秦岭造山带及邻区上地壳精细速度结构研究

秦岭造山带是华北板块和扬子板块南北两个大陆边缘长期演化的产物,各部分性质和时代不同,是一个复杂的构造混杂体。由于其所处位置的重要性,演化时间上的长期性、多旋回性,空间上的多样性、变异性,一直是地质和地球物理学研究的热点。为了沟通该区复杂的浅表地质现象与深部结构成像,获取更精细的上地壳结构成为厘定秦岭造山带不同块体之间接触关系,揭示其地球动力学演化过程的关键。本文对一条长450 km、南北向跨越鄂尔多斯地块南缘、渭河地堑、秦岭造山带、大巴山逆冲推覆带和四川盆地北缘的宽角反射与折射地震剖面采集的15个大炮数据进行了层析成像研究。本研究对690个初至走时拾取数据使用有限差分算法,采用变网格尺度及平滑参数的迭代策略,经20次迭代反演,走时均方根误差降至0.105 s,收敛良好。成像结果精细刻画了渭河地堑的低速沉积特征,系一个南深北浅的断陷盆地,最深处可达7 km,其发育主要受秦岭北缘断裂、乾县—富平断裂及渭河断裂控制。秦岭北缘断裂与安康—竹山断裂之间的秦岭造山带上地壳呈高速特征,横向变化剧烈,仅残余若干较浅的山间盆地。与南部四川盆地稳定沉积相比,大巴山逆冲推覆带下方沉积层速度结构不统一,反映了逆冲推覆作用的改造,但整体仍保留了3~6 km的沉积厚度。本文分析认为剖面中部的秦岭地区是古生代—早中生代南北板块汇聚的核心地带,之后造山带两翼的南、北陆缘分别于燕山期和新生代转入逆冲推覆和伸展两种迥异的构造环境,而现今研究区的上地壳构造格局是三次事件叠加的结果。     

深地震反射剖面揭露青藏高原陆-陆碰撞与地壳生长的深部过程

印度板块与亚洲板块的碰撞使喜马拉雅-青藏高原隆升,地壳增厚并生长扩展。探测青藏高原深部结构,揭露两个大陆如何碰撞以及碰撞如何使大陆变形的过程,是对全球关切的科学奥秘的探索。深地震反射剖面探测是打开这个科学奥秘的最有效途径之一。二十多年来,运用这项高技术探测到青藏高原巨厚地壳的精细结构,攻克了难以得到下地壳和Moho面信息的技术瓶颈,揭露了陆-陆碰撞过程。本文在探测研究成果的基础上,从青藏高原南北-东西对比,再到高原腹地,系统地综述了青藏高原之下印度板块与亚洲板块碰撞-俯冲的深部行为。印度地壳在高原南缘俯冲在喜马拉雅造山带之下,亚洲板块的阿拉善地块岩石圈在北缘向祁连山下俯冲,祁连山地壳向外扩展,塔里木地块与高原西缘的西昆仑发生面对面的碰撞,在高原东缘发现龙日坝断裂(而不是龙门山断裂)是扬子板块的西缘边界,高原腹地Moho面厚度薄而平坦,岩石圈伸展垮塌。多条深反射剖面揭露了在雅鲁藏布江缝合带下印度板块与亚洲板块碰撞的行为,不仅沿雅鲁藏布江缝合带走向印度地壳俯冲行为存在东西变化,而且印度地壳向北行进到拉萨地体内部的位置也不同。在缝合带中部,研究显示印度地壳上地壳与下地壳拆离,上地壳向北仰冲,下地壳向北俯冲,并在俯冲过程中发生物质的回返与构造叠置,这导致印度地壳减薄,喜马拉雅地壳加厚。俯冲印度地壳前缘与亚洲地壳碰撞后沉入地幔,处于亚洲板块前缘的冈底斯岩基与特提斯喜马拉雅近于直立碰撞,冈底斯下地壳呈部分熔融状态,近乎透明的弱反射和局部出现的亮点反射以及近于平的Moho面都反映出亚洲板块南缘处于伸展构造环境。     

班公湖—怒江缝合带中段深部电性结构及其构造意义

班公湖—怒江缝合带作为青藏高原拉萨地块和羌塘地块的重要缝合带, 具有比较复杂的构造演化史, 然而其深部结构和俯冲极性仍存在较大争议。本文利用横穿班公湖—怒江缝合带中段的近南北向大地电磁测线, 处理和分析大地电磁测深曲线和相位张量特征, 并通过三维大地电磁反演获得了班公湖—怒江缝合带两侧的深部电性结构。三维大地电磁反演结果显示, 沿测线分布显著的中下地壳高导异常。大致以班公湖—怒江缝合带为界, 可将中下地壳高导异常分为两部分, 北拉萨地块近水平展布的高导异常层和南羌塘地块下方明显北倾的高导异常。结合早期的研究资料, 分析认为中下地壳高导异常应该为地壳部分熔融所致, 且深部电性结构符合沿测线观测的大地热流值变化。同时, 中下地壳高导异常可能指示了中生代班公湖—怒江洋的俯冲闭合痕迹, 北倾的中下高导异常支持大洋向北俯冲至羌塘地块之下, 而北拉萨地块下方的高导异常层可能为低角度俯冲的小洋盆。     

青藏高原羌塘盆地基底结构与南北向变化——基于一条270km反射地震剖面的认识

通过收集并重新处理已有的反射地震剖面,获得了一条南北向横贯羌塘盆地主体的270km长反射地震剖面.剖面显示;羌塘盆地可能具有元古代的基底并且南羌塘盆地较北羌塘盆地深.在南、北羌塘地壳浅部(约0～3s)变形差异较大,北羌塘褶皱变形强烈,呈现出隆凹变形相间的格局,南羌塘则相对较平缓.羌塘中央隆起之下为连贯的弧形反射,其北侧发育一个深度达8km的半地堑构造,规模较大,可为油气资源储存提供有利空间.     

川东北-大巴山盆山体系岩石圈结构及浅深变形耦合

近年来,盆山体系研究已经成为大陆动力学的热点和前沿领域之一。为了进一步理解大巴山前陆的构造演化,解决该区油气勘探的关键问题,中国地质科学院与中国石化南方公司合作,2007年完成了一条300km长的深地震反射剖面。基于深地震反射剖面提供的岩石圈结构的几何图式和深地震测深剖面提供的速度数据,作者分析了川东北-大巴山盆山体系的岩石圈结构特征,探讨了变形样式与岩石圈结构的关系,提出了对大巴山造山带形成的新认识。川东北-大巴山盆山体系继承了扬子克拉通基底。较大的岩石圈厚度和强度,导致扬子克拉通在与华北克拉通拼合后的陆内造山过程中, 将其收缩变形集中在其顶部而不是中下地壳,区域性的拆离层使盖层和基底解耦,结晶地壳保持弹性只出现大尺度的挠曲几乎没有横向缩短,故大巴山造山带表现为"薄皮"、"无根"的特征。大巴山造山带的席卷深度和变形样式主要受区域性的深部滑脱面控制,该滑脱面发育于寒武系底部泥岩层内,由TWT 4 .0s反射所指示。沿该滑脱面,城口断裂将南秦岭震旦系和古生界地层逆冲到浅表并向南西推覆60km叠置于四川盆地中-古生界地层之上;且镇巴断裂和城口断裂均收敛于该滑脱层,其下伏的变质岩层基本未卷入变形。     

长江中下游金属矿集区近地表速度结构层析成像实验及应用

利用矿集区获得的小道距、长排列接收的地震反射初至波走时数据,运用层析成像方法,首次得到长江中下游典型金属矿集区——庐枞火山岩盆地近地表1000m以上的交叉速度结构。各剖面精细的速度结构揭露出庐枞矿集区隐伏的正长岩体顶界面深度与起伏形态,发现岩体顶面凸起及陡变化部位与矿体分布存在着明显的对应关系,罗河铁矿、小岭铁矿、龙桥铁矿、马鞭山铁矿处对应着高速层顶界面的凸起位置。罗河断裂在lz06-1线与lz06-3线表现为明显的横向速度变化界面。这些结果表明,长排列的深地震反射初至波走时层析成像方法能够为金属矿集区深部隐伏矿床的勘探研究提供丰富的地壳浅表结构(0～1000m)信息。     

庐枞金属矿集区深地震反射剖面探测研究:一种经济的、变化的采集观测系统实验

如何运用深地震反射剖面技术同时探测大型金属矿集区浅自几百米,深至地壳底部的地壳精细结构,揭示成矿的深部过程,是一项极具挑战性的攻关实验内容。本文针对庐枞金属矿集区的浅深兼顾的探测目标,实验了一种区域长剖面和矿集区剖面结合的变观测系统采集技术。结果表明,区域长剖面使用40m道距,240m炮距,18～20m井深,16～20kg药量,中间放炮,720道双边接收,60次覆盖的采集参数能够获得浅层至Moho的有效反射,揭示出成矿区的深部构造。矿集区剖面加密道距至10m,炮距80m,将覆盖次数增加到90次,并采用十字测线的拟三维采集技术能有效补充获得丰富的矿区浅层信息,揭露出浅层控矿构造及其与深部的联系。在经费有限的前提下,采用上述变观测系统方法来保证获得浅、深多重反射信息的采集技术是可行的,实际结果证实了该方法技术实验的成功。     

波阻抗反演技术研究进展

波阻抗是描述地层岩性的重要参数之一，而波阻抗反演是地震反演技术的一个重要分支。笔者介绍了国内外波阻抗反演技术的研究现状，分析了目前波阻抗反演存在的主要问题，对各种反演方法进行了分析，总结出各种方法的特点，并探讨了今后该领域研究的主要内容和研究趋势。     

青藏高原羌塘盆地中央隆起近地表速度结构的初至波层析成像试验

利用2条衔接并横过青藏高原羌塘盆地中央隆起的反射地震剖面探测数据,进行了初至波层析成像试验,以揭示羌塘中央隆起的表层结构特征。研究结果表明,大量的反射地震单炮记录初至清晰,长排列接收丰富了浅表构造趋势特征的信息,层析走时射线密度随地下构造的复杂程度而变化。层析反演得到的速度结构显示了高速层起伏剧烈的变化特征,其厚度与地表出露地层的年代负相关。深反射地震初至波走时层析成像可以提供丰富的地壳近地表结构信息。     

松科二井深地震反射数据Q值分析及其对含气层位的确定

地震波在地下介质中传播时,地震波能量会出现一定程度的衰减,品质因子Q作为衡量地下岩石吸收衰减属性的重要参数,对描述岩性特征以及预测油气分布具有重要意义。本文针对深地震反射数据,利用基于S变换谱比法的Q值分析技术,获得了更加准确的Q值。以松辽盆地沙河子组为主要目标层,对穿过松科二井的叠后深地震反射剖面进行Q值计算,生成Q值剖面,总结出沙河子组Q值分布特征,同时结合松科二井测井、分层和气测异常资料进行分析,推断沙河子组为含气储层,为下一步深部储层预测提供思路,为东北地区深地勘查工程提供服务。