用Pg波走时反演首都圈地区的上地壳速度结构

为了弄清首都圈地区上地壳速度精细结构,本文使用了迄今为止在我国大陆最为密集炮间距高分辨折射和宽角反射／折射综合地震测深剖面一天津一北京一赤城剖面的Pg波走时资料。反演了首都圈地区的上地壳速度结构。根据上地壳速度结构特征,可将整个剖面大致分为华北盆地拗陷区和燕山台褶隆起区,其中华北盆地又可以细分为黄骅拗陷、沧县隆起、骥中拗陷等,大厂拗陷、通县隆起、北京拗陷和京西隆起为燕山隆起区的前缘部分。华北平原区以低速结构的拗陷为主,地表速度较低,基底埋深深,盖层厚,垂直速度梯度大;而在燕山山区则以高速结构的隆起为主,地表速度较高,基底埋深浅,盖层较薄,垂直速度梯度小。基底面起伏大,最深处达到6km以上,最浅处不足1km。     

长江断裂带安徽段上地壳速度结构及基底特征

长江断裂带是中国东部构造体制转换的典型地区,具有断隆相间、"一盖多底"的构造特征,发育了大量金属矿区,精细的上地壳速度结构和基底图像对该区的成矿作用和构造演化研究具有较为重要的意义。文中以在长江航道内激发的大容量气枪作为震源获得的密集观测数据为基础,综合利用初至波走时成像、时间项和射线反演等方法,构建了长江断裂带安庆—马鞍山段的上地壳精细速度结构和基底结构。综合分析研究结果可知,长江断裂带的上地壳精细速度结构和结晶基底特征显示该区具有断隆相间的构造特征。怀宁盆地是该段上地壳最厚的区域,其基底埋深约4.5km。庐枞盆地的结晶基底埋深约为4.1km,沉积盖层呈明显的坳陷盆地形态,结晶基底及其下方存在相对高速的速度特征。长江断裂带在跨江处的上地壳存在明显的速度横向变化,显示了长江断裂带切断基底的断裂特征。长江断裂带安徽段基底最浅的区域为铜陵隆起区,埋深仅为2.2km,表明铜陵隆起区新生代以来经历了强烈的挤压作用。     

渤海湾及其邻区壳幔速度结构研究与综述

利用渤海湾及其邻区的10多条地震测深剖面段观测资料，对部分剖面进行二维射线追踪、走时拟合及合成地震图计算，获得了本区地壳上地幔速度结构．结果表明，地壳上地幔结构在纵向和横向上具有明显的不均匀性．在冀中坳陷东北部的永清附近、黄骅坳陷的渤海湾和济阳坳陷的垦利附近存在上地幔隆起，隆起处的地壳厚度分别约为31, 28和29 km．根据地震波动力学及运动学特征和二维速度结构中的地震界面与速度等值线起伏变化，推测该区有3条地壳深断裂带，在地壳深断裂带一侧或两侧上地壳存在5.90～6.10 km/s的低速层(体)．      

河北廊坊-天津大港剖面地壳上地幔电性结构特征

在河北廊坊-天津大港一线部署了110 km的MT勘探剖面,通过资料远参考与Robust估算处理及反演解释,对剖面的构造维数及构造方向做了分析;揭示了冀中坳陷、沧县隆起、黄骅坳陷三个不同构造单元及边界接触关系;对地壳、上地幔电性构造层进行了划分和分析。MT成果显示岩石圈体现为纵向分层、横向分块的特征;沧东及大城断裂是区内重要的深大断裂,控制了隆起两侧坳陷的沉积和形成;断裂深部对应上地幔高导层的局部隆起,两侧存在中下地壳高导层的错动。     

天津地区第四纪年代地层剖面研究

通过钻孔岩心光释光测年与古地磁测试,对天津地区黄骅坳陷和沧县隆起两个构造单元的年代地层进行了研究,对区内第四纪分层界线重新进行了划分,建立了本区第四纪年代地层剖面。黄骅坳陷和沧县隆起两个构造单元的沉积发展历史具有一定相似性,同时还存在较大的差异。主要表现在:第四纪以来,黄骅坳陷和沧县隆起均有海侵发生,沉积一些海相地层,但是其发育程度不同,反映两个构造单元有着差异较大的海侵历史;二者在第四纪年代地层序列上存在较大差异,形成的相应沉积物的类型和厚度明显不同,为两个不同的第四纪沉积单元;天津地区原来第四系内部的分层界线为:Qh埋深20m,Q3p为70～80m,Qp2为180～210m,Qp1为400m。研究表明,天津地区的第四系在黄骅坳陷和沧县隆起上明显不同:黄骅坳陷中的全新统、更新统上段及中段底界深度约分别为19,45,103m,第四系底界深度>200m;沧县隆起上的全新统、更新统上段及中段底界深度分别为13,30,56m,而第四系底界埋深为162m左右,远远浅于原来第四系分层的界线     

首都圈地区精细地壳结构——基于重力场的反演

本文以地质与地球物理资料作为约束条件,利用小波多尺度分析方法,对首都圈地区重力场进行了有效分离,应用Parker位场界面反演法及变密度模型对莫霍界面进行了反演分析,并构建了两条地壳密度结构剖面模型,对该区精细地壳结构进行了深入研究.研究结果表明首都圈地区受多期构造运动的改造,形成坳、隆相邻,盆、山相间,密度非均匀性,壳内结构与莫霍面埋深相差比较大的地壳分块构造格局.受华北克拉通岩石圈伸展、减薄以及岩浆的上涌底侵作用,首都圈地区莫霍面起伏比较大,莫霍面区域构造方向呈NE-NNE方向,在盆地向太行山、燕山过渡地带形成了莫霍面陡变带;盆地内部莫霍面形成东西向排列、高低起伏的框架,最大起伏约5 km,但平均地壳厚度比较小,北京、唐山地区地壳厚度最小约29 km,武清凹陷地壳厚度最大约34 km.在重力均衡调整作用下,西部太行山区地壳厚度较大,但地壳密度小于华北裂谷盆地内部;中上地壳重力场特征与地表地形及地貌特征具有很大的相关性.受新生代裂谷作用影响,首都圈中上地壳结构非常复杂,形成了NNE方向为主体的构造单元,断层多下延至中地壳;下地壳发生明显的褶曲构造,表现出高低密度异常相间排列的典型特征;首都圈地区地壳密度具有明显的非均匀性.研究认为首都圈地区地震的发生与上地幔顶部及软流层物质的上涌有一定关系.     

华北平原沧县隆起边界断裂的第四纪活动性及深部构造特征

沧东断裂是渤海湾裂谷盆地西侧规模最大的正断层,也是沧县隆起与黄骅坳陷的分界断裂,其活动和发展直接控制了沧县隆起和黄骅坳陷的发育与演化。采用近三十年来横跨沧东断裂不同段落获取的5条浅层地震勘探成果资料,并结合测线附近的钻孔资料,深入研究沧东断裂的第四纪活动性及深部构造特征。浅层地震勘探结果发现,沧东断裂上断点埋深从南至北由深变浅,但集中在埋深118～300 m范围,错断的最新地层为中更新统,推断其最新活动时代为中更新世,而且断裂的活动时代未发现具有分段性特征。进一步综合深地震反射、大地电磁测深、沧州地区小地震分布与中强地震震源机制等资料,对沧东断裂的深部构造特征分析后发现,沧东断裂具有典型的铲状正断层特点,在深度10 km左右转为了近水平延伸,沧东断裂并非区域上主要控震断裂,或者只是低风险活动断裂,未来发生中强地震的风险可能相对较低。     

南海北部琼东南盆地地层结构与地壳伸展特征

琼东南盆地发育于前新生代基底之上,作为南海被动大陆边缘一部分,记录了南海北部裂陷盆地结构及其演化.利用最新钻井、反射地震、重力等资料,分析新生代盖层和前新生代基底地壳结构,建立盆地地层结构模型,然后计算全盆地地壳伸展变化特征.结果表明:新生代地层序列的盆地充填由西向东逐渐减薄,古近纪、新近纪以及第四纪期间(45 Ma~现今)最后沉积中心呈现逐渐向西或西南迁移趋势.下地壳局部表现为地震速度偏高(厚度2~4 km,v_P>7.0 km·s^-1,水平延伸范围约为40~70 km).重震联合模拟显示这里存在密度偏高特征,推测存在可能与张裂晚期和扩张早期岩浆物质底侵或混合到伸展程度较低的大陆地壳有关.计算获得的前新生代基底地壳厚度由在弱展区域陆架区约25 km,在减薄最大区域中央坳陷为3 km.伸展系数(β)最高值大于6.0出现在中央坳陷,低值小于2.0在坳陷南北两侧,说明地壳在盆地中央拉伸比较剧烈.     

江苏响水—内蒙满都拉地壳上地幔电性结构初探——地学断面研究报道之三

本文着重介绍了响水一满都拉断面的深部电性结构特征。在华北地台北缘的构造边界两侧电性差异明显,壳内高导层埋深由21公里跃变到34公里;在南缘的郯庐断裂带及东侧壳内高导层缺失,上地幔出现两个高导层。在华北地台内新生代断陷盆地壳内高导层较为发育,埋藏较浅。上地幔高导层的埋深为60—127公里,总的趋势是西北深,东南浅,在呼包盆地、冀中拗陷和郯庐带下方形成局部上隆区,较好地反映了区域地质以及深部构造运动的特点     

文安—蔚县—察右中旗剖面地壳上地幔速度结构与构造研究

利用文安～蔚县～察右中旗深地震测深剖面的资料，进行了一维，二维射线追踪时拟合与合成地震图计算，获得了本区地壳上地幔速度结构，结果表明，地壳上地幔速度结构在纵向和横向上具有明显的不均一性，Ｍ面起伏较大，其埋深由冀中坳陷的３１．０ｋｍ向西至山西隆起区北部天镇达４２．０ｋｍ左右。浅部断裂较发育，根据对应其地壳深部界面及速度等线在起伏变化程度和反映断裂带附近各波组特征，推测了地壳深部断裂。     

北京-柏各庄剖面连续介质大地电磁反演解释

在华北地区大地电磁测深工作的基础上,本文对北京——柏各庄剖面上的大地电磁观测资料,使用连续介质反演方法进行反演解释,获得了电性结构的最新结果。对构制的可接受地电模型的评价表明,本剖面内地壳中部普遍存在高导电带,上地幔内高导电带的深度变化较大,电阻率为1m的等值线深度,在沧县隆起为70多km,其西侧和东侧分别在60km和50km左右。上地幔高导电带的电阻率值由西而东有减小的趋势。这些结果与表层构造的对应关系说明,上地幔软流圈及地热场的横向不均一性,对地壳内部发生的构造运动有重要意义。      

利用爆破地震揭示华北克拉通基底的高分辨速度结构——大丰—包头折射剖面的探测结果

大丰—包头剖面以"高密度观测点距与炮距"为特点,我们在1334 km测线上获得了21炮高信噪比的地震资料.在对Pg波震相特点分析基础上利用反演方法处理、构建了基底的精细结构图像,揭示了沿剖面不同构造地块基底结构的差异.苏北盆地基底埋深4.5~9.0 km、苏鲁隆起1.5~2.0 km,基底埋深与速度结构的强烈起伏变化可视其为华北与扬子板块碰撞、挤压构造环境下形成复杂的构造格局在地震学上的体现;鲁西隆起区基底埋深浅、速度高,结构稳定;华北盆地Pg波到时滞后、视速度低,基底埋深7.0~10.km,速度结构与基底面存在局部的起伏变化.诸多现象揭示出该区为新生代沉积巨厚、规模较大的基底坳陷区.同时在盆地内不同构造单元基底结构呈局部分块、凹陷与凸起并存的构造格局,显示出新生代沉积活动显著、变化强烈、结构不稳定的构造特点;太行山前断裂、聊兰断裂是具有显著地震学标志的断裂构造带,断裂两侧基底界面呈现出"断崖式塌陷"和速度结构的强烈横向非均匀性.综合研究认为,太行山前断裂是华北地区一条重要的构造带,它的复杂性不仅体现在两侧地形地貌、地层介质的截然不同,其基底埋深及速度结构、地壳及地幔岩石圈结构均存在显著的差异,其重要的标志是太行山以东不仅地壳厚度发生了相当规模的减薄,岩石圈的厚度也明显减薄,亦即形成了华北克拉.通破坏在东西部其基底一地壳一岩石圈的结构在空间上具有明显的差异性及强烈的横向非均匀性.     

深地震测深揭示的华南地区地壳结构及其动力学意义

20世纪70年代以来,我国实施与华南地区有关的深地震测深剖面达57条.本文收集该区的深地震测深研究成果,利用保真能力强的三维克里金插值技术构建了100°E～125°E,18°N～34°N区域内的三维地壳速度模型.基于三维地壳结构模型,分别探讨了华南地区不同构造单元地壳厚度空间变化特征、地壳属性、上地幔顶部地震波速变化以...     

华北地区地壳上地幔S波三维速度结构

利用华北地区大型流动地震台阵的记录资料,采用近震和远震联合成像方法,得到了水平分辨率0.5°×0.5°、深至600km的S波速度结构.研究结果表明,上地壳S波速度结构与地表地质构造基本一致,燕山—太行山山脉均呈现高速异常,延庆—怀来盆地、大同盆地表现为低速异常,华北盆地内部的拗陷和隆起分别呈现低速和高速.唐山地区中地壳、山西裂陷盆地中下地壳存在明显的低速异常,可能分别与流体和热物质作用有关,有利于形成孕育强震的地质构造环境.90km的速度结构图像依然与地表的构造特征有较大的相关性,可能说明深部结构对地表构造有一定的控制作用.燕山隆起区岩石圈的厚度可达120～150km左右,华北盆地的岩石圈厚度可能在80km左右,太行山地区的岩石圈厚度介于两者之间.山西裂陷盆地上地幔低速层较厚,反映了该区不稳定的构造环境造成了地幔热物质的上涌.华北盆地下方220～320km出现的高速异常体,可能揭示了华北盆地上地幔仍然存在拆沉后残留的难熔、高密度的古老岩石圈地幔.研究区东部地幔转换带呈低速异常,推测可能与太平洋板块俯冲至该区下方地幔转换带前缘120°E左右的俯冲板块相变脱水有关.     

华北东北部裂陷盆地与燕山隆起地壳结构

天津—北京—赤城深地震测深剖面采用密集炮点和接收点距设计构成了较为完整的观测系统,利用该剖面地震测深资料研究华北东部裂陷盆地与燕山隆起地壳结构及构造耦合.结合该区域已有研究成果,进一步分析了张渤地震带东段的地震构造环境.结果显示,华北克拉通东部裂陷盆地结晶基底构造形态和界面结构性质与新生代以来的地壳构造运动密切相关,北侧燕山隆起区高速稳定和南侧裂陷盆地低速松散截然不同的地壳结构,使宝坻－桐柏、宁河－昌黎断裂构造分区线和燕山隆起之间的中间过渡带为张渤地震带东部平原区地震的孕发提供了良好的构造环境.     

中国大陆东南缘主要构造带基底结构

利用中国大陆东南缘四条北西向人工地震测深剖面的初至Pg波走时,使用有限差分层析成像方法反演剖面基底速度结构,并通过初始模型选取、射线数分布、走时拟合等手段分析结果的可靠度.研究结果表明,剖面表层速度比华北克拉通的地表速度高,闽东火山断拗带地表速度普遍高于西侧的闽西南坳陷带.相邻构造带的分界线两侧均有明显的速度横向变化,剖面东段的闽东火山断拗带内的东南沿海一带,速度变化较大,地层的褶皱变形要强于西段.基底埋深自西向东呈逐渐变浅的趋势,剖面东段的闽东火山断拗带基底起伏剧烈,基底深度与闽西南坳陷带相比较浅,与闽西北隆起带相比较深.西段的闽西北隆起带基底变化较为平缓,基底深度相对较浅;闽西南坳陷带基底深度明显加深,在龙岩新泉盆地内最深接近4 km.基底形态的起伏变化揭示出东南缘基底是坳陷与隆起并存的构造特征,与研究区近代的地质构造特征相吻合.邵武—河源、政和—大埔和长乐—诏安断裂带都切割基底,其中,政和—大埔断裂4 km深度下方有比较明显的低速异常带,结合本文以及现有的研究结果,进一步确认政和—大埔断裂是不同断块构造单元的分界.     

华北地区地壳上地幔三维P波速度结构

利用华北地震科学台阵和首都圈地震台网记录的4511次近震和625次远震的P波到时数据,采用纬度和经度方向分别为0.5°×0.5°的网格划分,反演得到了华北北部地区(111°E—120°E,37°N—42°N)深至400km的地壳上地幔三维P波速度结构.层析成像结果表明,研究区的速度存在明显的横向不均匀性,随着深度增加横向不均匀性总体呈现减弱趋势.燕山隆起带在60—120km深度内存在明显的高速异常,这与较大的岩石圈厚度有关;山西裂陷盆地、华北平原下方60km深度存在明显低速异常,与软流圈的出现有关.燕山隆起带岩石圈厚度在120km以上,明显比太行山隆起的岩石圈厚度大,与稳定大陆地区的岩石圈厚度一致.太行山山前断裂已切穿莫霍面,贯入岩石圈.研究区上地幔顶部大范围的低速异常反映了软流圈上隆的特点.在华北平原及燕山隆起下方200—300km存在高速异常可能与太古代大陆板块岩石圈的残留体有关.     

华北地区基于噪声的瑞利面波群速度层析成像

本文利用华北地震科学台阵2007年1~4月份、190个宽频带和10个甚宽带垂直分量的地震噪声数据,通过互相关方法提取了瑞利面波的经验格林函数,用多重滤波方法测量了瑞利面波的群速度频散曲线.我们将研究区域划分为0.5°×0.5°的网格,利用噪声层析成像方法得到了研究区域7 s、12 s、16 s、23 s的瑞利面波群速度分布图像,所得结果较好地揭示了地壳内部、尤其是浅部地壳的横向速度变化.研究表明,短周期的群速度分布同地表地质结构、地形密切相关;华北地区的地壳结构具有明显的横向不均匀性,华北盆地及山间的沉积盆地显示出低速异常,而基岩广泛出露的太行山和燕山隆起区,呈现高速异常;多数强震(M≥6.0级)都发生在高群速度与低群速度的过渡地带.     

华北地区上部地壳结构的三维有限差分层析成像

采用正方形网格对华北地区速度模型进行参数化、网格维数为649×90×16,网格间距为1km. 通过对华北地区30条深地震测深剖面的Pg波三维有限差分速度层析成像反演,获得了该地区上部地壳的三维速度结构. 反演结果显示,低速的"棱形"华北盆地被高速的隆起所包围;而华北盆地又由两个大的断陷带中间夹一个隆起所组成.两个大的断陷带又被分割为多个小的断陷盆地.研究区内的断层多为铲式正断层,结晶基底深度变化较大. 所有这些表明华北地区具有复杂的地质构造和发生强震的深部背景.