中国西部及邻区岩石圈S波速度结构面波层析成像

本文利用瑞利波群速度频散资料和层析成像方法,研究了中国西部及邻近区域(20°N—55°N,65°E—110°E)的岩石圈S波速度结构.结果表明这一地区存在三个以低速地壳/上地幔为特征的构造活动区域:西蒙古高原—贝加尔地区,青藏高原,印支地区.西蒙古高原岩石圈厚度约为80 km,上地幔低速层向下延伸至300 km深度,说明存在源自地幔深部的热流活动.缅甸弧后的上地幔低速层下至200 km深度,显然与印度板块向东俯冲引起俯冲板片上方的热/化学活动有关.青藏高原地壳厚达70 km,边缘地区厚度也在50 km以上并且具有很大的水平变化梯度,与高原平顶陡边的地形特征一致.中下地壳的平均S波速度明显低于正常大陆地壳,在中地壳20~40 km深度范围广泛存在速度逆转的低速层,这一低速层的展布范围与高原的范围相符.这些特征说明青藏高原中下地壳的变形是在印度板块的北向挤压下发生塑性增厚和侧向流动.地幔的速度结构呈现与地壳显著不同的特点.在高原主体和川滇西部地区上地幔顶部存在较大范围的低速,低速区范围随深度迅速减小;100 km以下滇西低速消失,150 km以下基本完全消失.青藏高原上地幔速度结构沿东西方向表现出显著的分段变化.在大约84°E以西的喀喇昆仑—帕米尔—兴都库什地区,印度板块的北向和亚洲板块的南向俯冲造成上地幔显著高速;84°E—94°E之间上地幔顶部速度较低,在大约150~220 km深度范围存在高速板片,有可能是俯冲的印度岩石圈,其前缘到达昆仑—巴颜喀拉之下;在喜马拉雅东构造结以北区域,存在显著的上地幔高速区,可能阻碍上地幔物质的东向运动.川滇西部岩石圈底界深度与扬子克拉通相似,约为180 km,但上地幔顶部速度较低.这些现象表明青藏高原岩石圈地幔的变形/运动方式可能与地壳有本质的区别.     

新疆天山地区壳幔S波速度结构特征及变形分析

天山地区地质构造复杂,地震活动频繁,其壳幔变形和深部结构一直受到学者们的高度关注.然而,由于天山地区地震台站资料较少,致使壳幔变形研究结果与解释存在诸多争议.本研究利用在天山地区（40°N-46°N,78°E-92°E）新布设的11个流动宽频带地震台站和该地区39个固定台站的观测资料,采用接收函数与面波联合反演方法,获得了研究区地壳厚度及壳幔S波速度结构.反演结果显示天山地区（41.5°N-44°N,78°E-88°E）平均地壳厚度为56 km,塔里木盆地（40°N-41.5°N,79°E-90°E）、准噶尔盆地（44°N-46°N,82°E-90°E）和吐鲁番盆地（42°N-43°N,88°E-90°E）具有较厚的沉积层,地壳平均厚度为43 km、53 km和46 km,整体表现为天山厚、盆地相对较薄的特征;在研究区南天山的最高峰（42°N,80.5°E）及北天山的最高峰（43.5°N,86°E）附近,中下地壳存在较厚的低速层,我们认为在强烈挤压作用下低速、低强度的中下地壳强烈变形可能是导致该区域快速隆升的主要原因.在研究区中部,位于塔里木盆地与准噶尔盆地之间的天山地区,中下地壳及上地幔均存在低速层,且盆地莫霍面向天山倾斜明显.结合前人的研究成果推测,在南北向构造挤压应力作用下,塔里木盆地与准噶尔盆地发生了向天山造山带方向的双向壳幔层间插入俯冲.在研究区东部,塔里木盆地东北缘与天山东部接触带的地壳内没有明显的低速层,推测应处在早期挤压变形状态,该区域的壳幔边界为缓变的速度梯度带,可能与上地幔热物质侵入或渗透有关.     

利用层析成像的结果探讨安徽及邻区中强地震深部构造背景

利用层析成像的最新成果,对研究区(28°～39°N,112°～124°E)的中强地震深部构造环境进行了研究,结果表明:(1)研究区中强震位置、地表地质构造和活动构造单元的划分与上地壳速度结构之间存在一定的关联性。M≥6.0地震大多数分布在上地壳高速区与低速区的交接地带或高速区,低速区内的地震活动相对较少;分布在高速区的地震,主要活动在高速区内的速度变异地带。华北平原断块的边界带及其内部是研究区内主要的中强地震活动场所,该断块西、北部的裂陷盆地带在上地壳以间断的大片低速区为特征,在与高速区的交接地带,中强地震呈带状活动,并有活动断裂带的发育。北西向展布的周口-合肥-宣城低速条带分隔大别山、鲁西-安徽高速区,北侧与高速区的交接地带中强地震活动较为活跃,可能是华北、华南两大构造区在深部构造和现代活动构造上的一条重要分界线。(2)霍山-六安地区历史中强地震和近代小震活动频繁与东大别山中部在中地壳发育低速层及存在切穿地壳的两组深断裂有关。(3)安徽的中强地震活动在深部构造上分区特征明显,依据历史地震活动重演和发震构造条件(深部)类比的原则,对安徽未来存在发生5级左右地震的危险区进行了初步判定。     

据地壳速度结构推测1668 年山东郯城8½级大地震震中

分析了1668 年山东郯城8?级大震区附近地壳深部结构特点,以天然地震走时层析成像得到的三维地壳速度结构,主要以中地壳低速层和莫霍面深度为依据,对34°～36°N,118°～119°E区间按经、纬度和斜向扫描,得到相应地壳速度剖面。对比结果,获得与该地震深部结构特点一致的区域,推测震中范围位于34.8°～35.2°N,118.2°～118.7°E,较合理的震中位于35.1°N,118.6°E,震源深度约20km。     

南北地震带北段上地幔速度结构成象(Ⅲ)-应用和结果

根据地震波走时资料反演得出南北地震带北段地壳和上地幔速度结构,发现在该区上地壳存在三个近东西向的低速条带,其空间展布与该区内现今活动构速基本一致;上地幔速度分布显示在该区似有平行的北东和北西向低速条带相互穿插,总体呈现网状;海原—古浪断裂带在上下地壳及上地幔的速度结构中均表现出相应的低速带,表明它是切穿地壳的深大断裂。通过反演还发现青藏块体的东北部边界大致在天祝—兰州—静宁—千阳—略阳—江油一带。     

大别造山带壳幔界面的断错结构和壳内低速体

2001年4月~2002年3月, 北起河南兰考附近的崔林(34°40′N, 114°49′E), 南到江西大冶附近的大箕铺(30°20′N, 115°03′E), 横跨大别造山带, 布设了总长度约500 km, 由34台宽频带流动地震仪组成的二维地震台阵观测剖面. 台站采用不等间距布设. 在大别造山带范围内, 台站间距为3~8 km, 其他地区为15~20 km. 利用台阵记录的远震P波波形数据和接收函数方法, 获得了横穿大别造山带的接收函数剖面和各台站下方100 km深度范围内地壳上地幔的Ｓ波速度结构. 研究结果表明: 大别造山带地壳在垂直山体走向的方向上具有明显的非对称分块结构; 地壳最大厚度为42 km; 壳幔界面具有与地壳分块结构相应的断错结构, 最大断距达到8 km; 在造山带核部, 存在壳内横波低速体; 壳内低速体分为两部分, 分别对应南大别和北大别; 在垂向上两者可能曾有差异运动; 其下方地壳速度具有随深度增加的梯度结构, 上地幔顶部直到70 km深度范围内速度异常偏低, 而其下方70~100 km的深度上有高速异常体.     

中国内蒙古高原及周边地带岩石圈三维速度结构

我国内蒙古高原和其周边地域地壳与上地幔的专门研究尚属空白，然而全区又为第四纪以来的沙漠所覆盖，地表地质构造亦不十分清晰。本文利用了一种测量面波频散信号的新技术；即适配滤波频时分析和改进的分格随机反演理论与方法从混合路径中提取了４°×４°的计１８个网络中每一个网格单元的纯路径频散，并依据频散反演出该区地表与上地幔的剪切波三维速度结构。结果表明：１．该区地壳为成层结构，Ｍｏｈｏ界面埋深平均为３７±３ｋｍ，并向东减薄，断裂分布与构造迹线在深部均有显示，并存在着一系列北北东向，近北东向和北西向的断裂，且断抵上地幔顶部。２．上地幔亦为成层结构，地幔低速层平均埋深为８５±１０ｋｍ，南部地区则较深，地幔低速层速度均偏低。３．该区地幔盖层似一＂楔板，体向北插入。４．沙漠地带与造山地带相比不论是地壳厚度，还是地幔低速层埋深，前者均比后者浅约±５ｋｍ，该区有着良好的油气前景。     

南北构造带及邻域地壳、岩石层速度结构特征研究

本文利用重力数据采用Parker-Oldenburg方法反演了南北构造带及邻域地区的地壳厚度,同时采用体波地震层析成像方法反演了研究区的地壳至上地幔的三维速度结构.根据计算结果对研究区的地壳及岩石层结构进行了探讨,力图揭示南北构造带及邻域地壳、岩石层变形特征,并且对青藏高原边缘活动带壳幔构造演化的深部成因、研究区的上地幔流变性及其动力学意义进行了相应的讨论.通过分析研究表明南北构造带地区为地壳厚度剧变区,西侧为地壳增厚区,东侧的鄂尔多斯、四川盆地为地壳稳定区,而再向东为地壳逐渐减薄区.中国岩石层减薄与增厚的边界基本被限定在大兴安岭—太行山—秦岭—大巴山—武陵山一带,这也是东部陆缘带和中部扬子、鄂尔多斯克拉通地区深部构造边界的分界线,其两侧不仅浅层地质构造存在较大的差异,上地幔深部的物性状态和热活动也明显不同,这说明研究区的岩石层和软流层结构以及深部物质的分布存在横向非均匀性.中部地区和青藏高原深部构造边界的分界线位于东经100°—102°左右.     

川滇活动构造区地震层析成像

应用一种新的地震体波层析成像方法确定川滇活动构造区(98°-105°E,22°-32°N)详细的三维P波速度结构.反演得到研究区0-85 km深度内几个截面上的P波速度图像.结果表明:(1)该地区地壳和上地幔的速度存在明显的横向不均匀性;(2)上地壳速度图像与地表地质特征明显相关,四川盆地呈现低速,高原地带为明显的高速区,沿康滇地轴为显著的高速条带;(3)10-85 km深度的速度图上腾冲火山附近形成一低速柱;(4)中地壳内存在一个大范围的低速层,这与区内人工地震测深所得到的结果基本吻合;(5)大型活动断裂带两侧存在明显的速度差异,而红河断裂带的影像在40 km的速度图上仍十分清楚,甚至到60 km深度还隐约可见,这也许说明红河断裂是切穿地壳的深大断裂;(6)强震位置与活动断裂及速度结构三者之间存在一定的关联性,大部分构造型强震发生在由大的活动断裂勾画的块体边界上,而那些发生在非大断裂附近的强震几乎都集中在下部中地壳存在低速带或由低速带向高速带过渡的位置.下部低速层的存在可能是上部中强地震活动的构造背景.     

松潘-甘孜造山带地壳速度结构

位于川西地区的奔子栏——唐克深地震测深剖面以NNE走向穿越松潘——甘孜造山带．根据人工地震记录分析得到的震相走时和相关的振幅信息，确定了该剖面二维P波地壳速度结构．剖面的地壳结构可分为5层，其中第1，2，3层为上地壳；第4，5层为下地壳．上地壳中部普遍存在低速异常带，但龙日坝以北，这一低速带与其上覆的低速基底合为一体．同时，沿剖面的地壳速度结构具有较强的横向变化．据此，可将剖面分为4段，即甘孜——理塘断裂以南、甘孜——理塘断裂至鲜水河断裂、鲜水河断裂至龙日坝断裂和龙日坝断裂以北. 这与区域构造划分基本一致． 地壳厚度沿测线从南西向北东逐渐减薄，即从金沙江畔的62 km减小到黄河附近的52 km． 根据PmP震相分析，莫霍界面深度在鲜水河断裂两侧没有明显变化．全剖面的地壳平均速度较低，为6.30 km/s．奔子栏——唐克剖面揭示了该地区的造山带型地壳上地幔结构特征．鲜水河断裂带位于剖面的中部，该地区的上地壳速度为正异常，而下地壳和上地幔顶部存在负异常．笔者认为，这是一类有利于强震孕育和发生的深部构造环境．      

华北地区地壳P波和S波速度结构的双差层析成像

基于华北地区（37°N—42°N,113.5°E—118.5°E）133个固定地震台站收集到的P波和S波震相数据,利用双差层析成像法反演了该地区地壳三维速度结构并对所用地震进行了重定位。结果显示:地震走时残差均方根的平均值由重定位前的0.265 s下降至0.008 s;重定位后的震源主要分布于6—16 km深度范围内;重定位后的地震在地质构造上主要呈条带状分布于断裂上,在速度结构上主要分布于高低速过渡带上且偏于高速区一侧,其中唐山、邢台震源区中下地壳内低速体的存在可能与深部流体、地幔热物质上涌有关;研究区内上地壳与中下地壳的高、低速分布特征有较大的差异,上地壳的速度主要受大地构造的控制,而中下地壳的速度与壳幔间作用、莫霍面隆升以及软流圈物质上涌等紧密相关。根据华北地区构造格局、演化过程、前人成果以及本文的地壳速度结构模型,本文推测华北克拉通破坏后,岩石圈大幅度减薄,软流圈物质上涌,这使得深部流体和高温岩浆沿着深部断裂和裂隙上涌侵入中下地壳,导致中下地壳发震层的部分熔融与弱化,从而为地震的孕育和发生创造了条件.      

用瑞利面波资料反演中国大陆东部地壳上地幔横波速度的三维构造

利用中国大陆东部21个台站的43条面波大圆路径上瑞利面波记录的双台资料,计算出双台间地震面波相速度频散,采用Tarantola概率反演的方法求得相速度频散曲线的分布,并由各处相速度频散曲线反演得到地壳上地幔的三维横波波速图像,进而得到中国东部地壳上地幔的S波速度结构.结果表明:我国大陆东部地壳厚度总体上呈东薄西厚的趋势,以105°E为界向西地壳厚度逐渐加深到55 km以上,其中有一个北东向的h形地壳厚度的坡度带.豫西及晋南地区为相对薄地壳的地区.大别山地区和泰山附近地区地壳变厚,但秦岭地区地壳不变厚.上地幔低速层上界面的深度在华北地区较浅,为80-90km,在鄂尔多斯、四川东部以及黔湘地区为120-130km.扬子地块东部及华南褶皱系中、东部上地幔顶部速度偏低使低速层的速度反差不明显.滇黔褶皱系的西部在200 km以内的上地幔中未出现低速层.     

华北克拉通及东邻西太平洋活动大陆边缘地区的P波速度结构：对岩石圈减薄动力学过程的探讨

本文通过地震层析成像研究获得了华北克拉通及其东邻地区（30°N-50°N,95°E -145°E）1°×1°的P波速度扰动图像.结果显示,在西太平洋俯冲带地区,上地幔中西倾的板片状高速异常体与其上方的低速异常区构成俯冲带与上覆地幔楔的典型速度结构式样.俯冲板片高速体在约300~400 km深度范围内被低速物质充填,暗示俯冲板片可能发生了断离.在华北克拉通地区的上地幔中发现三个东倾排列的高速异常带.在此基础上,本文构建了华北克拉通及其东邻西太平洋活动大陆边缘地区的上地幔速度结构模式图,并据此探讨克拉通岩石圈减薄与西太平洋活动大陆边缘的深部动力学联系.本文认为,太平洋板片的俯冲（断离）,触发热地幔物质上涌并在上覆地幔楔中形成对流,使克拉通岩石圈受到改造（底侵与弱化）.随着俯冲板片后撤,地幔楔中的对流场以及对岩石圈改造的影响范围均随之东移,最终导致华北克拉通岩石圈自下而上、从西向东分三个阶段依次拆沉减薄.这一模式能很好地解释现今克拉通岩石圈自西向东呈台阶状减薄的深部现象.     

中朝地台东北缘地区的地震层析成像

根据中朝地台东北缘地区 (东经 1 1 7°0 0′— 1 2 6°0 0′ ,北纬 36°0 0′— 44°0 0′) 1 980— 1 997年的 380 0 0余条P波走时数据 ,利用正交投影法重建了该区地壳和上地幔的三维速度结构 .通过分析及同人工地震测深剖面的详细对比 ,证明了成像结果的可靠性 .结果表明 :中朝地台东北缘地区地壳上地幔介质存在显著的横向不均匀性 ,直至 1 2 0km深度处依然明显 ;地壳上部的速度图像清楚地反映了不同岩石单元的分布与该区不同性质的基岩分布基本吻合 ;从上、中地壳的速度图像中发现了研究区存在海城、朝阳、义县、丹东南、唐山等几个低速异常区(即速度逆反层区 ) ,其中海城、唐山、朝阳等地区的壳内低速层已由深地震测深资料所证实 ;研究区陆地发生的几次强震均发生于壳内低速层上方的高速脆性介质内 ,而渤海发生的强震 ,此现象不明显 ,但都发生于横向介质速度显著突变的位置 ;在地壳不同深度上发现了普兰店至山海关横跨渤海的北西向低速异常带 ;地震层析二维速度图像与深地震测深资料的对比表明 ,研究区利用地震层析成像技术 ,在一定条件下可以获得与人工地震测深相似的效果     

云南南部地区深部电性结构特征研究

在云南南部地区布设了一条孟连-罗平的北东向大地电磁测深剖面,以开展该地区的深部电性结构探测和孕震环境探查.沿该剖面进行了114个大地电磁测深点的观测,经过对观测资料的远参考Robust处理、定性分析和二维反演,得到了沿该剖面地壳、上地幔电性结构模型,从模型的电性结构特征进一步探讨了剖面穿过的3个地震区的深部地震孕育环境.研究结果表明：沿剖面的地壳上地幔电性结构反映出与区域地质构造资料基本一致的构造特征;该区的三个强震带地球深部都存在壳内低阻体,地震发生在电阻率梯度带上;断裂带的两侧块体介质的电阻率差异是强震活动带重要的深部背景.     

滇西试验场区的地壳结构与走时表(英文)

本文根据滇西试验场及其外围地区(24°—26°N;99°—101°E)20个台站记录的40次天然地震的913个震相资料,借助自编的HYPOYAN地震参数与速度结构联合反演程序,给出了该区三层地壳结构模型DXY及其走时曲线。结果表明,DXY模型对该区的定位精度优于以往使用的J—B走时表,更优于手交震中。本文的结果对了解滇西试验场区的地壳结构和提高该区的地震定位精度有一定的意义,并且,本文的程序可以很容易地转用于其他地区的地震定位或联合反演。     

1966年邢台6.8级地震的深部结构背景

根据“八五”期间邢台地震区深部地球物理方法的综合探测研究成果，依据P波、S波联合解释和二维密度反演，并结合浅部构造和三维应力场数值模拟计算等资料，进行综合分析研究。以1966年邢台6．8级地震为例，揭示了邢台地震区的孕震发震过程。邢台地震区的深部结构和介质结构：①中、下地壳内分布有北东向高角度深断裂，深断裂两侧出现明显的波速比异常。②中地壳有低速高导层和密度不均匀异常。③上地壳底部有滑脱构造带，浅部为束鹿断凹。     

云南耿马7.2级地震地表破裂带研究

根据野外考察的实际资料,本文介绍了耿马7.2级地震地表破裂带的展布,结构要素及组合、位移分布等情况。同时依据位错资料对破裂带的应力活动及断裂两盘的运动状态进行了初步分析。认为本次地震发震构造以右旋走滑为主兼具张性,主压应力优势方位为N5°—10°E。断层两盘相对运动的总体方向为N55°W左右,断层运动的滑移角在30°—40°之间     

大别─苏鲁碰撞造山带的地震层析成像研究──岩石圈三维速度结构

对包含大别－苏鲁碰撞造山带在内的东经 １１２°－１２４°,北纬２８°－３９°区域进行地 震层析成像研究,重建其地壳及上部地幔的三维速度图像．结果表明：造山带岩石圈速度横 向不均匀性显著;大别造山带以商城－麻城断裂为界,东侧的大别地块与西侧红安地块在地 壳速度上是两个不同的速度块体;中地壳 １５—２５ｋｍ深度范围内存在低速带,与伸展滑脱构造 有关;南、北大别构造单元之下,莫霍面下凹,地壳内发育了速度为６．５－６．６ｋｍ／ｓ、向北倾斜的 相对高速体,与超高压变质岩体相对应;在大别－苏鲁造山带下方的上部地幔中存在向北倾 斜的板片状高速体,结合已有地质、地球化学证据推测,它是三叠纪俯冲的扬子地块的残留 体;俯冲板片在深部发生了断离．本文利用地震层析成像方法揭示的造山带岩石圈速度结构 细节,对研究与地表地质有关的地球动力学无疑是十分重要的．     

青藏高原东南缘地壳速度结构及云南漾濞MS6.4地震深部孕震环境

青藏高原东南缘岩石圈变形强烈、地震活动频繁,对其深部结构进行研究有助于提高对其演化及强震发震机理等问题的认识.本研究利用青藏东南缘固定和流动观测台站记录的地震P波走时数据,采用体波走时层析成像方法得到研究区地壳、上地幔顶部三维P波速度结构.结果显示,峨眉山大火成岩省内带范围呈明显的高速异常,推测为二叠纪时期地幔柱活动残留在地壳内的基性和超基性幔源物质.川西北次级块体和大火成岩省内带东西两侧存在低速带,可能是壳内部分熔融存在和中下地壳流动的证据:高原物质向南运移时受大火成岩省壳内高速体阻挡后分为两支,东支沿安宁河断裂—则木河断裂—小江断裂延伸,西支沿红河断裂向上地壳运移并逐渐穿过红河断裂.云南漾濞M_S6.4地震序列全部位于西支低速通道之上,推测构造块体SE向运动和地壳流作用使得应力在上地壳震源区进一步集中,共同驱动断裂活动导致漾濞地震发生.