界面和速度的两步反演-唐山震区三维细结构研究a

研究区域界面和速度的两步反演计算方法．三维界面采用分段非完全多项式描述,三维速度的重建采用泛函空间的最小二乘原理．计算采用两步进行:第1步反演三维界面形态;第2步将剩余走时残差按加权分配的方式进行三维速度反演．处理了唐山滦县震区地震测深资料,获得了唐山震区深部三维构造形态及唐山、滦县震区三维地壳速度分布．结果表明:唐山震区深部三维构造总体为北东走向,北东向的丰台——野鸡坨断裂与北东向的唐山断裂所夹的构造为莫霍界面隆起区. 该区中下地壳三维速度结构沿北东向的唐山断裂存在明显低速异常带,其位置与唐山地震活动带的位置相一致．沙河驿附近较大的低速异常块体对应于较密集的地震分布．该区域存在一条北西向的高速异常带,可能是一条隐伏深断裂．唐山7.8级地震震中区下地壳为北东向的低速异常带与北西向的高速异常带相交处．这两组构造对控制唐山7.8级地震的孕育和发生起了重要作用．      

唐山大震区深部构造的初步研究

本文介绍利用地震转换波测深法研究1976年7.8级唐山大震区深部构造的某些结果,得出了沿两条测线的深部构造剖面图。发现在极震区的数十公里的范围内,地壳和上地幔具有异常结构,在地壳中部比震区外围多出一个中间层位,埋深约12-20km,地壳上部界面向上挠曲,而莫霍面和上地幔顶部界面却强烈地向下挠曲,引起了震区岩石圈厚度的加大,在震区存在深浅不等的深部断裂。深部构造与震源分布的对比表明,唐山主震和绝大多数余震均分布在壳内中间层之上,有的甚至就分布在壳内中间层的上、下界面附近。转换波测深结果表明,本区地壳上地幔中强烈的升降差异运动可能是唐山大震的重要促发因素。     

广东大亚湾周围地区地壳和上地幔结构的初步研究

在广东大亚湾周围地区,采用地震转换波法取得了该区地壳和上地幔结构的初步研究结果。在大亚湾地区的地壳中只能分出一个中间界面(界面C)和莫霍界面(M)。本区为两层地壳,地壳厚度为28—30公里。地壳和上地幔界面埋深变化不大,深断裂不发育,本区深部构造特征与地震活动性较高的华北地区相比有较大差别。     

地震转换波法探测海城震区地壳上地幔结构

为了研究地震转换波法的探测效果,增加海城震区地壳深部及上地幔结构的信息,在辽南海城震区沿深地震测深剖面布设了两条转换波测深剖面.资料解释结果表明:海城震区地壳深部为层状结构,Moho界面的埋深为南浅(32-33km)、北深(36-38km),在辽南上地幔隆起的位置及其埋深、测区的深大断裂等重要地质构造的探测效果与深地震测深方法基本一致,并获得了上地幔结构的一些信息.     

基于优化滤波法对芦山地震震区重力异常特征的分析

首先对具有代表性的重力异常分离方法进行简单介绍, 在此基础上使用这些方法对同一组理论模型数据进行试验, 优选出异常分离效果较好的优化滤波法对芦山地震震区重力异常特征进行分析, 初步认识此次地震发生的深部构造背景, 得出以下初步结论: 龙门山断裂带在研究区布格重力异常中反映为一条近北东走向的显著重力梯度带. 该梯度带在天全附近分为两支, 芦山地震震区靠近重力梯度带分叉处, 且M_S≥3.0余震同样呈近北东向展布, 与梯度带走向基本一致, 认为此次强地震的发生与重力梯度带下的深部结构及构造活动密切相关; 芦山地震震区浅部结构与深部构造特征存在较大差异, 构造复杂及地壳深浅部耦合关系较差, 说明此次强地震的发生受浅部和深部构造的共同控制.      

对江苏省溧阳2次破坏性地震发震构造的新认识

1974年、1979年在江苏省南部溧阳地区相继发生了震级分别为5.5级和6级的2次破坏性地震,其中1979年的6级地震是现代发生在江苏省陆域内震级最高的地震。2次地震相隔5年,极震区基本重合,说明2次地震的发震构造属同一活动断裂。不少学者经过考察认为这2次地震的发震构造与NNE走向的茅东断裂有关。近年来,许多研究者在溧阳震区开展了大量浅层人工地震探测、高密度电法、钻探及地震地质考察,随着资料的积累以及对震区余震的精确定位,人们对溧阳地震的发震断裂有了更清晰的认识。这2次地震的主震及其余震均沿茅东断裂以东2km的金坛-南渡断裂分布,2次主震震中均位于金坛-南渡断裂南段与近EW向的溧阳-南渡断裂相交会的区域内。因此,笔者认为这2次溧阳地震的发震主断裂应为金坛-南渡断裂。     

长三角溧阳震区地应力环境及构造稳定性分析

溧阳震区地处长三角腹地,因短期内连续发生两次中强震而被广泛关注,其构造稳定性对长三角地区影响重大.目前溧阳震区地应力环境尚缺少实测数据,对震区内主要断裂在现今地应力环境下的稳定性认识不清.为此在溧阳震区开展深孔水压致裂地应力测量工作,查明震区现今地应力环境,结果显示:最大水平主应力(SH)大小4.11 ～6.90 MPa,最小水平主应力大小(Sh) 3.69～5.68 MPa;三个主应力的大小关系为Sv＞SH ＞Sh;最大水平主应力方向为N70°W.依据库仑断层滑动失稳摩擦准则和Byerlee定律对震区内金坛—南渡、茅东、溧阳—南渡、南京—湖熟、宝堰—金坛五条主要断裂在现今地应力环境下的稳定性按产状差异分段进行分析,结果显示:在现今地应力环境下,五条主要断裂短期内滑动失稳的可能性较小,震区整体构造是稳定的,但NW向和NNE向两组断裂应力积累水平中等偏高,两组断裂交汇的震区中北部是未来需要重点关注的区域.     

湖南省地震地质构造基本特征

根据黄汲清按大地构造观点进行中国地震区划的意见,湖南省隶属中国东部地震域南方弱震区的范围。 本文通过地震与地质构造、新构造和深部构造的关系的分析,来阐明湖南省地震地质构造的基本特征及其造成弱震区的原因。     

华北地壳上地幔结构及其大地震深部构造成因

华北克拉通是中国大陆东部的一个重要的大地构造单元.20世纪60~70年代,华北地区发生了一系列强烈地震.近半个世纪以来,中国地震学家对华北地区地壳上地幔结构开展了大量的探测和研究,在地壳上地幔结构以及与强烈地震相关的深部构造环境等重大地球科学问题上取得了显著的进展.华北大震区的深地震剖面探测显示了地壳上部铲式正断层和低角度的滑脱构造与震源下方贯通下地壳直至莫霍面的高角度深断裂共存的复杂构造图像.地震层析成像揭示,华北大震大多都发生在高速与低速区的过渡带上,而唐山地震区中-下地壳存在明显的低速异常.震源区下方的低速异常带,地壳深浅构造不一致,高角度超壳深断裂,上地幔顶部速度偏低,以及莫霍界面局部隆起等,是华北伸展构造区深部孕震环境的共同特征,表明华北岩石圈结构具有高度不均匀性.华北克拉通现今的强烈地震活动性以及偏低的下地壳速度,显著区别于世界上其他稳定克拉通.所有这些都是华北克拉通破坏的重要证据.尽管深地震探测和地震层析成像研究大大丰富了深部构造和孕震环境的知识,一些深层次的问题需要进一步的研究.     

华北莫霍面构造形态-深地震测深数据的三维反演

给出了利用反射波走时重建地壳三维界面的方法 ,并处理了华北地区人工地震测深测线网中的PmP走时资料 ,获得了研究区莫霍界面的三维构造形态 ,确定了壳内深断裂的展布。结果表明 ,研究区莫霍界面埋深整体上由东南向西北加深 ,并在这一背景之上呈现波浪起伏 ,断陷盆地对应上地幔的隆起 ;区内存在数条延伸至莫霍面的地壳深断裂 ,其中大致沿北东走向展布的地壳厚度陡变带和沿北西西向的地壳厚度变异带是区内两条主要的深部构造带。将研究结果与本区中、强地震空间分布特征相结合 ,揭示了地震活动的深部构造背景     

京津唐地区地壳上地幔立体构造

本文介绍在京津唐地区利用地震转换波法所测得的地壳、上地幔主要深部界面构造图以及地壳下层(玄武岩层)厚度分布图。将深部构造与本区震中分布进行了对比,指出了强震震源区的深部构造特征     

唐山地区深部电性研究

大地电磁测深结果表明,唐山地区深部电性中存在壳内高导层和上地幔高导层,其分别埋深为20公里和100公里左右,均显示为南浅北深。资料对比表明唐山、宁河地震都发生在两个高导层埋深变化梯度带上,其震源深度都不超过壳内高导层的埋深。此外,在该区南部发现埋深约45公里高导层,我们认为有可能为上地幔中间高导层     

青藏高原岩石圈三维电性结构

本文报道通过综合大地电磁调查数据研究青藏高原岩石圈三维电阻率模型的初步成果.大地电磁法调查区域已经覆盖了高原大部分面积,为全区三维电阻率成像研究打下了可靠的基础.对多个测区大地电磁数据进行精细的同化处理和反演成像,取得了青藏高原可靠的岩石圈三维电阻率结构图像.成像的区域为28°N—35°N,80°E—104°E.三维反演计算时采用的网格尺寸为20km×20km,垂直方向不等间距剖分为26层.结果表明,青藏高原现今岩石圈电阻率扰动主要反映印度克拉通对亚欧大陆板块俯冲引起的热流体运动和大陆碰撞和拆离产生的构造.在岩石圈地幔,察隅地块、喜马拉雅地块和拉萨地块东部联成统一的高电阻率地块,它们反映了向北东俯冲的印度克拉通.雅鲁藏布江、班公—怒江和金沙江缝合带都有明显的低电阻率异常,表明岩石圈深处有热流体活动.雅鲁藏布江、班公—怒江和金沙江缝合带都有明显的低电阻率异常,也表明它们的岩石圈还有流体活动.青藏高原东部的低阻区沿100°E向地幔下方扩大,反映了金沙江断裂带有切穿岩石圈的趋势.地幔电阻率平面扰动的模式显示,青藏高原东西部的地体碰撞拼合形式和方向是不同的.在青藏高原西部,羌塘、拉萨和喜马拉雅等地体从北到南碰撞拼合.在青藏高原东部,羌塘—拉萨、察隅、印支、雅安和扬子等地体多方向拆离拼合,在地壳造成不正交的拆离带和压扭构造系.从高阻-低阻区的分布看,东部的地体拼合有地幔的根源,今后还会进一步发展.察隅地块岩石圈对青藏高原东部的楔入,使其北部和东部地块的岩石圈发生拆离撕裂,也造成热流体上涌的低电阻率异常.     

青藏高原东北缘壳幔过渡带研究

利用穿过青藏高原东北缘的两条地震测深剖面提供的PMP波形资料，研究了该区不同构造单元壳幔过渡带的复杂性、频谱特征和速度模型．结果表明, 鄂尔多斯盆地和陵中盆地Moho具有稳定的构造特征，壳幔耦合为简单的一级间断面；海原地震区和巴颜喀拉地块与柴达木地块结合带莫霍面具有明显的活动迹象，壳幔耦合为复杂的高、低速相间的多层壳幔过渡带，总厚度达到20多千米．不同构造单元的莫霍面差异性反映了研究区壳幔耦合层的非均匀特征；海原地震区和玛沁断裂壳幔过渡带的细结构差异, 则反映了两个陆 陆碰撞带不同的深部物质结构与地块之间的相互作用结果．      

南北构造带及邻域地壳、岩石层速度结构特征研究

本文利用重力数据采用Parker-Oldenburg方法反演了南北构造带及邻域地区的地壳厚度,同时采用体波地震层析成像方法反演了研究区的地壳至上地幔的三维速度结构.根据计算结果对研究区的地壳及岩石层结构进行了探讨,力图揭示南北构造带及邻域地壳、岩石层变形特征,并且对青藏高原边缘活动带壳幔构造演化的深部成因、研究区的上地幔流变性及其动力学意义进行了相应的讨论.通过分析研究表明南北构造带地区为地壳厚度剧变区,西侧为地壳增厚区,东侧的鄂尔多斯、四川盆地为地壳稳定区,而再向东为地壳逐渐减薄区.中国岩石层减薄与增厚的边界基本被限定在大兴安岭—太行山—秦岭—大巴山—武陵山一带,这也是东部陆缘带和中部扬子、鄂尔多斯克拉通地区深部构造边界的分界线,其两侧不仅浅层地质构造存在较大的差异,上地幔深部的物性状态和热活动也明显不同,这说明研究区的岩石层和软流层结构以及深部物质的分布存在横向非均匀性.中部地区和青藏高原深部构造边界的分界线位于东经100°—102°左右.     

Deep electrical structure of the Sulu orogen and neighboring areas

Because of the discovery of ultrahigh pressure metamorphic (UHPM) belt beneath the Sulu (Jiangsu Province-Shandong Province) orogen, this area has become a focused subject of current geoscience, as it has a close relationship with the evolution of the orogen and the neighboring North China craton. Probing the deep structure beneath this area would be of great significance for the geological interpretation of this issue. In this study, we make an analysis of magnetotelluric (MT) data along a profile across the Sulu orogen to provide evidence of deep structure below this region. The profile begins in west from the North China block, extending in S129°E, across the Tan-Lu fault, Sulu UHPM zone, and Sulu high pressure metamorphic (HPM) zone, and terminates in the Yangtze block in east. We use the nonlinear conjugate gradient method and TE-TM combined mode to perform inversion and interpretation of the MT data, and obtain an electrical structure image above depth of 150 km along the profile. It shows that the structure can be divided into seven sections in lateral direction, between which the electric boundaries coincide well with the major faults, such as the Tan-Lu, Haizhou-Siyang, and Jiashan-Xiangshui faults. In vertical direction the electrical structure can be subdivided into six layers of different resistivities. It is noted that there exist high-conductivity areas in crust below the North China block and Yangtze block, while such a feature is not present beneath the Sulu orogen, which is very different from the Dabie orogen. It is also observed that a fairly continuous zone of relatively low-resistivity exists at depths of 50–90 km of the electrical structure image, which is presumably a weak zone in the uppermost mantle. Just below this low-resistivity zone are the relatively high- resistivity layer of the North China block, relatively low-resistivity layer of the Sulu orogen, and relatively high-resistivity layer of the Yangtze block, all in the shallow upper mantle, respectively. From the whole 2D electrical structure image, there is no abnormally low-resistivity layer in the shallow upper mantle beneath the Sulu orogen and neighboring areas, indicating that no hot asthenoshperic material associated with lithospheric thinning exists at present. Supported by National Natural Science Foundation of China (Grant No. 40534023) and Director Foundation of Institute of Geology, China Earthquake Administration (Grant No. DF-IGCEA-0608-2-16)     

Three-dimensional velocity images in Yunnan and its neighboring district

Using the techniques of seismic tomography three-dimensional velocity images at crust and upper mantle in Yunnan province and its adjacent region have been successfully reconstructed. The results of image are: (1) The image of the velocity in the upper crust is closely related to the well-known geological structure of the surface, the Kangdian earth axis is a distinct high velocity area, and a high velocity rock stratum, which appoaching the surface of the earth, has been formed. (2) There is a low-velocity layer between 26°–31°N and 100°–104°E in deep crust, the depth of Moho discontinuity in Sichuan bass in is less than 50 km. (3) The results of seismological tomography not only reveal the lateral heterogeneity in the researched region, but also find approximately the strike of Honghe fault from the image at bottom of crust, and the velocity in both side of the fault are different obviously. (4) There is a low-velocity column within 25 km to 110 km in Tengchong region, which may be occured by upward moving of the basalt in the mantle. (5) In studied area, the thickness of the crust in west part is thicker than in southeast part. (6) From the image at bottom of the crust we can find that earthquakes with magnitude greater than 5 occurred in big velocity gradient zones, especially in transition zone between high and low velocity. There are a few earthquake in the low-velocity area. (7) We can see from Figure 6 that there still clearly exists lateral heterogeneity at 450 depth. The Chinese version of this paper appeared in the Chinese edition ofActa Seismologica Sinica,15, 61–67, 1993.     

中国东西剖面的地壳 Q 结构研究

本文利用地震面波和体波的资料推断了一条横跨中国东西部剖面的地壳Q结构,并具体分析了中国大陆地台、山前皱褶带、高原和内陆盆地等几个典型构造单元内介质速度与吸收的特点。指出该剖面地壳的Q结构在深度上基本可以划分成上中下三层,其Q_β值分别为(100—300)、(200—550)和(30—190),它可能反映着地壳由弱固结层到低温低压的脆性层和高温高压的韧性层的变化,在横向构造上,以南北构造带为界分成东西两大部分。青藏高原的Q结构具有一定的特殊性。该东西剖面内中下层地壳Q值系统性偏低,这可能是中国地壳的一个普遍现象,在一定程度上反映着上地慢热活动的直接影响。该区震源深度的分布同地壳Q结构表现有良好的相关性,在东部地区绝大多数的构造地震发生在Q值较大的地壳中部层位内。作者由此推断,地壳中大多数的断层是自地表延续到中地壳附近,并认为温度较低、岩石较硬和岩体内有一定的断裂切割是地震易于发生的深部条件。     

新疆天山地区壳幔S波速度结构特征及变形分析

天山地区地质构造复杂,地震活动频繁,其壳幔变形和深部结构一直受到学者们的高度关注.然而,由于天山地区地震台站资料较少,致使壳幔变形研究结果与解释存在诸多争议.本研究利用在天山地区（40°N-46°N,78°E-92°E）新布设的11个流动宽频带地震台站和该地区39个固定台站的观测资料,采用接收函数与面波联合反演方法,获得了研究区地壳厚度及壳幔S波速度结构.反演结果显示天山地区（41.5°N-44°N,78°E-88°E）平均地壳厚度为56 km,塔里木盆地（40°N-41.5°N,79°E-90°E）、准噶尔盆地（44°N-46°N,82°E-90°E）和吐鲁番盆地（42°N-43°N,88°E-90°E）具有较厚的沉积层,地壳平均厚度为43 km、53 km和46 km,整体表现为天山厚、盆地相对较薄的特征;在研究区南天山的最高峰（42°N,80.5°E）及北天山的最高峰（43.5°N,86°E）附近,中下地壳存在较厚的低速层,我们认为在强烈挤压作用下低速、低强度的中下地壳强烈变形可能是导致该区域快速隆升的主要原因.在研究区中部,位于塔里木盆地与准噶尔盆地之间的天山地区,中下地壳及上地幔均存在低速层,且盆地莫霍面向天山倾斜明显.结合前人的研究成果推测,在南北向构造挤压应力作用下,塔里木盆地与准噶尔盆地发生了向天山造山带方向的双向壳幔层间插入俯冲.在研究区东部,塔里木盆地东北缘与天山东部接触带的地壳内没有明显的低速层,推测应处在早期挤压变形状态,该区域的壳幔边界为缓变的速度梯度带,可能与上地幔热物质侵入或渗透有关.