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.     

A study on 3-D velocity structure of crust and upper mantle in Sichuan -Yunnan region, China

Many evidences indicate that the collision of two plates deformed strongly the crust of the SYR, and the deformation has been continued up to the present. In addition, the SYR is in the south segment of the South-North Seismic Zone of China, which is one of the regions in the Chinese mainland, where the seismic activity is very high, and the strong earthquakes frequently occurred. Since the 1970s, a series of large earthquakes with magnitude M>7.0 occurred in SYR, such as the 1970 Tongha…     

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...     

川滇地区地壳上地幔三维速度结构研究

根据云南和四川地震台网174个台站记录的4625个区域地震初至Ｐ波和Ｓ波走时资料，并结合其它深部地球物理资料，确定了川滇地区地壳上地幔三维速度结构．在上地壳速度异常分布中，四川盆地为正异常，川西高原为负异常，龙门山断裂带为正、负异常的边界．龙门山断裂、鲜水河断裂以及红河断裂等，在下地壳和上地幔的速度异常中仍显示出构造分界特征，说明它们可能穿透了莫霍界面．腾冲火山区和攀西构造带在50km深度上呈现负速度异常，与上地幔温度和物质组成的差异相联系．川滇地区地壳结构的总体特征是:地壳和上地幔的低平均速度，地壳厚度变化剧烈，地壳和（或）上地幔存在高导层、高热流值．这些同印度板块与欧亚板块碰撞的构造背景有关．川滇菱形块体在地壳内总体上为正常或正异常速度，而其边界的深大走滑断裂存在负速度异常，它有助于地壳块体沿断裂的侧向挤出．在主要的地震带上，中下地壳的负速度异常与地震活动性相关．多数强烈地震发生在具有正速度异常或正常速度分布的上中地壳深度上，而其下方则通常是负速度异常带．      

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.     

腾冲火山及周边地区双差层析成像

利用云南腾冲火山地区15个固定台站记录到的7923次地震的P波到时资料,采用双差层析成像方法,反演得到腾冲火山及周边地区地壳及上地幔顶部三维P波速度结构和地震重定位结果.研究发现,腾冲火山区域地壳内存在明显的地震波低速区,P波速度低于整个区域地壳速度平均值超过15%,上地幔顶部存在规模较大的低速异常区.推测腾冲火山地区存在较大规模的地幔热物质上涌以及向地壳的侵入,热物质在地壳内以岩浆囊形式存储,并且壳内岩浆囊之间可能存在岩浆通道.通过联合反演获得的地震重定位结果显示,丛集地震位置更加集中,其展布特征与断裂构造具有显著的对应关系,表明研究区域断裂构造比较活跃.获得的高分辨率三维P波层析成像结果,为进一步认识火山地区岩浆存储特征以及地震分布与区域构造之间的关系提供了新的地震学依据.     

川滇地区速度结构的区域地震波形反演研究

利用云南数字地震台网的区域地震波形资料，对川滇地区的地壳上地幔速度结构进行了初步研究. 结果表明，川滇地区上地幔顶部P波速度较小，约78 km/s，P波速度在上地幔表现为较小的正速度梯度，S波在100～160 km深度范围内表现为弱低速层. 对于较短的观测路径，不同路径的平均P波和S波速度存在明显的横向变化. 与川滇菱形块体内部的速度结构不同，在块体边界附近可以观测到比较明显的上地壳低速层，我们认为它可能与块体边界的断裂带有关；川滇菱形块体内部存在的下地壳低速层，有利于块体向南滑动，而中上地壳没有明显低速结构，可能表明川滇菱形块体向南滑动的解耦深度至少在下地壳. 根据不同路径的反演结果，给出了云南中部地区地壳内部的平均速度结构.     

A study on 3-D velocity structure of crust and upper mantle in Sichuan-Yunan region, China

Based on the first arrival P and S data of 4 625 regional earthquakes recorded at 174 stations dispersed in the Yunnan and Sichuan Provinces, the 3-D velocity structure of crust and upper mantle in the region is determined, incorporating with previous deep geophysical data. In the upper crust, a positive anomaly velocity zone exists in the Sichuan basin, whereas a negative anomaly velocity zone exists in the western Sichuan plateau. The boundary between the positive and negative anomaly zones is the Longmenshan fault zone. The images of lower crust and upper mantle in the Longmenshan fault, Xianshuihe fault, Honghe fault and others show the characteristic of tectonic boundary, indicating that the faults likely penetrate the Moho discontinuity. The negative velocity anomalies at the depth of 50 km in the Tengchong volcanic area and the Panxi tectonic zone appear to be associated with the temperature and composition variations in the upper mantle. The overall features of the crustal and the upper mantle structures in the Sichuan-Yunnan region are the lower average velocity in both crust and uppermost mantle, the large crustal thickness variations, and the existence of high conductivity layer in the crust or/and upper mantle, and higher geothermal value. All these features are closely related to the collision between the India and the Asia plates. The crustal velocity in the Sichuan-Yunnan rhombic block generally shows normal value or positive anomaly, while the negative anomaly exists in the area along the large strike-slip faults as the block boundary. It is conducive to the crustal block side-pressing out along the faults. In the major seismic zones, the seismicity is relative to the negative anomaly velocity. Most strong earthquakes occurred in the upper-mid crust with positive anomaly or normal velocity, where the negative anomaly zone generally exists below. Foundation item: National Scientific and Technological Development Program (95-973-02-02), the Climb Program (95-S-05-01) of National Scientific and Technological Ministry of China, and the State Natural Sciences Foundation of China (49874021). Contribution No. 02FE2004, Institute of Geophysics, China Seismological Bureau.     

根据接收函数反演得到的首都圈地壳上地幔三维S波速度结构

利用2002~2003年中国地震局地质研究所台阵实验室以唐山大震区为中心布设的40个流动宽频带地震台站和首都圈数字台网的33个宽频带台站的远震数据,采用接收函数非线性反演方法得到其中72个宽频带台站下方60 km深度范围内的S波速度结构.根据得到的各台站下方地壳上地幔的S波速度结构,并综合刘启元等（1997）用接收函数非线性反演方法得到的延怀盆地15个宽频带流动台站下方的地壳上地幔S波速度结构模型,给出了39°N～41°N,114°E~119.5°E区域内沿不同走向、不同深度S波速度分布.由于综合了利用首都圈数字地震台网的宽频带台站以及流动地震台阵的观测数据,本文给出了较前人同类研究空间分辨率更好的结果.结果表明: (1)研究区的速度结构,特别是怀来以东的速度结构十分复杂.在10~20 km深度范围内,研究区地壳具有高速和低速异常块体的交错结构.研究区中上地壳速度结构主要被与张渤地震带大体重合的NW向高速条带和穿越唐山大震区的NE向高速条带所控制,而其中下地壳的速度结构主要为延怀—三河—唐山地区上地幔隆起所控制.(2)研究区内存在若干壳内S波低速体,它们主要分布在唐山,三河及延怀盆地等地区.在这些地区,壳内低速体伴随着壳幔界面的隆起和上地幔顶部速度结构的横向变化.(3)地表断层分布与地壳速度结构分区有较好的相关性,表明断层对不同块体有明显的控制作用.其中,宝坻断裂,香河断裂和唐山断裂均为超壳断裂.(4)首都圈内大地震的分布与壳内低速体及上地幔顶部的速度结构有密切关系.对于唐山大地震的成因,仅考虑板块作用引起的水平应力场是不够的,有必要充分重视由于上地幔变形引起的地壳垂直变形和上地幔物质侵入造成的热效应.     

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.     

滇西地区地壳速度结构及其构造意义

使用2011年8月至2012年8月在南北地震带南段布设的密集流动地震台站记录的波形数据,采用绝对定位方法对滇西地区的1593个地震进行了初步定位,应用近震走时层析成像方法获得了滇西地区三维地壳P波速度结构。研究结果表明,攀枝花附近的高速异常从地表可一直延伸至中地壳,并在中下地壳深度与滇西北地区的高速异常形成大范围的高速块体。这一高速异常体对青藏高原物质向南逃逸起到一定的阻挡作用,可能是导致川滇活动块体北部次级块体快速抬升的重要因素。位于印度板块与欧亚板块俯冲边界的腾冲、保山地块在下地壳表现为明显的大范围低速异常,推测该低速异常与印度板块东向俯冲引起的地幔热物质上涌有关。金沙江-红河断裂带是川滇块体重要的南部边界,红河断裂带中段的弥渡至红河一带具有高速的地壳结构以及较弱的地震活动性,可能表明该区现阶段处于闭锁状态,是未来需要重点监测的地段之一。     

Crustal structure beneath the Songpan——Garze orogenic belt

AbstractThe Benzilan-Tangke deep seismic sounding profile in the western Sichuan region passes through the Song-pan-Garze orogenic belt with trend of NNE.Based on the travel times and the related amplitudes of phases in therecord sections,the 2-D P-wave crustal structure was ascertained in this paper. The velocity structure has quitestrong lateral variation along the profile.The crust is divided into 5 layers,where the first,second and third layerbelong to the upper crust,the forth and fifth layer belong to the lower crust.The low velocity anomaly zone gener-ally exists in the central part of the upper crust on the profile,and it integrates into the overlying low velocitybasement in the area to the north of Ma’erkang.The crustal structure in the section can be divided into 4 parts:inthe south of Garze-Litang fault,between Garze-Litang fault and Xiashuihe fault,between Xianshuihe fault andLongriba fault and in the north of Longriba fault,which are basically coincided with the regional tectonics division     

汶川MS8.0级地震余震分布及周边区域P波三维速度结构研究

利用川滇地区长期积累的地震走时观测资料和汶川地震余震观测资料对汶川地震震源区及周边区域地壳和上地幔P波三维速度结构进行了研究.结果表明,浅部P波速度分布与地表地质之间具有很好的对应关系.龙门山断裂带在20 km以上深度表现为高速异常带,彭灌杂岩体和宝兴杂岩体为局部高速异常区.龙门山断裂带中上地壳的局部高速异常体对汶川地震的余震分布具有明显的控制作用.在余震带南端,余震全部发生在与宝兴杂岩体对应的高速异常体的东北侧;在余震带的中段,与彭灌杂岩体对应的高速异常体在一定程度上控制了余震的分布;在余震带的东北端,宁强-勉县一带的高速异常体可能阻止了余震进一步向东北扩展.龙门山断裂带中上地壳的P波高速异常表明介质具有相对较高的强度,在青藏高原物质向东挤出过程中起到了较强的阻挡作用,有利于深部能量积累.在30 km深度之下,扬子地块具有明显的高速特征,其前缘随深度增加向青藏高原方向扩展,在下地壳和上地幔顶部已达到龙门山断裂带以西.     

张渤地震带及邻区近震体波成像及孕震环境分析

针对张渤地震带深部孕震构造环境和地幔岩浆对地壳底侵作用的问题,本文充分收集了华北地区区域数字地震台网176个固定台站记录到的观测数据,应用近震体波层析成像方法,获得了华北地区地壳的P波三维速度结构和V_P/V_S波速比.依据V_P/V_S波速比能反映岩石物理性质和流变学特征的特性,并结合人工地震测深剖面、大地电磁测深、地球化学等成果,讨论了张渤地震带的孕震环境和动力学机制等问题.研究结果显示：张渤地震带强震位于高低速异常分界线附近或偏向高速体一侧,震源体下方均存在广泛的低速异常分布,据此推测这些低速异常的存在可能与流体有关,同时也揭示出张渤地震带地震主要分布在上地壳,从震源深度分布及地壳物性结构分析上地壳具有发震的构造背景,也有发震的物性基础,是一个易震层和多震层.张渤地震带地壳内部在20 km下方存在偏高的波速比特征,这些可能反映了在该区域内中、上地壳幔源物质的侵入和热状态的岩体在横向上的变化,可能是地幔岩浆长期底侵作用的结果.由于深部幔源物质的侵入,使得地壳深部流体的供给量增加,在地壳发震层下长期存在的流体会影响断裂带的结构,降低断裂带的强度,使区域应力场发生变化从而导致断裂带上应力的集中,进而引发地震发生.     

四川芦山MS7.0地震震源区及其周边区域P波三维速度结构研究

利用四川数字地震台网和流动地震台站在芦山M_S7.0地震震后(2013年4月20日—6月23日)记录到的2026次区域地震事件的28188条P波到时资料,采用地震层析成像方法反演得到了芦山地震震源区及其周边区域中上地壳P波三维速度结构. 结果表明,浅部地壳的P波速度异常分布特征与地表地质构造、 地形和岩性密切相关,即成都断陷盆地表现出与第四纪沉积有关的低速异常区;犍为、 乐山一带的川中微升区和川青块体龙门山以西的邻近地带均表现为与构造抬升有关的高速异常;宝兴、 康定附近分布的基性火山岩及火山碎屑岩均呈局部高速异常分布. 芦山地震震源位于高低速异常分界线附近且偏向高速体一侧,其下方存在明显的低速异常分布,可能与流体的存在有关. 流体的作用导致中上地壳内部发震层的弱化,使孕震断层易于破裂,可能对芦山地震起到了触发作用. 芦山地震与汶川地震两次地震的余震密集区相距50 km,这50 km地震空区震源体的深度范围附近目前正处于高速异常区内,加之龙门山断裂带西南段又具有比较典型的断错地貌发育,使得该段地震空区(大邑—邛崃活动断裂破裂空段)现在所处的深浅部构造环境变得复杂,其潜在的地震危险性仍值得进一步关注.      

Eastward subduction of the Indian plate beneath the Indo-Myanmese arc revealed by teleseismic P-wave tomography

The deep structure of the eastward-subducting Indian plate can provide new information on the dynamics of the India-Eurasia collision. We collected and processed waveform data from temporary seismic arrays (networks) on the eastern Tibetan Plateau, seismic arrays in Northeast India and Myanmar, and permanent stations of the China Digital Seismic Network in Tibet, Gansu, Qinghai, Yunnan, and Sichuan. We combined these data with phase reports from observation stations of the International Seismological Center on the Indian plate and selected 124,808 high-quality P-wave relative travel-time residuals. Next, we used these data to invert the 3-D P-wave velocity structure of the upper mantle to a depth of 800 km beneath the eastern segment of the arcuate Himalayan orogen, at the southeastern margin of the Tibetan Plateau. The results reveal a high-angle, easterly dipping subducting plate extending more than 200 km beneath the Indo-Myanmese arc. The plate breaks off at roughly 96°E; its fragments have passed through the 410-km discontinuity (D410) into the mantle transition zone (MTZ). The MTZ beneath the Tengchong volcanic area contains a high-velocity anomaly, which does not exceed the Red River fault to the east. No other large-scale continuous subducted plates were observed in the MTZ. However, a horizontally spreading high-velocity anomaly was identified on the D410 in some regions. The anomaly may represent the negatively buoyant 90°E Ridge plate or a thickened and delaminated lithospheric block experiencing collision and compression at the southeastern margin of the Tibetan Plateau. The Tengchong volcano may originate from the mantle upwelling through the slab window formed by the break-off of the subducting Indian continental plate and oceanic plate in the upper mantle. Low-velocity upper mantle materials on the west side of the Indo-Myanmese arc may have supplemented materials to the Tengchong volcano.     

Crustal structure beneath the Songpan—Garze orogenic belt

The Benzilan-Tangke deepseismic sounding profile in the western Sichuan region passes through the Song-pan-Garze orogenic belt with trend of NNE.Based on the travel times and the related amplitudes of phases in the record sections,the 2-D P-wave crustal structure was ascertained in this paper.The velocity structure has quite strong lateral variation along the profile.The crust is divided into 5layers,where the first,second and third layer belong to the upper crust,the forth and fifth layer belong to the lower crust.The low velocity anomaly zone gener-ally exists in the central part of the upper crust on the profile,and it integrates into the overlying low velocity basement in the area to the north of Ma‘erkang.The crustal structure in the section can be divided into 4parts:in the south of Garze-litang fault,between Garze-Litang fault and Xianshuihe fault,between Xianshuihe fault and Longriba fault and in the north of Longriba fault,which are basically coincided with the regional tectonics division.The crustal thickness decreases from southwest to northeast along the profile,that is ,from62km in the region of the Jinshajiang River to 52km in the region of the Yellow River.The Moho discontinuity does not obviously change across the Xianshuihe fault basesd on the PmP phase analysis.The crustal average velocity along the profile is lower,about 6.30 km/s.The Benzilan-Tangke profile reveals that the crust in the study area is orogenic.The Xianshuihe fault belt is located in the central part of the profile,and the velocity is positive anomaly on the upper crust,and negative anomaly on the lower crust and upper mantle.It is considered as a deep tectonhic setting in favor of strong earthquake‘s accumulation and occurrence.     

2-D crustal Poisson's ratio from seismic travel time inversion in Changbaishan Tianchi volcanic region

Based on the inversion method of 2D velocity structure and interface, the crustal velocity structures of P-wave and S-wave along the profile L1 are determined simultaneously with deep seismic sounding data in Changbaishan Tianchi volcanic region, and then its Poisson's ratio is obtained. Calculated results show that this technique overcomes some defects of traditional forward calculation method, and it is also very effective to determine Poisson's ratio distribution of deep seismic sounding profile, especially useful for study on volcanic magma and crustal fault zone. Study result indicates that there is an abnormally high Poisson's ratio body that is about 30 km wide and 12 km high in the low velocity region under Tianchi crater. Its value of Poisson's ratio is 8% higher than that of surrounding medium and it should be the magma chamber formed from melted rock with high temperature. There is a high Poisson's ratio zone ranging from magma chamber to the top of crust, which may be the uprise passage of hot substance. The lower part with high Poisson's ratio, which stretches downward to Moho, is possibly the extrusion way of hot substance from the uppermost mantle. The conclusions above are consistent with the study results of both tomographic determination of 3D crustal structure and magnetotelluric survey in this region.     

腾冲火山区地壳结构的人工地震探测

介绍在腾冲地区完成的由一条近南北方向纵测线和两条近东西向的非纵测线组成的人工地震测深工程以及对纵测线资料解释的初步结果。上地壳的平均速度为５．９ｋｍ／ｓ,顶界面深度为２３ｋｍ左右;中地壳可分为２层,平均速度为６．１７ｋｍ／ｓ;纵线的平均地壳厚度为４０ｋｍ。在团田至腾冲之间的基底速度相当低（５．８０ｋｍ／ｓ）。在腾冲与固东之间的中地壳界面有局部上拱现象。局部地区的地壳速度偏低以及壳低界面上拱可能与岩     

青藏高原东南缘瑞利波群速度分布特征及其构造意义探讨

青藏高原东南缘是研究印度—欧亚板块碰撞过程、块体间相互作用和壳幔变形机制的重要地区.本文利用川滇地区流动地震台阵和固定地震台网共557个台站的连续波形数据,基于改进的背景噪声处理流程和分析方法得到了6023条瑞利波群速度频散曲线,反演获得了6~48s的瑞利波群速度分布图像.结果显示在四川盆地内部短周期群速度分布较好地揭示了盆地内沉积层厚度的横向变化.在30~48s周期,四川盆地西部群速度存在南低、北高的特征,推测是南部中下地壳和上地幔温度较高引起的.温度的增高降低了地壳的力学强度,在青藏高原东向挤压作用下盆地西南部地壳更易发生变形,并导致脆性上地壳在新生代产生地壳缩短和褶皱、断裂等地质活动.攀枝花及其周边地区从地壳浅部至上地幔深度的高速异常体,可能与基性和超基性岩的侵入有关.该高速体具有较大的介质强度,在一定程度上阻碍了青藏高原物质东南向的运移,这可能是造成丽江—小金河断裂两侧巨大高程差异的重要因素.自24s开始,南盘江盆地表现为明显的高速异常,与华南块体西南部其他区域的深部结构存在明显差异.反演的S波速度结构揭示,自中上地壳至上地幔,南盘江盆地的速度一直高于北侧其他区域.结合此地区的地壳运动模式,推测介质S波速度较高、力学强度较大的南盘江盆地对青藏高原物质的东南向逃逸具有一定的阻挡作用.