显示,最终模型分辨达到5 km×1 km,部分地区更加细致;研究区域坳陷区与隆起区相间,大坳陷内部有小坳陷;结晶基底的深度变化约2～8 km,其起伏形态符合地质构造情况;断裂活动和第三系以来的壳内运动对速度结构影响较大.     

龙门山断裂带中段深地震宽角反射/折射剖面研究

射线追踪方法是研究地震波在横向非均匀地壳介质中传播的重要方法.本文推导了理论走时对网格化节点速度的偏导数公式,提出了针对深地震宽角反射/折射剖面数据反演的联合迭代法,并使用该方法对横跨龙门山断裂带中段的一条深地震宽角反射/折射剖面进行了反演和解释.首先,对每一炮的观测数据进行一维反演,在此基础上插值出一个粗略的二维速度模型;然后,使用射线追踪方法计算理论走时,再根据理论走时与观测走时的拟合程度对二维模型进行调整,以获得更加接近实际的二维速度模型;最后,利用联合迭代法对观测走时进行反演,经反复迭代使所有接收点理论走时与实测走时的残差平方和最小,最终获取该剖面的二维地壳速度结构.反演结果表明:测线东段的沉积盖层明显厚于中段褶皱带和西部高原,中部褶皱带部分地区出现基岩裸露;构造转换带两侧的地层分界面近于水平层状分布,其西侧的中、下地壳内各存在一个层间速度间断面;构造转换带内存在薄厚不等的低速层,自西向东有增厚趋势.此外,龙门山断裂带的3条主断裂向下深切结晶基底,这是由于西部松潘—甘孜地块自西向东运动,受到刚性扬子地块的阻挡,沿铲式断裂向上爬升所致;而在断层上盘距地表约15 km深处出现的最大剪应力极值区,正是发生汶川M_S8.0地震的震源位置.      

中国大陆东南缘主要构造带基底结构

利用中国大陆东南缘四条北西向人工地震测深剖面的初至Pg波走时,使用有限差分层析成像方法反演剖面基底速度结构,并通过初始模型选取、射线数分布、走时拟合等手段分析结果的可靠度.研究结果表明,剖面表层速度比华北克拉通的地表速度高,闽东火山断拗带地表速度普遍高于西侧的闽西南坳陷带.相邻构造带的分界线两侧均有明显的速度横向变化,剖面东段的闽东火山断拗带内的东南沿海一带,速度变化较大,地层的褶皱变形要强于西段.基底埋深自西向东呈逐渐变浅的趋势,剖面东段的闽东火山断拗带基底起伏剧烈,基底深度与闽西南坳陷带相比较浅,与闽西北隆起带相比较深.西段的闽西北隆起带基底变化较为平缓,基底深度相对较浅;闽西南坳陷带基底深度明显加深,在龙岩新泉盆地内最深接近4 km.基底形态的起伏变化揭示出东南缘基底是坳陷与隆起并存的构造特征,与研究区近代的地质构造特征相吻合.邵武—河源、政和—大埔和长乐—诏安断裂带都切割基底,其中,政和—大埔断裂4 km深度下方有比较明显的低速异常带,结合本文以及现有的研究结果,进一步确认政和—大埔断裂是不同断块构造单元的分界.     

天山-准噶尔地区地震层析成像与壳幔结构

通过对东西天山两条天然地震剖面的远震P波与近震P波走时资料以及2001-2007年新疆地方台网的近震走时资料分析,获得了天山-准噶尔地区的三维地震层析图像.层析反演使用的台站数140个,地震事件1132个,P波走时数24904条.检测板试验结果指出,东西天山剖面、天山轴部和东准噶尔地区P波速度扰动恢复能力相对高.纵波波...     

Velocity structure and active fault of Yanyuan-Mabian seismic zone―The result of high-resolution seismic refraction experiment

The authors processed the seismic refraction Pg-wave travel time data with finite difference tomography method and revealed velocity structure of the upper crust on active block boundaries and deep features of the active faults in western Sichuan Province. The following are the results of our investigation. The upper crust of Yanyuan basin and the Houlong Mountains consists of the superficial low-velocity layer and the deep uniform high-velocity layer, and between the two layers, there is a distinct, and gently west-dipping structural plane. Between model coordinates 180-240 km, P-wave velocity distribution features steeply inclined strip-like structure with strongly non-uniform high and low velocities alternately. Xichang Mesozoic basin between 240 and 300 km consists of a thick low-velocity upper layer and a high-velocity lower layer, where lateral and vertical velocity variations are very strong and the interface between the two layers fluctuates a lot. The Daliang Mountains to the east of the 300 km coordinate is a non-uniform high-velocity zone, with a superficial velocity of approximately 5 km/s. From 130 to 150 km and from 280 to 310 km, there are extremely distinct deep anomalous high-velocity bodies, which are supposed to be related with Permian magmatic activity. The Yanyuan nappe structure is composed of the superficial low-velocity nappe, the gently west-dipping detachment surface and the deep high-velocity basement, with Jinhe-Qinghe fault zone as the nappe front. Mopanshan fault is a west-dipping low-velocity zone, which extends to the top surface of the basement. Anninghe fault and Zemuhe fault are east-dipping, tabular-like, and low-velocity zones, which extend deep into the base-ment. At a great depth, Daliangshan fault separates into two segments, which are represented by drastic variation of velocity structures in a narrow strip: the west segment dips westward and the east segment dips eastward, both stretching into the basement. The east margin fault of Xichang Mesozoic basin features a strong velocity gradient zone, dipping southwestward and stretching to the top surface of the basement. The west-dipping, tabular-like, and low-velocity zone at the easternmost segment of the profile is a branch of Mabian fault, but the reliability of the supposition still needs to be confirmed by further study. Anninghe, Zemuhe and Daliangshan faults are large active faults stretching deep into the basement, which dominate strong seismic activities of the area.     

Velocity structure and active fault of Yanyuan-Mabian seismic zone—The result of high-resolution seismic refraction experiment

The authors processed the seismic refraction Pg-wave travel time data with finite difference tomography method and revealed velocity structure of the upper crust on active block boundaries and deep features of the active faults in western Sichuan Province. The following are the results of our investigation. The upper crust of Yanyuan basin and the Houlong Mountains consists of the superficial low-velocity layer and the deep uniform high-velocity layer, and between the two layers, there is a distinct, and gently west-dipping structural plane. Between model coordinates 180–240 km, P-wave velocity distribution features steeply inclined strip-like structure with strongly non-uniform high and low velocities alternately. Xichang Mesozoic basin between 240 and 300 km consists of a thick low-velocity upper layer and a high-velocity lower layer, where lateral and vertical velocity variations are very strong and the interface between the two layers fluctuates a lot. The Daliang Mountains to the east of the 300 km coordinate is a non-uniform high-velocity zone, with a superficial velocity of approximately 5 km/s. From 130 to 150 km and from 280 to 310 km, there are extremely distinct deep anomalous high-velocity bodies, which are supposed to be related with Permian magmatic activity. The Yanyuan nappe structure is composed of the superficial low-velocity nappe, the gently west-dipping detachment surface and the deep high-velocity basement, with Jinhe-Qinghe fault zone as the nappe front. Mopanshan fault is a west-dipping low-velocity zone, which extends to the top surface of the basement. Anninghe fault and Zemuhe fault are east-dipping, tabular-like, and low-velocity zones, which extend deep into the basement. At a great depth, Daliangshan fault separates into two segments, which are represented by drastic variation of velocity structures in a narrow strip: the west segment dips westward and the east segment dips eastward, both stretching into the basement. The east margin fault of Xichang Mesozoic basin features a strong velocity gradient zone, dipping southwestward and stretching to the top surface of the basement. The west-dipping, tabular-like, and low-velocity zone at the easternmost segment of the profile is a branch of Mabian fault, but the reliability of the supposition still needs to be confirmed by further study. Anninghe, Zemuhe and Daliangshan faults are large active faults stretching deep into the basement, which dominate strong seismic activities of the area. Supported by the National Basic Research Program of China (Grant No. 2004CB428400)     

利用地震走时层析成像方法确定西昌地区断裂带深部几何形态

断裂深部产状和空间几何关系是研究地壳运动变形、动力作用及其地表响应的基础,也是模拟发震断裂与强震关系的基础。为了研究川西南地区强震活动与安宁河、则木河和金河断裂的关系,对盐源-西昌-雷波高分辨地震折射剖面初至Pg波走时和断层面反射波走时进行模拟,获得了川滇活动地块东边界带安宁河、则木河和金河断裂的深部形态。结果表明:在上地壳内,安宁河断裂和则木河断裂东倾32°～35°,其速度结构为舌状低速带,二者规模较大,延伸到了基底。金河断裂东倾约30°,向下延伸至少5km。     

安宁河-则木河断裂带及周边地区Rayleigh波群速度背景噪声成像研究

安宁河-则木河断裂带位于川滇地块、巴颜喀拉地块和华南地块的交接部位,是川滇菱形块体的东部重要边界。利用布设在安宁河-则木河断裂带周边区域的西昌台阵和川西台阵均历时两年、共187个宽频带地震台站的垂直分量的背景噪声数据,采用噪声层析成像方法获得了这一区域4~20s的Rayleigh波群速度分布图像。与前人研究相比,本文结果的横向分辨率有明显改进,在安宁河-则木河断裂带可达20km左右,在其它区域可以达到20~40km。成像结果表明,安宁河-则木河断裂地区上地壳的速度结构存在明显横向不均匀性,速度分布特征与地表地质构造基本一致,不同周期的速度分布变化较小。盐源盆地、西昌盆地和四川盆地西南缘表现为低速异常。九龙附近和南部的德昌-盐边-巧家附近表现为高速异常,分别与出露的花岗岩体和峨眉山玄武岩有关。在安宁河断裂南段和则木河断裂北段能观测到断裂两侧的速度存在明显差异,其余断裂带两侧的速度对比不明显。贡嘎山附近的中上地壳表现为明显的低速异常,其东侧和西南侧高速体的阻挡,以及鲜水河-安宁河断裂带走向的变化,在贡嘎山区形成一个挤压弯曲段,使得川滇菱形块体的东南向水平运动转换为垂直于断裂的挤压作用和垂直隆升,导致了贡嘎山的快速隆起。     

Crust Shortening of the Daliangshan Tectonic Zone in the Cenozoic Era and Its Implications

The Daliangshan tectonic zone is a rhombic area to the east of the Anninghe and Zemuhe fault zones in the middle segment of the Xianshuihe-Xiaojiang fault system along the southeast margin of the Qinghai-Xizang (Tibet) Plateau. Since the Cenozoic era, the neotectonic deformation in the Daliangshan tectonic zone has presented not only sinistral slip and reverse faulting along the Daliangshan fault zone, but also proximate SN-trending crust shortening. It is estimated that the average crust shortening in the Daliangshan tectonic zone is 10.9±1.6 km, with a shortening rate of 17.8±2.2% using the method of balanced cross-sections. The crust shortening from folding occurred mainly in the Miocene and the Pliocene periods, lasting no more than 8.6 Ma. Based on this, a crust shortening velocity of 1.3±0.2 mm/a can be estimated. Compared with the left offset along the Daliangshan fault zone, it is recognized that crust shortening by folding plays an important part in transferring crustal deformation southeastward along the Xianshuihe-Xiaojiang fault system.     

Influence of 2008 Wenchuan earthquake on earthquake occurrence trend of active faults in Sichuan-Yunnan region

The Wenchuan earthquake coseismic deformation field is inferred from the coseismic dislocation data based on a 3-D geometric model of the active faults in Sichuan-Yunnan region. Then the potential dislocation displacement is inverted from the deformation field in the 3-D geometric model. While the faults' slip velocities are inverted from GPS and leveling data, which can be used as the long-term slip vector. After the potential dislocation displacements are projected to long-term slip direction, we have got the influence of Wenchuan earthquake on active faults in Sichuan-Yunnan region. The results show that the northwestern segment of Longmenshan fault, the southern segments of Xianshuihe fault, Anninghe fault, Zemuhe fault, northern and southern segments of Daliangshan fault, Mabian fault got earthquake risks advanced of 305, 19, 12, 9.1 and 18, 51 years respectively in the eastern part of Sichuan and Yunnan. The Lijiang-Xiaojinhe fault, Nujiang fault, Longling-Lancang fault, Nantinghe fault and Zhongdian fault also got earthquake risks advanced in the western part of Sichuan-Yunnan region. Whereas the northwestern segment of Xianshuihe fault and Xiaojiang fault got earthquake risks reduced after the Wenchuan earthquake.     

银川盆地深地震断层的三维透射成像

为了获得三维地震透射成像技术在活断层探测中的有效性和应用价值的评价,在银川盆地中北部布设了一个三维地震透射台阵,利用该台阵获得的基底初至折射波和莫霍界面反射波资料,采用有限差分反演、时间项反演和连续速度模型反演方法,对台阵区域基底及上地壳结构进行了分析.结果表明：研究区基底呈东西浅、中部深的界面形态,且西陡东缓,最深处大致位于芦花台至西大滩一带,埋深达7 km.芦花台断层、银川—平罗断层、黄河断层在研究区内均表现为北北东走向的速度差异条带,且断层两侧基底及沉积界面埋深存在显著变化.芦花台断层东倾,倾角较陡,延伸至研究区基底之下;银川—平罗断层倾向西,是一条超基底的隐伏断层;黄河断层西倾,延伸深度超过研究区基底.本探测结果证明,初至折射波与莫霍面反射波探测相结合的三维地震透射台阵技术能够给出研究区上地壳三维细结构图像,不仅可以揭示主要断裂的展布位置、浅部空间形态和特征,而且可以揭示断裂向基底之下的延伸状况.     

基于地震探测的盐源盆地构造特征及动力学意义

基于覆盖盐源盆地的短周期天然地震台阵和布设的一条人工地震测线所获得的地震数据,从中提取地震能量属性,并通过地震层析成像获得该地区的浅部地震速度结构,继而对短周期地震台阵一个月的噪声数据进行互相关得到经验格林函数,再通过时频分析获得相速度频散曲线,反演获得不同深度的S波速度分布。研究结果显示,盐源盆地地震特征主要分为三层:浅部为低速新生代沉积地层,P波速度为1.0—2.1 km/s,反射轴明显、连续性好,反射能量强,S波速度为中高南低,南部低速体与盐源断裂走向一致,新生代盆地整体呈南深北浅,沉积发育和构造形态受盐源断裂控制;中部为中低速三叠系地层,P波速度为3.5—4.5 km/s,反射轴不连续,反射能量较弱,S波速度逐渐变大,整体变化变小;深部为高速古生代地层,地震反射较为杂乱,反射能量弱;上地壳存在滑脱面,该界面为沉积盖层与结晶基底的分界面,且向浅部发育一系列断层,其中金河—箐河断裂为盐源盆地与康滇地块的分界线,这些断裂带也是盐源盆地地震频发的部位。      

帕米尔东北缘及塔里木盆地西北部弧形构造的扩展特征

归纳了帕米尔东北缘弧形构造的基本特征 ,分析了塔里木盆地西北部EW向逆断裂背斜带与NNW向隐伏走滑断裂之间的关系。通过塔里木盆地与西南天山和帕米尔东北缘变形特征的对比 ,认为塔里木盆地西北部的变形样式与帕米尔东北缘的弧形构造类似 ,弧形构造具有由帕米尔东北缘向塔里木盆地扩展的特征 ,这种构造是帕米尔向北挤入运动所特有的变形样式     

1833年嵩明8.0级地震对周围断层的影响

应用粘弹性计算程序,计算1833年嵩明8.0级大地震产生的同震和震后应力场变化,并计算对附近的小江断裂带、安宁河断裂带、则木河断裂带及云南境内红河断裂带造成的同震和震后库仑应力变化。结果表明,嵩明8.0级大地震对滇中南地区应力分布产生较大影响,对周围断层的影响甚至持续数百年的时间。嵩明8.0级地震使震中附近的小江断裂中段、安宁河断裂南段和红河断裂带中段库仑应力减小,降低发震危险;而小江断裂带南北段、安宁河断裂北段、则木河断裂带和红河断裂带南北两段库仑应力增加,地震危险性增强。红河断裂带中段在数百年时间尺度内始终处于嵩明8.0级地震库仑应力的减小区域,该研究结果有助于解释此断裂段的地震平静现象。