四川盆地深部地壳结构——深地震反射剖面探测

四川盆地位于扬子地块的西北部,被褶皱构造带所围绕,受周缘构造带的侧向挤压作用,盆地卷入了多期次和多边界的构造变形,为开展盆山耦合作用及多边界、多期次构造叠加与复合关系的研究提供了不可多得的理想野外实验室.为揭示四川盆地地壳结构,本文通过对3条不同时间采集的深地震反射剖面数据进行拼接联线处理,获得跨越四川盆地的330 km深地震反射偏移成果剖面,揭示了四川盆地地壳上地幔细结构：沉积层从西北向东南逐渐变薄,在龙门山前沉积层厚度超过15 km,在华蓥山下沉积层减薄到~8 km,且褶皱变形形成华蓥山薄皮褶皱冲断带;莫霍面出现在13~15 s（双程走时）,埋深约40~45 km;并发现从下地壳延伸至地幔的东南向的倾斜反射,从13 s向下延伸至18 s,结合四川盆地及其周边地区其他地球物理和地球化学花岗岩同位素年龄等资料,我们认为这些倾斜反射层是扬子克拉通地台西北缘发生的新元古代俯冲的遗迹.

     

深地震反射剖面探测西拉木伦缝合带地壳精细结构——数据处理

深地震反射法已经被公认为是探测岩石圈精细结构与构造的先进技术,是获得岩石圈内部构造边界几何以及地震波在深层岩石中传播的动力学信息的重要手段.索伦—西拉木伦—长春—延吉缝合带代表了古亚洲洋的最终闭合,同时还经历了蒙古鄂霍次克构造域与古太平洋构造域的叠加改造.但其缝合带的真实存在性、位置以及构造属性仍然不明确.为确定索伦—...     

北京地区地壳精细结构的深地震反射剖面探测研究

长度100 km、NW向穿过三河—平谷8.0级地震区和北京地区主要断裂构造的深地震反射剖面,揭示了该区地壳精细结构图像和断裂的深浅构造特征.结果表明,该区地壳以TWT6～7 s左右的强反射带为界分为上地壳和下地壳,上地壳厚约18～21 km,下地壳厚约13～15 km.剖面TWT3～4 s以上,反射层位丰富,构造形态清晰,且在剖面上具有明显不同的构造特征;在三河—平谷地震区以西,剖面揭示了2～3组反射能量较强的反射震相和一系列错断基底面的断裂,在三河—平谷地震区以东,为一套自东向西倾伏的密集强反射层,这套反射具有典型的沉积盆地特征,盆地最深处约为8～9 km.剖面揭示的地壳深断裂倾角陡直,该断裂切割、扰动了下地壳物质和壳幔过渡带,向上延伸至上地壳,将地壳深部构造与浅部断裂联系在一起,构成了该区最主要的深浅构造特征.     

唐山地震区地壳结构和构造:深地震反射剖面结果

1976年7月28日,在唐山地区发生了7.8级大地震.为了研究该区的地壳结构和断裂的深浅构造关系,2009年,我们在唐山市南部的丰南地区,跨唐山断裂带完成了1条道间距40m、炮间距200m、50次覆盖的深地震反射探测剖面.结果表明:研究区的地壳厚度为32 ～ 34km,莫霍面自东向西逐渐加深,在丰南县和宣庄镇之间,中-...     

北京南部地壳精细结构深地震反射探测研究

为了研究北京平原区的地壳结构特征、断裂的空间展布、断裂活动性以及深浅构造关系,在北京平原区的南部完成了1条长90 km的深地震反射剖面.探测结果表明,该区地壳以双程反射时间(TWT)6～7 s的强反射带Tc为界分为上地壳和下地壳,上地壳厚约18～19 km,下地壳厚约16～17 km,Moho界面深度约为34～35 km.该区结晶基底起伏变化较大,上、下地壳分界面和Moho界面都是一个具有一定厚度的过渡带.上地壳反射层位丰富,断裂构造发育,构造形态清晰.在夏垫断裂西北,剖面揭示了4～5组能量较强的反射震相,表现为典型的隆起区特征;在夏垫断裂东南,上部为一套向东南倾伏的密集强反射层,下部为一套形态各异、结构复杂的强反射层,这些反射具有典型的沉积盆地特征,盆地最深处约为11 km.剖面揭示的地壳深断裂倾角较陡,向上切穿了上、下地壳分界面,延伸到上地壳沉积盆地的底部,向下切穿了壳幔过渡带,与上部断裂和沉积盆地构成了独特的组合关系.     

复杂地质结构OBS地震剖面震相识别方法

震相识别对获取深部速度结构至关重要.横穿加瓜海脊的T1测线东段,地形高差达3 km,沉积厚度相差约2 km,沉积基底变化复杂,对海底地震仪（OBS）地震剖面的震相识别增加了难度.本文以该测线东段OBS数据为例,采用地形校正、基底校正、多次波识别、正演模拟、走时投影等多种手段,开展了复杂构造的OBS震相识别研究,获得了测线下方深部速度结构模型.结果表明,采用的方法对复杂地质结构下OBS震相识别是行之有效的,相比传统的方法提供了更多且准确的震相走时信息,获得的速度模型更加可靠.     

玉溪-临沧剖面宽角地震探测——红河断裂带及滇南地壳结构研究

云南位于南北地震带南段,地震活动具有频度高、强度大的特点,中小地震几乎遍及云南南部,是中国大陆内部地震活动最强的地区之一.滇南地区跨越多个重要的地质构造单元和多条地震带,其中红河断裂带是跨越该地区的一条大型的走滑断裂带,作为印支地块和华南地块两大地块的分界断裂,对人们认识板块相互运动及其深部动力学背景具有重要意义.中国地震局于2010年启动了"中国地震科学台阵探测--南北地震带南段"项目,在云南省中西部跨越红河断裂带布设一条近东西向的深地震宽角反射/折射探测剖面,本文利用该东西向深地震宽角反射/折射剖面来研究红河断裂带及滇南地区详细的地壳结构及其孕震背景.研究结果表明:沿测线地壳结构呈西薄东厚的特征,以红河断裂带为界,断裂带以西地壳较薄,约34 km,以东地壳加厚至44 km左右;红河断裂带两侧速度结构具有明显的差异,断裂带西侧速度较低,东侧速度明显偏高.由震相特征及获取的地壳结构可以看出,红河断裂带两侧由浅至深速度结构的异常特征说明该古缝合带两侧块体地壳结构岩性的巨大差异性.     

南海中北部地壳深部结构探测新进展

2006年8～10月间．国家海洋局第二海洋研究所使用德国SEDIS型三分量海底地震仪以气枪为震源在南海中北部开展了广角地震反射／折射勘测．这是我国大陆科研单位第一次自主开展长距离多剖面的海底地震仪人工地震探测。勘测线共三条。总长达1176．8km．工区最大水深4137m．共投放48台次,回收成功率95-8％。所获得的数据质量良好,深部信息丰富．可直观地分辨出照、Pn、PmP等震相,为南海中北部深部地壳结构、洋壳与陆壳分界和西北、西南次海盆的形成演化研究提供了重要的依据。     

深地震探测的分辨率分析——以南海北部OBS数据为例

多次深地震探测结果表明南海北部陆缘地壳结构在走向和倾向上都有明显的变化.在一些相隔很近的测线上,探测的深部地壳结构却相差较大,为了分析这些探测结果中差异的原因和地壳结构变化的可靠性,本文以东沙东侧海域测线和东沙西侧海域测线为例,对采集的海底地震仪记录进行了时间、位置校正和初至波走时拾取,利用有限差分地震走时层析成像进行了走时反演,获得所在剖面的地壳速度结构,并分析了模型的横向分辨率,剔除模型中短波长的横向速度变化.分辨率检测结果表明,模型的横向分辨率随着深度快速下降,0～8 km深度范围可以分辨10 km的横向变化,8～17 km的范围能够分辨10～40 km,而17～33 km的范围只能分辨40～80 km.因此,折射波的横向分辨能力不高,在地壳深部难以分辨较小的横向速度变化,前人探测的南海北部6 km宽、延伸至莫霍面的滨外断裂带并不能清晰的识别.     

利用深地震反射剖面研究北祁连——河西走廊地壳细结构

在北祁连－河西走廊测制了一条深反射地震剖面，查明测区莫霍界央深４０－５０ｋｍ，向南倾向连山区，北祁连山前逆掩断裂西南倾，上陡下缓消失于３．５－４ｓ处（可能是滑脱带）。阿尔金断裂向东延伸到宽滩深部，倾向南，下切到地下壳，阿尔金断裂带与北祁连冲断裂带吸收了印度板块向北推移产生的压应力。     

深地震反射剖面探测技术发展现状

由石油地震勘探发展而来的深地震反射剖面探测技术,采用炸药震源、长排列、多次覆盖等方式接收来自地壳或上地幔的反射信号,经过去噪、校正、叠加、偏移等处理过程,可获得地壳尺度范围内的精细时间剖面,是研究深部构造特征、探讨构造演化过程的重要手段,发挥着其他地球物理方法不可替代的作用.深地震反射探测技术自上世纪由美国率先提出以来,经过几十年的发展历程,依托一系列的深部探测计划,获得了多条重要的深反射剖面,解决了包括造山带演化过程、盆地构造模式、矿集区深部构造特征等众多地质问题,得到了众多地质学家和地球物理学家的认可.目前深反射探测技术已经发展成为一种系统的、方法技术成熟的、结果可靠的深部结构探测方法,在关键地区也常常作为研究深部精细结构的先行军.我们通过总结近些年深地震反射剖面探测的实例,从采集技术、数据处理、综合解释等方面概述了深地震反射剖面探测技术取得的一系列新进展及应用,包括高精度可控震源采集技术、线条图处理技术、全波形反演技术、联合解释等.这些新技术的应用不仅有效提高了深地震反射剖面成像质量,也解决了深地震反射探测中面临的地形构造复杂、施工不便等问题,使得深地震反射探测在解决特定地区地质...     

南北地震带滇西南地区地壳速度结构与构造研究:勐海-耿马-泸水深地震探测剖面结果

位于南北地震带南段的滇西南地区是中国地质构造运动和地震活动较为强烈的地区之一.该区的地质构造背景和深部物理场特征研究是重要的基础科学问题.2013年,在滇西南地区完成了一条长600 km的勐海-耿马-泸水深地震宽角反射/折射和高分辨地震折射联合探测剖面,利用获得11次爆破地震记录截面上6组清楚的壳内P波震相,采用有限差分反演和射线走时正演拟合技术构建了该区的基底速度结构和地壳二维P波速度结构模型.结果显示:沿剖面地壳厚度由南向北逐渐加厚,基底形态呈现出明显的横向起伏变化,在南汀河断裂带附近,基底结构呈现出凹、隆相间的变化形态,基底埋深最浅处约为1.0 km,在腾冲与澜沧附近,基底埋深约为5.0 km.该区中、下地壳速度总体呈现出随深度的增加而增大的变化特征,在块体边界和断裂构造带的下方,速度等值线出现明显紊乱和P波速度的突变.本区莫霍面深度由南向北逐渐加深,且横向起伏变化较大,莫霍面最浅处位于勐海附近,其深度约为32.0 km,最深处位于腾冲附近,深约40.5 km.在耿马与永德之间,莫霍面出现快速上隆和下凹的明显变化,其变化幅度约为4.0 km.在南汀河断裂带、龙陵-瑞丽断裂、大盈江断裂和腾冲火山区的下方,基底速度结构、地壳二维P速度结构、剖面平均速度分布和壳内界面展布还出现从基底至莫霍面顶部的明显变化,显示出断裂构造带下方的地壳速度和介质物性与其两侧的地壳物质具有明显的差异,暗示这些断裂不但具有一定的规模,而且可能延伸至下地壳或上地幔顶部.该区地震主要发生在10~20 km的深度范围内,且地震活动呈现出与壳内介质速度差异、断裂带分布的相关性.研究结果可为分析研究滇西南地区地震活动的深部构造背景、地震精确定位、构建发震构造模型等提供重要的壳幔结构数据,为评价该区的地震危险性和防震减灾规划的制定提供重要参考.     

深反射地震剖面数据处理的主要技术方法

深反射地震剖面技术以其探测精度高的优势被作为岩石圈精细结构研究的先锋技术,并取得了突飞猛进的发展.但是,因为探测剖面长,地表地形复杂等原因,对深反射地震数据处理的改进一直是地球物理学家关注的关键内容.近十几年来,随着探测工作量的增加和处理技术的发展,涌现出不少新思路用以深地震反射数据处理,特别在静校正、速度分析、去噪和一致性处理等重要环节更是优化了原处理技术,提升了深反射地震数据处理的水平.本文阐述了深反射地震数据的基本特点,结合实例对当前深反射地震数据处理中使用的主要技术进行了系统的总结,对比了一些方法的优缺点,并对深反射地震数据处理技术的未来发展方向进行了展望.     

延庆─怀来地区地壳细结构──利用深地震反射剖面

１９９２年底在延庆－怀来地区实施了深地震反射剖面测量,目的是通过对该区地壳细结构的研究来探讨延庆－怀来盆地形成演化的机制和过程,以及与该区地震活动图像的关系．结果表明,研究区上部地壳总体上呈“透明”性质,厚２５－２６ｋｍ;下部地壳具有强烈的反射性质,厚约１４－１５ｋｍ．壳幔过渡带是由双程走时约２ｓ和厚约５－６ｋｍ的水平反射叠层所组成,莫霍界面具有深度深（约３９－４０ｋｍ）和平坦的特点。     

延庆─怀来地区地壳细结构──利用深地震反射剖面

１９９２年底在延庆－怀来地区实施了深地震反射剖面测量，目的是通过对该区地壳细结构的研究来探讨延庆－怀来盆地形成演化的机制和过程，以及与该区地震活动图像的关系．结果表明，研究区上部地壳总体上呈“透明”性质，厚２５－２６ｋｍ；下部地壳具有强烈的反射性质，厚约１４－１５ｋｍ．壳幔过渡带是由双程走时约２ｓ和厚约５－６ｋｍ的水平反射叠层所组成，莫霍界面具有深度深（约３９－４０ｋｍ）和平坦的特点。     

利用深地震反射剖面揭示峨眉山大火成岩省下地壳结构

峨眉山大火成岩省位于扬子板块西缘,紧邻三江构造带,其复杂的地质背景使得该火成岩省的内带受到强烈改造和变形.由于缺少高精度的地球物理探测,导致对该地区地壳的精细结构了解不够,很大程度上影响了对大火成岩省形成机制的认识.我们在大姚—元谋段实施了一条深地震反射剖面,试验了一种基于节点地震仪的深地震反射数据采集方法,得到了峨眉山大火成岩省内带的高分辨率结构图像.从两种仪器采集的深地震反射资料显示,节点地震仪采集的资料能够达到目前常用的有缆式地震仪428XL采集的深反射资料效果,甚至在局部特征上表现更好,从而有利于这种低成本、高效率、多种数据的采集方式的发展.叠加剖面结果显示,沿剖面下地壳自西向东呈现逐渐隆升特征,在剖面西部双程走时13 s（约40 km深度）处,出现一段约17.5 km厚的密集反射带,至剖面东部,密集反射带顶端双层走时为11 s,底部为16 s.结合早期地质和地球物理研究结果,本文推测这种密集反射特征是由峨眉山大火成岩省形成时内带侵入地壳的铁镁质物质造成的结果,对应于二叠纪地幔柱活动遗迹.

     

延庆─怀来地区地壳细结构──利用深地震反射剖面

１９９２年底在延庆－怀来地区实施了深地震反射剖面测量，目的是通过对该区地壳细结构的研究来探讨延庆－怀来盆地形成演化的机制和过程，以及与该区地震活动图像的关系．结果表明，研究区上部地壳总体上呈“透明”性质，厚２５－２６ｋｍ；下部地壳具有强烈的反射性质，厚约１４－１５ｋｍ．壳幔过渡带是由双程走时约２ｓ和厚约５－６ｋｍ的水平反射叠层所组成，莫霍界面具有深度深（约３９－４０ｋｍ）和平坦的特点。     

南海西南次海盆与南沙地块的OBS探测和地壳结构

跨越南海西南次海盆南部陆缘和南沙地块中部的OBS973-1测线是南海南部首次采集的海底地震仪(OBS)广角反射与折射深地震测线,本文通过震相分析和走时正演拟合,获得了沿测线的二维纵波速度结构模型.模拟结果显示表层沉积物速度2.5~4.5 km/s,厚度1000~3000 m,局部基底面起伏较大.结晶基底的速度从顶部的4.5~5.5 km/s增加到地壳底部的6.8~6.9 km/s,中地壳有一个小的速度不连续面(0.1~0.2 km/s),而地壳底部的莫霍面有较大的速度反差(1.2 km/s),上地幔顶部的速度为8.0~8.1 km/s.莫霍面埋深和地壳厚度在测线的北段和南段有很大的不同,在测线北段的海盆区,莫霍面埋深约11 km,结晶地壳的厚度仅为5~6 km,表现为典型洋壳的特征,而在测线南段的陆块区,莫霍面埋深最大达24 km,地壳厚度可达20 km,表现为减薄陆壳的特征,从海盆区到陆块区莫霍面埋深和地壳厚度迅速增加.陆块区上下地壳的厚度和变化趋势相似,下地壳没有看到高速层(HVL),可能说明地壳内部是以纯剪拉张的均匀减薄为主,地壳下部的岩浆底侵不发育.对比OBS973-2和OBS973-3测线的结构模型,可以推测南沙地块的中部和东部具有相似的构造性质,西南次海盆两侧是一对非火山型的不对称共轭陆缘.     

深地震反射剖面揭示的铜陵矿集区复杂地壳结构形态

穿过铜陵矿集区的深地震反射剖面揭示出其下具有异常地壳结构. 剖面北部下地壳 (4-11s, TWT)呈现多组倾向相反的“层状”强反射, 解释为伸展环境下玄武岩浆多次底侵的结果. 剖面南部扬子克拉通中地壳呈现较强的水平反射, 显示清晰的双层地壳结构. 铜陵隆起上地壳出现复杂的弧形反射, 解释为褶皱、冲断和侵入构造, 复杂弧形反射下方的反射透明区揭示巨型岩基的存在; 存在于上、下地壳之间(4-7s, TWT)且向南倾斜的巨型强反射带指示二者之间存在拆离. 拆离面为岩浆侵入创造了空间条件, 使矿集区下形成巨型穹隆状岩基. 扬子克拉通具有清晰的莫霍面反射, 铜陵隆起下为弱莫霍面反射, 而剖面北部莫霍面反射之下还有反射出现, 莫霍面在短距离(60 km)内的巨大变化表明构造岩浆活动的复杂性.     

甘肃东南部地壳速度结构的区域地震波形反演

利用2007年完成扩建的甘肃东南部及邻近地区的24个宽频带固定地震台站记录到的2008年8月1日汶川地震余震的三分量地震全波形资料,采用小生境遗传算法和反射率法结合的波形反演方法,给出了甘肃东南部两个分区的地壳速度模型.西区和东区分别对应青藏高原块体和它与鄂尔多斯块体之间的过渡带,反演给出的平均模型显示,两个区上、中地壳的平均P波速度非常接近,由酸性岩和中性岩组成,下地壳P波速度差别较大,东区为6.41 km/s,西区为6.96 km/s,厚度相差也较大,东区为9.3 km,西区为19.8 km,地壳厚度由西向东减小,分别为54.6 km和47.9 km.显示西区下地壳由基性岩组成,而东区下地壳由中性岩组成,支持研究区内青藏高原东北缘地壳增厚主要发生在下地壳的观点.西区的上地幔顶部P波速度为7.73 km/s,对应年轻的构造活动区,而东区为8.05 km/s,对应稳定的古老地块.东区在上地壳上部存在厚约6.5 km的沉积层,P波速度为5.78 km/s,但是该沉积层在西部缺失.和PREM模型给出的全球平均地壳速度值相比,两个分区的地壳速度值整体偏低.