腾冲火山地热区地壳结构的地震学研究

根据腾冲火山地热区实施的人工地震测深剖面资料 ,用有限差分反演和正向走时拟合方法确定了地壳二维 P波速度结构 .地壳模型显示 ,在腾冲的热海热田附近上地壳存在低速异常体 ,它与火山地热活动可能有关 .测线的二维地壳结构上显示出两条地壳断裂 :龙陵—瑞丽断裂和腾冲断裂 ,其中腾冲断裂可能切穿莫霍界面 .同时 ,根据远震波形资料反演腾冲热海热田地区的 S波速度结构 ,也显示出该地区上地壳存在 S波的低速异常 .本文从深部结构方面探讨腾冲火山的成因 .腾冲火山地热区地壳具有低 P波和 S波速度、低电阻率、高热流值和低 Q值 ,以及上地幔也具有低 P波速度的特点 .由此推测地壳内岩浆来源于上地幔 ,腾冲附近地区存在的上地壳低速度异常可与岩浆的分异作用相联系 .与地球上大多数的活动火山一样 ,腾冲火山位于移动板块之间的边界附近 ,属于“板块边界”火山     

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．      

滇西地区地壳三维精细结构成像与构造特征研究

利用滇西及周边地区中国地震台网固定台站，中国地震局地球物理研究所和中国科学院地质与地球物理研究所的临时密集台阵的地震观测数据，使用具有一致性约束的双差地震层析成像方法，联合反演了滇西地区50 km以上深度V_P、V_S和V_P/V_S的三维精细结构模型.结果显示，在本研究区域范围内，地震主要集中在高速体的薄弱区域或高低速体过渡带偏向高速体的一侧，空间分布与速度结构之间表现出了很好的对应关系.低速异常体的分布情况非常复杂，受断裂构造限制十分明显，最大控制深度甚至达到了上地幔顶部.本文的地壳结构模型显示，滇西地区的莫霍面深度东西向变化幅度较小，而北南向由深变浅，且起伏变化较大，最深处大于55 km,最浅处约为29 km.波速比存在明显的壳幔边界转换带，在地壳内部变化范围为1.5～1.9,在上地幔顶部均在1.9～2.1之间，且与莫霍面的变化趋势一致.在腾冲火山区下方存在早期火山通道内冷却固结的岩浆侵入体或难以挥发的高密度残留体表现的高速体、尚未固结的岩浆囊或部分熔融物质的低速异常体和延伸至上地幔顶部的热流通道.大...     

滇西地区壳幔解耦与腾冲火山区岩浆活动的深部构造研究

根据青藏东部边缘的深部地球物理资料,分析了滇西地区壳幔耦合和腾冲火山区岩浆活动的深部构造特征,确认了地幔各向异性与上地幔速度结构(包括P波速度和S波速度)的内在联系,指出产生这一结果的原因与以腾冲火山区为中心的地幔热物质上涌有关:上地幔顶部平均温度升高导致介质强度降低,在印支块体的侧向挤压或印缅块体的向东俯冲作用下发生韧性变形,造成滇西地区地幔各向异性的快波方向与青藏东部地壳块体的旋转方向不一致.此外,鉴于中下地壳低速层的横向非均匀性,估计韧性流动并非贯通青藏高原的东部边缘,而是被不同的构造块体和边界断裂限定在局部地区.总体而言,滇西地区下地壳的地震波速度和电阻率偏低,具备发生韧性变形的构造条件.作为地壳和上地幔之间的解耦层,它使得青藏东部地壳块体旋转产生的构造应力未能传输至上地幔.腾冲火山区的地壳结构与不同时期的岩浆活动有关,火山区东侧的高速结构代表了上新世时期火山通道内冷凝固结的岩浆侵入体或难以挥发的高密度残留物质,火山区西侧的低速结构反映了更新世以来持续至今的岩浆活动,壳内岩浆源主要分布在10～20km的深度范围内,横向尺度约为15～20km,有可能通过地壳深部的断裂与上地幔岩浆源区相连,估计腾冲火山区下方的岩浆活动将持续进行.     

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。     

新疆天山中段地壳和上地幔顶部P波速度结构研究

天山造山带一直以来是研究盆山耦合作用的理想场所,深入理解这一地区的壳幔结构对认识天山造山带深部动力学过程具有重要意义.本研究基于2009—2020年新疆区域数字地震台网固定台站、震后架设应急流动台站以及部分宽频带流动地震台站记录到的M_S≥1.5地震到时资料,采用双差地震层析成像方法反演获得了新疆天山中段精细的地壳和上地幔顶部三维P波速度结构和地震震源参数.结果显示：新疆天山中段具有复杂的深浅构造关系,地壳浅部及上地壳P波速度结构与地表地质构造密切相关,高速异常区对应于天山造山带,低速异常区对应于沉积盆地.研究区中东段中地壳和下地壳存在较大范围低速区,与两侧准噶尔盆地和塔里木盆地上地壳和中地壳低速区相连,且准噶尔盆地和塔里木盆地下地壳及上地幔顶部双向均向新疆天山中段下方倾斜.结合前人诸多研究成果推测,在南北向构造挤压作用下,塔里木盆地与准噶尔盆地双向向天山造山带壳幔岩石圈发生“层间插入与俯冲削减”.重定位后地震分布显示,地震震源深度优势范围为0～25 km,主要沿断裂带、盆山结合部以及不同块体接触部位分布,且与壳内低速体有较好的相关性.这些结果可能为研究新疆天山中段...     

云南遮放-宾川和孟连-马龙宽角地震剖面的层析成像研究

依据有限差分反演和射线反演的方法,利用走时、振幅比和重力布格异常数据对云南地区遮放—宾川和孟连—马龙宽角地震剖面的地壳上地幔结构进行层析成像研究. 遮放—宾川测线地壳厚度为35～46km,孟连—马龙测线地壳厚度33～44.5km. 局部位置上地幔顶部P波速度值偏低,速度值变化范围大,反映出云南地区是典型的构造活动区的特点. 地壳上地幔结构存在一定程度的深浅构造一致性,意味着浅部物质活动存在深部背景. 遮放—宾川剖面速度结构显示地表怒江断裂东侧存在贯穿地壳的大规模低速异常,可能与深部物质上涌活动有关. 遮放—宾川线和孟连—马龙线速度结构显示作为一级构造单元分界线的红河断裂是超壳断裂,怒江断裂深及上地幔. 而昌宁—双江断裂显示为低角度铲式断层,意味着该断裂切割并不深. 云南地区强震的发生往往与延伸到上地幔的深大断裂有关,且一些浅源地震经常位于中上地壳深大断裂与其他断裂的交汇部位、高速块体与低速块体接触带上速度等值线弯曲的位置. 推测这样的位置有利于能量和区域应力的积累.     

环渤海地区的地震层析成像与地壳上地幔结构

利用环渤海地区的天然地震P波到时资料，采用纬度和经度方向分别为05°×06°的网格划分，反演了该地区地壳上地幔的三维P波速度结构.初步结果表明，环渤海地区地壳上地幔的速度结构具有明显的横向不均匀性：京津唐地区地壳中上部的速度异常反映了浅表层的地质构造特征，造山带和隆起区对应于高速异常，坳陷区和沉积盆地对应于低速异常；地壳下部出现大规模的低速异常与华北地区广泛存在的高导层相对应，估计与壳内的滑脱层和局部熔融、岩浆活动有关；莫霍面附近的速度异常反映了地壳厚度的变化及壳幔边界附近热状态的差异；上地幔顶部大范围的低速异常可能是上地幔软流层热物质大规模上涌所致.     

青藏高原东南部地区瑞雷波相速度层析成像

本研究收集了"中国地震科学探测台阵-南北地震带南段"项目325个流动宽频带台站于2011年8月至2012年9月记录的远震垂直向资料,利用双台法测得了3594条独立路径上的瑞雷波相速度频散曲线,反演得到了青藏高原东南部地区周期10~60s瑞雷波的相速度分布图像.空间分辨尺度图表明,在台站覆盖范围内的绝大部分地区横向分辨率达到50km.2D相速度分布图显示,青藏高原东南部地区地壳上地幔S波速度结构存在较明显的横向非均匀性.短周期(如10s)的相速度分布主要受地表沉积层厚度的影响.绝大多数地震发生在周期15s相速度图上的低速区或高低速的陡变梯度带附近,充分说明该区的强震活动与中上地壳速度结构的变化有直接关系.中等周期(如20~30s)的相速度分布主要与中下地壳速度结构、地壳厚度密切相关,小江断裂、松潘—甘孜块体呈现最显著的低速,可能暗示这两处的中、下地壳存在低速层.较长周期(如40~60s)的相速度分布与上地幔顶部热状态和构造活动(如岩浆作用)有关.滇西南地区表现为大范围的显著低速,可能暗示滇西南地区上地幔顶部物质存在部分熔融.不同构造块体下方的频散曲线,具有不同的相速度特征.腾冲火山下方的频散曲线在10~60s一直为较低的速度,尤其是到40s以后,相速度随周期的变大增速明显放缓,至60s比其他任何块体速度都低,暗示腾冲火山区下方的低速至少来自上地幔顶部(约100km).     

青藏高原东北缘地区Pn波速度的横向变化

搜集整理了中国国家地震台网和区域地震台网记录的Pn波到时资料，利用层析成像方法分析了青藏高原东北地区上地幔顶部P波速度及其各向异性的横向变化．结果表明，该地区Pn波的平均速度偏高，为8.09 km/s；构造上稳定的柴达木盆地下面，上地幔顶部Ｐ波速度较高，而构造上比较活跃的山西地堑地区波速则较低．1920年发生海原大地震的地区，上地幔顶部是Ｐ波速度偏低的地区．一个值得注意的结果是，与天山挤压带上地幔顶部Ｐ波速度偏低的情况不同，在青藏高原东北缘的祁连山现代挤压变形带地区，上地幔顶部是Ｐ波速度偏高的地区．鄂尔多斯地块下面，波速度不均一，存在高低速的变化．这与该地块四周皆有强地震活动、地块本身可能有整体的构造运动有关．      

Seismological study on the crustal structure of Tengchong volcanic-geothermal area

Introduction The Tengchong volcanic-geothermal area is located on the northeast edge of the collision zone between Indian and Eurasian plates, and belongs to Eurasian volcanic zone (the MediterraneanHimalayanSoutheast Asia volcanic zone). In Tengchong area, the Quaternary volcanic, geothermal and seismic activities are all intensive. These phenomena have been drawing the attention of many geoscientists in the world. Their studies are concerned with geology, geophysics, geochemistry, and cr…     

利用区域双差层析成像方法研究川滇南部地壳结构特征

本文联合使用云南、四川和贵州地震台网的85个地震台站在2008年1月—2017年12月期间记录的49130个地震、317366个初至Pg震相绝对到时数据和2674110条高精度的相对到时数据,采用区域双差地震层析成像方法联合反演了川滇南部地壳三维P波速度结构和39621个地震的震源参数,探究了川滇南部中下地壳流和腾冲火山区岩浆囊的分布特征.研究结果表明：（1）川滇南部上地壳的速度异常特征与地表地形密切相关;（2）小江断裂带的中下地壳存在一条绵延近二百多公里的低速异常结构,最南端受到红河断裂带的阻挡而终止于断裂带南段北侧,这可能是川滇南部的一条中下地壳流,低速异常结构在红河断裂带南段转而向南东流动反映了红河断裂带可能为川滇菱形块体的西南边界;（3）红河断裂带各段速度异常存在明显的差异,重定位后的震源分布显示红河断裂带中段和南段虽然不如北段地震活动强烈,但地震震源深度分布较北段深;（4）腾冲火山区西侧和北侧下方10~20 km深度范围内存在的低速异常体推测为通过怒江断裂带形成的岩浆通道从中地壳涌入上地壳的岩浆囊,可能反映了自更新世延续至今的以橄榄玄武岩和安山岩为主要岩性的壳内岩浆活动,持续的岩浆活动为地表热活动提供了主要动力.     

利用地震光照成像法研究青藏高原东南缘岩石圈间断面结构及其动力学意义

为了进一步认识青藏高原东南缘的构造演化等动力学问题以及该区域的深部孕震机理，本文使用位于该区域内的中国地震科学台阵探测项目的台站所记录到的远震P波波形数据，采用地震光照成像法获取了岩石圈间断面的结构，并讨论了该方法的准确性和稳定性。研究结果显示，青藏高原东南缘的岩石圈西薄东厚，其中:滇缅泰地块腾冲火山附近最薄，约为60 km，其较薄的岩石圈可能是软流圈地幔物质上涌造成的；扬子地块岩石圈厚度从四川盆地向南逐渐减薄，特别是四川盆地下方最厚，可达190 km左右；滇缅泰地块腾冲火山下方150 km深度左右探测到明显的间断面，该间断面可能是腾冲火山原始岩浆源的位置即岩浆源。本研究所得结果 “印支地块与滇缅泰地块结构的连续性” 进一步为印度板块的推挤作用造成腾冲火山低速物质向东溢出的结论提供了地震学证据。此外，研究区域最北端的剖面显示，峨眉山大火成岩省的内带在50—250 km深度范围及其上方地壳内存在明显的局部高速异常，其不均匀分布特征可能与二叠纪火山喷发过程中岩浆底侵及中新生代以来多期次构造活动有关。      

腾冲地区地壳速度结构的有限差分成像

利用流动台网和固定台站的地震观测数据,采用有限差分层析成像方法反演了腾冲及邻近地区的地壳P波速度结构,分析了腾冲火山区的岩浆活动和龙陵七级地震的深部构造成因.研究结果表明,腾冲火山区的地壳结构具有明显的非均匀性,浅表层偏低的速度主要为盆地内部的松散沉积层、新生代火山堆积及断裂附近的流体裂隙和热泉活动所致;5～15 km之间的高速体可能代表了早期火山通道内冷却固结的岩浆侵入体或难挥发的超铁镁质残留体;地壳深部的低速体则反映了熔融或半熔融的岩浆体,推断火山区下方的岩浆活动与龙陵七级地震震源区地壳深部的岩浆侵入来自同一源区--现今壳内岩浆活动的主要区域.龙陵震源区的地壳速度结构横向变化较大,怒江断裂东侧和龙陵断裂西侧为高速特征,介质应变强度较大,为应力积累的主要载体;两断裂之间的低速区向下延伸至下地壳,可能与地壳深部的岩浆侵入有关;龙陵断裂和怒江断裂明显控制了这一区域的岩浆活动,七级地震正是发生在断裂下方的速度边界附近.地壳介质强度的横向变化导致了震源区应力积累的不均一性,深部岩浆的聚集和动力作用是龙陵地区发生强震的主要原因.     

腾冲火山区的地震层析成像及其构造意义

利用滇西南临时台网和固定台站的地震数据反演了腾冲及邻近地区的P波速度结构,着重分析了腾冲火山区和龙陵7级地震震源区的地壳结构特点.研究结果表明,腾冲火山区下方10～20 km深度范围存在明显的低速区,其横向尺度大约在20～30 km之间;推测这一低速区代表了仍处于活动状态的壳内岩浆源,热流通道有可能通过腾冲断裂延伸至地...     

Relationships between volcano distribution, crustal structure, and P-wave tomography: an example from the Abu Monogenetic Volcano Group, SW Japan

Achieving an understanding of the nature of monogenetic volcanic fields depends on identification of the spatial and temporal patterns of volcanism in these fields, and their relationships to structures mapped in the shallow crust and inferred in the deep crust and mantle through interpretation of geophysical data. We investigate the spatial and temporal distributions of volcanism in the Abu Monogenetic Volcano Group, Southwest Japan, and compare these distributions to fault and seismic data in the brittle crust, and P-wave tomography of the crust and upper mantle. Essential characteristics of the volcano distribution are extracted by a nonparametric kernel method using an algorithm to estimate anisotropic bandwidth. Overall, E-W elongate smooth modes in spatial density are identified that are consistent with the spatial extent of P-wave velocity anomalies in the lower crust and upper mantle, supporting the idea that the spatial density map of volcanic vents reflects the geometry of a mantle diapir. While the number of basalt eruptions decreased after 0.2 Ma, andesite eruptions increased and overall volume eruption rate is approximately steady-state. Estimated basalt supply to the lower crust is also constant. This observation and the spatial distribution of volcanic vents suggest stability of magma productivity and essentially constant two-dimensional size of the source mantle diapir since 0.46 Ma.     

腾冲火山区的地壳厚度和平均泊松比研究

腾冲是青藏高原东南缘重要的第四纪火山活动区域,全新世以来的火山主要集中在腾冲盆地的中央,由北向南形成一个串珠状的火山链.为了深入探索这一火山区的深部结构和岩浆活动特征,我们在腾冲北部开展了为期一年的流动地震观测,利用接收函数方法计算了台站下方的地壳厚度、平均波速比和泊松比,研究结果揭示出测线下方地壳结构与岩浆活动及火山分布的对应关系.测线北部7个台站的地壳厚度在35.4~37.6 km之间,平均波速比为1.82~1.92、泊松比为0.28~0.31,其中马站附近莫霍面抬升幅度最大,与相邻地区莫霍面深度相差1~2 km,平均波速比和泊松比也达到最大值.相比之下,测线南端两个台站的地壳厚度接近40 km,平均波速比和泊松比仅为1.61~1.64和0.18~0.20,与测线北部7个台站的地壳结构相差甚大.分析表明地幔上涌对火山区莫霍面的局部抬升产生了一定影响,火山湖、黑空山、大-小空山和打鹰山下方应该存在一个相互联通的壳内岩浆囊.该岩浆囊在南北方向上的尺度约为20 km,热流活动以及幔源物质的侵入是地壳平均波速比和泊松比偏高的主要原因,它与热海附近的地温异常区分属两个不同的壳内岩浆存储系统.     

Crustal S-wave velocity structure of the Yellowstone region using a seismic ambient noise method

The Yellowstone volcano is one of the largest active volcanoes in the world, and its potential hazards demand detailed seismological and geodetic studies. Previous studies with travel time tomography and receiver functions have revealed a low-velocity layer in the crust beneath the Yellowstone volcano, suggesting the presence of a magma chamber at depth. We use ambient seismic noise from regional seismic stations to retrieve short-period surface waves and then study the shallow shear velocity structure of the Yellowstone region by surface wave dispersion analysis. We first obtained a crustal model of the area outside of the Yellowstone volcano and then constructed an absolute shear wave velocity structure in combination with receiver function results for the crust beneath the Yellowstone volcano. The velocity model shows a low-velocity layer with shear velocity at around 1.3 km/s, suggesting that a large-scale magma chamber exists at shallow levels within the crust of the Yellowstone volcanic region.