广东及其邻域的地壳厚度和泊松比分布

利用广东及其邻域福建、江西、湖南、广西、海南、台湾共82个宽频带数字地震台的远震资料, 计算获得了所有台站下方的体波接收函数,并通过接收函数 搜索叠加方法反演了这些台站下方的地壳厚度和平均泊松比。研究结果表明,广东及周周边地区的地壳厚度介于26.8～33.6km之间,平均为29.5km。由西北到东南逐渐变薄,为大陆地壳向大洋地壳的缓慢过渡。珠江三角洲、粤西、粤桂琼交界、广西南宁、广东南澳地区地壳厚度较薄,为25.0－28.0km;海南的翁田、广东的湛江、上川岛地壳厚度最薄,在26km左右;福建明溪、湖南永州周边地区地壳厚度较厚、地壳厚度在31.0～34.0km间。研究区域内地壳泊松比为0．20～0．29,海南岛的东南部,粤东和闽西的沿海地区,以及江西南部具有明显的高泊松比,这可能与这些地区具有广泛的温泉分布和高热流值的特性有关。地壳厚度和泊松比的分布具有明显的分块特征,并与断层和历史地震的分布相关。     

利用接收函数H-k-c叠加方法研究新源地震台下方地壳厚度和泊松比

以新源地震台2016—2020年记录的震中距在30°～90°的远震波形数据为基础,用时间域迭代反褶积方法提取远震P波接收函数,采用一种具有谐波校正的广义接收函数H-k叠加方法H-k-c计算台站下方的地壳厚度及泊松比。结果表明H-k-c方法明显改善地壳厚度和泊松比的估计,新源地震台下方地壳平均厚度约56.3 km,泊松比约0.25。     

广东及其邻域的地壳厚度和泊松比分布

利用广东及其邻域福建、江西、湖南、广西、海南、台湾共82个宽频带数字地震台的远震资料,计算获得了所有台站下方的体波接收函数,并通过接收函数H-κ搜索叠加方法反演了这些台站下方的地壳厚度和平均泊松比.研究结果表明,广东及其周边地区的地壳厚度为26.8 ～ 33.6km,平均为29.5 km.由西北到东南逐渐变薄,表现出大陆地壳向大洋地壳的缓慢过渡过程.珠江三角洲、粤西、粤桂琼交界、广西南宁、广东南澳等地区地壳厚度较薄,为25.0～28.0km;海南的翁田、广东的湛江、上川岛等地壳厚度最薄,在26km左右;福建明溪、湖南永州周边地区地壳厚度较厚,为31.0～34.0km.研究区域内地壳泊松比为0.20～0.29,海南岛的东南部、粤东和闽西的沿海地区以及江西南部具有明显的高泊松比,这可能与这些地区具有广泛的温泉分布和高热流值的特性有关.地壳厚度和泊松比分布的分块特征明显,并与断层和历史地震的分布有关.     

运用H-k扫描和人工读取震相到时两种方法对比研究云南地区地壳结构

利用云南及其邻区59个宽频地震台站记录到的30°~100°远震资料,采用P波接收函数方法对云南地区的地壳厚度和地壳平均泊松比分布进行分析。研究结果显示:用H-k扫描和人工读取震相到时两种方法得到的云南地区地壳厚度和泊松比分布情况较为吻合。研究区域内Moho面埋深南浅北深,横向变化达30~40 km。在川滇菱形块体东南缘,地壳厚度等值线呈东南向舌状突出。泊松比呈块体分布特征,断裂两侧差异显著。高泊松比的分布主要集中在滇缅泰块体内和研究区域北部以及小江断裂附近,这与该区处于印度板块与欧亚板块碰撞俯冲前缘的特殊地理位置有关。     

利用远震P波接收函数研究中国福建地区地壳厚度和泊松比

地壳厚度和泊松比是反映地壳结构和内部物质组成的重要参数,能够为区域构造和动力学研究提供重要依据.本文基于福建地区分布相对均匀的88个测震台2014—2017年的远震波形数据提取P波接收函数,采用H-κ叠加获得台站下方的地壳厚度和泊松比,并与该地区已有的研究结果进行对比、分析及整合,最终获得了研究区117个观测台站下方的地壳厚度和泊松比,揭示了中国福建地区地壳结构和泊松比变化特征.结果显示:(1)研究区内地壳厚度整体较薄,在27.4~34.3 km之间,平均值为31.4 km.地壳厚度从西北往东南减薄,具有明显条带和块状特征,与地壳主要深大断裂的分布有一定相关性.本文以更为密集的台站结果进一步验证了研究区具有由陆壳向洋壳逐渐减薄的过渡特征,并揭示了地壳新的局部起伏.这也意味着福建地区从内陆到沿海并非线性减薄,存在小尺度横向非均匀性.(2)研究区内泊松比平均值为0.25,范围为0.20~0.30,北部整体偏高,南部整体较低,泊松比分布特征与该区地壳物质组成和矿物含量密切相关.沿海地区泊松比明显高于内陆地区,推测与沿海地区较高的热流值和幔源物质底侵过程有关.(3)地壳厚度与泊松比成负相关,推测在地壳伸展背景下,古太平洋板块俯冲华南大陆,幔源物质进入地壳,在造成莫霍面抬升的同时提高了泊松比.     

云南宾川地区的地壳厚度和泊松比分布特征研究

利用宾川主动源项目16个地震台站2011年9月～2014年1月期间记录的5.8级以上远震波形资料, 提取各台站下方的P波接收函数, 并据此计算、 分析宾川地区地壳厚度变化情况和泊松比分布特征。 高空间分辨率的结果显示: 宾川地区平均地壳厚为45.3 km, 地壳厚度呈“北深南浅”、 “西浅东深”的特征。 地壳厚度最深的是小银甸, 47.9 km, 最浅的是排营台, 42.1 km, 两者相差5.8 km。 程海断裂附近Moho面较深, 红河断裂附近Moho面较浅; 程海断裂附近地壳厚度变化较明显, 红河断裂附近变化较缓。 从泊松比的分布情况来看, 研究区内泊松比分布是不均匀的, 自南向北存在较大差异, 呈“北低南高”的特征。 红河断裂附近, 泊松比属于中高(0.26≤σ≤0.29), 程海断裂附近, 泊松比较低(σ≤0.26)。 泊松比分布特征和地壳厚度相反, 表明宾川地区的增厚方式主要由上地壳增厚所致。     

基于远震P波接收函数研究江苏地区地壳厚度和泊松比

根据江苏数字地震台网32个宽频带地震台站记录的远震波形资料,使用时间域反褶积的方法提取P波接收函数,由H-K叠加搜索方法反演得到各台站下方的地壳厚度和泊松比。结果表明:①江苏地区地壳厚度整体呈现自东向西增厚趋势,具有明显的空间分布特征,与该区地质构造背景有较好的对应。主要表现为:苏鲁造山带地区地壳厚度高于其周边地区;华北板块的地壳厚度变化比较平缓,主要为32～33 km;下扬子板块地区的地壳厚度变化较大,为27～34 km,位于该区中东部大陆边缘地区的台站下方平均地壳厚度约为28 km。②研究区泊松比为0.22～0.28,受高压和超高压变质岩带影响,苏鲁造山带及周边地区的泊松比较高;下扬子板块的茅东断裂及周边地区的泊松比变化明显,呈高低相间分布,且泊松比高值区及变化明显区与地震活动性具有一定的关系。     

首都圈地区的地壳厚度及泊松比

利用2002~2003年中国地震局地质研究所台阵实验室以唐山大震区为中心布设的40个流动宽频带地震台站和首都圈数字台网的107个固定台站的远震数据,采用接收函数叠加搜索方法测定了首都圈地区地壳厚度和平均泊松比.综合利用首都圈数字地震台网的宽频带和短周期台站,以及流动地震台阵的观测数据,使我们的结果具有较前人更好的空间分辨率,为我们研究首都圈地壳的变形及其与地震的关系提供了重要的数据平台.结果表明: (1)首都圈地区地壳厚度和泊松比具有明显的横向分块特征,并与断层切割的地质块体有较好的相关性,地壳厚度变化形成了由涵盖北京—三河—唐山的NE向地壳厚度变化过渡带与张家口—北京—天津的NW向壳幔界面凹陷带构成的交汇构造,后者与所谓的张家口—渤海地震带基本吻合,而且本文给出的深部构造背景与首都圈地区的NE向和NW向地震带的交汇特征相吻合;(2)首都圈地区地壳厚度具有较大的差异,区域内地壳厚度的变化达15 km.其中,台站SZJ下方地壳厚度达到43.8 km,而台站BDH下方地壳厚度仅为28.8 km,总体上研究区西北侧的张家口—怀来地区的地壳厚度较大(~40 km),而唐山以东地区地壳较薄(28~32 km);(3) 研究区地壳的平均泊松比值为0.26左右,其最大值偏离泊松介质（σ=0.25）21%以上,而最小值偏离标准泊松比值9.6%,北京周边地区被高泊松比的介质环绕,而唐山东侧为低泊松比介质,地壳泊松比的分布特征反映了华北克拉通裂解过程中地幔物质的侵入;(4)研究区中强地震大多发生在地壳厚度和泊松比变化的陡变带,且偏于低泊松比的一侧,首都圈地震的成因仅考虑由于板块作用引起的水平应力场是不够的,有必要充分重视由于上地幔变形引起的地壳垂直变形和上地幔物质侵入造成的地壳变形运动与热效应.     

晋冀鲁豫交界地区震源位置及震源区速度结构的联合反演

利用邯郸数字台网记录到的2001—2008年间460次M_L≥1.0地震的1861条P波到时数据, 采用震源位置和速度结构联合反演方法确定晋冀鲁豫交界地区(35.0°~38.0°N, 113.0°~116.0°E)地震的震源位置分布和该区域的速度结构。 结果表明: ① 经过重新定位后, P波走时的均方根残差(RMS)由反演前的1.35 s降到反演后的0.45 s。 定位偏差在EW方向上平均为0.031 km, 在NS方向上平均为0.029 km, 在垂直方向上平均为0.060 km。 ② 邢台震区的中小地震明显呈NEE向分布, 深度主要集中分布在7~14 km范围内; 磁县震区中小震分布相对复杂, 具有NEE和NWW两个展布方向, 震源深度主要集中在8~18 km范围内, 总体上晋冀鲁豫交界地区中小地震深度呈现北部浅南部深的趋势。 ③ 反演得到了晋冀鲁豫交界地区的速度结构, 在邢台地震极震区下方7~14 km处存在低速层, 与1966年邢台7.2级地震的震源深度一致;在磁县地震极震区下方13~18 km处也存在低速层与1831年磁县7.5级地震震源深度一致, 且磁县震区下方的速度结构比邢台震区更为复杂。     

秦岭造山带与南北相邻地带远震接收函数与地壳结构

从2013年3月至2014年11月,我们布设了一条延川—涪陵的流动宽频带地震台阵,剖面由70个流动台站组成,全长约900km,穿越华北克拉通、秦岭—大巴造山带和扬子克拉通东北缘陆内三大构造单元.利用记录到的远震波形资料,提取得到5638个远震P波接收函数,使用H-κ叠加扫描和CCP偏移叠加方法刻划了秦岭造山带与南北相邻地带的地壳厚度、泊松比以及构造界带.研究结果显示,(1)关于地壳厚度:地壳最厚的区域出现在大巴山,地壳厚度集中在47~51km之间,秦岭的地壳厚度相对大巴山较薄,且呈向北减薄趋势,集中在37~46km之间,渭河盆地地壳厚度为本区域最薄地带,在34°N左右处达到最薄为35km,剖面北侧的南鄂尔多斯盆地的地壳厚度变化缓慢,多为44km左右,南侧的四川盆地东北缘的地壳厚度向南缓慢减薄,集中在42~48km之间;(2)关于泊松比:使用接收函数H-κ叠加扫描法得到了沿剖面各台站下方地壳的平均纵、横波速度比VP/VS(κ),进一步计算得到泊松比σ,泊松比具有明显的横向分块特征,秦岭造山带的泊松比明显低于南北两侧区域,其小于0.26的泊松比表征着该区域地壳物质组分主要为酸性岩石,亦即其酸性长英质组分上地壳相对于基性铁镁质组分下地壳较厚,该区域没有高泊松比分布则表明不存在广泛的部分熔融.(3)关于构造界带:秦岭—大巴造山带与扬子克拉通的边界并非在勉略构造带,应向南移至四川盆地的东北缘,华北克拉通和扬子克拉通分踞秦岭—大巴造山带南、北两侧,且分别以较陡倾角向南和相对较缓的倾角向北俯冲于秦岭—大巴造山带之下,使得秦岭—大巴造山带呈不对称状扇形向外扩展与向上抬升的空间几何模型.秦岭和大巴山之间33°N附近存在分界面,两区域地壳厚度与泊松比特征各异.     

利用接收函数研究河南及邻区的地壳深部构造特征

本文利用接收函数反演了河南及邻区26个宽频带地震台站下方的地壳厚度和波速比。研究结表明:河南省地壳厚度及泊松比分布与地质构造密切相关。主要表现为:(1)太行山断块,地壳厚度由东向西逐渐递增,地壳深度范围为31.8~40.2km,区域东北部永年台及附近台站泊松比为0.23~0.25,与较大范围的花岗岩分布有关,主要是石英、长石含量高,焦作台、涉县台、浚县台泊松比为0.26~0.27,表明铁镁质和长英质成分含量相当。(2)东部黄淮海平原块地,地壳厚度为28~34km,其中驻马店台、尖山台和浚县台,地壳厚度分别为30.5km、34.9km和31.8km,该地区泊松比变化范围比较稳定,数值在0.24~0.25之间。(3)在秦岭地块断裂活动强烈,卢氏台下方的地壳厚度为38.4km、泊松比为0.23,反映出燕山运动使该地区地壳盖层产生了褶皱台隆和地幔酸性岩浆的侵入活动。南阳盆地北部地壳厚度反演结果为28.8km,泊松比为0.29,泊松比升高,表明以中性、基性岩石为主,地壳岩石中铁镁质成分明显增加,是由于地幔物质深度侵入改变了部分地区的岩石性质。(4)大别山地块位于苏鲁-大别超高压变质带,由大别山北部的商城台向南至大别山地块内的金寨台存在地壳厚度梯度带,地壳厚度从31.8km增加至35.8km,而泊松比由0.27下降到0.24,反映出陆相褶皱带内的逆冲推覆构造的显著特征。     

利用远震接收函数反演山西地区台站下方的地壳厚度及泊松比

利用2008—2013年山西数字地震台网远震宽频带记录波形资料,运用H-Kappa叠加方法得到各台站下方的地壳厚度和波速比。研究结果表明,山西地区地壳厚度存在明显的差异。研究区内地壳平均厚度约39km,南北地壳厚度变化幅度较大,其中SHZ(上皇庄台)地壳厚度最大为43km,ANZ(安泽台)地壳厚度最小为36km,南北两端差异达7km。泊松比值在0.24~0.31之间变化,与全球的泊松比估计值相当。山西的地壳厚度与地表地形存在着明显正相关,而地壳厚度和泊松比则呈现负相关的关系。     

利用接收函数研究太行山前断裂南部地区地壳厚度

利用太行山前断裂南部地区宽频带数字化地震台站的远震体波记录,采用频率域反褶积方法提取接收函数,由H—Kappa叠加方法反演得到各台站下方地壳厚度和泊松比。结果显示:1该区域地壳厚度分布为西部较厚,东部较薄,莫霍面呈小角度向西倾斜。西部长治盆地地壳厚度40.2 km,东部平原地区地壳较薄,厚度31.8 km,地壳变化落差约9 km;2在太行山与平原交接地带,特别是沿太行山弧形分布的主峰外缘,即一级夷平面和二级夷平面的分界线附近地壳厚度变化较快;3接收函数反演的地壳厚度与人工地震测深结果吻合,太行山隆起区地壳变厚,汤阴地堑地壳变薄,内黄隆起地壳变厚,表明深部莫霍面或上地幔的隆起、凹陷与地面起伏呈镜像对称;4区域内泊松比值变化不大,约0.23—0.27,表明该地区地下介质主要由中酸性岩组成,与较大范围的花岗岩分布有关,石英、长石含量高。     

利用远震接收函数分析三峡库区重庆段地壳厚度变化

针对三峡库区重庆段地震监测台网和重庆区域台网2007年到2010年记录到的远震数据,利用接收函数方法,得到该区域的地壳厚度值及泊松比。结果显示27个地震台下方的地壳平均厚度为44.6km。最厚处为城口(CHK),达50.9km;最薄处为荣昌(ROC),仅38.9km,两者相差12km。研究区的地壳泊松比σ值约为0.27,三峡重庆库区东部奉节荆竹(JIZ)地壳泊松比高达0.302,武隆(WUL)地区的地壳泊松比较低,最低为0.228,两者相差0.074;研究区内泊松比的最大值偏离标准泊松体比值(0.25)20.8%以上,其最小值偏离标准泊松体比值-8.80%。布格重力异常反映了地下的密度与地壳厚度变化。文中得出的三峡库区重庆段地壳厚度变化与该区布格重力异常分析结果一致,重庆境内最小的负布格重力异常在地壳厚度最厚的城口—巫溪地区(厚49.7～50.9km),地壳最薄的荣昌—合川地区(厚38.9～41km)对应着渝西最大的负布格重力异常。     

华北克拉通西部块体北缘及邻区地壳厚度与泊松比分布特征

收集了2010—2011年华北克拉通西部块体北缘及邻区布设的36个流动地震台和2009—2016年内蒙古自治区数字地震台网17个宽频带固定地震台站的远震事件波形数据, 采用接收函数H-κ算法分析获得了53个基岩台站下方的地壳厚度和泊松比结果。 此外, 结合已有的81个台站的研究成果, 给出华北克拉通西部块体北缘及邻区地壳厚度与泊松比分布特征。 综合分析认为, 研究区地壳厚度在整体上呈现自东向西渐变的特征, 最厚的地方出现在华北克拉通西端的阿拉善地块(～48.7±3.0 km)。 研究区平均泊松比为0.27, 泊松比高值异常出现在河套断陷带, 意味着可能具有较高的地壳温度或者存在壳内部分熔融。 研究区内不同构造单元呈现出显著的地壳厚度和泊松比分布特征的差异性, 意味着在华北克拉通构造演化过程中, 不同地区经历了不同的地壳改造过程。     

利用宽频带地震数据资料研究辽宁地区的地壳结构

通过收集辽宁省地震局数字地震台网34个地震台站记录的2008—2009年的60个震中距为30°~90°之间,震级6,信噪比较高的远震记录数据,采用频率域反褶积方法计算获得各台站的远震P波接收函数,并用H-Kappa叠加方法对获得的接收函数进行叠加处理获得各台站下方的地壳厚度以及泊松比。通过研究表明,辽宁地区的地壳泊松比在0.24~0.29之间,地壳厚度介于30~36km之间。     

晋冀蒙交界地区的地壳厚度与泊松比特征

根据晋冀蒙交界地区固定台和流动台共计78个台站记录的高质量远震资料, 得到了共计6978个接收函数, 反演了晋冀蒙交界地区的地壳厚度与波速比结果。 结果显示, 研究区的地壳厚度在31~45 km, 变化幅度较大, 具有由东向西逐渐加厚的横向变化, 并且沿着东南—西北方向有渐变特征。 台站下方地壳速度比在1.63~1.90, 对应的泊松比在0.18~0.31, 具有明显的分块特征。 波速比相对较高的地区多为沉积盆地断陷中心地带及附近区域, 波速比较低的区域分布在太行山脉中段与吕梁山地区等隆起区域附近。 大同火山区波速比高于周边地区, 是火山剧烈活动引起地幔物质上涌的反映。 太行山山前断裂带附近的台站下方地壳平均速度比呈现由北向南逐渐减小的特征, 表明此区域地壳分层结构明显, 同时也反映了平原地区与山脉地区的地壳介质成分的差异。     

东北地区地壳结构研究

本文通过对中国东北地区的141个宽频带地震台站下方接收函数的H-Kapaa叠加分析,获得了研究区地壳厚度与平均波速比.结果显示,东北地区的地壳厚度总体偏薄,波速比变化也相对复杂,地壳厚度存在相对明显的东西向差异,揭示了该区域地壳在中—新生代可能存在着破坏和改造过程.HKapaa叠加结果所得到的地壳泊松比值较大,很有可能该区域由于其自身的地壳结构复杂性和紧邻太平洋板块前缘从而在中新生代遭受到了与太平洋板块俯冲相关的更为强烈的地壳减薄或幔源物质上涌.内蒙古东部地区大兴安岭造山带地区、及向东南方向的佳木斯地块、兴凯地块、长白山地区的地壳厚度较厚,厚度范围在34 km至37 km之间,对应的泊松比平均值为0.311,海拔高度范围在0.24 km到1.515 km之间.在依兰-伊通断裂带和敦化-密山断裂带之间的吉林地区和长白山西南侧的地壳厚度偏薄,厚度分布多都在29 km至36 km之间,对应海拔高度范围在0.05 km到0.775 km之间.辽东地区和下辽河平原地壳厚度也很薄,通过地壳厚度分布图我们不难看出在该区域内地壳厚度变化程度之复杂,地壳厚度范围在29 km至34 km之间,泊松比主要变化范围在0.245到0.291之间,小兴安岭褶皱带和张广才岭地区的地壳厚度范围大约为30 km至32 km之间,泊松比数值较大变化范围在0.283到0.311之间.华北北缘燕山带地壳厚度和泊松比复杂的变化特征显示,该地区可能受到中亚造山带增生和太平洋板块俯冲的共同影响,从而发生了更为复杂的地壳改造形变.东北地区构造演化与东北亚地区地幔软流圈上涌与西太平洋板块俯冲有着密切的相关.东北地区的岩浆活动在矿产与油气资源的形成过程中起着提供物源和深层控制作用.     

用接收函数方法研究中国境内地壳结构

利用中国数字地震台网30个台站的高质量宽频带远震数据,采用H-k叠加搜索法对中国境内的地壳结构进行研究,获得了研究区内的地壳厚度和v_P/v_S分布特征.结果表明, 中国境内的v_P/v_S值介于1.6—1.9之间,地壳厚度变化剧烈,在29—81 km之间.100°—110°E之间存在一个地壳厚度陡变带, 将中国分为东西两个部分.东部地壳厚度相对均匀,为31—36 km, 西部地区地壳厚度相对较厚且变化较大,中部地区地壳厚度为34—49 km.总的看来,青藏高原地区地壳最厚,可达81 km;天山、准噶尔盆地和内蒙古地区地壳厚度次之;华南地区地壳最薄.另外,中国大陆地壳平均波速比为1.738(σ=0.253),比全球大陆平均波速比1.78(σ=0.269)低.较低的波速比可能暗示中国境内地壳低速层的存在或者铁镁质成分的缺失.      

利用远震接收函数研究辽宁地区的地壳厚度及泊松比

文中利用辽宁省数字地震遥测台网15个台站记录的远震P波波形资料,用频率域反褶积方法提取接收函数,由H-Kappa叠加方法得到了各台站下方的地壳厚度和泊松比。研究结果表明,辽宁地区的地壳泊松比在0.25～0.29之间,地壳厚度介于31～36km之间,东部褶隆带的地壳厚度从北向南由31km增至35km。松辽构造盆地地壳厚度变化不大,平均厚度为31km。辽西褶隆带与东部褶隆带的地壳厚度均比哈尔滨构造盆地厚约2～4km