青藏高原及其邻近地区的地球物理场特征与大陆板块构造

本文搜集了现在已知的关于青藏高原地区的各种地球物理场特征,即:该区的地壳与上地幔构造,地磁场要素的分布,航空磁测的结果,古地磁极移轨迹,重力异常与均衡补偿,地热活动与温泉分布,地震活动以及深地震探测等研究结果,来探讨它与大陆板块构造的关系。 研究的初步结果表明,印度洋板块与欧亚板块交接地带的北界为雅鲁藏布江,南界为恒河平原的北缘。喜马拉雅地带为这两大板块碰撞与挤压的过渡带,其宽度约300公里左右。这一地带的大、小地震绝大部分是浅源地震,只在弧形山系和东西弧顶及其转折部位有中源地震。在这一过渡带内水热活动剧烈,重力也不均衡。 雅鲁藏布江以北到当雄一带,地壳厚度为70—73公里,喜马拉雅地区则为68—45公里左右,并向南翘起。地壳由多层介质组成,在下地壳中存在着低速层。断层面解表现为向南逆冲,主压应力轴基本上为南北向和北东向,且与震源深度相关。现在构造活动与地震活动似均逐渐向南移到主边界大断层一带。 在雅鲁藏布江以北,小震震源深度向南递加,而在恒河平原以北,则向北递加。此外,在上述两个地区均有零星的中源地震发生。因此,喜马拉雅地带的南北两侧有相向“俯冲”之势。在兴都库什地区,中源地震震源面北倾;在帕米尔地带,中源地震震源面南倾。因此,震源面构成了“V”字     

青藏高原及其邻近地区的地球物理场特征与大陆板块构造

本文搜集了现在已知的关于青藏高原地区的各种地球物理场特征,即:该区的地壳与上地幔构造,地磁场要素的分布,航空磁测的结果,古地磁极移轨迹,重力异常与均衡补偿,地热活动与温泉分布,地震活动以及深地震探测等研究结果,来探讨它与大陆板块构造的关系。 研究的初步结果表明,印度洋板块与欧亚板块交接地带的北界为雅鲁藏布江,南界为恒河平原的北缘。喜马拉雅地带为这两大板块碰撞与挤压的过渡带,其宽度约300公里左右。这一地带的大、小地震绝大部分是浅源地震,只在弧形山系和东西弧顶及其转折部位有中源地震。在这一过渡带内水热活动剧烈,重力也不均衡。 雅鲁藏布江以北到当雄一带,地壳厚度为70-73公里,喜马拉雅地区则为68-45公里左右,并向南翘起。地壳由多层介质组成,在下地壳中存在着低速层。断层面解表现为向南逆冲,主压应力轴基本上为南北向和北东向,且与震源深度相关。现在构造活动与地震活动似均逐渐向南移到主边界大断层一带。 在雅鲁藏布江以北,小震震源深度向南递加,而在恒河平原以北,则向北递加。此外,在上述两个地区均有零星的中源地震发生。因此,喜马拉雅地带的南北两侧有相向“俯冲”之势。在兴都库什地区,中源地震震源面北倾;在帕米尔地带,中源地震震源面南倾。因此,震源面构成了“V”字     

青藏高原东缘深部地球物理与大陆动力学研究进展

经过数十年的努力,我国青藏高原深部地球物理与大陆动力学领域的研究呈现蓬勃的发展态势,取得了一系列研究成果.《地球物理学报》以青藏高原为专辑,集中在2017年6期刊发36篇文章,涵盖了青藏高原深部地球物理与大陆动力学方面的一批最新研究成果.这些工作涉及地震特性与大陆动力学、壳幔结构与地震各向异性、深部电性结构及密度结构等研究方向.本文将从这几个研究方向简要介绍收入本专辑论文的研究工作,分享青藏高原深部地球物理与大陆动力学的研究成果.

     

中国东部及其邻域地球物理场特征与大地构造意义

在分析中国东部及其邻域海陆地区的重力场、磁场、电性结构与深地震测深资料的基础上,探讨了地球物理场的大地构造意义及大地构造演化．指出中国东部及其邻域具有东西分带、南北分块的特征,它是由不同结构性质的东北、华北、扬子和华南四大块体组成,并于不同时代碰撞、拼合到一起,经历了五幕演化史．     

中国东部及其邻域地球物理场特征与大地构造意义

在分析中国东部及其邻域海陆地区的重力场、磁场、电性结构与深地震测深资料的基础上,探讨了地球物理场的大地构造意义及大地构造演化．指出中国东部及其邻域具有东西分带、南北分块的特征,它是由不同结构性质的东北、华北、扬子和华南四大块体组成,并于不同时代碰撞、拼合到一起,经历了五幕演化史．     

闽西南大排多金属矿区地球物理响应特征与找矿启示

大排多金属矿区位于闽西南坳陷大田—龙岩次级坳陷带南部,政和—大埔深大断裂西侧,是福建省较大的多金属矿产地之一.随着找矿勘查的不断深入,对在该矿区外围和深部寻找隐伏矿床提出了迫切需求,但研究区地表地形崎岖、植被茂密,以往很少进行高精度大比例尺的综合地球物理调查,因此对隐伏的控矿构造、赋矿层位和火成岩体分布的认识远不能满足深部找矿的需求.本文实施了反射地震、可控源音频大地电磁剖面测量和大比例尺航磁面积性测量,在成矿理论和找矿模型的指导下采用反射地震真地表偏移成像技术、可控源音频大地电磁二维带地形反演技术和航磁数据精细处理与三维反演技术,提取识别了剖面浅层逆冲推覆控矿构造和赋矿层位的反射地震特征,与成矿关系密切的燕山期火成岩体的地震、电磁特征,以及控矿构造和隐伏岩体平面分布的航磁异常特征.在地表地质和已知钻孔岩心及物性的约束下,构建了剖面的综合地球物理的地质解释模型,包括浅层推覆构造和控矿地层分布,推断解释大断裂6条,次级断裂16条和3处较大的隐伏岩体分布,为深入认识研究区的矿床成因和分布规律,指导在外围和深部找矿提供了地球物理有效响应特征.

     

青藏高原地球物理与大陆动力学研究的新进展

岩石圈地球物理探测、深部结构成像与各向异性等研究是青藏高原大陆动力学研究的基础.近年来,随着深部地球物理探测技术和反演成像技术的进步,信息提取与细节分辨能力不断提升,青藏高原壳幔结构、碰撞和隆升动力学、资源与地质灾害的深部机制等研究进展显著.本专辑收录33篇论文,主要分布在深部结构与地球物理探测、地震各向异性与变形、断裂性质与地震活动等三个主要研究领域.本文重点围绕这些论文,对近年来青藏高原地球物理研究进展进行综述.

     

第八届青藏高原东部构造与地球物理研讨会（WTGTP2020）反映的新进展

印度板块与欧亚板块的碰撞是新生代全球最重要的地质事件,由此青藏高原快速隆升,成为了世界第三极,并不断向外扩展,其内部大型断裂体系发育、地质构造复杂、地震及火山活动性强烈。青藏高原东部及其周边地区作为研究高原隆升、深部变形的动力学机制的天然试验场,也是国际地学领域、地球物理与大陆动力学领域的一个重要焦点。本文根据第八届青藏高原东部构造与地球物理研讨会（WTGTP2020）的学术报告,对高原深部结构与动力学研究的一些新进展进行阐述。本次研讨会对青藏高原及其周边地区岩石圈结构、变形机制及物质运移动力学模式等关键问题进行了较为系统的讨论,围绕青藏高原的形成演化历史,从深部构造与岩浆变质响应,到浅部地表过程以及其对资源气候的影响进行探讨研究,将地球深部动力学、地表过程和气候变化等不同圈层的相互作用有机地联系在一起。      

2008汶川Ms8.0地震发生的深层过程和动力学响应

汶川Ms8.0强烈地震发生在一条现今并不活动的龙门山构造带上,造成了以汶川、映秀为中心及其周边地域的严重破坏和人员的重大伤亡.然而强烈震发生前却未见有可能的确切征兆或浅表层异常活动,即浅层过程与地震发生的深层过程并不匹配.为此对这次强烈地震"孕育"、发生和发展的深层过程进行了分析和探讨,初步研究表明:①在印度洋板块与欧亚板块陆—陆碰撞、挤压作用下,喜马拉雅造山带东构造结向NNE方向顶挤、楔入青藏高原东北缘,迫使高原深部物质向东流展,在受到以龙门山为西北边界的四川盆地阻隔下,一部分物质则转而向东南侧向运移;②龙门山地带在地形上差达3500±500m左右,而地壳厚度在龙门山西北部为60±5km左右,四川盆地为40±2km左右,而龙门山地带与其东、西两侧相比则为地壳厚度变化幅度达15～20km的突变地域,即为应力作用的耦合地带;③中、下地壳和地幔盖层物质以地壳低速层、低阻层(深20～25km)为第一滑移面,以上地幔软流层顶面为第二滑移面,且在四川盆地深部"刚性"物质阻隔下,深部壳、幔物质以高角度在龙门山构造带和四川盆地的耦合地带向上运移(或称逆冲),且在龙门山地表三条断裂构成的断裂系向下延伸到20km左右深处汇聚,二者强烈碰撞、挤压、震源介质破裂;在物质与能量的强烈交换下,应力得到释放,故形成了这次Ms8.0强烈地震.为此从深部初步揭示了这次强烈地震"孕育"、发生和发展的深层动力过程.     

秦岭造山带与沉积盆地和结晶基底地震波场及动力学响应

秦岭—大别造山带横贯中国大陆中部,并将我国东部分为南北两部;即华北克拉通和扬子克拉通.在南、北相向运动力系驱动下构成了一个极为复杂的复合、叠加构造带、成矿带和地震活动带.同时导致了该地域异常变化的沉积建造和强烈起伏的结晶基底.然而对它们形成的地球物理边界场响应,岩相和结构的异常变化尚不清晰,特别对盆山之间的耦合响应更缺乏深层动力过程的理解.为此本文通过该区榆林—铜川—涪陵长1000 km剖面的地震探测和研究结果提出：（1）沉积建造厚度变化为4~10 km,结晶基底起伏强烈,幅度可达4~6 km;（2）一系列基底断裂将该区切割为南鄂尔多斯盆地和秦岭北缘前陆盆地、秦岭—大巴造山带和南缘前陆盆地与东北四川盆地,其中前陆盆地为秦岭北渭河盆地和秦岭南通江—万源盆地;（3）秦岭造山带是北部华北克拉通向南推挤、南部扬子克拉通向北推挤下隆升的陆内山体,并构筑了其南、北前陆盆地;（4）秦岭造山带的南、北边界并非是一条边界断层,而应是包括前陆盆地在内的组合界带;（5）秦岭与大巴弧形山系源于同一深部结晶基底,即同根生.这一系列的新认识对深化理解秦岭—大巴造山带形成的深层动力过程和演化机理及厘定扬子克拉通的真实北界具有极为重要的意义.     

青藏高原东北缘重力场深部结构及其动力学特征

本文采用欧拉反褶积、场源参数成像（SPI）、场源边界提取（SED）、莫霍面反演、地壳三维可视化等多源方法,对青藏高原东北缘地区的布格重力场进行反演与分析,深入研究该地区的深部结构与变形特征,探讨区域深部孕震环境及动力学机制.研究表明,青藏高原东北缘的布格重力场整体呈负异常值,具有明显的分区性,表现出鄂尔多斯盆地异常值相对偏高、阿拉善块体次之、青藏高原块体极低的特点,其中海源断裂系形成了一条宽缓的弧形重力梯度条带,梯度值达1.2 mGal·km-1.欧拉结果显示,鄂尔多斯盆地相比于青藏高原块体而言,场源点具有较强的均一性,场源强度值高（密度值高）且深度稳定在25~32 km范围内,而高原块体的中下地壳尺度广泛分布着低密度异常体.SPI图可知,海源弧形断裂系位于\"浅源异常\"弧形区,反映其地壳较为活跃,易发生中强地震.SED图揭示青藏高原地壳向东北扩展,经过几大断裂系的调节后运动矢量向东或东南转化,SED与GPS、SKS运动特征大致相同,说明地表-地壳-地幔的运动特征有着较强的一致性.青藏高原东北缘地区壳幔变形是连贯的,加之莫霍面由北向南、由东向西是逐渐加深的,因此属于垂向连贯变形机制,不符合下地壳管道流动力学模式.区域形成了似三联点构造格局,其中海源弧形断裂系的深部地壳结构复杂,高低密度异常体复杂交汇,是青藏高原、阿拉善、鄂尔多斯三大块体相互作用的重要枢纽,其运动学特征总体为中段走滑尾端逆冲,而断裂系正处于大型的弧形莫霍面斜坡带之上,具备强震的深部孕震环境,因此大尺度的运动调节与深部孕震条件共同促使了该地区中强震的多发.     

青藏高原东北地区水平向基岩加速度峰值与反应谱衰减关系.

首先建立了青藏高原东北地区的地震烈度衰减关系,然后以美国西部地区作为参考地区,在霍俊荣数据的基础上,增加了近年来得到的部分强震记录,采用反映高频地震动震级饱和与近场饱和特征的衰减关系模型,统计得到了美国西部地区水平向基岩加速度峰值与短周期反应谱衰减关系. 与用美国南加州数字宽频带记录建立的美国西部长周期加速度反应谱衰减关系结合,得到了美国西部周期0.04~6 s的反应谱衰减关系. 采用转换方法,得到了青藏高原东北地区水平向基岩加速度峰值与反应谱衰减关系.     

2020年1月19日新疆伽师MS6.4地震前乌恰钻孔倾斜异常特征及可靠性分析

利用形态分析法和速率分析法,研究2020年1月19日新疆伽师M S6.4地震前乌恰钻孔倾斜的异常特征,并利用潮汐分析和R值评分方法对其异常可靠性、预报效能进行分析。结果表明:伽师地震前乌恰钻孔倾斜出现加速E倾变化,异常持续天数为196天,异常幅度达到4.54″,与之前异常变化相比,持续时间长,异常幅度大。综合现场异常核实和潮汐因子计算结果认为:伽师地震前乌恰钻孔倾斜的E倾加速异常真实可靠。     

青藏高原东北缘祁连山与酒西盆地结合部深部地壳结构及其构造意义

青藏高原地壳变形加厚机制一直是地学界研究争论的热点问题.青藏高原目前仍然处在持续向外扩张之中,因此青藏高原的边界地带作为高原向外扩张的最前缘地区代表了高原最新的变形状态,是研究青藏高原地壳变形加厚的关键地区.本文以一条穿过青藏高原东北缘祁连山与酒西盆地结合部的深地震反射剖面为基础,结合前人地质、地球物理资料,通过细致的地质构造解译,获得青藏高原东北缘祁连山与酒西盆地结合部位地壳变形以壳内滑脱带为界上、下解耦.滑脱带位于壳内低速层的顶部,深度14~24 km.滑脱带之上的地壳部分以一系列南倾、北冲,并向下终止于滑脱带的逆冲断裂变形为主,指示了青藏高原向北的扩张方式;滑脱带之下的地壳以Moho面作为变形标志,指示了复杂的挤压缩短变形.据此我们推测上、下地壳的解耦缩短变形对青藏高原东北缘地壳的变形加厚起到了决定性的作用,甚至在整个青藏高原地壳的变形加厚过程中都起到了重要作用.

     

Attenuation relations for horizontal peak ground acceleration and response spectrum in northeastern Tibetan Plateau region

Introduction Developing local attenuation relations of ground motion is one of the key steps in seismic hazard assessment. Because of inadequate strong ground motion records in China, the attenuation relations used in China are usually developed by using the transforming method (Hu, Zhang, 1983; HU, ZHANG, 1984). To use this method, we need to have both the attenuation relation of seismic intensity for the studied region and the attenuation relations of seismic intensity and ground mo-tion…     

阿坝-遂宁宽角地震剖面重建藏东缘龙门山地区地壳速度结构

龙门山断裂带位于青藏高原东缘,在中生代和晚新生代经历强烈的构造变形,急剧抬升,是研究青藏高原隆升和扩展动力学过程的重要窗口.本文利用起伏地形下的高精度成像方法,对\"阿坝—龙门山—遂宁\"宽角反射/折射地震数据重新处理,通过走时反演重建研究区地壳速度结构.剖面自西向东跨越松潘—甘孜块体、龙门山断裂带和四川盆地,不同块体速度结构表现了显著的差异.松潘甘孜块体地表复理石沉积层内有高速岩体侵入,低速层低界面起伏不平反映了该区的逆冲推覆构造.中下地壳速度横向上连续变化,平均速度较低（约6.26 km·s-1）.四川盆地沉积层西厚东薄,并在西侧出现与挤压和剥蚀作用相关的压扭形态.中下地壳西薄东厚,平均速度较高（约6.39 km·s-1）.龙门山断裂带是地壳速度和厚度的陡变带,Moho面自西向东抬升约13 km.在整个剖面上Moho面表现为韧性挠曲,中下地壳横向上连续变化,推测古扬子块体已到达松潘甘孜块体下方.松潘甘孜块体下方中下地壳韧性变形,并在底部拖曳着被断裂切割的脆性上地壳,应力在不同断裂上积累和释放,诱发大量地震.     

青藏高原地体划分的地球物理标志研究

基于青藏高原巨厚的地壳结构和复杂的地球物理场特征,提出依据地震活动与波场标志、岩石层结构与速度场标志、古地磁标志、位场标志、温度场标志、地质与构造标志作为进行青藏高原地体划分的原则．据此,由北向南将青藏高原及其相邻地带划分为７个地体,即柴达木地体、昆仑地体、可可西里－巴颜喀拉地体、羌塘地体、拉萨－冈底斯地体、喜马拉雅地体和恒河平原地体,它们的分布格局与特征对青藏高原的形成、演化和板块运动及动力机制的研究起着重要的作用．     

青藏高原地体划分的地球物理标志研究

基于青藏高原巨厚的地壳结构和复杂的地球物理场特征,提出依据地震活动与波场标志、岩石层结构与速度场标志、古地磁标志、位场标志、温度场标志、地质与构造标志作为进行青藏高原地体划分的原则．据此,由北向南将青藏高原及其相邻地带划分为７个地体,即柴达木地体、昆仑地体、可可西里－巴颜喀拉地体、羌塘地体、拉萨－冈底斯地体、喜马拉雅地体和恒河平原地体,它们的分布格局与特征对青藏高原的形成、演化和板块运动及动力机制的研究起着重要的作用．