泰安—诸城剖面重力异常和地壳密度结构特征

泰安—诸城高精度重力观测剖面,位于华北克拉通的东部,是中国东部重要的构造带且是地震活动的重要地段,利用剖面相对重力联测与同址GNSS三维坐标测量数据,得到剖面的重力异常,结合区域布格重力场、地球深部探测及地质构造成果,对剖面进行密度结构反演和剩余密度相关成像研究.结果表明:剖面布格异常变化范围为(-30.1～7.3)×10-5m·s-2,从西往东总体呈上升(泰安至沂源以低背景平缓逐渐上升与相应位置的高程呈现"同步型"变化;马站至张家楼以高背景逐渐上升与地形高程呈现"镜像型"变化)趋势,高低异常背景转折在沂沭断裂带西段150 km左右位置;背景异常是地壳厚度变化的反映,整体形态西深东浅,在沂沐断裂带地壳厚度隆起可能是地壳下地幔物质沿断裂向上入侵时,地壳产生挤压和膨胀隆起所致;剖面地壳密度呈现上、中和下三层结构,鲁西隆起、沂沭断裂带西部中下地壳局部存在低密度体,可能是上地幔物质上涌岩石含部分高温流体和熔融岩体所致,胶东地区保持了比较完整和均一的地壳结构特征,反映了胶东地区地壳活动不强;剖面的主要断裂带位置均能看到布格重力异常和剩余密度的变化,可能是断裂控制了地下介质的发育所致;剖面密度模型显示地下密度的分段特征和深浅构造差异,沂沭断裂带是鲁西隆起和胶东隆起的分界带;本文通过对布格重力异常和密度结构的特征研究,分析了地震活动、动力学背景与地壳密度结构的关系.     

金川—芦山—犍为剖面重力异常和地壳密度结构特征

重力剖面金川—芦山—犍穿越芦山震区,近垂直于龙门山断裂带南段,长约300km,测点距平均2.5km,采用高精度绝对重力控制下的相对重力联测与同址GPS三维坐标测量,获得了沿剖面的自由空气异常和布格重力异常,并对布格重力异常进行了剩余密度相关成像和密度分层结构正反演研究.结果表明,芦山地震所在的龙门山断裂带南段存在垂直断裂走向的宽广的巨型重力梯级带,重力变化达252×10-5 m·s-2以上(龙泉山以西),反映出四川盆地与松潘—甘孜地块地壳厚度陡变(约14.5km)性质;四川盆地与松潘—甘孜地块过渡区(龙门山断裂带与新津—成都—德阳断裂之间)存在(30~50)×10-5 m·s-2的剩余异常"凹陷",可能与上地壳低密度体、山前剥蚀与松散堆积和推覆体前缘较为破碎有关;剩余密度相关成像显示地壳密度呈现分段性特征,在芦山地震位置出现高低密度变化;地壳呈现三层结构,四川盆地上、中、下地壳底界面平缓,反映其稳定阻挡作用,而松潘—甘孜块体上、中、下地壳底界面明显往盆地逐步抬升,反映出青藏高原往东的强烈挤压作用;松潘—甘孜块体往东推覆变形主要集中在上地壳范围内,推覆深度随离龙门山断裂带愈近而越浅.本文通过对密度分布及结构特征的研究,分析了芦山地震及龙门山地区地壳构造背景和当前活动性的深部动力环境特征.     

张家口-渤海断裂带西缘壳幔过渡带研究

利用复杂性系数、频谱分析和小波变换方法处理了穿过张家口—渤海断裂带西缘的地震测深剖面的Pm波形资料,研究不同构造单元壳幔过渡带的多参数特征以及它们在岩石圈构造演化中的意义. 结果表明: 不同构造单元Pm波的复杂性系数和频谱特征有较大差异,内蒙地轴复杂性系数小,莫霍面具有明显的一级间断面特征,怀安—张北位于张家口—渤海断裂带的西缘,该区域Pm波复杂性系数大并且频谱为多极值,Moho面为复杂的壳幔过渡带. 利用小波分析和反射率理论地震图得到该壳幔过渡带由2～3层组成,总厚度约为6～9km,最大厚度位于怀安盆地下方. 该壳幔过渡带是大陆裂谷环境中底侵作用的产物,壳幔过渡带的分层特征与该区域中新生代的多期岩浆活动有密切联系.     

首都圈地区精细地壳结构——基于重力场的反演

本文以地质与地球物理资料作为约束条件,利用小波多尺度分析方法,对首都圈地区重力场进行了有效分离,应用Parker位场界面反演法及变密度模型对莫霍界面进行了反演分析,并构建了两条地壳密度结构剖面模型,对该区精细地壳结构进行了深入研究.研究结果表明首都圈地区受多期构造运动的改造,形成坳、隆相邻,盆、山相间,密度非均匀性,壳内结构与莫霍面埋深相差比较大的地壳分块构造格局.受华北克拉通岩石圈伸展、减薄以及岩浆的上涌底侵作用,首都圈地区莫霍面起伏比较大,莫霍面区域构造方向呈NE-NNE方向,在盆地向太行山、燕山过渡地带形成了莫霍面陡变带;盆地内部莫霍面形成东西向排列、高低起伏的框架,最大起伏约5 km,但平均地壳厚度比较小,北京、唐山地区地壳厚度最小约29 km,武清凹陷地壳厚度最大约34 km.在重力均衡调整作用下,西部太行山区地壳厚度较大,但地壳密度小于华北裂谷盆地内部;中上地壳重力场特征与地表地形及地貌特征具有很大的相关性.受新生代裂谷作用影响,首都圈中上地壳结构非常复杂,形成了NNE方向为主体的构造单元,断层多下延至中地壳;下地壳发生明显的褶曲构造,表现出高低密度异常相间排列的典型特征;首都圈地区地壳密度具有明显的非均匀性.研究认为首都圈地区地震的发生与上地幔顶部及软流层物质的上涌有一定关系.     

维西—贵阳剖面重力异常与地壳密度结构特征

维西—贵阳剖面位于青藏高原东南缘,为青藏高原物质往东南逃逸、东构造结侧向挤压及华南地块北西西向推挤作用的重要地段.利用剖面观测的重力与GPS定位数据,结合区域背景重力场、地质构造及深部地球物理成果,反演研究剖面较为细化的地壳密度结构特征.观测研究表明:剖面布格重力异常总幅差变化达190×10-5 m·s-2,具"斜N"分段变化特征,从西往东呈上升(维西至攀枝花,水平梯变大)—下降(攀枝花至会泽,水平梯变较大)—上升(会泽至贵阳,水平梯变较小)态势;高程与布格重力异常比值的趋势性转折部位为康滇地轴核心和小江断裂带东侧,可能与先存构造或新生构造发育有关;剖面地壳密度结构可分上、中和下三层结构,各层底界面平均埋深分别约20km、35km和51km,金沙江—红河断裂带和鲜水河—小江断裂带为地壳结构相对简单与复杂的过渡带;地壳厚度西深东浅,可能是东构造结的侧向挤压所致;下地壳厚度变化相对较大,可能对地壳增厚起主要作用;华坪—攀枝花附近的Moho面隆起和上地壳高密度体的存在暗示上地幔往上底侵作用,对青藏高原物质向南东逃逸和东构造结的侧向挤压均起到一定阻挡作用;中地壳下伏有限低密度薄层有利于其上物质的南东逃逸和顺时针旋转,有利于其下物质受喜马拉雅东构造结作用下往东向运移.     

辽河裂谷的深部构造与裂谷活动的侧向迁移

对横穿辽河裂谷的闾阳－海城－东沟剖面的深部地震探测、重力测量、大地电磁测深、大地热流测量资料做了进一步分析,发现辽河裂谷地带壳幔间具有多个薄层过渡的特征,与东西两侧的辽东台隆和燕山台褶带明显不同。壳幔过渡带的薄层结构、速度结构、温度结构以及壳内低速层和软流圈顶面构造特点表明辽河裂谷的构造演化过程自西向东侧向迁移,当前上地幔物质运动的前锋不在裂谷之下,而是向东移至金州地震带附近的析木一带,深部物质运动是辽河裂谷形成及其活动性侧向迁移的主要动力学因素     

攀西构造带南部地壳与上地幔结构的爆炸地震研究

根据1984年攀西地区南部爆炸地震折射剖面资料的研究结果表明,本区的地壳厚度约为55km,且可分为20km、20km和15km厚的三个主要构造层。地壳的平均P波速度为6.22km/s。在深度23-27km之下的中地壳下部有一个厚9-14km的P波低速区,这一结果与其它地球物理观测资料相当吻合。上地幔顶部的P波速度为7.62-7.90km/s,与现代大陆裂谷区或构造活动地区的P_n波速度一致。另外,位于构造带轴部地区的渡口市一带,上地壳中有一高速岩体,下地壳中有高速夹层以及有些断裂带可能延伸到上地幔顶部,均表明地壳中曾经有地幔物质侵入。通过研究,我们推断这个地区有可能是一个被后期构造运动强烈改造过的、至今仍保留有一些裂谷构造残迹的古裂谷带。     

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.     

攀西古裂谷的地震成像研究──壳幔构造特征及其演化推断

攀西地区的地震层析成像揭示出该区典型的大陆古裂谷结构特征,其表现为：（ｉ）沿裂谷短轴方向地壳不同深度处存在高、低速异常相间的似层状条带,呈三明治结构．高、低速异常区的分布与裂谷区基底岩性有关．（ｉｉ）下地壳底部－上地幔顶部存在一速度值为 ７．１－７．５和 ７．８ ｋｍ／ｓ的附加层,其厚度约为 ２０ ｋｍ,研究表明它源于幔源物质的侵入．（ｉｉｉ）古裂谷轴部的华坪至会东一带１１０－１６０ｋｍ深度处呈现显著的高速透镜体,被周围的相对低速物质所围限,这是在古裂谷带岩石层地幔中首次被发现．综合地质学、岩石学和地球化学的研究成果推断,在轴部存在壳－幔间的附加层和上地幔高速透镜体的形成与裂谷的发生、发展和消亡的深部动力学过程有关．     

攀西古裂谷的地震成像研究──壳幔构造特征及其演化推断

攀西地区的地震层析成像揭示出该区典型的大陆古裂谷结构特征,其表现为：（ｉ）沿裂谷短轴方向地壳不同深度处存在高、低速异常相间的似层状条带,呈三明治结构．高、低速异常区的分布与裂谷区基底岩性有关．（ｉｉ）下地壳底部－上地幔顶部存在一速度值为 ７．１－７．５和 ７．８ ｋｍ／ｓ的附加层,其厚度约为 ２０ ｋｍ,研究表明它源于幔源物质的侵入．（ｉｉｉ）古裂谷轴部的华坪至会东一带１１０－１６０ｋｍ深度处呈现显著的高速透镜体,被周围的相对低速物质所围限,这是在古裂谷带岩石层地幔中首次被发现．综合地质学、岩石学和地球化学的研究成果推断,在轴部存在壳－幔间的附加层和上地幔高速透镜体的形成与裂谷的发生、发展和消亡的深部动力学过程有关．     

THE DEPTH OF MOHO INTERFACE AND CRUSTAL THICKNESS IN SICHUAN-YUNNAN REGION,CHINA

By using moving average method to separate Bouguer gravity anomaly field in Sichuan-Yunnan region, we got the low-frequency Bouguer gravity anomaly field which reflects the undulating of Moho interface. The initial model is obtained after seismic model transformation and elevation correction. Then, we used Parker method to invert the low-frequency Bouguer gravity anomaly field to obtain the depth of Moho interface and crustal thickness in the area. The results show that the Qinghai-Tibet block in the northwest of the study area deepens and thickens from the edge to the interior, with the depth of Moho interface and the crust thickness of about 52~62km and 54~66km, respectively. The depth of Moho interface in Sichuan Basin is about 38~42km. In Sichuan-Yunnan block, the depth of Moho interface is about 42~62km from southeast to northwest. Beneath the West Yunnan block, west of the Red River fault zone, the Moho depth is about 34~52km from south to north. The Longmen Mountains and Red River fault zone are the gradient zone of the Moho depth change. Along the Red River fault zone, the depth difference of Moho interface is increasing gradually from north to south. No obvious uplift is found on the Moho interface of Panzhihua rift valley. The depth of Moho interface distribution in Sichuan and Yunnan is obviously restricted by the collision between the Indian plate and the Eurasian plate and the lateral subduction of the Indo-China peninsula. The mean square error of the depth of Moho interface is less than 1.7km between the result of divisional density interface inversion and artificial seismic exploration. At the same time, we compared the integral with divisional inversion result. It shows that:in areas where there is obvious difference between the crust velocity and density structure in different tectonic blocks, the use of high resolution seismic exploration data as the constraints to the divisional density interface inversion can effectively improve the reliability of inversion results.     

红河断裂带研究区深部结构特点的地球物理研究

红河断裂带是认识板块相互运动、深部过程和地质演化的窗口，一直受到重视与关注，关于红河断裂带入海后的去向问题特一直是讨论和研究的热点.本文对15°N~25°N，102°E~112°E地区的重力、磁力数据进行了相关研究，结合哀牢山—红河断裂带地区的地震层析成像结果，对该断裂带入海之后的去向进行了讨论.并依据重力数据对莺歌海中的两条剖面重建了密度结构，认为该区浅部与深部构造存在明显的不协调性.同时认为莺歌海地区的中地壳中有一低密度层存在，推测红河断裂带在莺歌海地区的走滑，很有可能就是沿着这一层发生的.     

对日本俯冲带与IBM俯冲带俯冲特征的地球物理研究:来自重力与震源分布数据的启示

日本俯冲带与IBM俯冲带位于太平洋板块、菲律宾海板块和欧亚板块三者的交汇地带,是典型的"俯冲工厂"地区,具有重要的研究意义.本文利用震源分布资料与卫星重力数据对日本俯冲带与IBM俯冲带进行了研究.通过空间重力异常反映了俯冲带地区的区域构造形态,在此基础上基于艾利模式计算了均衡异常以反映地壳均衡特征.利用震源分布资料,分别从垂直俯冲带走向与沿俯冲带走向划定了横截剖面(cross-sections)进行了地震提取,讨论了俯冲带地区的Wadati-Benioff带形态特征,并借助于俯冲带地震等深线图直观描述了俯冲带的俯冲形态.在日本俯冲带与伊豆—小笠原俯冲带各选取了一条典型剖面进行了重力2.5D反演,研究了俯冲带地区的壳幔结构特征.研究结果表明,九州—帕劳海脊与IBM岛弧在均衡异常上存在差异,前者已逐渐趋向于地壳均衡.IBM的Wadati-Benioff带存在明显的南北差异,反映出伊豆—小笠原俯冲板片停留在了660km转换带中,而马里亚纳俯冲板片很可能垂直穿过了这一转换带,造成这种南北差异的原因与板块相对运动、岩石圈黏性和年龄差异以及俯冲板片的重力效应等因素有关.在IBM的中部和南部存在板片撕裂现象.日本俯冲带的俯冲洋壳密度随俯冲深度变化较小,洋幔存在一定程度的蛇纹岩化,地幔楔蛇纹岩化作用不典型,海沟处有一范围较小的含水畸变带;伊豆—小笠原俯冲带俯冲洋壳密度随深度增大而明显增大,洋幔蛇纹岩化程度较日本俯冲带低,地幔楔蛇纹岩化作用强烈,板块交汇处存在明显的蛇纹岩底辟.日本俯冲带与IBM俯冲带一线自北向南板片俯冲变陡,两侧板块耦合度降低,与俯冲带两侧的板块运动速率差异有关.     

Study of crust-mantle transitional zone along the northeast margin of Qinghai-Xizang plateau

Introduction At the juncture of Qinghai-Xizang, Ordos and Alxa blocks lies the Qinghai-Xizang plateau, an area with complicated topographic and morphologic features, strong tectonic activities and frequent earthquakes (many large-magnitude earthquakes have taken place), has become a focal area for geoscience study. Many geophysical and geological surveys have been carried out in and around the area, such as deep seismic sounding (DSS), gravimetry, magnetotelluric sounding, magnetic anomaly …     

Three dimensional velocity structure beneath the Kunming Telemetered Seismic Network

Ｔｈｒｅｅ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｂｅｎｅａｔｈ　ｔｈｅ　Ｋｕｎｍｉｎｇ　Ｔｅｌｅｍｅｔｅｒｅｄ　Ｓｅｉｓｍｉｃ　Ｎｅｔｗｏｒｋ（王椿镛）（王溪莉）（颜其中）Ｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｖｅｌｏｃｉｔｙｓｔ...     

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.     

The crust-mantle transition and the Moho beneath the Vogtland/West Bohemian region in the light of different seismic methods

The structure of the crust and the crust-mantle boundary in the Vogtland/West Bohemian region have been a target of several seismic measurements for the last 25 years, beginning with the steep-angle reflection seismic studies (DEKORP-4/KTB, MVE-90, 9HR), the refraction and wide-angle experiments (GRANU’95, CELEBRATION 2000, SUDETES 2003), and followed by passive seismic studies (receiver functions, teleseismic tomography). The steep-angle reflection studies imaged a highly reflective lower crust (4 to 6 km thick) with the Moho interpreted in a depth between 30 and 32 km and a thinner crust beneath the Eger Rift. The refraction and wide-angle reflection seismic studies (CELEBRATION 2000) revealed strong wide-angle reflections in a depth of 26–28 km interpreted as the top of the lower crust. Long coda of these reflections indicates strong reflectivity in the lower crustal layer, a phenomenon frequently observed in the Caledonian and Variscan areas. The receiver function studies detected one strong conversion from the base of the crust interpreted as the Moho discontinuity at a depth between 27 and 37 km (average at about 31 km). The discrepancies in the Moho depth determination could be partly attributed to different background of the methods and their resolution, but could not fully explain them. So that new receivers function modelling was provided. It revealed that, instead of a first-order Moho discontinuity, the observations can be explained with a lower crustal layer or a crust-mantle transition zone with a maximum thickness of 5 km. The consequent synthetic ray-tracing modelling resulted in the model with the top of the lower crust at 28 km, where highly reflective lower crustal layer can obscure the Moho reflection at a depth of 32–33 km.     

A study on 3-D velocity structure of crust and upper mantle in Sichuan -Yunnan region, China

Many evidences indicate that the collision of two plates deformed strongly the crust of the SYR, and the deformation has been continued up to the present. In addition, the SYR is in the south segment of the South-North Seismic Zone of China, which is one of the regions in the Chinese mainland, where the seismic activity is very high, and the strong earthquakes frequently occurred. Since the 1970s, a series of large earthquakes with magnitude M>7.0 occurred in SYR, such as the 1970 Tongha…     

基于接收函数约束的川滇地区莫霍面深度反演研究

本文利用川滇地区宽频地震接收函数结果和WGM2012全球布格重力场模型数据,采用正则化参数和接收函数结果交叉验证得到最优莫霍面参考深度和上下界面密度差,使用基于球坐标系下的快速非线性重力反演方法建立川滇地区莫霍面深度模型.研究结果显示,川滇地区整体莫霍面深度介于30～69km,青藏高原内部地区莫霍面深度大于50km;四川盆地莫霍面深度在36～38km;攀枝花地区莫霍面出现明显的隆起和下凹,变化范围在42～48km;川滇菱形地块莫霍面深度在40～50km;滇西和滇南地块莫霍面深度由南向北逐渐变深,变化范围在38～44km.本文反演莫霍面深度与接收函数结果平均误差为0.18km,与该区域天然地震层析成像、人工地震探测以及重力数据反演结果基本一致,但细节更加丰富,进一步确认了莫霍面在攀西裂谷地区存在隆起,小江断裂带下方存在下凹的特征.该结果可作为精细化川滇地区地壳密度界面模型,为研究该地区岩石圈结构和地质构造演化提供参考.     

中国海—西太平洋莫霍面深度分布特征及其地质意义

中国海—西太平洋位于欧亚板块、印澳板块和太平洋板块的交汇处,构造运动剧烈,地质情况复杂,是认识板块运动、洋陆相互作用、物质交换和能量传递不可多得的窗口,而莫霍面深度对于研究壳幔结构以及深部动力过程有着重要的意义.本文使用最新的覆盖全球的重力和地形数据,收集了深地震测深、多道地震测深等剖面183条,数字化得到2982个控制点,使用带控制点的三维界面反演方法来约束反演过程,得到中国海—西太平洋莫霍面深度,由莫霍面形态分析可知大洋板块的俯冲和印澳板块与欧亚板块的碰撞对西太平洋边缘海的形成演化有着重要作用.结合地热、岩石圈厚度、地震活动等地质地球物理资料,分析得知研究区内各个海域莫霍深度和地壳性质的变化是处于不同构造演化阶段的表现.并在马里亚纳沟弧盆拟合一条重力2.5维剖面,结果表明热物质上涌导致了马里亚纳海槽处地幔密度减小,马里亚纳海槽以及帕里西维拉海盆到西马里亚纳海岭的下地壳高密度异常是由残留的岩浆岩引起的.