壳-幔侧面波（Pn）速度的横向变化与界面温度横向差异的讨论

本文得到壳-幔界面侧面地震波速度的横向变化与界面温度的横向差异密切相关。侧面波（P_n）速度V_Pn与地面大地热流值q存在统计关系:     

福州-泉州-汕头地区地壳结构的爆炸地震研究

本文根据1982和1985年在福州-泉州-汕头地区的人工爆炸地震测深资料,分析了震相特征,共识别到九个波组:P₁、P_g、P_g^′、P₃^°、P₄（P₄^°）、P₅^°、P_n（P_n^°）、P₇^*及S波组。通过对波的走时反演、正演拟合、理论地震图和射线追踪方法反复计算,得到了该区地壳与上地幔结构模型。结果表明,该区具有大陆地壳向海洋地壳过渡的边缘地区结构特征。地壳P波速度6.30km/s,莫霍面速度7.90km/s,地壳厚度30km,由三层构成,厚度分别为3km、15km和12km。在中地壳存在一层速度为5.50-5.90km/s、厚度为3.0-4.0km的低速层,低速层分布与温泉出露有密切的关系。在下地壳下部有一数公里厚的高速致密的壳-幔混合物层,其形成原因是由于上地幔物质上涌并迁移到下地壳的结果。此外,还讨论了莫霍面结构,界面起伏和断裂展布概况。     

青藏高原中部Quasi-Love波的识别及其转换点揭示的东西向方位各向异性变化

目前人们利用4种基本的地震波现象研究地震各向异性,如横波双折射、面波散射、与传播方向有关的走时异常和PS转换波震相.本文利用面波散射产生的Quasi-Love（QL）波研究青藏高原上地幔顶部的各向异性结构特征.首先利用中国地震台网昌都（CAD）台记录的地震波形资料识别出产生QL波的路径,并利用合成地震记录和垂直偏振极性分析证实所观测到的为QL波,而不是高阶振型的Rayleigh波或其他体波震相;然后由Rayleigh波、Love波和QL波的群速度估算了各向异性结构横向变化的转换点;不同周期时,转换点的位置不同,这种频率依赖性还需要进一步的模拟研究.Love波向Rayleigh波耦合（产生QL波）的转换点位置揭示了青藏高原面波方位各向异性变化特征,并以南北向构造带的东西分段性、上地幔流引起的地球内力诱导岩石形变解释了青藏高原各向异性的东西向差异性.     

青藏高原中东部地壳和上地幔顶部P波层析成像

为获取青藏高原中东部地壳和上地幔顶部的精细结构,本文基于1万4 484条天然地震的P波（Pg和Pn）到时数据,对青藏高原中东部地壳和上地幔顶部进行P波三维速度结构层析成像,获取了该区域内地壳P波、上地幔顶部Pn波的速度结构和地壳厚度信息。层析成像结果显示,青藏高原中东部地壳P波速度范围为5.2—7.2 km/s,上地幔顶部Pn波速度范围为7.7—8.4 km/s,地壳厚度范围为48.0—68.6 km,地壳和上地幔顶部存在强烈的横向不均匀性,与地质块体分布有较好的对应关系。地壳P波速度结构显示,研究区中、下地壳分布有较大范围的低速区,上地壳与中下地壳P波分布存在明显的差异:羌塘地块和巴颜喀拉地块在上地壳主要表现为高速异常,随着深度增加逐渐表现为低速异常;而柴达木地块在上地壳主要表现为低速异常,下地壳则表现为高速异常;柴达木地块和拉萨地块在上地幔顶部表现为较高的Pn波速度,最高约为8.4 km/s,而在巴颜喀拉地块和羌塘地块东部,Pn波总体上表现为低速,最低约为7.7 km/s。研究区内地壳厚度的总体特征表现为南厚北薄,其中羌塘地块东部和拉萨地块的地壳较厚,而柴达木地块和巴颜喀拉地块东部的地壳相对较薄,羌塘地块西部存在局部的地壳变薄现象,反映了印度板块对欧亚板块北向俯冲作用下的岩石圈变形特征。      

海城地区地震波的衰减特征

本文用文献[1]的结果计算了可以用多台P初动振幅测定Q值的理论曲线, 并使用海城地震的部分余震的资料测定了海城地区地壳上层介质的Q值.通过与由 P_n 资料得到的上地幔顶部介质的 Q_M 值比较, 并对 P_n、P初动半周期进行统计表明, 海城地震区东南部上地幔顶部介质的衰减特征与其他地区的不大相同, 与地壳上部介质的衰减特征也不一样, 说明那里深部物质的熔化程度可能比其他地方的物质的熔化程度高.      

地震层析地球内部密度分布横向不均匀研究

本文使用Woodhouse和Dziewonski等分别用S波和P波层析分析提供的,以670km深度为分界的上地幔和下地幔地震波传播所反映出的横向不均匀的球谐函数系数,假定地幔内部密度与正常水平的偏离分别与P波和S波的速度V_p和V_s成比例（下地幔δρ=γδV_p,上地幔δρ=σδV_S²）,并用一组新的球谐函数系数表示全地幔密度分布模型.计算结果表明:1.比例系数γ=0.199,σ=3.13×10^-5时,该全地幔密度模型可以70％恢复Dziewonski提供的下地幔密度模型,50％恢复Woodhouse提供的上地幔密度模型.合成密度分布基本上反映了分别由P波和S波速度异常所提供的地幔密度分布特征;2.所有穿过太平洋中部的剖面均明显地显示出一个低密度异常从地表一直延伸到核-幔边界;3.所有大陆下部均存在一个高密度异常区,而且深入到1200-1300km深度处;4.由密度异常的正、负交替基本上将部分地区地幔分成为3层,其深度依次为:第1层25-1300km左右,第2...     

中亚地区上地幔 P 波速度结构特征探讨

用多重反射 P 波的走时研究了中国西北和中亚地区下部上地幔 P 波的速度结构的横向不均匀特征.其方法为用 WKBJ 法计算出70年代发生于中国大陆地区的7个大地震的 P波和 PP 波的理论地震图,而后求出其与观测波形的 PP 波减 P 波的走时残差.该残差值反映了震中至台站路径中点附近的上地幔速度结构.结果表明:位于苏联中亚地区的俄罗斯高原,图兰高原及西伯利亚高原西部地区下面的上地幔速度结构与加拿大地遁的情况相近;而中国西北部的褶皱带及苏联的中亚褶皱系统,哈萨克褶皱带下面的上地幔的 P 波速度较低.表明上地幔速度结构与地质构造有关.      

利用面波波形模拟探测中国大陆地壳和上地幔波速结构的分区特征

对穿过中国大陆东部、中部、北部和西部4个不同地区的8条地震射线路径的波形进行拟合分析,反演得到了各路径下方的一维平均波速结构.反演得到的地壳和上地幔波速结构表现出明显的分区特征,该特征与已知的大地构造单元和已有的研究成果吻合较好. 表明面波波形拟合方法是一种可靠的探测地壳和上地幔波速结构的方法,且比单纯利用基阶面波频散对上地幔结构探测更具优势.      

中国上地幔剪切波速度结构的初步研究

本文通过合成SH波理论地震图的方法,利用SS-S走时和SS波波形资料,研究了我国上地幔剪切波速度结构。初步结果表明,我国大陆上地幔可以分成两个独立不同的速度结构模型:一是青藏高原;另一是中国大陆东部。两部分均存在剪切波低速层,但埋藏深度不同,高原部分是100km,东部地区是60km,两部分的差异大约在350km以下趋于消失。在405km和660km深处存在剪切波的速度间断面。400km以下青藏高原和中国大陆东部地区剪切波的速度结构与北美洲、北大西洋西部、欧洲、阿尔卑斯带地区的结构一致,说明在这几个地区上地幔剪切波速度结构的横向变化在400km以下很小。     

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.     

壳-幔过渡带首波传播特征

上地幔速度结构是影响Pn波几何衰减特征的主要因素,本文利用合成理论地震图方法,研究了壳-幔过渡带速度梯度对Pn波几何衰减特征的影响.结果表明,Pn波的衰减特征对上地幔的速度梯度十分敏感,如：1000 km处Pn波的振幅,在相当于将均匀上地幔经展平变换后的等效速度梯度(0.0013 s-1)模型下,约为在半无限空间上叠加一层的简单模型下的10倍;当震中距大于某一距离后,具有速度梯度模型下的Pn波振幅随震中距衰减的速度明显小于无速度梯度的半无限空间模型下Pn波振幅的衰减速度,速度梯度越大,衰减速度越慢,在某一距离范围内,振幅甚至有增大的趋势;当存在速度梯度时,Pn波的几何衰减随频率而变化.上述结果对深入理解Pn波在区域震中距范围内的衰减规律提供了理论依据.     

黄海及其邻近地区的Pn波速度与各向异性

利用中国东部地震台网和ISC 报告1980~2004年的地震走时数据,反演了黄海及其邻近地区的Pn波速度和各向异性,根据岩石层地幔的横向非均匀性分析了区域地质构造的深部特点.Pn波速度的变化与区域地质构造有一定的对应关系,黄海地区上地幔顶部的P波平均速度较高,没有发现明显的低速异常,表明上地幔顶部不存在大范围的地幔扰动.速度异常的分布表明,南黄海东部和西部有可能分属于不同的构造块体,其间的分界大致对应于南北走向的黄海东部断裂带,具有相对较低的Pn波速度.边界东、西两侧的Pn波各向异性存在明显的差异：南黄海西部Pn波的快波方向以北东—北北东方向为主,反映了海区内部扬子块体向北运动产生的构造变形;南黄海东部Pn波的快波方向为南北方向,与黄海东部断裂带的走向基本一致,说明黄海东部和西部之间存在一个深达岩石层地幔的南北向转换边界.结合相关资料估计黄海东部断裂带在中生代时期发生了右旋走滑运动,以响应中国东部郯庐断裂带的大规模左旋剪切以及南黄海扬子块体的向北嵌入.     

Fine structure of Pn velocity beneath Sichuan-Yunnan region

We use 23298 Pn arrival-time data from Chinese national and provincial earthquake bulletins to invert fine structure of Pn velocity and anisotropy at the top of the mantle beneath the Sichuan-Yunnan and its adjacent region. The results suggest that the Pn velocity in this region shows significant lateral variation; the Pn velocity varies from 7.7 to 8.3 km/s. The Pn-velocity variation correlates well with the tectonic activity and heat flow of the region. Low Pn velocity is observed in southwest Yunnan , Tengchong volcano area, and the Panxi tectonic area. These areas have very active seismicity and tectonic activity with high surface heat flow. On the other hand, high Pn velocity is observed in some stable regions, such as the central region of the Yangtze Platform; the most pronounced high velocity area is located in the Sichuan Basin, south of Chengdu. Pn anisotropy shows a complex pattern of regional deformation. The Pn fast direction shows a prominent clockwise rotation pattern from east of the Tibetan block to the Sichuan-Yunnan diamond block to southwest Yunnan, which may be related to southeastward escape of the Tibetan Plateau material due to the collision of the Indian Plate to the Eurasia Plate. Thus there appears to be strong correlation between the crustal deformation and the upper mantle structure in the region. The delay times of events and stations show that the crust thickness decreases from the Tibetan Plateau to eastern China, which is consistent with the results from deep seismic sounding.     

Fine structure of Pn velocity beneath Sichuan-Yunnan region

We use 23298 Pn arrival-time data from Chinese national and provincial earthquake bulletins to invert fine structure of Pn velocity and anisotropy at the top of the mantle beneath the Sichuan-Yunnan and its adjacent region. The results suggest that the Pn velocity in this region shows significant lateral variation; the Pn velocity varies from 7.7 to 8.3 km/s. The Pn-velocity variation correlates well with the tectonic activity and heat flow of the region. Low Pn velocity is observed in southwest Yunnan, Tengchong volcano area, and the Panxi tectonic area. These areas have very active seismicity and tectonic activity with high surface heat flow. On the other hand, high Pn velocity is observed in some stable regions, such as the central region of the Yangtze Platform; the most pronounced high velocity area is located in the Sichuan Basin, south of Chengdu. Pn anisotropy shows a complex pattern of regional deformation. The Pn fast direction shows a prominent clockwise rotation pattern from east of the Tibetan block to the Sichuan-Yunnan diamond block to southwest Yunnan, which may be related to southeastward escape of the Tibetan Plateau material due to the collision of the Indian Plate to the Eurasia Plate. Thus there appears to be strong correlation between the crustal deformation and the upper mantle structure in the region. The delay times of events and stations show that the crust thickness decreases from the Tibetan Plateau to eastern China, which is consistent with the results from deep seismic sounding.     

古雷—石城地区地壳与上地幔地震波速度结构及莫霍面特征

本文是1986年古雷—石城剖面及嵩口—宜城剖面深地震测深资料的初步研究结果。 对古雷—石城的纵剖面资料,分析了震相特征,共识别出五个波组:P_2、P_3~0、P_4~0、P_5~0及P_n(P_n~0)。通过对波的走时反演,正演拟合和理论地震图方法等计算,得到了该区地壳与上地幔结构模型。 古雷—石城地区地壳具有多层结构,并可划分为上、中、下三层。古雷炮点给出的厚度分别为1.0km、15.7km、12.8km,地壳平均速度为6.29km/s,深度为29.5km,上地幔顶面P_n波速度为7.83km/s。石城炮点给出厚度分别为1.8km、18.3km、12.4km。地壳平均速度为6.29km/3,深度为32.4km,土地幔顶面P_n速度为8.00km/s。 在中地壳下部存在一低速层,其厚度为2.8km,速度为5.85km/s。根据其它研究结果,初步判断低速层介质是半熔融物质组成。 测区内横向变化比较强烈。从东向西有长乐—诏安、政和—海丰和邵武—河源三个大断裂穿过该区,并且都深切至莫霍面;在漳州盆地之下莫霍面隆起约3km,戴云山区下莫霍面凹陷近2km;永安—梅州莫霍面隆起接近3km。莫霍面分布显示出从东南向西北逐渐加深。 宜城—连城—嵩口非纵剖面显示了莫霍面在两处有明显断错,错距约2km邵。表明昭武—河源断裂是切割莫霍面的深大断裂。     

河西走廊东部地区的大地电磁测深研究

本文给出了河西走廊东部地区十个大地电磁测深点结果。我们发现,在横穿走廊的方向上,地壳、上地幔的电导率分布发生了明显的横向变化,显示出某种带状特征。走廊盆地的下部地壳内存在一异常低阻层,其表面深度在45-50公里之间,电阻率为数个欧姆·米,厚度在5公里以内。讨论了横穿青藏高原东北缘和东缘上地幔第一个低阻层埋深的变化。并初步探讨了某些电性特征层的成因和作用。     

郯庐断裂带鲁苏皖段及邻区上地幔顶部Pn波速度与各向异性

为着重探讨郯庐断裂带鲁苏皖段的分段特征及其深部结构特征,本研究搜集增加了研究区内近几年的Pn震相数据.经挑选后采用了由2163个地震和301个台站构成的9156条射线,重新反演构建了郯庐断裂带鲁苏皖段及邻区上地幔顶部Pn波速度及方位各向异性分布.尔后,将速度反演结果与地形地貌、大地热流、强震活动及地壳厚度等进行了综合对比和分析;此外,还将Pn波各向异性与地震各向异性其他观测手段的结果展开了对比和讨论.反演结果的可靠性和分辨能力较前文有所提高,研究区上地幔顶部的非均匀性特征揭露得更为清楚,尤其是由Pn波速度揭露的郯庐断裂带分段特征与地质构造特征吻合得更佳.结果表明:(1)Pn波高、低速的分布与地形地貌呈负相关的关系,即山地隆起区呈低速分布,而平原地区表现为高速异常.(2)Pn波速度沿郯庐断裂带的分布具有明显的分段特征,本文的研究结果支持郯庐断裂带在研究范围内的上地幔顶部可细分为4个亚段.由上地幔顶部Pn波速度揭示的郯庐带分段特征与前人根据郯庐断裂带各段的地表地质构造特征给出的分段结果吻合,深、浅耦合的现象表明郯庐断裂带是一条贯穿地壳、深抵Moho面的幔源深大断裂带.(3)Pn波速度与大地热流呈负相关的关系.(4)Pn波速度的分布与强震的发生具有一定的关联性,强震大部分发生在Pn波高、低速过渡地带或者低速区域的地壳内.(5)在南黄海海域新发现一条NNE-SSW向展布的弱高波速异常带,该异常带被强震震中清晰地勾勒了出来,据此推测其下方存在一条切割Moho界面的幔源深大断裂.(6)Pn波各向异性的强弱与地质构造的活动性相关,活动性越强则各向异性强度越大.(7)由地震台站的时间延迟分布可以看出,研究区地壳厚度总体上自SE往NW逐渐增厚;最大厚度位于渤海湾盆地的北西部和西部.     

中国东部海域地壳-上地幔瑞利波速度结构研究

为了进一步了解中国东部沿海及相邻海域的地壳－上地幔结构特征,对该区域的构造演化历史、地震活动及深部构造等方面研究提供一些基础资料,利用３１个数字地震台记录的高质量瑞利波资料,采用一种新的混合路径频散的网格反演方法（Ｏｃｃａｍ方法）,对中国东部海域瑞利波群速度横向不均匀分布进行了初步研究．根据反演得到的１０-１５０ｓ共３６个中心周期的群速度分布特征,以及几个典型地点的剪切波速度结构的深度变化,对研究区域内各构造单元的划分以及它们在速度结构和上地幔低速层埋深等方面的特征进行了讨论。     

上地幔各向异性的反演方法

详细推导了弱各向异性介质的地震波速，在此基础上介绍了用Pn震相研究上地幔各向异性的几种具体算法；推导了用SKS震相和ScS震相反学下地幔各向异性的方法、优缺点及几种方法的相互关系。