华北平原中部地区深部构造背景及邢台地震（二）

1966年3月22日邢台7.2级地震极震区的人工爆炸地震波场十分复杂。其运动学和动力学特征表明,沿人工爆炸测线地区的深处存在着许多深断裂,且将全测线切割成为五个块段,断裂面常延伸到莫霍界面和上地幔顶部的坚硬介质。极震区则为更特殊的块段结构。 极震区人工爆炸地震波的视速度V~*、视周期T~*、界面速度V_d、介质对能量的吸收系数α~*均有异常的变化,是一个断裂错综分布,宽约10-20公里的破碎地带。 7.2级地震震中区下面存在着两组深大断裂,且在此汇集。在震源深度附近的介质中,局部水平错动可达4公里左右,上地幔顶部在此隆起。     

2003年9月27日俄蒙中边界7.9级地震的中期预测及其重要意义

2003年9月27日在俄罗斯(靠近蒙古、中国边界)发生了7．9级地震。作者在两年前对俄蒙中边界7．9级地震作过中期预测，预测意见和这一巨震的比较表明：这一预测是成功的，预测的依据是清楚和明了的。这显示了12个8级左右巨震的空间有序图象。6对对应地震的迁移速度(v)的平均值为14．50km/a，6个v值的变化范围在10—22km/a之内。从而提出：在地壳深处(甚至上地幔上部)可能存在一种巨型结构，它在控制着这些巨震的有序和重复迁移。     

长白山天池火山研究进展

长白山天池火山距今４１０５年以来至少发生过两次大规模喷发。其最近的一次大喷发发生于公元８５０～１０４０年间。估计了这次喷发的喷发物体积和Ｃ１，Ｆ，Ｓ等的释放量。数值模拟表明，该次大喷发对全球气候变化产生过重要影响，最近的地球物理探测结果显示，在该火山下面存在地壳和上地幔双层岩浆房。认为该火山现在仍是一座具潜在灾害性大喷发危险的现代活动火山。     

华北东部地区上地幔运动与盆地形成关系的模拟研究

在综合分析华北东部深部构造、盆地构造及其动力学特征等资料的基础上,运用离心技术讨论了该区盆地形成机制与上地幔运动的关系。这种离心技术采用物质密度差代替温度差是一种新的实验方法。 实验结果表明,上地幔对流、上地幔隆起(或底辟)以及重力均衡作用产生了华北地壳的单向引张力,从而导致箕状盆地的形成。 作者认为,华北东部地区盆地形成和发展的动力源与上地幔的运动和重力作用密切相关     

宁夏地区上地幔地震各向异性特征

利用宁夏6个三分向宽频带数字地震台记录的震中距在85°—110°,震级大于6级的远震SKS波震相作了偏振分析,采用Silver-Chan方法求得了分裂参数,获得了宁夏地区上地幔各向异性图像.结果表明,宁夏地区上地幔各向异性普遍存在,本区盐池台(YCI)所在的鄂尔多斯块体下方的各向异性可归结为"化石"各向异性,其它地区的各向异性特征则反映了正在进行的构造运动,由此可为贺兰山脉东西两侧复杂的运动图像提供深部证据.最后推测本区的青藏高原东北缘—阿拉善块体及银川断陷区壳、幔的运动是耦合的,而鄂尔多斯块体地区壳、幔的运动型式尚不明朗.     

利用粘滞模型研究华北地区中强地震的趋势特征

通过对华北地震区块体以及板块运动的分析研究,建立粘滞模型对华北块体深部地壳及上地幔的力学特征进行研究,在给定的边界条件下解出华北地震区的应力松弛周期为56年。通过对华北地震区1900年以来MS≥6.0级地震的周期和蠕变曲线的分析,得出了和粘滞模型一致的结果。据此判断华北地震区在2022年之前处于平静期,在此期间将有多次5级左右地震发生的可能,印尼巨震的发生使边界条件发生显著变化,可能导致平静期缩短。     

天山上地幔结构及其对壳内构造运动的作用

以深部地球物理资料为基础,介绍了天山地震带上地幔的基本结构,讨论了天山不同地区上地幔介质的动力学性质和可能的驱动机制。认为水平挤压形变是造成西天山和天山毗邻西昆仑附近区域上地幔岩石圈缩短和增厚的主要原因;而在中天山和东天山靠近准噶尔盆地南缘一带,除了板块运动造成的水平挤压力之外,上地幔热物质有可能上浮甚至侵入到地壳之中。它们与水平运动一样,对壳内脆性介质的构造活动起到非常重要的作用,特别是地壳底部莫霍面附近的低速滑脱层成为震源区深部构造的一个明显标志。此外,自从印度 亚洲大陆碰撞以来,天山部分地区固结冷却的山根有可能在多重挤压变形和小尺度热对流的共同作用下,脱离它们的原有的层位而沉入上地幔     

中国大陆及邻区上地幔P波各向异性结构

利用分布在中国大陆及邻近地区的213个地震台站记录到的远震P波走时数据和弱各向异性条件下P波速度扰动调和分析方法,研究了中国大陆上地幔P波各向异性结构.研究结果表明中国大陆西部上地幔变形主要受印度大陆俯冲的影响.印度大陆的P波快波方向总体为NNE方向,与绝对板块运动方向一致,这表明印度大陆上地幔流动方向与板块运动方向一致.青藏高原内部、东天山的P波快波方向与主压应力方向接近,而在青藏高原南缘、北缘及东北缘等块体边界地区P波快波方向与主压应力方向垂直.中国大陆东部上地幔变形主要受菲律宾板块和太平洋板块俯冲的影响.在扬子板块内部P波快波方向为SE方向,这与绝对板块的运动方向一致.华北地区的各向异性结构较为复杂,可能与华北克拉通裂解有关.中国大陆东北的东部平均方向为SE,而在兴安岭一侧为SSW方向,即平行于构造线方向.根据各向异性的倾角,中国大陆及邻区上地幔各向异性结构大体可分为三块:1)青藏新疆地区的各向异性倾角接近水平,推测该区形变力源主要为上地幔物质水平流动.2)南北带地区的各向异性倾角较大,特别是在青藏东缘地区的倾角约为40°,这可能是由于青藏向东挤出过程中受华南地块和鄂尔多斯地块的阻挡,在板块边界地区产生了垂直变形.3)中国东部地区各向异性结构较为复杂,在中国大陆东北部各向异性倾角接近水平,这可能是该区上地幔变形主要受太平洋板块俯冲的影响,而在太行山、大别-苏鲁地区各向异性倾角较大,这表明该区上地幔以垂直变形为主.     

中国大陆壳幔运动耦合作用分析

板块运动是地壳和上地幔变形的主要动力来源之一。因为只有地壳变形能被直接观测到,所以将上地壳变形场与下地壳和上地幔变形场比较是研究壳幔运动耦合作用的主要方法之一。利用中国大陆GPS观测结果,结合第四纪活动断层和由20世纪以来发生的地震资料反演获得的地球表层的水平应变率场,并将相关结果与Pn波各向异性及剪切波分裂的快波方向相比较,探讨中国大陆壳幔运动耦合作用。结果发现,总体来看活动性强的构造单元,其深部上地幔塑性剪切带的展布与上地壳脆性剪切带的方位有较大的差异;反之,活动性弱的构造单元,差异较小。活动构造单元其上地壳与下地壳—上地幔之间构造变形活动差异较大的原因,可能是在这个部位上、下地壳之间构造活动有一定程度的解耦,使下地壳以上部分的活动与其下“大地幔流”的运动趋势发生差异,从而产生构造应变能积累     

天山地区岩石层及软流层的结构

将远震P波走时残差同区域工业爆破的P波走时相结合,得到了天山地区上地幔的速度结构图象。按照上地幔的性质,此区域可分为两个部分,其分界线位于Talasso-Fergana断层附近。断层东边区域的上地幔结构类似于裂谷带结构,由两个低速层夹一个高速层组成。其上地幔速度与地表起伏有明显的对应关系,这表明天山东部的隆起与上地幔的地热作用有关。而在天山西部,其上地幔具有一稳定地台的结构,而地壳收缩似乎是此地区这一部分的造山作用最可能的解释。岩石层变形方式的不同必然引起天山上述两部分边界上地壳岩石的相对右旋位移,沿Talasso-Fergana断层已观察到了这种概念模式的位移。     

中国境内天山上地幔小尺度对流与造山作用

根据横跨天山的流动地震台阵记录的走时数据, 利用地震层析成像技术获得了库车-奎屯剖面660 km深度内上地幔P波速度结构. 由P波速度模型导出了相应的上地幔二维密度模 型. 利用有限单元方法联合网格-粒子方法, 研究了中国境内天山由于密度差异分布引起的上地幔小尺度对流. 给出了对流的基本形态特征, 并分析了上地幔对流与造山作用的相互影响关系. 结果表明: (1) 北天山—准噶尔盆地下方的上地幔中存在一个逆时针对流环, 对流环尺度为500 km左右; (2) 南天山—塔里木盆地一侧的上地幔中存在一个顺时针对流环, 但相对较弱; (3) 上地幔对流速度值在很大程度上受黏滞系数变化的影响, 但天山上地幔顶部对流速度值不应小于20 mm/a; (4) 塔里木盆地向北的水平推挤作用是天山新生代隆升的决定性因素, 同时, 上地幔小尺度对流对天山现今构造变形格局也起着重要作用; (5) 塔里木板块向北的运动对上地幔对流场的影响很小.     

唐山大震区深部构造的初步研究

本文介绍利用地震转换波测深法研究1976年7.8级唐山大震区深部构造的某些结果,得出了沿两条测线的深部构造剖面图。发现在极震区的数十公里的范围内,地壳和上地幔具有异常结构,在地壳中部比震区外围多出一个中间层位,埋深约12-20km,地壳上部界面向上挠曲,而莫霍面和上地幔顶部界面却强烈地向下挠曲,引起了震区岩石圈厚度的加大,在震区存在深浅不等的深部断裂。深部构造与震源分布的对比表明,唐山主震和绝大多数余震均分布在壳内中间层之上,有的甚至就分布在壳内中间层的上、下界面附近。转换波测深结果表明,本区地壳上地幔中强烈的升降差异运动可能是唐山大震的重要促发因素。     

南极长城站地壳和上地幔各向异性分析

利用我国第24次和第25次南极科学考察队于2008年2月—2010年3月南极长城站记录到的地震事件数据进行剪切波分裂研究. 选取近震事件对Sg波进行剪切波分裂计算,结果表明快波偏振方向有两个,分别为北东向和近南北向; 慢波延迟时间的范围为1.45—5.17 ms/km,平均值为3.54 ms/km.同时选取长城站记录到的远震数据SKS波震相进行剪切波分裂计算,得出上地幔快波偏振方向优势取向为北东向, 慢波延迟时间平均值为1.60 s. 剪切波分裂结果显示长城站地区地壳和上地幔具有明显的各向异性, 并显示长城站地区地壳与上地幔快波偏振方向几乎平行,表明壳幔变形的一致关系.另外,地壳和上地幔各向异性的快波偏振方向不仅与长城站附近的海沟方向平行,同时也与绝对板块的运动方向平行.该结果进一步说明了绝对板块的运动是构成上地幔各向异性的主要原因.      

利用远震接收函数的共转换点叠加方法研究华北克拉通上地幔过渡带结构

上地幔过渡带的结构形态对于研究上覆岩石圈的构造环境有十分重要的意义。本文通过对横跨华北克拉通中东部的一条北西向的测线L上分布的35个宽频带台站记录的远震数据进行接收函数的计算和共转换点叠加成像,得到了测线下方上地幔过渡带的结构。成像结果表明：华北克拉通的三个陆块处于不同的构造环境,西部陆块较为稳定,中部造山带位于地幔对...     

基于三重震相研究青藏高原和西北太平洋俯冲过渡带速度结构

上地幔过渡带是上、下地幔物质交换的一个重要场所。上地幔过渡带属性为推测地幔温度,其化学组分以及地幔对流等相关动力学研究提供了一个很重要的途径。本文回顾了对上地幔间断面的认识过程,简要介绍了近年来随着高温高压实验技术提高,地震学研究对上地幔过渡带所取得的最新进展。     

《中国地壳上地幔地球物理探测成果》一书即将出版

《中国地壳上地幔地球物理探测》一书,由国家地震局科技监测司领导的编写组编写,并即将由地震出版社出版。地壳上地幔探测是地球物理学的基础工作,它不仅可以从静态角度了解地壳上地幔的结构构造、物质组成、物质状态,而且还可以从动态角度研究地球的动力学、动力史,研究深部地质作用原理,探索地球深部运动的过程     

重震反演中国东北地壳上地幔三维密度结构

本文利用重力和地震P波到时数据反演得到了中国东北地区地壳上地幔三维密度结构.与单一的重力或地震反演相比,重震反演一方面有效地克服了重力反演结果垂向分辨率低的问题,另一方面也提高了地震反演结果的可靠性.结果显示:中国东北地区的地壳及上地幔剩余密度异常分布与构造单元具有明显的相关性,造山带对应低密度异常,盆地对应高密度异常;区域内火山下方有明显的低密度体存在,可能是由于太平洋板块俯冲进入上地幔并部分滞留,在滞留板块深部脱水和软流圈热物质共同作用下产生了上涌岩浆,喷发后形成了火山.     

中国西北及周边地区上地幔密度异常驱动小尺度对流

假设地震层析成像提供的地震波速异常对应于上地幔物质的密度异常分布，而该密度异常直接源于上地幔热对流相应的温度扰动. 在给定边界条件下，利用三维傅里叶变换，在波数域内求解控制流体行为的运动方程和连续性方程，得到上地幔小尺度对流流场. 利用密度异常驱动上地幔小尺度对流的数学 物理模型，采用胥颐、刘福田等提供的地震层析成像数据计算得到了我国西北及周边地区上地幔对流模式. 结果表明，对流流场的顶部在岩石圈较薄的盆地区域呈现上升发散流动特征，如塔里木盆地、柴达木盆地、哈萨克斯坦块体及准噶尔盆地；岩石圈较厚的山脉则对应了会聚下降的流动特征，如天山山脉、昆仑山山脉和祁连山山脉. 同时，塔里木盆地处于拉张状态，驱动其上地幔物质南下向青藏高原北部西昆仑运动，以及北上向天山下部流动，这可能是天山隆升的原因之一.      

连云港——银川岩石圈壳—幔组合结构剖面构造应力场的有限元数值模拟

从岩石圈壳－幔组合结构出发，选择了大华北岩石圈块体内一条ＮＷＷ向连云港－银川的岩石圈壳－幔组合结构剖面，试图先从一个简单的力学模型开始，用二维有限元法得到岩石圈（地壳和上地幔顶盖层）中的构造应力场的分布特征，从而解释板内地震与岩石圈壳－幔结构比值（Ｒ）相关的力学原因。     

《中国地壳上地幔地球物理探测成果》一书评介

地壳上地幔探测是地球物理学的基楚工作,为了较全面系统地反映我国地壳上地幔地球物理探测成果,国家地震局组织多年从事地壳上地幔地球物理探测研究工作的专家和科技工作者编写了《中国地壳上地幔地球物理探测成果》一书。目前该书已由地震出版社出版。