伽师强震群区上地壳三维速度层析成像——人工爆破和天然地震的联合反演

伽师震区位于天山褶皱、帕米尔构造弧与塔里木块体三个构造单元的交接地带，近年来该区发生了一系列的强震活动.为进一步获得该震区详细的地壳速度结构，本文利用人工爆破和天然地震资料联合反演的方法，对1997年新疆伽师震区布设的三维人工地震透射台阵和流动地震台网的资料进行处理，重建了台阵下方上地壳三维速度扰动图像，并结合地震活动分布，对伽师强震群的地震成因作出进一步分析.结果表明研究区上地壳速度结构在纵向和横向上具有明显的非均匀性，随着深度的逐渐加深，震区下方以萨如锡为中心的低速异常体逐步被高速异常体所替代.自12 km深度开始，在与强震群震中相应的位置上，明显出现沿北北西向的高P波速度异常体，在其周围为相对低速分布，呈现出低速条带环绕高速条带的分布格局，V_P/V_S在相同的位置上也表现为高值分布.这种结构上的差异可能与伽师强震群发生有密切关系.16 km深度的P波速度层析图表明，伽师强震群发生在地壳相对高速扰动区内或是高速扰动向低速扰动过渡的边缘，壳内高速体的存在为强震的孕育和发生提供了重要基础.     

Basement interface structural characteristics beneath Jiashi strong earthquake swarm area in Xinjiang, China

The seismic data obtained from high resolution seismic refraction profile in Jiashi strong earthquake swarm area in Xinjiang, China were further processed with ray hit analysis method and more complete basement interface struc-tural characteristics beneath Jiashi strong earthquake swarm area were determined. The results show that there are two clear basement interfaces at the upper crust in Jiashi strong earthquake swarm area. The first one with buried depth ranging from 2.6 km to 3.3 km presents integral and continuous structure, and it appears an inclined plane interface and smoothly rises up toward Tianshan Mountain. The second basement interface with buried depth from 8.5 km to 11.8 km, is the antiquated crystalline basement of Tarim basin. Near the post number of 37 km, the bur-ied depth of the crystalline basement changed abruptly by 2.5 km, which maybe result from an ultra crystalline basement fault. If taking this fault as a boundary, the crystalline basement could be divided into two parts, i.e. the southwestern segment with buried depth about 11.5 km, and the northeastern segment with buried depth approxi-mately from 8.5 km to 9.0 km. That is to say, in each segment, the buried depth changes not too much. The north-east segment rises up as a whole and upheaves slightly from southwest to northeast, which reflects the upper crustal deformation characteristics under the special tectonic background at the northwestern edge of Tarim basin.     

新疆伽师强震群区基底界面结构特征

用射线分布分析法对伽师强震群区的高分辨折射地震剖面资料进行了更进一步的分析处理， 得到了伽师强震群区更完整的基底界面结构特征. 结果表明，在伽师强震群区地壳上部存在两个明显的结构界面:第一个界面的结构连续、完整，其埋深变化不大， 在2.6～3.3 km之间，为一向天山方向逐渐抬升、 近平直的倾斜界面；第二个界面的埋深变化较大， 在8.5～11.8 km之间，为古老的塔里木盆地结晶基底. 在约37 km桩号附近结晶基底有近2.5 km的深度突变， 推断可能是伽师强震群区超基底断裂所致. 以该断裂为界，结晶基底分为西南、东北两段. 每段内界面的埋深变化不大， 西南段的埋深约11.5 km， 东北段的埋深约为8.5～9.0 km，该段在从西南向东北整体抬升的背景上略有上隆，反映出在塔里木地块西北缘特殊的构造环境下上部地壳的变形特征.      

Tomographic determination of the upper crustal structure in the Jiashi strong earthquake swarm region

IntroductionBetween January and April of 1997, 7 earthquakes with M(6.0 occurred successively in Jiashi, Xinjiang. The continual occurrence of strong earthquakes within such a small area and in such a short period of time is exceptional for intraplate earthquakes. The Jiashi earthquake swarm took place on the northeast side of the Pamirs, where the Tarim basin, South Tianshan and West Karakoram meet (HU, et al, 1989). This is also a place where a number of active faults develop, so it is…     

伽师强震群区震源细结构的深地震反射探测研究

穿过伽师强震群的深地震反射剖面提供了研究区从地表直至莫霍界面的地壳细结构图像.探测结果表明：研究区上、下地壳分界面埋深约20～30 km,莫霍界面埋深约52～58 km.上地壳内部存在着两种截然不同的反射图像.上地壳上部为沉积盖层,厚度约8～9 km,盖层内部反射成层分布,显示了稳定而连续的沉积特点;上地壳下部则为“反射透明”背景下存在的叠层状反射带.下地壳内部呈现明显的反射性质,具体体现在上、下地壳分界面和莫霍间断面都表现为具有一定持续时间的多循环反射叠层结构特征.时间剖面上所有反射事件由北东向南西下倾的整体图像直观地反映了塔里木盆地地壳变形而向西昆仑下插入的事实.剖面47km桩号附近,上地壳下部至壳幔过渡带以上地壳范围内存在一条高倾角的深断裂,具有走滑性质,本研究认为该深断裂与1997年伽师强震群的发生密切相关,推断它为伽师强震群的发震构造.而时间剖面上壳幔过渡带反射的连续性则说明该断裂没有向下穿过莫霍面.存在于上地壳上部的两条高倾角的浅部断层可能对应于地质推测的麦盖提—下苏洪断裂带,它们与位于其下方的地壳深断裂构成了伽师强震群可能的深、浅构造关系.     

Crustal structure of northeastern Tibetan plateau and Ordos block: Waveform interpretation of the Maqen-Jingbian seismic refraction profile

The Maqen-Jingbian wide-angle seismic reflection and refraction experiment was carried out in 1998, which aims at determining detailed structure in the crust and top of the upper mantle and understanding structural relation between the northeastern Tibetan plateau and the Ordos block. The 1-D crustal models inferred by waveform inversion show strong variations in crustal structure, which can be classified into four different types: ① an Ordos platform with the Proterozoic crust and two high-velocity layers in the northeast section, ② a transitional crust between the northeastern Tibetan plateau and the Ordos block across the Haiyuan earthquake zone, ③ the Qilian orogenic zone in the central part, and 4 the Qinling orogenic zone in the southwestern section. The Moho depth increases from ~42 km to ~62 km from the NE part to the SW part of the profile. The crystalline crust consists of the upper crust and lower crust in northeastern Tibetan plateau. There is an obviously low P-wave velocity layer dipping northeastward, which is 12–13 km thick, at the bottom of the upper crust in Qinling orogenic zone and Haiyuan earthquake zone. The lower crust is characterized by alternating high and low P-wave velocity layers. Beneath Ordos block, i.e., the NE part of the profile, the crust shows quite a smooth increase in P-wave velocity down to the Moho at a depth of about 42 km.     

北京地区地壳精细结构的深地震反射剖面探测研究

长度100 km、NW向穿过三河—平谷8.0级地震区和北京地区主要断裂构造的深地震反射剖面,揭示了该区地壳精细结构图像和断裂的深浅构造特征.结果表明,该区地壳以TWT6～7 s左右的强反射带为界分为上地壳和下地壳,上地壳厚约18～21 km,下地壳厚约13～15 km.剖面TWT3～4 s以上,反射层位丰富,构造形态清晰,且在剖面上具有明显不同的构造特征;在三河—平谷地震区以西,剖面揭示了2～3组反射能量较强的反射震相和一系列错断基底面的断裂,在三河—平谷地震区以东,为一套自东向西倾伏的密集强反射层,这套反射具有典型的沉积盆地特征,盆地最深处约为8～9 km.剖面揭示的地壳深断裂倾角陡直,该断裂切割、扰动了下地壳物质和壳幔过渡带,向上延伸至上地壳,将地壳深部构造与浅部断裂联系在一起,构成了该区最主要的深浅构造特征.     

渭河盆地及邻区地壳深部结构特征研究

利用穿越区域南段为秦岭褶皱带山区,中段为渭河断陷盆地,北段为鄂尔多斯地台南缘的宽角反射/折射地震测深剖面所获得的资料对该区地壳结构进行研究.结果表明:该区地壳呈明显的分层、分区结构;上下地壳的分界是由壳内反射波较为连续可靠的P2以及P3所确定的.鄂尔多斯地台是本区M界面最深的地区,地壳厚度大,达42 km左右,结构相对简单,结晶基底浅. 秦岭褶皱带的地壳厚度约37~38 km,结晶基底浅,甚至出露.渭河断陷盆地莫霍界面相对两侧明显且不对称的上隆,地壳结构复杂;而莫霍界面相对鄂尔多斯地块突变隆起和上地幔高速物质侵入于下地壳,是该区发生中强地震的深部构造背景.     

A study on physical property of crustal ma—terial and seismogenic environment in northeastern Pamir

2-D crustal structure and velocity ratio are obtained by processing S-wave data from two wide-angle reflec-tion/refraction profiles in and around Jiashi in northeastern Pamir,with the result of P-wave data taken into con-sideration.The result shows that:1)Average crustal velocity ratio is obviously higher in Tarim block than in West Kunlun Mts.and Tianshan fold zone,which reflects its crustal physical property of “hardness“and stability.The relatively low but normal velocity ratio(Poisson‘s ratio)of the lower crust indicates that the “downward thrusting“ of Tarim basin is the main feature of crustal movement in this area.2)The rock layer in the upper crust of Tian-shan fold zone is relatively“soft“,which makes it prone to rupture and stress energy release.This is the primary tectonic factor for the concentration of small earthquakes in this area.3)Jiashi is located right over the apex or the inflection point of the updoming lower crustal interface C and the crust-mantle boundary,which is the deep struc-tural background for the occurrence of strong earthquakes.The alternate variation of vp/vs near the block bounda-ries and the complicated configuration of the interfaces in the upper and middle part of the upper crust form a par-ticular structural environment for the Jiashi strong earthquake swarm.vp/vs is comparatively high and shear modulus is low at the focal region,which may be the main reason for the low stress drop of the Jiashi strong earthquake swarm.     

2020年1月19日新疆伽师MS6.4地震及余震序列定位研究

利用此次伽师地震序列震相数据,通过走时曲线得到震源区的初始一维速度模型。结合此速度模型,利用单纯形法测定了新疆伽师M S6.4地震参数。使用双差定位方法对伽师地震和M L≥1.8的297次余震事件进行了重新定位,得到结论:①伽师M S6.4地震参数为39.841°N、77.151°E、深度14.4 km。②伽师地震的破裂是非均匀、迁移的。主、余震整体分布呈“T”字型展布,主震位于“T”字底部,“T”字的横长竖短,多数余震向主震的正北方向延伸,余震整体呈近东西方向展布,东西方向长约40 km,南北方向长约20 km。前震、主震发生在震源区近南面的隐伏断层,可能是受塔里木盆地的阻碍,余震并没有向南发展,而是逐渐向北延伸至位于北面的隐伏断层,后又沿北面的断层向东发展。③通过序列整体分布呈“T”字型展布,初步判断伽师地震是一次共轭断层破裂事件。余震一边向主震正北方向发展,一边继续向东发展,表明发震断层是一条近EW向北倾断层,同时证明了塔里木盆地向北插入南天山。④地震震源深度主要集中在10~20 km,占73%,优势破裂深度在中地壳,中地壳积累和释放的能量居多。伽师地震位于塔里木盆地边缘,地表覆盖有7~8 km的低速沉积层。     

三峡库区上地壳三维速度结构的双差层析成像研究

本文利用三峡水库诱发地震遥测台网22个子台在2009年初至2016年底期间记录的2093个地震事件直达P、S波到时数据,采用双差层析成像方法联合反演了三峡水库库区及近邻地区上地壳P波三维速度结构,并讨论了库水渗透对速度结构的影响和库区地震活动与速度结构的关系.研究结果表明三峡库区上地壳存在着明显的沉积盖层与结晶基底层的双层结构,两个层的深度与P波速度结构与前人的研究结果基本一致,黄陵背斜西侧当前仍然存在较明显的低速异常区.上地壳浅表层P波速度结构横向差异变化较大,0~5 km深度层P波高速区主要分布在秭归盆地及周缘,8 km深度层高速区主要分布在周家山-牛口断裂东侧至仙女山断裂中段西侧一带,8 km内的高低速区分布与11 km深度层比较存在明显差异.与三峡水库蓄水前与蓄水初期比较,当前库区上地壳沉积盖层内的P波速度结构受到蓄水渗透的影响较明显,主要表现为0~8 km深度内秭归盆地及周缘的水库近岸区存在较大范围高速区,这一现象可能与库水长期渗透改变了上地壳沉积盖层内岩层孔隙裂隙的物理性质从而使地震P波速度增加有关.三峡库区地震事件重新定位后显示,较大地震事件主要分布在P波高速区或高低速区交界地带,而低速区内通常很少发生地震.     

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     

鲁西地区的地壳结构及壳内近直立高速异常体的发现

长320 km横跨鲁西地区的聊城－连云港宽角反射地震剖面揭示了鲁西地区的地壳结构，上地壳为二层结构，总厚18～20 km，速度5.4～6.2 km/s；下地壳也分为二层结构，总厚度13～15 km，速度6.4～6.7 km/s.Moho深度33～35 km.Pn 速度为7.9 km/s.地壳速度分布在横向上有较大变化，且平均速度为6.2～6.5 km/s，较正常值偏高.研究结果发现地壳内有两个近直立的高速体.从下地壳延伸到上地壳并直达沉积盆地的底部.可能是幔源岩浆大量侵入地壳，使得地壳的局部平均速度增高.近直立的高速体可能是幔源岩桨上涌的通道.鲁西地壳结构的研究对于探讨古地台的裂解与沉陷机制具有一定的意义.     

Exploration and Study on Deep Crust Structural Characteristics in the Jiashi-Artux Seismic Region

The data from two deep seismic sounding profiles was processed and studied comprehensively. The results show that crnst-mantle structures in the investigated region obviously display layered characteristics and velocity structures and tectonic features have larger distinction in different geological structure blocks. The boundary interface C between the upper and lower crust and Moho fluctuate greatly. The shallowest depths of C (30.0km) and Moho (45.5km) under Jiashi deepen sharply from Jiashi to the western Kunlun mountain areas, where the depths of C and Moho are 44.0km and 70.0km, respectively. The higher velocity structures in the Tarim massif determine its relatively “stable“ characteristics in crust tectonics. The phenomenon in the Jiashi region, where the distribution of earthquake foci mostly range from 20kin to 40kin in depth, may infer that the local uplift of C and Moho interface, anomalonsly lower velocity bodies and deep large faults control earthquake occurrence and seismogenic processes in the Jiashi strong earthquake swarm.     

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.     

苏鲁地区剪切波速度结构研究及与地震关系探讨

利用S波纯波形拟合法以及T函数法反演了苏鲁地区壳幔剪切波速度结构,并利用长周期P波T函数反演得到了连云港和莱阳台下方800km深度的速度结构。结果显示:(1)苏鲁地区大部分台站地壳表层及上地壳浅部速度偏高,分别对应高压、超高压物质和古老基底出露地区;(2)沿郯庐断裂带分布的台站均显示明显低速层,并具有北浅南深的特点;(3)连云港和莱阳台超深度反演结果显示两台均在150km深度下出现高速层,反映扬子板块的俯冲深度为100km以下,俯冲板片厚度在100km以上;板片拆离下沉深度甚至达到300km或者更深;(4)地震深度分布与低速层关系密切,沿郯庐断裂和烟台—五莲断裂的中小地震震源深度都比较深,有的甚至达到地壳的底部,反映这两条断裂目前切割深度都比较大,而且地幔物质相对比较活跃。     

长白山火山区壳幔S波速度结构研究

利用面波层析成像和远震接收函数方法对长白山地区的地壳上地幔速度结构进行了研究。结果表明:长白山火山区附近存在岩石圈减薄、上地幔软流圈增厚以及上地幔S波速度降低等与上地幔高温物质有关的现象,它表明长白山的岩浆系统一直延伸到上地幔软流圈范围。天池火山区地壳内部存在明显的S波低速层,在离天池火山口较近的WQD台附近,低速层顶部埋深约8km,厚度近20km,S波最小速度约2.2km/s。在距离天池火山北部50km的EDO台地壳中没有明显的低速层。火山区S波速度结构总体表现出距离天池越近,地壳的V_P/V_S越大,低速层的厚度和幅度增加的特征,表明天池火山口附近地壳内部存在高温物质或岩浆囊。CBS台站不同方位的接收函数及反演结果表明,地表低速层厚度以及莫霍面深度存在随方位的变化。地表低速层在南部方向明显较厚,莫霍面深度在南部天池火山口方向存在小幅度抬升。CBS台站附近特殊的近地表速度结构可能是该台站记录的火山地震波形主频较低的主要因素。天池火山口附近莫霍面的小幅度抬升意味着存在与火山作用有关的壳幔物质交换通道     

中国中南地区综合地质地球物理研究

利用重、磁和天然地震资料对中南地区进行了综合地质地球物理研究.根据研究区的重、磁异常的分布特征,可将其分为4个重力异常区、3个航磁异常区.根据重力资料反演计算得到的研究区的地壳厚度在295～41 km之间,总的趋势为西厚东薄,地壳厚度与地形起伏基本上呈镜像关系.根据磁力资料计算得到的研究区居里界面在12～40 km之间变化.地震层析成像结果表明研究区内的速度分布总体上体现了纵横交错的断块特征.在纵向尺度上,江汉－洞庭盆地以及周缘造山带的上地壳结构变化不大,中地壳和下地壳则普遍受到现今构造活动的改造,以致岩石的结构发生了一定的变化.它们主要表现为低速区域的扩大,尤其是在地壳下部尤为突出,这与断陷盆地的拉张以及造山带岩石层的底侵和拆沉作用密切相关.通过对研究区地球物理场的分析计算,在研究区共提取主要断裂带34条.根据岩石层板块大地构造理论,依据岩石层结构、地壳结构和结晶基底等深部结构的不同,将研究区中板内不同构造单元——块体作为一级构造单元,块体之间的深大断裂带作为块体的边界——块体结合带,据此原则在研究区中划分出两个一级构造单元,五个二级构造单元.     

华北地区地下介质波速比值(VP/VS)研究

文中利用分别独立反演得到的华北地区 16个台的S波和P波速度结构 ,计算了各台站下方分层速度结构各层的波速比值 ,发现在强震区的波速比总体上高于弱震区 ,且地壳中的一些低速层位会出现 >1 8的波速比值 ,而在弱震区或稳定块体内部 ,各层波速比一般都低于正常波速比 1 732 ,平均值甚至 <1 7;在过渡区域 ,如位于盆地边缘或稳定块体边缘的台站 ,其波速比值有高有低 ,一般情况下 >1 732。在此基础上 ,最后我们对位于不同地质构造体的台站下方的介质性质进行了讨论     

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....