小波多分辨分析在壳幔非均匀尺度研究中的应用

利用小波的“变焦距”多分辨功能,提出了针对壳幔过渡带复杂波形的变尺度震相分析方法,将它与壳幔过渡带非均匀尺度的研究相联系,使得传统的震相识别由“静态”转变为“动态”并编写了相应的计算程序. 对玛沁—兰州—靖边地震测深剖面壳幔过渡带的Pm波形,利用复杂性系数法获得了沿剖面的2个陆-陆碰撞带,它们分别对应玛沁断裂和海原85级强震区的位置. 利用变尺度震相分析方法得到了玛沁断裂和海原地震下方壳幔过渡带的多层Pm震相. 结果表明,海原地震下方的壳幔过渡带厚度约有20km,层状清晰,它至少由3个高低速相间的层组成;玛沁断裂所对应的壳幔过渡带大约由2个较薄的层组成. 这种分层和厚度的不同表明了鄂尔多斯地块和祁连地块的接触带、巴颜喀拉地块和柴达木地块的接触带由于陆-陆碰撞的时期和相互作用的方式不同,因此在现今可分辨的壳幔过渡带结构非均匀尺度上存在明显差异.     

张家口-渤海断裂带西缘壳幔过渡带研究

利用复杂性系数、频谱分析和小波变换方法处理了穿过张家口—渤海断裂带西缘的地震测深剖面的Pm波形资料,研究不同构造单元壳幔过渡带的多参数特征以及它们在岩石圈构造演化中的意义. 结果表明: 不同构造单元Pm波的复杂性系数和频谱特征有较大差异,内蒙地轴复杂性系数小,莫霍面具有明显的一级间断面特征,怀安—张北位于张家口—渤海断裂带的西缘,该区域Pm波复杂性系数大并且频谱为多极值,Moho面为复杂的壳幔过渡带. 利用小波分析和反射率理论地震图得到该壳幔过渡带由2～3层组成,总厚度约为6～9km,最大厚度位于怀安盆地下方. 该壳幔过渡带是大陆裂谷环境中底侵作用的产物,壳幔过渡带的分层特征与该区域中新生代的多期岩浆活动有密切联系.     

联合利用地震深反射与折射资料研究延怀盆地壳幔过渡带的性质

根据１９９２年延怀盆地的深地震反射共中心点（ＣＤＰ）叠加剖面图,提出了延怀盆地的壳幔过渡带初始模型．对于１９９３年通过延怀盆地的北京—怀来—丰镇剖面的宽角反射与折射剖面资料,进行震相分析．在一维模型基础上进行走时反演和二维射线追踪．最后,采用反射率法对延怀盆地壳—幔过渡带的上下界面的反射波ＰＭ′和ＰＭ进行了波形拟合,证明了其存在;同时明确了延怀盆地莫霍不连续面是高低速相间的薄层组成的过渡带性质．这一结构与邢台地震区壳幔过渡带结构相似．这一特征说明由于延怀盆地莫霍面附近存在深大断裂,有可能从地幔中“贯入”熔体或流体的透镜体,从而形成低速层多层结构．     

联合利用地震深反射与折射资料研究延怀盆地壳-幔过渡带的性质s

根据1992年延怀盆地的深地震反射共中心点(CDP)叠加剖面图,提出了延怀盆地的壳-幔过渡带初始模型．对于1993年通过延怀盆地的北京——怀来——丰镇剖面的宽角反射与折射剖面资料,进行震相分析．在一维模型基础上进行走时反演和二维射线追踪．最后,采用反射率法对延怀盆地壳——幔过渡带的上下界面的反射波PM和PM进行了波形拟合,证明了其存在;同时明确了延怀盆地莫霍不连续面是高低速相间的薄层组成的过渡带性质．这一结构与邢台地震区壳-幔过渡带结构相似．这一特征说明由于延怀盆地莫霍面附近存在深大断裂,有可能从地幔中贯入熔体或流体的透镜体,从而形成低速层多层结构．      

张渤构造带中东段二维P波速度结构-安新-香河-宽城剖面

为了获取首都圈地区(38.5N～41.0N，114.0E～120.0E)三维地壳精细结构，在该地区实施了6次人工爆破，进行三维深地震测深. 利用纵测线安新三台、安次旧州、三河新集、遵化平安城4炮的人工爆破资料，研究张渤带中东段的二维速度结构. 华北平原和燕山褶断带的深部分界位置大体在宝坻断裂一带，深部结构构造表现为宽约数十千米的一个异常带.分界处的壳幔结构为:结晶基底明显凹陷；壳幔边界之上为强正速度梯度层，厚约3～4 km，可能是上地幔物质上涌到下地壳底部的结果；壳内界面和莫霍边界上隆，并可能存在错断.华北盆地地壳薄，壳内存在低速体和局部结构异常；燕山褶断带地壳厚，壳内分层明显，速度分布均匀.两构造单元结构存在明显差异.      

美国南加州地壳、上地幔三维P波速度成像-莫霍面起伏的影响

应用南加州地震台网记录的6 347次区域地震的146 422个P波到时数据，并结合其它地震学方法所得到的莫霍面深度资料，在考虑莫霍面起伏变化下，确定了该区0～35 km深度内的精细三维P波速度模型．检测板分辨率实验结果说明了反演结果的可靠性．该模型提供了有关区域结构的重要信息，浅层P波速度结构与地表的地质特征相关，非常准确地反映了山脉盆地、地形地貌的差异；各深度层上的速度结构表现为分块特征，反映了以大型活动断裂为界勾画出的分区，如洛杉矶盆地、文图拉盆地、莫哈韦沙漠、半岛山脉、圣华金山谷、内华达山区及思尔顿凹槽区域整体变化的特征．圣安德列斯断层成为研究区内明显的边界，几个深度层上可以看到两侧的速度存在明显的差异，而横跨该断裂的几个剖面图上则显示了位于断层西南侧的太平洋板块区域速度较高、不均匀性较大，地震活动较深；位于断层东北部的北美板块速度偏低，非均匀性稍弱，地震活动性则较弱．比较平缓莫霍界面和起伏莫霍界面下反演得到的结果可以说明:莫霍界面的起伏对中下地壳层位速度结构的影响是明显的，尤其是在莫霍面深度变化较大的部位，这种影响更为强烈．带莫霍面形状的模型能更精确地计算射线路径和理论到时，从而使反演后的残差更小、结果更精确．      

天水地区莫霍面附近的高导层及壳幔过渡带

在天水及邻近地区大地电磁测深(MTS)和深人工地震测深(DSS)资料的基础上，阐述了天水地区深部结构轮廓，本区内莫霍面附近高导层的区域性分布成为其地壳上地幔电性结构最显著的特征之一．这一高导层与该区莫霍面附近剪切波低速槽相应，被推测为该区壳幔的过渡带．本文着重论述了莫霍面附近的高导-低剪切波速度层介质的性态特征及热力学环境，并从天水地区特定的地域环境和深部结构特征出发，对其成因机理作了粗略解释．      

佳木斯地块与松嫩地块俯冲碰撞的深反射地震剖面证据

佳木斯地块和松嫩地块是东北地区两个十分重要的地质构造单元,由于二者之间发育一套含有蓝片岩的俯冲增生杂岩-黑龙江杂岩(原称黑龙江群),其地质构造意义长期为人们所关注.巴彦—桦南深反射地震剖面揭示,佳木斯地块与松嫩地块之间存在明显向西俯冲的深反射信息,以壳内和幔内向西倾伏的楔状反射区为特征.壳内楔状反射区东与浅表层出露的黑龙江杂岩相连,向西倾伏延深至莫霍面,是俯冲增生杂岩在地壳深部的反映;幔内楔状反射区东起小兴安岭之下的莫霍面,向西倾伏延深至松辽盆地东缘,尖灭深度约78km,与多种方法得出的该区现今的岩石圈厚度(75~80km)基本一致.这一证据充分说明佳木斯地块的岩石圈地幔向西俯冲到松嫩地块岩石圈地幔之下.     

中国东部地区的壳-幔过渡带结构

莫霍面是地壳和上地幔的边界,但莫霍面并不是一个简单的"面",而是一个反映地壳和地幔物质交换、相互作用等动力学意义的"过渡带".本文综合深地震反射、宽角地震折射和高温高压岩石物理实验结果,确定壳-幔过渡带的地震P波速度变化范围为6.8~7.5 km·s^-1.在克拉通等构造活动稳定地区壳-幔过渡带内的速度梯度强且壳-幔过渡带厚度薄,而在造山带等构造活动区域壳-幔过渡带内的速度梯度弱且壳-幔过渡带厚.中国东部地区的壳-幔过渡带的平均厚度约为5~10 km,在四川盆地下方最薄（<5 km）,而在华北克拉通中部造山带下方的壳-幔过渡带最厚（~30 km）.综合地球化学结果,华北中部巨厚壳-幔过渡带主要是幔源岩浆的底侵作用和堆晶作用而形成.     

邢台震源区及相邻地区地壳上地幔速度结构研究

通过邢台震源区的两条相互垂直的折射剖面所揭示的壳幔速度结构和深部构造显示出的异常变化，Pg波在震区表现出随距离的强烈衰减；隆尧至太行山山前地带观测到21.0 km深度上的一组强反射，而通常以强振幅出现的Pm波在该段不明显．震区的下方及其西侧，地壳呈高低速相间的结构特征；上地幔顶部的速度由华北平原向山西高原递减．地壳厚度由华北平原向山西高原加厚了11 km．莫霍面在震区局部隆起．震区的超壳断裂和莫霍面不连续地段可能是岩浆入侵的通道和区域．上地幔的隆起和岩浆的侵入是形成震区异常壳幔结构和产生扩张盆地及发生邢台地震的主要原因．      

Study of crust-mantle transitional zone along the northeast margin of Qinghai-Xizang plateau

Introduction At the juncture of Qinghai-Xizang, Ordos and Alxa blocks lies the Qinghai-Xizang plateau, an area with complicated topographic and morphologic features, strong tectonic activities and frequent earthquakes (many large-magnitude earthquakes have taken place), has become a focal area for geoscience study. Many geophysical and geological surveys have been carried out in and around the area, such as deep seismic sounding (DSS), gravimetry, magnetotelluric sounding, magnetic anomaly …     

Study on Crustal Structure in Haiyuan Strong Earthquake Region

INTRODUCTIONXIJI－Halyuan－Zhon驯el region Is a well－known eaythquake－prone one In China．From 876 to1989,IOrty－five earthquakes with M。34．7 occurred In and around the。glon(Ma Xingyuan,et al,1989)．Seismic activity In this area Is evidently cha。cterized by large matlnltude and high frequency．The 1920 Haiyuan earthquake(M＝8．5)happened nght In this region,which caused a seriousdisaster and had a wide－ranging effect seldom seen worldwide．For the years,lots of…     

青藏高原东北缘莫霍界面的三维空间构造特征

通过在青藏高原东北缘设计专门的三维地震观测系统而获得的莫霍界面反射波,利用三维反演方法反演重建了该区莫霍(M)界面的构造形态,得到了研究区M界面的三维构造图像和地壳深断裂的展布,研究区M界面总体上由东北向西南方向呈逐渐下倾趋势,而在不同的块体内部又具有不同的倾斜态势,反映了不同块体之间的差异和复杂程度的不同.鄂尔多斯块体M界面变化平缓,内部结构完整且坚硬;弧形构造区M界面的倾斜趋势发生了逆转,此现象可视为该区域在挤压、变形构造作用下M界面发生了明显的扭曲变形;秦祁块体M界面呈现出较陡的倾斜趋势,在本块东南端与弧形区结合部,M界面所显示出的局部隆起可视为地壳发生了强烈扭曲变形的迹象.综合二维、三维结果认为,特殊而复杂的构造变形环境,为海原8.6级大地震的孕育和发生提供了地质条件和深部背景.     

玛沁-兰州-靖边地震测深剖面地壳速度结构的初步研究

为研究青藏高原块体和鄂尔多斯地块间的相互作用和构造变形的深部驱动机制,布设了1000km长的玛沁-兰州-靖边综合地球物理探测剖面.本文只介绍由人工地震观测资料所得到的初步结果.地壳分层性明显,以C界面为界,总体上可分为上、下地壳两大部分,每个部分又包含一些次一级的界面;横向变化的总趋势是从东北至西南地壳逐渐变厚,地壳厚度的变化主要由下地壳厚度的变化所引起;地壳平均速度,总的变化趋势是自东北向西南逐渐降低,其中在泽库以西和海原地区的速度值明显偏低;在泽库以西存在多个壳内低速层,在海原附近存在一个低速层;壳内反射界面,沿测线由东北至西南逐步增多;从地震反射波形来看,在海原地区Pc波非常强,且延续时间长;另外,在海原地区和泽库以西地区Pm波的复杂性系数很大,远远大于其他地段的值.以上结果表明,泽库以西地区和海原地区地壳-上地幔存在着明显结构异常,反映了巴颜喀拉地块和柴达木地块、祁连地块和鄂尔多斯地块间的相互作用     

深地震反射剖面揭示的海原断裂带深部几何形态与地壳形变

由于活动的青藏高原不断的隆升和推挤作用,在西南向东北的推挤作用和周缘块体的阻挡以及东北缘内部块体挤压形变的作用下,形成了多个走向不同的青藏高原东北缘构造体系.新生代构造变形和地震活动强烈,区内分布多条大型深断裂带.海原断裂是青藏高原东北缘发育的弧形活动断裂带中规模最大、活动最为强烈的一条左旋走滑型断裂带,是重要的大地构造区边界,也是控制现今强震活动的活断层.本文利用2009年完成的高分辨率深地震反射剖面的北段资料,对其进行初步构造解释,揭示出海原断裂带的深部几何形态和其两侧地壳上地幔细结构.结果显示海原断裂并不是简单的陡立或者较缓,其几何形态随着深度变化.在海原断裂之下的Moho并未错断的反射特征显示海原断裂并不是直接错断莫霍面的超壳断裂.海原断裂带及两侧岩石圈结构和构造样式的研究为探讨青藏高原东北缘岩石圈变形机制提供地震学依据.     

Crustal structure of northeastern Tibetan plateau and Ordos block: Waveform interpretation of the Maqen-Jingbian seismic refraction profile

The Maqen-Jingbian wide-angle seismic reflection and refraction experiment was carried out in 1998, which aims at determining detailed structure in the crust and top of the upper mantle and understanding structural relation between the northeastern Tibetan plateau and the Ordos block. The 1-D crustal models inferred by waveform inversion show strong variations in crustal structure, which can be classified into four different types: ① an Ordos platform with the Proterozoic crust and two high-velocity layers in the northeast section, ② a transitional crust between the northeastern Tibetan plateau and the Ordos block across the Haiyuan earthquake zone, ③ the Qilian orogenic zone in the central part, and 4 the Qinling orogenic zone in the southwestern section. The Moho depth increases from ~42 km to ~62 km from the NE part to the SW part of the profile. The crystalline crust consists of the upper crust and lower crust in northeastern Tibetan plateau. There is an obviously low P-wave velocity layer dipping northeastward, which is 12–13 km thick, at the bottom of the upper crust in Qinling orogenic zone and Haiyuan earthquake zone. The lower crust is characterized by alternating high and low P-wave velocity layers. Beneath Ordos block, i.e., the NE part of the profile, the crust shows quite a smooth increase in P-wave velocity down to the Moho at a depth of about 42 km.     

海原8．5级大震区地壳结构探测研究

对西吉－中卫剖面深地震测深资料进行处理和解释，得到了海原8．5级大震区的壳幔速度结构和深部构造，结果表明，震区南北两侧壳内存在着明显的速度结构差异，南侧呈高，低速相间的结构特征，北侧为正的速度梯度层，在震区的下方存在着M面断裂或构造异常带。     

海原构造区及其周缘上部地壳结构研究

基于甘肃省夏河县—陕西省靖边县剖面的8次人工地震初至波数据, 利用有限差分走时方法反演得到了沿该剖面长约650 km的上部地壳速度结构和结晶基底的深度分布． 反演结果显示: 海原构造区西侧的西秦岭—祁连山褶皱区上部地壳的横向非均匀性明显, 基底深度从1 km到5 km不等, 反映了褶皱区改造变形强烈的构造特征; 其东侧的鄂尔多斯盆地基底深度约为5—6 km, 其速度均匀、 稳定, 上地壳呈弱速度梯度特征; 海原构造区及海原弧形断裂带附近上部地壳的破坏变形最严重, 区内横向高低速相间分布． 综上可知, 海原构造区东西两侧上地壳结构的显著差异揭示了其结构复杂性的成因及其与地震活动性的关系．      

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．