祁连山—河西走廊地壳速度结构及速度与电性的联合解释

联合利用天然地震和人工地震测深资料对祁连山—河西走廊地区进行地壳三维速度结构反演,获得了该区地壳三维速度结构图像．给出了按5km间隔的中、上地壳速度切面和地壳速度结构与莫霍界面等深线图．综合大地热流实测结果和深部岩石物性等,建立了下地壳部分熔融的韧性模型．给出了计算地震波速度和电阻率的方法与公式,进行了部分熔融状态下深部电性与地震波速度的联合数值模拟和联合解释,其结果与实测的基本一致．分析了各构造单元之间下地壳电阻率、速度与热流的关系,对下地壳部分熔融程度进行了估计．     

南北地震带北段速度结构与电阻率特性

建立了南北地震带北段下地壳部分熔融几何形状和分布的模型。熔融的几何分布和连通性由以下3个因素决定：①熔融的位置;②熔融所占总体积的比例;③固－固和固－液界面的最小自由能。熔融形状有薄版形、管道形和椭球包体形。用此模型计算出含有部分溶融岩石的体积、剪切弹性模量和电导率的一般表示式。选择参数并计算出南北地震带北段下地壳的Vp、Vs和电阻率ρs值,即在鄂尔多斯地台下地壳的速度为Vp ≈6.71km/s,Vs≈3.96km/s,电阻率为上百至几百欧姆米。而在祁连、秦岭褶皱系下地壳速率Vp约为6．4～6.6km/s,Vs约为3．72～3．89km/s,电阻率为几至几十欧姆米。数值模拟的结果与地球物理反演结果基本相符,并进行了定性的构造解释。用一个模型对下地壳中的速度特征与电性特性进行了联合数值模拟,说明了此模型在解释下地壳中的Vp、Vs和ρs的有效性。     

朝鲜半岛南部三维地壳速度结构成像

对多震相走时层析成像方法进行改进和优化, 使用朝鲜半岛陆地和近海的地震记录, 对朝鲜半岛南部(345°N～39°N，125°E～130°E)进行地震波走时反演， 获得了本研究区的三维速度结构成像结果.分析了沉积层、基底、上地壳、康腊面、下地壳和莫霍面的特征.研究了不同地质区的深部结构的主要差别、主要断裂特征、 海陆交界的地壳特征等.可以发现京畿山地与沃川褶皱带、太白山褶皱带、临津江褶皱带深部结构的差异尤为明显.     

三峡水库坝址及邻区中上地壳P波速度结构

利用三峡地震台网的到时资料,采用地震层析成像技术重建了三峡水库坝址及邻区中上地壳P波三维速度图像,深部构造研究结果是：（1）黄陵背斜岩性均匀完整、固结程度高,高速异常到20km深度依然可见,形状随深度变化．（2）秭归盆地沉积厚度不均匀,最厚处约6km．（3）结晶基底顶面在0～7km、底面在14～16km．（4）黄陵背斜与秭归盆地之间及附近区域和培石附近区域深部存在上地幔部分熔融物质,现今构造发展与演化与上地幔熔融物质冷却固化过程密切相关．（5）九湾溪断裂东西两侧地区地壳深部构造的速度结构不同,是三峡地区重力梯度带成因需要考虑的因素．（6）库水渗透作用对地壳浅层速度结构产生影响．     

青藏高原东北缘岩石圈三维密度结构

综合重力观测资料和地震波走时资料反演了青藏高原东北缘岩石圈三维密度结构,并对该区岩石圈结构及动力学特征进行了讨论.首先利用收集到的P波近震和远震走时数据进行地震层析成像,得到研究区岩石圈三维P波速度结构.然后利用速度-密度经验关系式,将速度扰动转化为密度扰动建立研究区三维初始密度模型.最后利用分离的布格重力异常反演得到了岩石圈三维密度结构.反演结果表明:青藏高原东北缘地壳密度结构特征有利于地震孕育发生和地壳物质侧向流动;地壳内,密度异常等值线走向与地表断裂走向基本一致,进入地幔后,密度异常等值线走向发生了顺时针旋转,这表明青藏高原东北缘地壳和地幔具有不同的构造运动模式,暗示该区可能发生了壳幔解耦;80~100 km深度上,P波速度异常较密度异常明显偏低,推测该区可能发生了部分熔融或者岩石含水量的增加;印度板块俯冲和周围坚硬块体阻挡联合作用,使得青藏高原东北缘形成了强大的区域构造应力场,并导致深部软流圈热物质上涌,为该区壳幔解耦、部分熔融和P波速度降低创造了条件.     

青藏高原地震波三维速度结构的研究

根据青藏高原及其邻区的模拟地震台站和宽频带数字地震记录资料,采用区域体波层析成你和瑞利面波层析成像,反演得到了青藏高原地区的三维地震波速度结构。两种层析成像方法得到的地壳上地幔P波和S波速度结构的结果非常相似,它们显示,青藏高原南部的拉萨块体的上地壳存在明显的低速区,青藏高原北部的羌塘地区的下地壳和上地幔顶部相对速度较低。这些结果与青藏高原南、北部处于碰撞过程中的不同阶段有关。     

藏南岩石圈导电性结构与流变性——超宽频带大地电磁测深研究结果

为了比较全面、客观地认识青藏高原岩石圈深部结构,探讨高原岩石圈形变特征、应变状态、热结构、板块（或地体）运动和壳、幔物质流变等重要科学问题,必须研究高原内部各个地质构造区域壳、幔电性结构沿东西方向的变化;INDEPTH—MT在喜马拉雅．西藏南部地区完成了6条超宽频带大地电磁深探测剖面研究．通过这6条剖面的电性结构成像,讨论了研究区地壳和上地幔导电性三维结构特点;发现西藏南部沿东西方向超出1000km范围,较普遍存在中、下地壳高导层,这高导层并不完全是连续的,向雅鲁藏布江大拐弯处高导层变薄、变浅、电阻率升高．讨论了藏南岩石圈的流变性问题,认为藏南中、下地壳具有良导电性,可以证明西藏巨厚的地壳中确实存在部分“熔融体”和“热流体”,藏南巨厚的中、下地壳的物质状态是热的、软弱的、塑性的,甚至可能是“流变”的;结合岩石物理实验结果的讨论认为,与藏南大地电磁资料相适应的地壳部分熔融百分比应能达到5％～14％;对于地壳中的细晶岩来说,在这个熔融百分比下引起黏度的降低量有可能达到引起地壳“流变性”的要求：但对于花岗岩来说,也许不足以引起地壳产生“流变”．     

利用福建爆破实验记录检验华南速度模型

基于2010~2012年"福建及台湾海峡地壳深部结构陆海联合探测"项目中18次爆破实验的准确发震时间、发震位置所确定的多震相走时数据,进行爆破震相特征分析,采用华南速度模型对单纯型、Hyposat、Hypo2000及Locsat等4种定位方法进行比较,得出最优定位方法。利用14炮爆破记录反演得到的速度模型与华南速度模型作比较,结果表明,反演模型的上地壳厚度小于华南模型的,下地壳厚度大于华南模型的,上地壳速度与华南模型的相当,下地壳速度大于华南模型的。利用本研究的反演结果对其他4次爆破进行重新定位,定位精度明显提高。     

云南腾冲火山区上部地壳三维地震速度层析成像

根据1999年腾冲火山区人工地震探测资料，用层析成像方法反演了腾冲火山区上地壳三维P波速度结构．层析成像结果显示出，在腾冲火山区下方的上地壳内存在明显的P波低速区，该低速区在地下7～8km深度，可能与上地壳内的岩浆囊或部分熔融体有关．层析结果还显示出低速区主体在热海地区的东北侧．地表附近的低速区可能是构造破裂发育地区形成了有利于深部热流体上升的通道，因此，在热海形成最活跃的地热显示．      

华北克拉通中西部地壳S波速度结构及其地质意义

华北克拉通是世界上最古老的克拉通之一.我们利用布设于华北中部的ChinArray计划461个宽频带地震台阵的连续波形资料,基于背景噪声成像技术,获得了克拉通中西部5～45 s的Rayleigh波群速度频散曲线,并利用线性反演方法获得了研究区地壳上地幔顶部的S波速度结构.密集流动地震台阵使我们能够揭示研究区精细的地壳上地幔顶部速度变化,以深入探讨华北克拉通中西部深部结构及其对岩浆和地震的控制作用.8 km深度的S波速度切片显示低速与高速异常分别与地表的盆地和山脉对应良好.不同经度和纬度方向的S波速度剖面均表明,西部克拉通地壳大致可以分为上、中、下地壳三层.克拉通西部鄂尔多斯块体的下地壳S波速度介于3.7～3.8 km·s^-1,暗示其下地壳以长英质岩石为主.大同火山区下方的S波低速异常从中地壳延伸至上地幔顶部,推测源自软流圈的地幔热流提供了近垂直的主干上涌通道,并控制了该区新生代岩浆活动.强震集中分布在上地壳高速体内部或高低速相间区,其下地壳乃至上地幔顶部都呈现明显的低速异常,推测源自上地幔/下地壳的深部热流沿地壳尺度的陡深断裂上侵,诱发上覆高应力刚性块体发生蠕动破裂...     

青藏高原东缘中下地壳流与地壳变形

地壳缩短导致青藏隆升造山是普遍的认识.然而,在青藏东部,越来越多的观测数据和研究支持了中下地壳流与隆升造山的关系.目前,地壳缩短造山机制和中下地壳流造山机制仍然处于争论之中.本文建立了二维黏弹塑性有限元模型,模拟了龙门山断层带的多个地震循环的应变与变形,探讨了无与有中下地壳流情况下,地壳地表的位移、速度与变形的分布和演化;以及有中下地壳流情况下,不同流动范围、速度与黏度对模型结果的影响;并结合地形变观测数据的约束,推测了青藏东缘中下地壳流的流动状态.模拟结果显示,通过对比有和无中下地壳流的模拟结果,发现青藏东部震间的地表垂向速度在变形样式及数值上存在较大差异,即存在地壳流的地表垂向抬升速率显著大于无地壳流;震间在龙门山断层西侧附近产生的垂向凸状隆起随中下地壳流的速度、黏度及通道长度的变化而变化.此外,本文研究结果对青藏其他地区可能存在的地壳流的研究也具有一定的参考意义.     

西藏高原的水热活动和上地壳热状态初探

本文在缺乏传导热流量实测数据的情况下,试图根据遍布高原上的水热活动显示及其南部的板缘水热活动性质,将西藏高原上地壳深10公里的厚度内划分为高热、热和一般等三种状态。高热带位于喜马拉雅山以北至冈底斯-念青唐古拉山以南之间,这就是所谓的喜马拉雅地热带。热带位于藏北高原的南半部,它的北半部被划为一般正常带,其北缘昆仑山中虽于1951年有过火山喷发,但岩浆性质说明它并非来源于壳内熔融,因此上地壳未必是热的。     

中国及其邻区地球三维结构初始模型的建立

对人工地震测深及天然地震面波体波三维层折反演数据进行统一处理，建立了中国及其邻区地球三维结构初始模型．此模型图像表明，中国及其邻区地球各圈层横向变化明显．岩石圈及软流圈内速度分布主要反映这一区域自古生代以来板块及地块拼合模式．各主要板块或地块（塔里木、扬子、中朝、青藏、哈萨克斯坦、印度、印度支那）岩石圈增厚或有很深的地慢根，板块或地块间的造山带岩石圈减薄，软流圈速度降低。下地幔底部及核幔边界D″层出现高速异常，表明古太平洋及古特提斯洋俯冲板块因重力坍塌已进入地球深层，形成亚洲超级下降地幔柱。这一下降地幔柱引起地球表层物质向中亚、东亚地区集中，印度半岛、青藏高原、新疆、蒙古至贝加尔一带，成为全球岩石圈最大的汇聚场所．     

青藏高原“亚东-格尔木地学断面”综合地球物理调查与研究

本文概述亚东-格尔木地学断面的地球物理研究成果.在前人工作基础上,沿断面补做了多方法地球物理调查,对原有资料重新解释,综合新、老资料,给出了断面岩石层构造的地球物理解释模型.研究结果认为,青藏高原是一个拼合的增生大陆,是世界上一种新型的俯冲加逆冲叠覆的复杂类型造山带.     

青藏高原东部和周边地区地壳速度结构的背景噪声层析成像

利用连续地震背景噪声记录和互相关技术获得瑞利面波格林函数,进而反演获得了青藏高原东部和周边地区的地壳三维速度结构.地震数据源于北京大学宽频带流动观测地震台阵,国家数字测震台网数据备分中心提供的部分固定台站的连续记录及INDEPTH IV宽频带流动观测地震台阵.首先对观测数据进行处理和分析取得所有可能台站对的面波经验格林函数和瑞利波相速度频散曲线,反演得到了观测台阵下方周期从6~60s的瑞利波相速度异常分布图像.并且进一步反演获得研究区域三维剪切波速度结构和莫霍面深度分布.短周期(6~14s)相速度异常分布与地表地质构造特征吻合较好,在青藏高原和四川盆地之间存在一个明显的南北向转换带.而本文最重要的结果是周期大于25s的相速度异常分布图像显示,以昆仑断裂带为界,柴达木盆地和祁连山脉地区呈现与青藏高原截然不同的中地壳速度结构,反而与青藏高原东缘地区和川滇菱形块体速度结构相似.反演获得的剪切波速度在27.5~45km深度的切片也明显地揭示:青藏高原的松潘—甘孜地块和羌塘地块呈现均一的低速层;然而,柴达木盆地和祁连山脉地区则呈现较强的横向不均匀性,尤其是柴达木盆地的高速异常和四川盆地的高速异常相对应.这些结果为前人提出的青藏高原东北向台阶式增长模式提供了重要的地震学观测证据.与全球一维平均速度模型(AK135)相比较发现,本文测量和反演获得的研究区域内平均相速度和剪切波速度都比AK135模型慢很多,尤其是青藏高原的中地壳(25~40km)剪切波速度显著低于全球平均速度模型.进一步的层析成像反演证实松潘—甘孜和羌塘地块中地壳(27.5~45km)呈现大范围均一的低速层,为青藏高原可能存在大规模中下地壳"层流"提供地震学观测证据.在祁连山脉的27.5~45km深度观测到的明显低速异常体可能对应于该造山带下地幔岩浆活动导致的底侵作用,表明引起该地区地壳增厚的主要机制可能是来自地幔岩浆的底侵作用.     

Azimuthal anisotropy of Rayleigh waves beneath the Tibetan Plateau and adjacent areas

The crustal and upper mantle azimuthal anisotropy of the Tibetan Plateau and adjacent areas was studied by Rayleigh wave tomography. We collected sufficient broadband digital seismograms trav-ersing the Tibetan Plateau and adjacent areas from available stations, including especially some data from the temporary stations newly deployed in Yunnan, eastern Tibet, and western Sichuan. They made an adequate path coverage in most regions to achieve a reasonable resolution for the inversion. The model resolution tests show that the anisotropic features of scope greater than 400 km and strength greater than 2% are reliable. The azimuthal anisotropy pattern inside the Tibetan Plateau was similar to the characteristic of tectonic partition. The crustal anisotropy strength is greater than 2% in most re-gions of East Tibet, and the anisotropy shows clockwise rotation surrounding the eastern Himalayan syntaxis. Vertically, the anisotropy direction indicates a coherent pattern within the upper crust, lower crust, and lithosphere mantle of the Tibetan Plateau, which also is consistent with GPS velocity field and SKS fast polarization directions. The result supports that the crust-mantle deformation beneath the Tibetan Plateau is vertically coherent. The anisotropy strength of crust and lithospheric upper mantle in Yunnan outside the Tibetan Plateau is lower than 2%, so SKS splitting from core-mantle boundary to station should largely be attributed to the anisotropy of asthenosphere.     

青藏高原中东部地壳和上地幔顶部P波层析成像

为获取青藏高原中东部地壳和上地幔顶部的精细结构,本文基于1万4 484条天然地震的P波（Pg和Pn）到时数据,对青藏高原中东部地壳和上地幔顶部进行P波三维速度结构层析成像,获取了该区域内地壳P波、上地幔顶部Pn波的速度结构和地壳厚度信息。层析成像结果显示,青藏高原中东部地壳P波速度范围为5.2—7.2 km/s,上地幔顶部Pn波速度范围为7.7—8.4 km/s,地壳厚度范围为48.0—68.6 km,地壳和上地幔顶部存在强烈的横向不均匀性,与地质块体分布有较好的对应关系。地壳P波速度结构显示,研究区中、下地壳分布有较大范围的低速区,上地壳与中下地壳P波分布存在明显的差异:羌塘地块和巴颜喀拉地块在上地壳主要表现为高速异常,随着深度增加逐渐表现为低速异常;而柴达木地块在上地壳主要表现为低速异常,下地壳则表现为高速异常;柴达木地块和拉萨地块在上地幔顶部表现为较高的Pn波速度,最高约为8.4 km/s,而在巴颜喀拉地块和羌塘地块东部,Pn波总体上表现为低速,最低约为7.7 km/s。研究区内地壳厚度的总体特征表现为南厚北薄,其中羌塘地块东部和拉萨地块的地壳较厚,而柴达木地块和巴颜喀拉地块东部的地壳相对较薄,羌塘地块西部存在局部的地壳变薄现象,反映了印度板块对欧亚板块北向俯冲作用下的岩石圈变形特征。      

Crustal structure variation along 30°N in the eastern Tibetan Plateau and its tectonic implications

We determined crustal structure along the latitude 30°N through the eastern Tibetan Plateau using a teleseismic receiver function analysis. The data came mostly from seismic stations deployed in eastern Tibet and western Sichuan region from 2004 to 2006. Crustal thickness and Vp/Vs ratio at each station were estimated by the H–k stacking method. On the profile, the mean crustal thickness and Vp/Vs ratio were found to be 62.3 km and 1.74 in the Lhasa block, 71.2 km and 1.79 near the Bangong–Nujiang suture, 66.3 km and 1.80 in the Qiangtang block, 59.8 km and 1.81 in the Songpan–Garze block, and 42.9 km and 1.76 in the Yangtze block, respectively. The estimated crustal thicknesses are consistent with predictions based on the topography and the Airy isostasy, except near the Bangong–Nujiang suture and in the Qiangtang block where the crust is 5–10 km thicker than predicted, indicating that the crust may be denser, possibly due to mafic underplating. We also inverted receiver functions for crustal velocity structure along the profile, which reveals a low S-wave velocity zone in the lower crust beneath the eastern Tibetan Plateau, although the extent of the low-velocity zone varies considerably. The low-velocity zone, together with previous results, suggests limited partial melting and localized crustal flow in the lower crust of the eastern Tibetan Plateau.     

Analysis of the rising and sinking movement of the crust in Qinghai－Xizang Plateau，China

ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｒｉｓｉｎｇａｎｄｓｉｎｋｉｎｇｍｏｖｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｃｒｕｓｔｉｎＱｉｎｇｈａｉ－ＸｉｚａｎｇＰｌａｔｅａｕ，ＣｈｉｎａＺｉ－ＬｉｎｇＬＵ（吕梓龄），ＺｈｅｎｇＺＨＵＡＮＧ（庄真），Ｚｈｕ－ＷｕＦＵ（傅竹武），Ｊｉａ－...