喜马拉雅“东构造结”地区的特异重力场与深部地壳结构

跨越中、印、缅三国交界的喜马拉雅“东构造结”地区（92°E～97°E，26°N～30°N）有一半以上的面积尚没有重力测点，是重力数据空白区,故无法直接研究其重力场特征与深部地壳结构（构造）.本文应用卫星重力异常资料作为近似空间重力异常，经计算给出的布格重力异常，其特征与该地区的地形高程呈很好的镜像相关.据此得到该区不同方位的3个地壳深部结构剖面.重力异常反演求得青藏高原地壳厚度>70 km；喜马拉雅造山带为55 km左右；布拉马普特拉河谷盆地为33～35 km；那加山山脉地区为40～45 km，即呈现出3个不同构造单元的展布.同时求得“东构造结"区由高密度的刚性物质构成，在印度洋板块的碰撞、挤压作用下呈向北运移，并插入青藏高原东缘.基于这样的构造格局和深层动力过程，导致了青藏高原东南缘和东北缘的强烈构造运动，大、小地震的频频发生和矿产资源的聚集.     

青藏高原东南缘多尺度重力场变化特征及孕震机理分析

文中基于青藏高原东南缘2013—2016年的流动重力观测资料,获得了鲁甸和景谷地震前后不同时间尺度下区域重力场的动态演化趋势和异常特征,利用小波多尺度分解分析重力场变化与构造运动、物质密度变迁和强震孕育的关系和规律,对青藏高原东南缘深部物质变化、动力学过程及地震孕育机理进行了探讨。结果表明:1)鲁甸、景谷震前震源区重力场变化呈现与断裂构造走向一致的剧烈正、负异常过渡带和梯度带特征,显示了孕震期间震源区强烈的地壳运动和深部物质变化过程; 2) 2013年9月—2014年4月重力场变化的小波多尺度分解结果显示,青藏高原东南缘地壳、上地幔不同深度和尺度的重力场变化与地震分布及活动断裂带位置相关性显著,表明研究区地震孕育与断裂运动以及地壳、上地幔内物质密度分布变化关系密切,可能受地壳、上地幔物质运移的复杂深部动力学过程影响; 3)基于青藏高原东南缘地壳、上地幔物质运移的动力学过程,对强震多发生在重力场变化的正、负异常过渡带和梯度带附近的特征进行了初步的解释。文中的研究结果对地球构造运动、地震机理研究具有一定的参考价值。     

喜马拉雅碰撞造山带的深层动力过程与陆─陆碰撞新模型

青藏高原的整体隆升与地壳短缩和其增厚的物理-力学机制是该区深部物质与能量交换,圈、层结构与物质运移及其耦合的产物．印度板块与欧亚板块碰撞的前缘─-喜马拉雅碰撞造山带错综的深层动力过程是本质．基于地震Rayleigh波三维速度结构和人工源深部地震探测结果,发现雅鲁藏布江南北两侧深部构造和地球物理场差异显著,并具有特异的深层动力过程．提出了印度板块地壳和上地幔物质向北"挺进",分别在不同档体阻隔作用下而终止于不同部位的双层"楔板"新模式,在南、北双向挤压力系作用下形成了喜马拉雅碰撞造山带和青藏高原隆升的复杂格局．     

2008汶川Ms8.0地震发生的深层过程和动力学响应

汶川M_s8.0强烈地震发生在一条现今并不活动的龙门山构造带上,造成了以汶川、映秀为中心及其周边地域的严重破坏和人员的重大伤亡.然而强烈震发生前却未见有可能的确切征兆或浅表层异常活动,即浅层过程与地震发生的深层过程并不匹配.为此对这次强烈地震“孕育”、发生和发展的深层过程进行了分析和探讨,初步研究表明：①在印度洋板块与欧亚板块陆—陆碰撞、挤压作用下,喜马拉雅造山带东构造结向NNE方向顶挤、楔入青藏高原东北缘,迫使高原深部物质向东流展,在受到以龙门山为西北边界的四川盆地阻隔下,一部分物质则转而向东南侧向运移;②龙门山地带在地形上差达3500±500 m左右,而地壳厚度在龙门山西北部为60±5 km左右,四川盆地为40±2 km左右,而龙门山地带与其东、西两侧相比则为地壳厚度变化幅度达15~20 km的突变地域,即为应力作用的耦合地带;③中、下地壳和地幔盖层物质以地壳低速层、低阻层（深20~25 km）为第一滑移面,以上地幔软流层顶面为第二滑移面,且在四川盆地深部“刚性”物质阻 隔下,深部壳、幔物质以高角度在龙门山构造带和四川盆地的耦合地带向上运移（或称逆冲）,且在龙门山地表三条断裂构成的断裂系向下延伸到20 km左右深处汇聚,二者强烈碰撞、挤压、震源介质破裂;在物质与能量的强烈交换下,应力得到释放,故形成了这次M_s.0强烈地震.为此从深部初步揭示了这次强烈地震“孕育”、发生和发展的深层动力过程.     

2008汶川Ms8.0地震发生的深层过程和动力学响应

汶川Ms8.0强烈地震发生在一条现今并不活动的龙门山构造带上,造成了以汶川、映秀为中心及其周边地域的严重破坏和人员的重大伤亡.然而强烈震发生前却未见有可能的确切征兆或浅表层异常活动,即浅层过程与地震发生的深层过程并不匹配.为此对这次强烈地震"孕育"、发生和发展的深层过程进行了分析和探讨,初步研究表明:①在印度洋板块与欧亚板块陆—陆碰撞、挤压作用下,喜马拉雅造山带东构造结向NNE方向顶挤、楔入青藏高原东北缘,迫使高原深部物质向东流展,在受到以龙门山为西北边界的四川盆地阻隔下,一部分物质则转而向东南侧向运移;②龙门山地带在地形上差达3500±500m左右,而地壳厚度在龙门山西北部为60±5km左右,四川盆地为40±2km左右,而龙门山地带与其东、西两侧相比则为地壳厚度变化幅度达15～20km的突变地域,即为应力作用的耦合地带;③中、下地壳和地幔盖层物质以地壳低速层、低阻层(深20～25km)为第一滑移面,以上地幔软流层顶面为第二滑移面,且在四川盆地深部"刚性"物质阻隔下,深部壳、幔物质以高角度在龙门山构造带和四川盆地的耦合地带向上运移(或称逆冲),且在龙门山地表三条断裂构成的断裂系向下延伸到20km左右深处汇聚,二者强烈碰撞、挤压、震源介质破裂;在物质与能量的强烈交换下,应力得到释放,故形成了这次Ms8.0强烈地震.为此从深部初步揭示了这次强烈地震"孕育"、发生和发展的深层动力过程.     

喜马拉雅西构造结及邻区岩石圈演化三维有限元数值模拟

用数值模拟的方法探讨了自10 Ma以来喜马拉雅弧形造山带的西构造结及邻区岩石圈的形变和位移变化特征,并采用不同的流变参数和流变结构模拟了前2 Ma内的形变和应力场的演化过程,通过对不同黏性系数、本构关系和初始地壳厚度的改变在演化过程中所起的作用研究表明：（1）采用黏弹性模型时,西构造结区黏性参数的选取对西构造结及邻区隆升高度和隆升范围有重要影响,计算结果给出西构造结区地壳黏性系数应小于10²³Pa·s;（2）相对刚性的塔里木盆地采用弹性结构时,对整个西构造结区域的应力和应变场均能引致明显变化;（3）力学性质稳定块体的存在并没有使应力场的传播出现明显的解耦现象.     

四川地区流动重力资料的位场 分离与异常特征提取

用于监测四川地区重力场随时间变化的流动重力测网于2008年5月12日汶川M_S8.0地震后进行了全面改造, 形成了新的闭合环线并对整网点位每年实施2次重力观测工作. 该文以2010—2012年获取的5期流动重力资料为基础, 分别采用小波多尺度分解和三维视密度反演等位场分离方法, 对测区内重力场的动态变化进行多层次分解及异常特征提取, 以探求四川测区范围内重力异常动态变化特征以及地震前后不同深度范围内密度变化情况与重力场响应之间的关系. 结果表明, 对同一期资料进行小波分解得到不同阶次的细节图像, 揭示了不同深度处重力异常动态变化特征; 分解结果同时也表明了四川测区范围内重力场的变化形态与川内特有的断裂构造格架和深部结构环境及过渡带特征密切相关. 通过对不同时期的差分重力异常资料进行三维视密度反演对比研究发现, 在地震前后四川测区范围内由浅到深密度变化呈现出不同程度的差异, 震区附近出现较为明显的横向密度变化特征且浅层物质密度局部性的异常变化差异较为突出, 测区范围内中上地壳深度层密度反演切片显示出的趋势性差异基本上反映了地震前后测区内地下物质的动态变化趋势, 因此, 深刻认识不同深度范围内重力场的动态演化特征, 对研究壳内物质密度变化以及与地震的孕育和发展有关的深部介质环境具有积极的意义.      

2015年尼泊尔MS8.1大地震孕育的深层过程与发生的动力学响应

2015年4月25日发生在尼泊尔博克拉M_S8.1大地震的深层动力过程与“地中海-喜马拉雅-南亚地震带”的中段喜马拉雅地震活动带密切相关.这次大地震是该地震强烈活动带上长期以来深部物质与能量强烈交换、运动,并导致构造活动和应力积累的产物.综合分析与研究提出：（1）博克拉M_S8.1大地震的孕育、发生和发展具有长期活动和近年来相邻地带地震活动频繁的背景;这一地带自1505年-2015年,即500多年来相继发生多次M_S≥8.0的大地震.（2）这一地带具有特异的地球物理边界场响应和深层动力过程,显示深部物质的重新分异、调整与能量交换.（3）大地震发生与周边地带应力场分布特异,壳、幔结构与介质属性变异及破裂响应与断层面解的属性相关.（4）喜马拉雅地带的三条北倾断裂带以不同角度向深部延伸、震源位置及浅表层的变形特征尚应深化理解.（5）M_S8.1大地震的发生对相邻地带的波场影响强烈,故应强化高精度地球物理场的观测和探测,以“捕捉”未来可能大地震的孕育与发生.     

大同5.6级地震前后的重力场变化和深部动力学过程

详细讨论了大同5．6级地震前后重力场变化，并结合该区地震活动性、地震地质特征、地壳深部构造特征等资料，对该区深部动力学过程进行了探讨。认为：地震前后、该区出现了明显、大范围的重力场；产生这种变化的原因是该区地壳深部的低速－高导块体在应力不断的作用下，其塑性物质沿深大断裂上涌和侧向运移，中下地壳间发生层间水平滑移，导致密度发生变化而引起重力场变化。     

青藏高原东北部多尺度重力场及其地球动力学意义

由于受到SN和EW双向挤压作用的综合影响,处于年轻高原与古老地块交接区的青藏高原东北部岩石圈强烈变形,构造活动十分活跃.为了整体性地了解青藏高原东北部重力场和深部动力学机制,本文基于EGM2008全球重力场模型数据,利用小波多尺度分析获得不同尺度的重力异常信息;同时反演了研究区的地壳厚度;通过构建穿越龙门山造山带和西秦岭造山带两条剖面的岩石圈密度结构模型,分析了地壳上地幔内不同介质的分布特征.研究结果表明,青藏高原东北部岩石圈显示十分复杂的塑性体的特征,其重力异常走向多以EW或SSE为主,反映了高原岩石圈物质向东运移的趋势;地壳厚度由西向东逐渐减薄,边缘造山带深部并没有发现"山根"痕迹,结合该地区低重力的特征,推测西秦岭—松潘构造结岩石圈发生过大规模地幔流底侵作用;地幔流上涌的动力可能来源于印度板块向欧亚大陆板块俯冲,激发了地幔流体侧向移动,在扬子地台和华北地台附近受到坚硬岩石圈的阻挡而被迫上移,并因此造成龙门山与西秦岭的隆升.     

喜玛拉雅“东构造结”地区特异重力场的探讨

跨越中、印、缅三国交界的青藏高原东南的喜玛拉雅“东构造结”地区（92°E~97°E，26°N~30°N）一半以上的面积尚没有重力测点，是重力数据空白区,故无法直接研究其重力场特征与深部地壳结构（构造）.本文分析了卫星重力异常的特性，提出应用卫星重力异常作为近似空间重力异常，并作布格改正后，得到的布格重力异常具有与该地区地形高程呈镜像相关的特征，可用以研究深部地壳结构.据三条重力剖面计算得到该地区三个地壳深部结构剖面的结果，给出青藏高原地壳厚度>70 km；喜马拉雅造山带为55 km左右；布拉马普特拉河谷盆地为33~35 km；那加山山脉地区为40~45 km，显示出三者为三个不同的构造单元.同时给出布拉马普特拉构造单元为相对高密度的刚性物质构成，随着印度洋板块向北运移，在碰撞、挤压下，插入青藏高原东南缘一带.导致该地带的强烈构造运动，和频发大、小地震.最后提出了几点认识和建议.     

青藏高原腹地东西分区和界带的地球物理场特征与动力学响应

青藏高原是东亚大陆一个特殊的块体,无论是介质属性,还是构造格局在深部与浅部都是不均匀的和各向异性的,其演化进程也是非线性的.基于综合地球物理场研究发现:青藏高原在NS向挤压和EW向扩张错综力系作用下,形成了东、西分区的构造格局,它们的界带位于90o±2oE的范围内,即表明青藏高原基本上为由三块(西、中、东)组成.在此界...     

青藏高原东南缘多尺度重力场及构造含义

本文基于EGM2008重力场模型研究了青藏高原东南缘均衡重力异常和多尺度的布格重力异常特征, 以鲁甸和景谷地震为例, 认识其深部构造环境和动力学过程, 为该区域的构造运动和地震孕育环境研究提供依据。 结果表明, 研究区布格重力异常和均衡重力异常与地质构造格局相关性较好, 川滇地块剧烈的区域布格重力异常和非均衡状态与其强烈的地壳变形、 断裂及地震活动密切相关。 强震多分布在断裂带两侧重力异常的过渡地带和高梯度带, 断裂带两侧横向和垂向的显著介质密度差异是强震孕育的深部构造背景。 布格重力异常和均衡重力异常揭示的鲁甸、 景谷震源区深浅差异性的重力异常特征, 暗示鲁甸和景谷地震孕震环境的不同。     

CHARACTERISTICS OF SATELLITE GRAVITY FIELD AND SEISMOGENIC MECHANISM IN THE LONGMENSHAN FAULT ZONE

Longmenshan fault zone is a famous orogenic belt and seismic zone in the southeastern Tibetan plateau of China. The Wenchuan M_S8.0 earthquake on May 12, 2008 and the Ya'an M_S7.0 earthquake on April 20, 2013 occurred in the central-southern part of Longmenshan fault zone. Because of its complex geological structures, frequent earthquakes and special geographical locations, it has attracted the attention of many scholars around the world. Satellite gravity field has advantages in studying gravity field and gravity anomaly changes before and after earthquake. It covers wide range, can be updated regularly, without difficulty in terms of geographical restrictions, and is not affected by environmental factors such as weather, terrain and traffic. Therefore, the use of high-precision Earth satellite gravity field data inversion and interpretation of seismic phenomena has become a hot topic in earth science research. In order to understand satellite gravity field characteristics of the Longmenshan earthquake zone in the southeastern Tibetan plateau and its seismogenic mechanism of earthquake disasters, the satellite gravity data was used to present the terrain information of the study area. Then, by solving the regional gravity anomaly of the Moho surface, the crustal thickness of the study area was inverted, and the GPS velocity field data was used to detect the crustal deformation rate and direction of the study area. Combining the tectonic setting of the Longmenshan fault zone and the existing deep seismic sounding results of the previous researchers, the dynamic characteristics of the gravity time-varying field after the earthquake in the Longmenshan earthquake zone was analyzed and the mechanism of the earthquake was explored. The results show that the eastward flow of deep materials in the eastern Tibetan plateau is strongly blocked at the Longmenshan fault zone. The continuous collision and extrusion process result in a "deep drop zone" in the Moho surface, and the long-term stress effect is conducive to the formation of thrust-nappe and strike-slip structures. The Longmenshan earthquake zone was in the large-scale gradient zone of gravity change before the earthquake, the deep plastic fluid material transport velocity differed greatly, the fluid pressure was enhanced, and the rock mechanical strength in the seismic source region was weakened, which contributed to the intrusion of crustal fluid and the upwelling of the asthenosphere. As a result, the continuous accumulation of material and energy eventually led to continuous stress imbalance in the deep part and shear rupture of the deep weak structure, causing the occurrence of the thrust-nappe and strike-slip earthquake.     

Seismic tomography beneath the orogenic belts and adjacent basins of northwestern China

Three-dimensional velocity images of the crust and upper mantle beneath orogenic belts and adjacent basins of the northwestern continent of China are reconstructed by seismic tomography, based on arrival data of P wave recorded in seismic networks in Xinjiang, Qinghai, Gansu of China and Kyrgyzstan. The velocity images of upper crust demonstrate the tectonic framework on the ground surface. High velocities are observed beneath orogenic belts, and low velocities are observed in the basins and depressions that are obviously related to unconsolidated sediments. The velocity image in mid-crust maintains the above features, and in addition low velocities appear in some earthquake regions and a low velocity boundary separates the western Tianshan Mts. from eastern Tianshan Mts. The orogenic belts and the northern Tibetan plateau have a Moho depth over 50 km, whereas the depths of the Moho in basins and depressions are smaller than 50 km. The velocity images of upper mantle clearly reveal the colliding relationship and location of deep boundaries of the continental blocks in northwestern China, indicating a weakness of the upper mantle structure of orogenic belts. The top depth of upper mantle asthenosphere varies from place to place. It seems shallower under the northern Tibetan plateau, Altay and Qilian Mts., and deeper under the Tarim and Tianshan regions. Hot mantle probably rose to the bottom of some orogenic belts along tectonic boundaries when continental blocks collided to each other. Therefore their dynamic features are closely correlated to the formation and evolution of orogenic belts in northwestern China.     

秦岭造山带与邻域华北克拉通和扬子克拉通的壳、幔精细速度结构与深层过程

秦岭造山带与其南北两侧华北克拉通和扬子克拉通属三大构造单元,不论其各构造单元体还是其界带构造均甚为复杂,并受到多期次构造运动的制约,形成了大陆内部特异的造山过程.尽管在这一地域曾做过大量的地表地质工作和一些相关的地球物理工作,但对其壳、幔精细结构、深层动力过程,特别是同步穿越华北克拉通、秦岭-大巴造山带和扬子克拉通系统的耦合研究甚少.为了研究和探索该地域的壳、幔精细速度结构和其形成的深层过程,专门布置了一条北起榆林,向南经咸阳、宁陕直抵涪陵长达1000 km的高精度地震宽角反射、折射波场探测剖面.通过剖面辖区高分辨率的数据采集,数据处理、反演和壳、幔层、块精细速度结构,发现剖面辖区深部壳、幔结构存在特异的速度和结构变化,并厘定了一系列的新认识.研究结果表明:(1)秦岭—大巴造山带具有同一基底,其形成乃为结晶基底隆升所致,即它的形成仅涉及到上地壳的受力变形和空间状态.造山带与其南、北两侧的前陆盆地为陆内造山过程中同一深层过程的产物,但其沉积速率和形态却不相同.华北克拉通与秦岭造山带之间前陆盆地B_fc拉张为该区Moho界面的局部隆升所致.(2)首次提出了沿1000 km长剖面连续的沉积建造、结晶基底、上地壳、下地壳和上地幔顶部的层、块速度结构和各界面的起伏变化与空间状态.基于地震波边界场响应厘定了华北克拉通、秦岭—大巴造山带和扬子克拉通的分区界带.论述了三大构造单元各自的内部结构和其相邻界域的速度变化特征.(3)该区大陆内部速度结构和不同类型断裂分布及层序在华北克拉通、秦岭—大巴造山带、扬子克拉通三大块体地域存在显著差异.不同规模、层次与产状的断裂分布反映出它们在变形行为和机制上及所受构造运动的制约上均存在明显的差异.     

横跨喜马拉雅造山带的构造运动转换与变形分配

喜马拉雅造山带包含喜马拉雅弧和东、西构造结3个基本部分,它们是大陆碰撞后印度板块继续向北移动,并向西藏高原下俯冲产生的构造变形系统.该系统的重要地质特征之一,是同时存在多种不同样式、不同或相反性质的地壳变形,例如地壳南北向缩短与东西向伸展,高原隆起与山间盆地下沉,与造山带走向大致平行的向北倾斜或向南倾斜的逆断层,东西向...