云南地区地壳厚度和泊松比研究

利用中国地震局地壳应力研究所2010～2011年期间在云南腾冲地块、保山地块、思茅地块和扬子块体布设的21个流动地震台站记录到的732个5.0级以上远震事件,得到1939条接收函数.采用H-κ叠加搜索技术,获得了各台站下方的地壳厚度和波速比.结果显示,研究区内地壳厚度和由波速比得到的泊松比变化明显,均显示出块体的深部结构特征.除腾冲地块外,其他三个块体地壳由南向北均呈现出增厚趋势,且由西向东不同块体之间也呈现出明显增厚趋势.扬子块体的泊松比与地壳厚度显示出由南向北明显加大相一致的趋势,这可能暗示该区地壳增厚以下地壳变化为主.与扬子块体不同,保山地块和思茅地块的泊松比变化相对平稳,这种差别证实了金沙江-红河断裂是华南块体的南部边界.腾冲地块的三个流动台站H-κ搜索结果整体上表现为高泊松比特征,但随方位角变化明显,可能暗示出台站下方地壳介质存在着强烈的各向异性.     

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。     

黄海及其邻区深部结构特点与地质演化

根据黄海及其周边地区的布格重力资料，通过多种方法处理，得到有关断裂的信息并求取了研究区的地壳厚度分布. 经过与地震层析成像结果、地质资料的对比和综合分析，认为朝鲜半岛西缘断裂带和济州岛南缘断裂带均为深大断裂，断裂带的两侧速度结构存在较大差异. 推断朝鲜半岛和南黄海分别属于不同的地质单元. 根据对岩石层结构的综合分析，认为中朝与扬子块体在黄海海域的接触关系是扬子块体推覆于中朝块体之上. 从目前的地震层析成像、重力异常、地壳厚度分布等结果来看，还不足以判断扬子与华南块体结合带在黄海海域中的准确位置.     

中国东部海域岩石圈结构面波层析成像

本文通过面波层析成像得到了中国东部海域及邻近地区的地壳上地幔S波速度图像,给出了主要构造单元的区划及其结构特征,并讨论了速度结构与现今构造活动及构造演化历史的关系.研究区内中下地壳的平均速度与地震活动存在比较显著的关系,强震基本都发生在低速区内或高低速过渡区.太行山以东地壳内存在几条北西向低速带,其中张家口—渤海地震带下方的低速带最为显著.东部海域划分成北黄海、南黄海、东海、和冲绳海槽等4个构造块体.北黄海具有较薄较高速的岩石圈,与南华北盆地类似,推测是中生代特提斯洋向北俯冲造成岩石圈减薄的遗迹.北华北地区具有低速的地壳和较厚的岩石圈,岩石圈地幔速度偏低且上下比较均匀,可能反映中生代沿北方缝合带持续碰撞作用的特点.南黄海具有相对较厚的岩石圈,较多地保存了下扬子克拉通的特征.在下扬子与华北地块的拼合过程中,洋壳俯冲可能是北黄海和苏皖地区上地幔低速特征的成因.在125°E以东的朝鲜半岛地区未发现这一拼合过程的遗迹.有可能整个朝鲜半岛都是华北地块的一部分;但也有可能是太平洋俯冲和日本海张开的作用完全改造了朝鲜半岛的岩石圈上地幔,抹去了以往构造运动的痕迹.东海地区的地壳厚度,特别是岩石圈厚度向冲绳海槽方向减小,反映出菲律宾海板块俯冲在弧后广大地区都有影响.冲绳海槽地区可见俯冲的菲律宾海板片以及板片上方显著低速的地壳和上地幔,为冲绳海槽的弧后扩张机制提供了证据.     

大别─苏鲁碰撞造山带的地震层析成像研究──岩石圈三维速度结构

对包含大别－苏鲁碰撞造山带在内的东经 １１２°－１２４°,北纬２８°－３９°区域进行地 震层析成像研究,重建其地壳及上部地幔的三维速度图像．结果表明：造山带岩石圈速度横 向不均匀性显著;大别造山带以商城－麻城断裂为界,东侧的大别地块与西侧红安地块在地 壳速度上是两个不同的速度块体;中地壳 １５-２５ｋｍ深度范围内存在低速带,与伸展滑脱构造 有关;南、北大别构造单元之下,莫霍面下凹,地壳内发育了速度为６．５－６．６ｋｍ／ｓ、向北倾斜的 相对高速体,与超高压变质岩体相对应;在大别－苏鲁造山带下方的上部地幔中存在向北倾 斜的板片状高速体,结合已有地质、地球化学证据推测,它是三叠纪俯冲的扬子地块的残留 体;俯冲板片在深部发生了断离．本文利用地震层析成像方法揭示的造山带岩石圈速度结构 细节,对研究与地表地质有关的地球动力学无疑是十分重要的．     

扇形边界条件下的龙门山壳幔电性结构特征

沿甘肃碌曲-四川龙门山-重庆合川布设了长周期大地电磁剖面,对龙门山及邻区进行了壳幔电性结构探测,采用更直观合理的扇形边界条件下的反演算法对长周期大地电磁资料进行二维反演.该剖面电性结果揭示了自北西向南东岩石圈深部的若尔盖壳幔高阻块体、松潘壳幔低阻带、龙门山壳幔高阻块体和川中壳幔高阻块体电性结构特征;龙门山逆冲推覆构造带下方的龙门山壳幔高阻体显示为向北西延伸的楔形构造,推断龙门山及松潘-甘孜地块由于受青藏高原东缘和上扬子地块双向挤压,松潘-甘孜地块地壳物质向龙门山逆冲推覆,中下地壳至上地幔向下向南东俯冲,呈现上扬子地块西缘壳幔高阻楔形体插入青藏高原东缘的态势;初步认为上扬子地块西缘深部以松潘壳幔韧性剪切带作为中新生代以来的边界.     

大别─苏鲁碰撞造山带的地震层析成像研究──岩石圈三维速度结构

对包含大别－苏鲁碰撞造山带在内的东经 １１２°－１２４°,北纬２８°－３９°区域进行地 震层析成像研究,重建其地壳及上部地幔的三维速度图像．结果表明：造山带岩石圈速度横 向不均匀性显著;大别造山带以商城－麻城断裂为界,东侧的大别地块与西侧红安地块在地 壳速度上是两个不同的速度块体;中地壳 １５—２５ｋｍ深度范围内存在低速带,与伸展滑脱构造 有关;南、北大别构造单元之下,莫霍面下凹,地壳内发育了速度为６．５－６．６ｋｍ／ｓ、向北倾斜的 相对高速体,与超高压变质岩体相对应;在大别－苏鲁造山带下方的上部地幔中存在向北倾 斜的板片状高速体,结合已有地质、地球化学证据推测,它是三叠纪俯冲的扬子地块的残留 体;俯冲板片在深部发生了断离．本文利用地震层析成像方法揭示的造山带岩石圈速度结构 细节,对研究与地表地质有关的地球动力学无疑是十分重要的．     

根据重力数据研究黄海周边断裂带在海区的延伸

根据黄海及周边地区的布格重力资料,通过解析延拓、目标场提取、任意水平方向导数计算、离散小波变换等处理,得到各种有关断裂的信息.经过与地质资料综合分析,选择123°E经线为典型剖面,以地震资料建立初始模型,对该剖面进行重力正反演迭代拟合,最终得到各模块的密度参数及分布,并在此基础上分析了研究区主要断裂的地质地球物理特征,给出了研究区的断裂带、块体结合带分布图.重点对朝鲜半岛西缘断裂带和五莲-青岛-荣城断裂带进行了讨论,提出五莲-青岛-荣城断裂带并未进入朝鲜半岛与临津江断裂带相连.认为朝鲜半岛西缘断裂带西侧属于扬子块体的部分曾受北向应力作用向北发生了平移.由五莲-青岛-荣城断裂带和南黄海北部断裂带、朝鲜半岛西缘断裂带及济州岛南缘断裂带共同组成的断裂带应该是中朝与扬子块体之间的结合带.     

利用虚震源反射成像法研究江南造山带东段上地壳结构

江南造山带是华南地区扬子地块与华夏地块碰撞的产物,其地壳构造记录了两地块的碰撞过程,研究江南造山带的地壳构造有助于重建扬子地块与华夏地块的碰撞过程。本研究在江南造山带上布设了两条流动地震台阵,利用虚震源反射法提取其所记录的远震事件初至P波在地表的反射波（PPdp）波形,重构了研究区内两条测线下方的上地壳结构。结果显示:江绍断裂两侧上地壳沉积层的厚度变化明显,推断该断裂是扬子地块与华夏地块的东边界;相较华夏地块,江南造山带与扬子地块的层位连续性更强,符合江南造山带先与扬子地块合为整体后再与华夏地块碰撞的多期构造过程及其对应产生的亲扬子地块属性;江绍断裂西北侧的地层不整合以及赣东北断裂区域的断陷构造,可为了解古华夏洋向扬子陆块俯冲及碰撞和随后的构造运动过程提供参考依据。      

中朝与扬子地块结合带东部的卫星重力异常特征研究

中朝板块与扬子板块碰撞结合带过黄海向东延伸方式一直是国内外学者关注的问题.本文采用最新的地球重力场模型(GGM03C)计算了中国东部海域及朝鲜半岛的360阶卫星布格重力异常,通过异常分离、水平梯度及其垂直导数等位场资料处理和边界识别技术的应用,获得与研究区地块边界及断裂相关的各种信息.结合地质资料,对中国东部海域及朝鲜半岛进行地质构造单元划分与断裂系统分析,探讨了中朝与扬子地块结合带在海区位置与东部延伸模式.对京畿地块的深部结构及地质构造的认识是探讨中朝-扬子地块结合带在朝鲜半岛所在位置的关键.分析认为,五莲-青岛-荣城断裂和嘉山-响水断裂构成中朝-扬子地块结合带的海区段,南黄海南部断裂带与绍兴-勿南沙断裂带构成中朝-华南地块结合带;在京畿地块中部可能存在近南北向的断裂带,与临津江构造带、沃川构造带和上述两个结合带共同构成中朝、扬子与华南地块结合带;南黄海属于扬子地块,而北黄海与朝鲜半岛大部分仍属于中朝地块,其南界位于济州岛南缘断裂带附近,济州岛南缘断裂带南部海域为华南地块.     

扬子块体两侧造山带地壳推覆的地球物理证据及其地质意义

基于深部地球物理探测结果建立的青藏高原东缘-江南造山带的地壳结构,发现扬子块体在NW向受到来自青藏高原东缘物质的逆冲推覆,在SE向受到来自江南造山带物质的逆冲推覆.这些推覆作用控制了川西-江南雪峰造山带西部地壳构造.青藏高原向东挤出的物质,在龙门山断裂带附近遇到坚硬四川盆地的阻挡,以上、中地壳的向上逆冲推覆,下地壳插入到四川盆地之下和扬子块体内地壳的褶皱、缩短、增厚方式被吸收,形成熊坡、龙泉山构造带,造成浦江-成都-德阳断裂、龙泉山西坡断裂的NW向逆冲.这些结果回答了青藏高原东向挤出物质的去向问题.总之,扬子块体两侧受到造山带地壳逆冲推覆的发现,为研究华南地区的陆内造山机制,恢复构造演化历史和青藏高原侧向挤出的运动学过程开阔了视野.     

青藏高原东南缘及邻区地壳介质散射强度变化特征

基于远震扰动场方法,利用47个数字地震观测台记录的10次远震记录对青藏高原东南缘及邻区地壳介质散射强度进行了研究.结果表明研究区内地壳介质横向非均匀性强烈,扬子块体地壳介质散射强度与青藏块体存在较为明显的差异;地壳介质散射强度梯度带与主要断裂带分布趋势一致,龙门山断裂带、安宁河断裂带与地壳介质散射强度梯度带具有较强的相关性,散射强度高值区偏向青藏块体一侧;强震震中沿散射强度梯度带分布,其震中偏向散射强度高值区一侧;散射强度呈现纵向非均匀性特征,下地壳介质散射强度高于上地壳.研究区强、弱散射强度的空间分布可能与区内强烈的地质构造运动、频繁的地震及火山活动所引起深部物质破碎、熔融及其沿断裂带的上涌与运移有关.     

黄海的地壳速度结构与中朝—扬子块体拼合边界

利用中国、韩国和ISC台站的地震走时数据反演了黄海地区的地壳P波速度结构,对比重力异常和断裂体系、Pn波速度及其各向异性,分析了不同地球物理异常的相互关系以及黄海东部和西部的结构差异,为厘定黄海东部断裂暨中朝—扬子块体的拼合边界提供了新的信息.反演结果表明,北黄海和南黄海西部具有沉积盆地的地壳结构特征,P波速度明显偏低且深度较大,说明盆地内部沉积层较厚、沉降幅度较大,以北黄海、南黄海海州湾和苏北—南黄盆地最为突出.南黄海中部、胶东半岛、辽东半岛和朝鲜半岛显示出构造隆起区的地壳速度特征,其中南黄海中部的高速异常具有北东方向的伸展痕迹,与胶东地区的区域构造走向趋于一致,但是与朝鲜半岛的高速异常并不相连,其间存在明显的分界.据此推测南黄海与朝鲜半岛之间可能存在一个近南北方向的深断裂——黄海东部断裂,至于该断裂是否可以作为中朝—扬子块体在海区的拼合边界,尚需获取黄海东部及朝鲜半岛更详细的相关资料提供依据.     

冈瓦纳型和扬子型地块地壳结构: 以滇西孟连-马龙宽角反射剖面为例

滇西孟连-马龙宽角反射地震剖面切过保山地块(冈瓦纳型), 思茅地块和扬子地块(扬子型)西南部. 通过解释宽角反射地震资料, 获得了这3个地块与昌宁-孟连和墨江缝合带的壳/幔纵波速度结构及相应的地壳和上地幔反射结构图像. 结果表明:思茅地块的地壳P波速度较之保山和扬子地块西南部低, 地壳厚度由保山地块、思茅和扬子地块西南部逐渐增厚. 这三个地块的地壳反射图像也具有明显的差异. 冈瓦纳型地块内上地壳反射发育, 而中下地壳反射很弱. 扬子型地块内地壳反射发育. 思茅与扬子地块西南部反射图案有明显的特殊性. 研究区地壳厚度为 40 km左右. 最后对滇西三个地块的地壳增厚的方式、地震孕育的构造环境冈瓦纳型和扬子型地块的相互作用进行了讨论.     

2008年汶川Ms8.0级地震的深部构造环境——远震P波接收函数和布格重力异常的联合解释

对龙门山及其邻近地区20个宽频带地震台站的记录提取远震P波接收函数,并应用H-k叠加方法,求得每个台站下方的地壳厚度和波速比.以此为约束,进一步作接收函数反演,获得各个台站下方的S波速度结构.后龙门山与松潘-甘孜地块的地壳速度结构相似,而前龙门山的地壳速度结构则与四川盆地相似.由此说明,中央主断裂带是青藏高原东部与扬子地块之间主要的边界断裂.松潘甘孜地块至后龙门山中南部地区存在下地壳低速层,有利于中上地壳物质的滑脱作用.远震接收函数和布格重力异常的分析结果支持龙门山断裂带深部构造为滑脱-逆冲型的论断.在松潘-甘孜地块内可能具有双层的滑脱构造.上层滑脱发生在10~15km的深度上,该滑脱带表现为高温韧性滑脱剪切带.下层滑脱则发生在30km左右的深度上,其下方为青藏高原东部广泛存在的下地壳流.布格重力异常的分析表明,在中上地壳,四川盆地的密度较高,松潘-甘孜地块密度相对较低.龙门山断裂带位于密度较高的一侧,是松潘-甘孜地块向东南方的四川盆地逆冲的结果.在地壳下部,四川盆地为高P波速度和高密度区,表明地壳物质是坚硬的.松潘-甘孜块体是低S波速度和低密度区,表明物质比较软弱.高密度块体阻挡了青藏高原东部下地壳物质向四川盆地下方的流动.受印度板块往北运动的影响,青藏高原下地壳物质向东流动.中上地壳物质向东运动受到刚性强度较大的扬子地块的阻挡,在龙门山断裂带上产生应力集中,导致中央断裂带上应力突然释放,产生汶川Ms8.0级地震.     

2008年汶川Ms8．0级地震的深部构造环境——远震P波接收函数和布格重力异常的联合解释

对龙门山及其邻近地区20个宽频带地震台站的记录提取远震P波接收函数,并应用H-k叠加方法,求得每个台站下方的地壳厚度和波速比．以此为约束,进一步作接收函数反演,获得各个台站下方的s波速度结构．后龙门山与松潘-甘孜地块的地壳速度结构相似,而前龙门山的地壳速度结构则与四川盆地相似．由此说明,中央主断裂带是青藏高原东部与扬子地块之间主要的边界断裂．松潘甘孜地块至后龙门山中南部地区存在下地壳低速层,有利于中上地壳物质的滑脱作用．远震接收函数和布格重力异常的分析结果支持龙门山断裂带深部构造为滑脱-逆冲型的论断．在松潘-甘孜地块内可能具有双层的滑脱构造．上层滑脱发生在10—15km的深度上,该滑脱带表现为高温韧性滑脱剪切带．下层滑脱则发生在30km左右的深度上,其下方为青藏高原东部广泛存在的下地壳流．布格重力异常的分析表明,在中上地壳,四川盆地的密度较高,松潘．甘孜地块密度相对较低．龙门山断裂带位于密度较高的一侧,是松潘-甘孜地块向东南方的四川盆地逆冲的结果．在地壳下部,四川盆地为高P波速度和高密度区,表明地壳物质是坚硬的,松潘-甘孜块体是低s波速度和低密度区,表明物质比较软弱．高密度块体阻挡了青藏高原东部下地壳物质向四川盆地下方的流动．受印度板块往北运动的影响,青藏高原下地壳物质向东流动．中上地壳物质向东运动受到刚性强度较大的扬子地块的阻挡,在龙门山断裂带上产生应力集中,导致中央断裂带上应力突然释放,产生汶川Ms8．0级地震．     

苏北-南黄海盆地地震构造基本特征

苏北-南黄海盆地位于下扬子地块,构造演化较为复杂,其构造范围及属性尚存在争议,区域构造特征与构造演化历史对区域现今地震发生有着重要影响。通过对区域地质与构造演化的分析,提出下扬子地块构造演化独立于扬子地块,厘定苏北-南黄海盆地范围,阐述了区域构造基本特征以及对现今地震构造有重要影响的构造事件过程,重点探讨区域内NW向构造的形成与演化特征及其对中强震的重要意义。     

南北地震带南段川滇黔接壤区电性结构特征和孕震环境

本文利用大地电磁测深数据,对穿过兰坪—思茅地块和川滇菱形地块以及进入扬子地块的云南兰坪—贵州贵阳大地电磁测深剖面展开了深部电性结构研究.采用大地电磁数据处理分析以及反演技术,对观测资料进行了由定性到定量全面地分析,通过二维非线性共轭梯度反演得到了沿剖面的较为详细的地壳上地幔电性结构,结合其他地质和地球物理资料的分析,对该剖面的二维电性结构进行解释,确定了主要断裂带和边界带的位置以及深部延伸情况,同时确定了壳内低阻层的分布位置,最后进行了区域动力学和孕震构造环境的探讨.研究表明:剖面壳幔电性结构分块性特征与区域地质构造分布特征基本一致,不同地块的电性结构存在显著差异,其中川滇菱形地块的结构相对复杂,上地壳的电性结构为高低阻相间分布特征,电阻率的突变带与地表断裂具有很好的对应关系;兰坪—思茅地块存在中上地壳低阻层,川滇菱形地块中西部存在下地壳低阻层,川滇菱形地块东部和华南地块西部存在中上地壳的低阻层;川滇菱形地块中部攀枝花附近的低阻层埋深最深,而华南地块西部会泽附近的低阻层埋深则最浅;兰坪—思茅地块和川滇菱形地块的中下地壳的低阻层可能与青藏高原物质的东南逃逸有关;华南块体的宣威以东的下地壳不存在低阻层,华南块体下地壳和上地幔的电阻率较高;攀枝花附近的高阻体可能是峨眉山玄武岩喷发导致底侵作用及幔源物质上侵的结果.     

青藏高原东缘地壳上地幔电性结构研究进展

经过数十年的努力,中国学者针对青藏高原东缘地壳上地幔探测,累积完成超过20000 km的大地电磁测深剖面,取得了一系列重要科学数据和认识,为青藏高原东缘构造格局、地壳上地幔电性结构、地震机制和动力学研究奠定了基础.根据青藏高原东缘的主要构造和断裂分布特征,本文重点对龙门山构造带、川滇构造带和三江构造带三个构造带分区进行研究,主要依据大地电磁探测工作成果和壳幔电性结构特征,系统地对青藏高原东缘地壳上地幔电性结构、与扬子西缘接触关系、汶川地震和芦山地震的电性孕震环境及弱物质流通道等几个方面进行了梳理和分析.一是青藏高原东缘地壳表层岩块和物质沿壳内高导层向龙门山造山带仰冲推覆,表现为逆冲推覆特征的薄皮构造;二是高原东部地壳中下部及上地幔顶部向龙门山造山带和上扬子地块西缘岩石圈深部俯冲,呈现刚性的上扬子地块西缘高阻楔形体向西插入柔性青藏块体的楔形构造;三是将汶川地震和芦山地震的震源投影到大地电磁剖面上,发现震源位于剖面下方的高阻块体与低阻体之间靠近高阻体的一侧,龙门山构造带岩石圈表现出高阻、高密度和高速的"三高"特征,这种非均匀电性结构可能构成地震孕育发生条件;四是川滇和三江地区的多条大地电磁剖面探测结果表明,在青藏高原东缘中下地壳存在下地壳流和局部管道流,大地电磁结果对其空间分布形态、位置及大小进行了较好的刻画.根据研究区壳幔电性结构特征的构造解析和综合实例分析,总结了青藏高原东缘六类壳幔电性结构模型,提出了下一步重点研究领域和目标.总之,青藏高原东缘壳幔电性结构的研究对揭示研究区岩石圈结构和构造格局提供了重要依据,对油气及矿产资源远景评价提供了背景资料,对"Y"型多地震区的构造关系和发震机理研究具有重要指导意义.     

华南东部地区地壳波速结构的构造地质意义

本文利用地震测深资料得到的地壳波速结构，结合岩石学研究成果，建立该地区地壳结构的岩石（学）地球物理模型，并由此讨论该地区深部地壳结构的构造地质意义。指出，华南东部地区主要具由扬子古陆块与华夏古陆块相互作用引起的叠壳式陆内层块构造活动特征，且伴有异地块（？）增生华夏古陆边缘。