渭河盆地及邻区重力异常小波多尺度分解与解释

基于EGM2008重力场模型计算获得了渭河盆地及邻区布格重力异常。采用小波多尺度分解方法对布格重力异常进行了4阶小波逼近和小波细节分解,同时基于平均径向对数功率谱方法定量化地计算出1~4阶小波细节和小波逼近所对应的场源平均埋深。结合区域地质和地震资料,对获得的重力场结果进行分析,得到如下结论:①鄂尔多斯地块、渭河盆地、秦岭造山带3个一级构造单元的布格重力异常之间存在明显差异;构造区内部重力异常也存在横向的显著差异。布格重力异常的走向、规模、分布特征与二级构造区及主要的断裂具有一定的对应关系。②渭河盆地及邻区布格重力异常1~4阶细节对应4~23 km不同深度的场源信息,鄂尔多斯地块南缘东、西部的地壳结构存在明显的差异;渭河盆地凹陷、凸起构造区边界清晰,断裂边界与重力异常边界具有较好的一致性;秦岭造山带重力异常连贯性不好,东、西部重力异常变化特征表现出明显的差异。③渭河盆地及邻区布格重力异常分布与莫霍面埋深具有非常明显的镜像关系。渭河盆地及邻区地震主要分布在六盘山—陇县—宝鸡断裂带、渭河断裂与渭南塬前断裂交汇处、韩城断裂与双泉—临猗断裂交汇处。渭河盆地及邻区重力异常主要由中上地壳剩余密度体所影响,这可能是该区地震以浅源地震为主的主要原因。     

基于融合重力异常的大别造山带东段莫霍面反演研究

利用实测布格异常和EGM2008重力异常融合结果,采用频率域位场反演方法计算大别造山带东段莫霍面三维空间分布,结合区域地质构造和地震活动等资料讨论大别造山带东段莫霍面分布特征及其构造含义等。研究结果显示:①莫霍面空间分布体现了块体构造差异,大别造山带莫霍面最深,最大深度达42km,显示东大别造山带存在明显山根,扬子地块深度次之,华北地块最浅;郯庐断裂带及其东侧区域存在莫霍面上隆带;②大别造山带北侧和南侧莫霍面陡变带分别位于青山—晓天断裂附近和襄樊—广济断裂以北,体现华北地块和扬子地块向大别造山带之下俯冲的构造特征,指示了深部构造缝合带位置;莫霍面深度特征表明郯庐断裂带区域构造边界带属性明显,其切割深度至少达到壳幔边界,大别造山带商城—麻城断裂两侧经历了差异隆升;③研究区域绝大多数地震发生在莫霍面以上深度,莫霍面深度陡变带、上隆带及不同莫霍面深度特征区的转换带为区域地震活动提供了深部构造条件。     

基于ModelVision软件的三维磁异常反演方法

选定东大别局部地区(30.5°~32.0°N,116.0°~117.3°E)为研究区域,结合地质、地形数据、初始磁化率建立三维模型,并以该区域内的航磁模型为磁测数据,运用Model Vision Pro软件进行多次迭代反演,从而得出研究区深部磁异常的分布、深度以及形态。通过对模型计算结果与原始数据进行对比,可以清晰地辨别出郯庐断裂带以及东西走向的秦岭—大别造山带在研究区内的大体位置及走向,且秦岭—大别造山带呈负异常区域以及郯庐带两侧的正异常区域与实测模型都较吻合;区别较大处位于研究区北部边界,实测数据呈正值,而计算模型该区域为负值区。     

秦岭─大别造山带及其南北缘地震层析成像

利用秦岭─大别造山带及其毗邻地区３１０个地震台站记录到的区域地震２３６００条Ｐ波到时数据，重建了该区地壳和上地幔三维速度图像。结果表明：１．秦岭─大别造山带及其毗邻地区地壳和上地幔存在显著的横向不均匀性，直至１１０ｋｍ深度处依然明显。２．地壳上部的速度图像与地表地质构造密切相关：造山带隆起区显著高速；盆地及坳陷区明显低速。由速度鲜明对比勾勒出的秦岭─大别造山带南界基本上位于扬子北缘主边断裂带上。３．中地壳的速度图像表明，造山带内部的一些低速区对应于一些大型推覆构造。４．４０＋０ｋｍ深度处的速度图像反映了该区莫霍界面深度的起伏。大致以１０７°Ｅ为界，以东地区地壳厚度小于４０ｋｍ，以西地区大于４０ｋｍ，且呈现出往西地壳逐渐加厚的趋势。５．位于滦川、商县、丹凤的北秦岭构造带，上地幔顶部出现低速异常，异常速度值约为７．３９—７．５５ｋｍ／ｓ。结合地球物理测深的结果，可能是由下地壳、上地幔顶部的热过程所致。     

地球物理综合观测揭示秦岭—桐柏—大别复合造山带地壳及上地幔结构

秦岭—桐柏—大别复合造山带(以下称为秦岭大别造山带)属于中国中央造山带的一部分,由华北克拉通与扬子克拉通汇聚形成.对于秦岭大别造山带及其周缘地区的研究,可以为这一大陆碰撞造山带的形成与演化过程提供重要信息.本文整合研究区域的接收函数与背景噪声数据,采用H-κ叠加分析、接收函数与背景噪声联合反演、克希霍夫偏移成像等方法,得到了沿秦岭东西方向具有高分辨率的地壳及上地幔结构.研究结果显示:(1)莫霍面深度由西向东逐步抬升,由剖面西侧最深约55 km上升至剖面东侧最浅约30 km;莫霍面于东西秦岭之间起伏明显;桐柏以及东大别下方莫霍面局部加深.(2)西秦岭中下地壳观测到的高速异常阻隔了青藏高原东北缘地壳低速异常的向东扩张,反映了青藏高原东北缘的中下地壳流没有通过西秦岭继续向东流动.(3)西秦岭岩石圈地幔顶部高速异常延伸至100 km深度(剖面底部),桐柏—西大别岩石圈地幔顶部高速延伸至70 km深度,东大别、东秦岭岩石圈地幔顶部未见较大深度范围的高速异常.     

秦岭─大别造山带及其南北缘地震层析成像

利用秦岭─大别造山带及其毗邻地区３１０个地震台站记录到的区域地震２３６００条Ｐ波到时数据，重建了该区地壳和上地幔三维速度图像。结果表明：１．秦岭─大别造山带及其毗邻地区地壳和上地幔存在显著的横向不均匀性，直至１１０ｋｍ深度处依然明显。２．地壳上部的速度图像与地表地质构造密切相关：造山带隆起区显著高速；盆地及坳陷区明显低速。由速度鲜明对比勾勒出的秦岭─大别造山带南界基本上位于扬子北缘主边断裂带上。３．中地壳的速度图像表明，造山带内部的一些低速区对应于一些大型推覆构造。４．４０＋０ｋｍ深度处的速度图像反映了该区莫霍界面深度的起伏。大致以１０７°Ｅ为界，以东地区地壳厚度小于４０ｋｍ，以西地区大于４０ｋｍ，且呈现出往西地壳逐渐加厚的趋势。５．位于滦川、商县、丹凤的北秦岭构造带，上地幔顶部出现低速异常，异常速度值约为７．３９-７．５５ｋｍ／ｓ。结合地球物理测深的结果，可能是由下地壳、上地幔顶部的热过程所致。     

2018年宁强MS5.3地震前重力场变化特征分析

利用陕甘川地区2016—2018年5期流动重力观测资料,分析了陕西宁强MS5.3地震前半年和1年尺度的重力场变化特征。同时采用小波多尺度分解方法,对宁强MS5.3地震震中区的布格重力异常进行1～4阶小波分解,并对1～4阶小波细节图像进行分析。研究结果表明:①宁强MS5.3地震重力场呈现“正向变化—正向减弱—负向变化—负向减弱”演化过程,震前重力场呈现四象限分布特征,震中位于鞍部位置,符合走滑型地震特征;②布格重力异常2～3阶小波细节对宁强MS5.3地震孕震特征有较好的反映,对应的场源深度为10～15km,与本次地震震源深度11km有较好的对应关系。     

小波多尺度分析尼泊尔MW7.8地震前卫星重力变化

利用GRACE重力卫星RL05月重力场数据,获取尼泊尔大地震前后震源区周缘2010-2015年每月重力变化,以及震中点位重力时间序列.基于小波多尺度分析方法对卫星重力场进行分解,获得重力场细节和近似部分.研究结果表明:尼泊尔地震前5年(2010-2014)内在震源区周边出现了比较明显的卫星重力异常正负交替和迁移现象,2014至2015年间,震区周边形成了明显正负异常区,正重力异常区重力增加现象明显.震中重力时间序列反映从2013年开始,重力变化处于稳定状态,且处在较高位;通过功率谱分析,计算多尺度分解各阶细节对应的场源深度,前4阶小波分解后的重力异常细节,反映了浅部地质体的位置和异常情形;5阶小波细节更加侧重于刻画地区构造形变和深部物质流动引起的重力变化.     

秦岭-大别山地区重力场的分解与立交桥构造

首次从秦岭-大别山地区重力场中分解出由于莫氏面深度变化引起的区域重力异常和反映秦岭-大别山造山带地壳构造的剩余重力异常。秦岭-大别山地区的莫氏面由东部的32km,经过两个台阶,逐步加深到西部55km。剩余重力异常展示出秦岭-大别山地区有两条中生代俯冲岩浆岩带。北部岩浆岩带包括西秦岭与东秦岭岩浆岩带,经过南阳盆地后,向合肥盆地北缘方向延伸,尖灭于阜阳以西,南部岩浆岩带与桐柏-大别山地区重合。东秦岭的西部重力低,应为早古生代凹陷的反映。     

大别—苏鲁及邻区上地幔的各向异性

大别—苏鲁是扬子与华北的碰撞造山带,对该地区上地幔各向异性的研究有助于了解该区的地幔动力学机制.本文选用了中国数字化地震台网和区域数字地震台网(山东、安徽、江苏、河南、湖北)三分量宽频带的远震地震波形数据,分别采用最小能量法和旋转相关法,对大别—苏鲁及邻区进行剪切波偏振分析,计算了研究区台站下方介质的各向异性分裂参数:快波偏振方向(Φ)和快慢波延迟时间(δt).本文研究结果发现,研究区内快、慢波延迟时间0.5~1.63 s,推测各向异性层深度为57.5~187.6 km,由软流圈和岩石圈地幔的各向异性共同作用引起.快波偏振方向在4个不同构造区表现出不同的特点:华北板块快波偏振方向为近E-W向,根据地质资料,我们分析认为华北板块的各向异性受地幔软流圈流动的影响明显;大别造山带各向异性平行于大别主构造,反映造山过程中岩石圈物质沿大别造山轴部NW-SE向迁移的特点; 在大别南侧和东侧的扬子板块快波偏振方向分别表现为近垂直于造山带走向和NEE-SWW,苏鲁造山带各向异性结果为NEE-SWW,与地表构造有一定的夹角,同时与板块运动方向相差较大,分析认为扬子板块和苏鲁造山带各向异性是由地幔软流圈流动和印支—燕山期构造运动残留在岩石圈地幔的"化石各向异性"共同作用的结果.     

三峡水库坝址及邻区中上地壳S波速度结构

利用三峡数字地震台网记录的Sg波到时资料,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的三维速度图象,研究了地壳深部构造,主要结论是:①黄陵背斜的岩性具有固结程度高、岩体均匀完整、埋藏深度至少达14 km的特征;②秭归盆地与边缘构造由于岩层一致,而速度结构相同;构造变形的强度决定了秭归盆地及周缘区域沉积层的厚...     

三峡库区上地壳三维速度结构的双差层析成像研究

本文利用三峡水库诱发地震遥测台网22个子台在2009年初至2016年底期间记录的2093个地震事件直达P、S波到时数据,采用双差层析成像方法联合反演了三峡水库库区及近邻地区上地壳P波三维速度结构,并讨论了库水渗透对速度结构的影响和库区地震活动与速度结构的关系.研究结果表明三峡库区上地壳存在着明显的沉积盖层与结晶基底层的双层结构,两个层的深度与P波速度结构与前人的研究结果基本一致,黄陵背斜西侧当前仍然存在较明显的低速异常区.上地壳浅表层P波速度结构横向差异变化较大,0~5 km深度层P波高速区主要分布在秭归盆地及周缘,8 km深度层高速区主要分布在周家山-牛口断裂东侧至仙女山断裂中段西侧一带,8 km内的高低速区分布与11 km深度层比较存在明显差异.与三峡水库蓄水前与蓄水初期比较,当前库区上地壳沉积盖层内的P波速度结构受到蓄水渗透的影响较明显,主要表现为0~8 km深度内秭归盆地及周缘的水库近岸区存在较大范围高速区,这一现象可能与库水长期渗透改变了上地壳沉积盖层内岩层孔隙裂隙的物理性质从而使地震P波速度增加有关.三峡库区地震事件重新定位后显示,较大地震事件主要分布在P波高速区或高低速区交界地带,而低速区内通常很少发生地震.     

鄂尔多斯地块及邻区重力均衡研究

为更加精细地了解鄂尔多斯及其邻区的地壳均衡状态,本文在考虑地壳密度横向变化的基础上计算了该区域的重力均衡异常。首先,利用研究区内重力异常和真实莫霍面深度进行反演得到壳幔密度差分布,以艾里均衡理论为基础计算了莫霍面的理论深度;其次,通过莫霍深度理论值与真实值对比来获得研究区的重力均衡异常;最后,结合区内地震分布,讨论了重力均衡异常与地震活动的关系。结果表明:研究区内盆地以负均衡异常为主,山地则表现为正均衡异常,鄂尔多斯地块内部基本均衡;研究区内中强地震主要分布在重力均衡异常梯度带上。      

Denudation rates of crystalline rock in the Huangling anticline of the Three Gorges of the Yangtze River in China since the Eocene

The processes and rates of the weathering denudation of the bare crystalline rock are important problems in the field of geosciences[1—6]. Essentially, the weathering denudation process is the process of rock destruction and transportation. In different …     

鄂尔多斯地块北部及邻区Pn波速度结构与各向异性

利用鄂尔多斯地块北部及其邻区2008—2018年期间固定台网的地震波形记录,手动拾取出高质量的Pn波到时资料,反演获得了研究区上地幔顶部的Pn波速度结构及各向异性。结果表明:鄂尔多斯地块北部及其邻区上地幔顶部的Pn波速度存在明显的横向不均匀性,与区域地质构造和地震活动相关;研究区内平均Pn波速为8.18 km/s,鄂尔多斯地块内部表现出大范围的高速异常,阿拉善地块的高速异常体中存在低速异常现象,河套断陷带、阴山—燕山造山带、银川—吉兰泰断陷带和海原—六盘山弧形断裂带区域均表现为显著的低速异常,河套断陷带下方存在向鄂尔多斯地块内部延伸的明显低速异常条带,大同火山群下方存在强低速异常;多数历史强震均发生在低速异常区或高低速异常过渡带上;鄂尔多斯地块内部Pn波各向异性快波方向西部为近NE?SW向,而东部为近NW?SE向,河套断陷带和鄂尔多斯地块西缘、青藏高原东北缘与阿拉善地块的交界带以及阴山—燕山造山带的各向异性快波方向总体均呈现为NW?SE向,而阴山—燕山造山带东部则呈NE?SW向。      

APPARENT STRESS VARIATION CHARACTERISTICS BEFORE AND AFTER BADONG EARTHQUAKE IN THE THREE GORGES RESERVOIR AREA

The causes of earthquakes in the Three Gorges reservoir area are complex. In order to study the cause of earthquakes happening in the region, we calculated the source parameters of 394 M_L ≥ 2.0 earthquakes occurring in Three Gorges reservoir area based on waveform data observed by the regional seismic network of Hubei Province and Three Gorges, obtained the apparent stress spatial-temporal variation map of Three Gorges reservoir area, and analyzed apparent stress spatial-temporal variation characteristics before and after the main earthquakes in the Three Gorges reservoir area. The results show that:1)Before the Badong M_L5.5, Zigui M_L4.7 and Zigui M_L5.1 earthquake, high apparent stress of earthquakes with different magnitudes is concentrated in Xinhua-Shuitianba Fault and Gaoqiao Fault. The distribution of high value area shows the high degree of synergism before the earthquake and the scattering after the earthquake, which indicates that the area accumulated a high stress before the earthquake, and the fault was in a locked state; 2)In the study area, the apparent stress before and after the earthquake showed significant rise in the first and then decline, the earthquake occurred in the process of rising; 3)Apparent stress depth profiles show that apparent stress at different depths has a positive correlation with the size of magnitude of earthquake, and the phenomenon of "small magnitude and strong apparent stress" did not appear. The small earthquakes occurring after the major earthquakes in the study area belong to low strain release under the background of low stress release, and there are no new apparent stress anomaly concentration areas appearing, this indicates that the Badong-Gaoqiao Fault, Zhoujiashan-Niukou Fault and Zigui Xiannushan Fault have been effective in releasing after the Badong earthquake and Zigui earthquakes and the probability of destructive earthquake is small on these faults.     

论新疆深大断裂特征与地震的关系(3)

北天山山前地带是构造运动十分强烈的地区,褶皱断裂等构造现象十分发育,这里曾发生过多次中强破坏性地震。由于受区域构造长期作用的影响,在北天山山前地区逐步发育形成了多排褶皱背斜及活动断裂,且运动方式具有独特性。该区域作为推覆逆冲的典型地区,其研究成果具有代表性和普遍性。     

P wave velocity structure of upper and middle crust beneath the Three Gorges reservoir dam and adjacent regions

The three-dimensional P wave velocity structures of upper and middle crust beneath the Three Gorges reservoir dam and adjacent regions were reconstructed by means of the seismic tomography, using the absolute P-arrivals from the events observed by the Three Gorges seismic network. Our preliminary study of the deep structure shows: (1) the lithology of the Huangling anticline, integral and highly solidified, exhibits a uniformity. Down to a depth of 20 km, the Huangling anticline still shows high-velocity anomalies. Note that the characteristics of the velocity images with the different depths are not the same; (2) the depth of the sedimentary rocks beneath the entire Zigui basin is not constant, which is less than 6 km; (3) the top boundary of the crystalline basement varies from 0 to 7 km, whereas the bottom one between 14 and 16 km; (4) the partially molten substances of the upper mantle are located in the Badong-Zigui and its adjacent regions as well as nearby Peishi area. The development and evolution of the current tectonics are associated with the cooling and solidifying process of the molten substances within the upper mantle; (5) the different velocity structures of the deep crust in both east and west side of the Jiuwanxi fault are to be investigated in order to understand the origin of gravitational gradient zone in the Three Gorge areas; and (6) the velocities within the upper crust would be affected by reservoir water permeability. Supported by National Natural Science Foundation of China (Grant No. 40574039), National Key Technology R& D Program (Grant No. 2008BAC38B02)     

腾冲地区潜热通量与周围地区地震活动的相关性

以2000年以来6.4级以上地震为例,研究了腾冲地区潜热通量（SLHF）在这些震例发生前后的变化特征。结果表明：腾冲地区的SLHF动态,不但在其附近发生强地震前常出现异常,而且对周边较远的强地震前也会发生异常反应;异常出现时间大都在震前1个半月以内,汶川地震前异常出现较早,发生在震前2个月之前,这可能与汶川地震震级高影响范围大有关;异常幅值与震级有关,震级越大,异常表现越强。 比如芦山7.0级地震、缅甸7.0级地震和汶川M_S 8.0地震前,腾冲地区SLHF异常幅度很大,远远超过最大参考值,而姚安6.5级地震和宁洱6.4级地震前异常幅度就相对小一些。腾冲地区SLHF异常与周围强地震的发生有较好的相关性,一方面与腾冲地区的活动断裂发育、现今构造变形强烈有关,另一方面可能是由于腾冲地区火山活动强烈,温泉广泛发育,水热交换迅速,对周边构造活动感应灵敏所致。