华北克拉通东部滞留板块下方低速异常的地震三重震相探测

本文基于中国数字地震台网记录的中国东北与俄罗斯交界地区发生于2011年5月10日的一个深源地震的P波宽频带波形资料,研究了华北克拉通东部660 km间断面附近的P波速度结构.通过一维射线追踪拟合P波三重震相的相对到时,并进行观测波形与理论地震图的对比,发现华北克拉通东部660 km间断面下沉约15~20 km,其上方存在厚度约115~120 km的高速异常,P波速度升高1.5%~2.0%,应为滞留的太平洋俯冲板块;660 km间断面下方存在局部的低速异常,P波速度降低0.6%~0.9%,该异常可能与滞留板块从其底部向下地幔顶部脱水或坍塌进入下地幔深处滞留体的脱水有关,也可能与板块深俯冲及板块碎片崩塌所引起的地幔热物质上涌有关.     

基于P波三重震相的下扬子克拉通地幔转换带顶部低速层初探

本文基于中国地震观测台网记录到的震中距为10°~23°之间琉球俯冲区一个中深源地震的P波三重震相信息,研究了下扬子克拉通转换带顶部P波速度结构.通过射线追踪和理论地震图与观测地震波形的对比,发现下扬子克拉通下方的410 km间断面为一厚度20 km的梯度带,其上存在一由西南向东北变厚的低速层,厚度变化40~57 km,P波速度减低2.7%~4.5%.该低速层可以被认为是由于地幔橄榄岩部分熔融引起的.     

西北太平洋俯冲地区410-km间断面上覆低速层探测

自20世纪90年代首次探测到410-km间断面上覆低速层以来,全球多个俯冲带和大陆克拉通地区都陆续发现了该低速层结构.对其特性及形成机理的探讨是深部地幔结构、物性和动力学研究的热点问题.本文聚焦于西北太平洋俯冲地区410-km间断面上覆低速层的探测及特性研究上.通过对发生于日本北海道地区两个中等深度地震区域波形资料的分析,利用三重震相波形拟合方法获得了我国东北及日本海西北部下方410-km间断面附近的P波速度结构.速度模型明确显示,410-km间断面上方存在厚~47±14 km,异常值~2%的低速层,横向展布近700 km.结合区域地震层析成像、矿物高温高压物理实验及动力学模拟结果,我们否定了"从下至上"的上涌热物质导致410-km间断面上覆低速层的模型;认为较老且快速俯冲的太平洋板块在地幔过渡带顶部脱水导致硅酸盐矿物的部分熔融,由于熔体密度较大能够稳定存在于410-km间断面之上,从而产生了观测到的横向展布较广的410-km间断面上覆低速层结构.     

基于三重震相拟合的华南地区上地幔P波与S波速度结构

利用中国数字测震台网（CDSN）记录到的台湾地区两个地震事件6°~30°震中距范围的三重震相波形资料,基于观测与理论波形拟合法,获到华南地区上地幔P波和S波的最佳波形拟合速度模型及其V_P/V_S比值.与AK135模型相比,华南地区410 km深度上方存在明显低速层：S波低速区厚度约为70 km,速度降为2%~5%;而P波低速区厚度为70~230 km,速度降为5%~6%.另外,410 km间断面整体表现为一个梯度层,厚度约为10~40 km,V_P跃增量为4.0%~5.4%,而V_S跃增量为2.6%~11.7%.研究区内,低速层的V_P和V_S异常值大小和410 km间断面速度跃变量由北向南逐步减小.结合以往的接收函数和地震层析成像结果,华南地区410 km间断面上方的低速区可能与太平洋俯冲板块脱水有关.

     

410km间断面的地震学速度结构研究

<正>1研究背景     

东北地区660 km间断面附近波速结构研究

我国东北地区位于西北太平洋和达-贝尼奥夫俯冲带前缘,其深部速度结构对理解板块俯冲行为以及地幔物质的交换有重要意义．利用区域三重震相模拟方法,对中国地震观测台网记录到的两个深源地震P波和SH波波形数据,进行了相对到时和波形的拟合,获得了我国东北地区660 km间断面附近波速结构．结果表明,研究区域下方的间断面没有发生明显下沉,间断面之上存在一个厚约130 km的高速层,这可能对应了俯冲并滞留在间断面之上的西北太平洋板块;地幔过渡带整体呈现出S波低速异常和较高的vP/vS值,可能暗示了地幔转换带内含有较高的水．     

中天山和塔里木盆地下方地幔转换带顶部P波速度结构探测

本文基于中国数字地震台网记录到的2016年1月12日发生于兴都库什-帕米尔地区的中源地震P波宽频带波形资料,利用P波三重震相方法研究了中天山和塔里木盆地北部410 km间断面起伏形态及间断面附近P波速度结构.通过波形拟合,我们发现中天山和塔里木盆地北部410 km间断面下沉约10 km;410 km间断面上方存在由塔里木盆地向中天山P波速度异常逐渐减小的约70 km厚的低速层（-3%~-1%）.该低速层可能是地幔转换区物质上涌并部分脱水熔融及热效应共同作用的结果.另外我们发现中天山东北部约10~100 km深度范围内存在局部低速异常（约-6%）,其很可能是上涌的软流圈物质.

     

基于三重震相波形非线性反演的俯冲带410-km间断面起伏研究

利用NECESSArray宽频带地震台阵记录的P波三重震相波形资料,采用遗传算法,对千岛俯冲板块内部及附近410-km间断面的结构进行了非线性反演.其中,选取了发生在俯冲带的发震时刻为2009年10月10日21时24分（GMT时间）震级为Mw5.9的地震;其三重震相的射线回折点处射线路径的方向与俯冲板块的走向大致一致,克服了间断面在俯冲板块内部沿俯冲方向起伏剧烈、不易识别的困难,设计以震中为顶点、方位角范围分别为275°~280°、269°~274°、264°~266°的北、中、南三个扇形区域,用于研究410-km间断面逐渐靠近俯冲板块直至处在其中的起伏情况;"先对齐、后反演"的具体计算方案极大地减小了浅部结构不确定性对反演结果的影响;同时,整体归一化策略充分利用了台阵的振幅信息,有效地加强了对深部结构的约束.反演结果显示,"410-km间断面"在北区抬升了10~20 km,在中区抬升了20~30 km,在南区抬升了60~70 km,与橄榄石-瓦兹利石平衡态相变界面的矿物物理学预测结果一致;其波速跃变在北区为10%,在中区为10%,在南区为7%.扣除了前人在层析成像显示的地震源区及目标区速度异常的影响后,约4%的波速跃变可能由橄榄石-瓦兹利石的相变所产生,与IASP91模型的速度跃变值相当.目前的研究结果表明俯冲带内部似乎不存在大量的亚稳态橄榄石.基于更多资料并对波形细节进行拟合,可望刻画俯冲板块内部410-km间断面的精细结构,给出关于这一问题的确定性回答.     

基于波形拟合的中国东海地区410 km间断面附近速度结构研究

410 km间断面是地幔转换带的顶界面,对其速度结构和起伏形态开展地震学探测有助于认识地球内部物质组成和相关的地球动力学过程.本文选取了由中国数字地震台网记录到的位于琉球俯冲区的一个中源地震P波宽频带波形资料,利用三重震相波形拟合研究了中国东海地区410 km间断面附近的精细速度结构.结果表明：中国东海地区下方410 km间断面整体表现为一尖锐的速度界面且有8~15 km的小幅抬升;该间断面之上存在52~62 km厚的低速层,其P波速度降低0.5%~1.6%;440 km深度以下存在1.0%~3.0%的P波高速异常.结合前人在该地区的层析成像结果,我们推测该高速异常体与西太平洋俯冲板片在中国东海地区地幔转换带内的滞留有关;板片内水相E分解使得转换带内水含量增加,这引发了410 km间断面的抬升;410 km间断面之上的低速层应与含水矿物脱水导致的地幔橄榄岩部分熔融有关.

     

中国东部海域岩石圈结构面波层析成像

本文通过面波层析成像得到了中国东部海域及邻近地区的地壳上地幔S波速度图像,给出了主要构造单元的区划及其结构特征,并讨论了速度结构与现今构造活动及构造演化历史的关系.研究区内中下地壳的平均速度与地震活动存在比较显著的关系,强震基本都发生在低速区内或高低速过渡区.太行山以东地壳内存在几条北西向低速带,其中张家口—渤海地震带下方的低速带最为显著.东部海域划分成北黄海、南黄海、东海、和冲绳海槽等4个构造块体.北黄海具有较薄较高速的岩石圈,与南华北盆地类似,推测是中生代特提斯洋向北俯冲造成岩石圈减薄的遗迹.北华北地区具有低速的地壳和较厚的岩石圈,岩石圈地幔速度偏低且上下比较均匀,可能反映中生代沿北方缝合带持续碰撞作用的特点.南黄海具有相对较厚的岩石圈,较多地保存了下扬子克拉通的特征.在下扬子与华北地块的拼合过程中,洋壳俯冲可能是北黄海和苏皖地区上地幔低速特征的成因.在125°E以东的朝鲜半岛地区未发现这一拼合过程的遗迹.有可能整个朝鲜半岛都是华北地块的一部分;但也有可能是太平洋俯冲和日本海张开的作用完全改造了朝鲜半岛的岩石圈上地幔,抹去了以往构造运动的痕迹.东海地区的地壳厚度,特别是岩石圈厚度向冲绳海槽方向减小,反映出菲律宾海板块俯冲在弧后广大地区都有影响.冲绳海槽地区可见俯冲的菲律宾海板片以及板片上方显著低速的地壳和上地幔,为冲绳海槽的弧后扩张机制提供了证据.     

Effects of the Changjiang river discharge on sea surface warming in the Yellow and East China Seas in summer

This study explores the effects of the Changjiang (also called the Yangtze River) river discharge (CRD) on the density stratifications and associated sea surface temperature (SST) changes using a global ocean general circulation model with regional focus on the Yellow and East China Seas (YECS). It is found that CRD increases the SST in summer through a barrier layer (BL) formation that tends to enhance stratification at the mixed layer base, and thus reduces both vertical mixing and entrainment. This process is effective, particularly in August, after the CRD reaches its maximum in July. The SST difference between the composites of flood and drought years confirms that the surface warming is related to surface freshening by the CRD. This result suggests that the BL induced by the CRD is an important contributor to the surface heat budget in the YECS.     

An improved method for evaluating the seasonal variability of total suspended sediment flux field in the Yellow and East China Seas

The suspended sediment flux field in the Yellow and East China Seas(YECS) displays its seasonal variability.A new method is introduced in this paper to obtain the flux field via retrieval of ocean color remote sensing data,statistical analysis of historical suspended sediment concentration data,and numerical simulation of three-dimensional(3D) flow velocity.The components of the sediment flux field include(i) surface suspended sediment concentration inverted from ocean color remote sensing data;(ii) vertical distribution of suspended sediment concentration obtained by statistical analysis of historical observation data;and(iii) 3D flow field modeled by a numerical simulation.With the improved method,the 3D suspended sediment flux field in the YECS has been illustrated.By comparison with the suspended sediment flux field solely based on the numerical simulation of a suspended sediment transport model,the suspended sediment flux field obtained by the improved method is found to be more reliable.The 3D suspended sediment flux field from ocean colour remote sensing and in situ observation are more closer to the reality.Furthermore,by quantitatively analyzing the newly obtained suspended sediment flux field,the quantity of sediment erosion and deposition within the different regions can be evaluated.The sediment exchange between the Yellow Sea and the East China Sea can be evident.The mechanism of suspended sediment transport in the YECS can be better understood.In particular,it is suggested that the long-term transport of suspended sediment is controlled mainly by the circulation pattern,especially the current in winter.     

FMTT方法研究华北及邻区上地幔P波速度结构

本文利用华北地震科学台阵190套宽频带地震仪在2006年10月至2009年3月记录的远震事件,采用波形互相关技术提取了52414条P波初动到时数据,进一步使用FMTT (Fast Marching Teleseismic Tomography)方法,获取了华北克拉通中、东部陆块下方上地幔分辨高达0.5°×0.5°的P波速度结构.我们的P波速度结果显示,华北克拉通中、东部块体在40~240 km的深度范围内都表现为相对低速,而燕山造山带则整体表现为相对高速,这暗示华北克拉通中、东部块体下方的壳幔速度结构都遭受了明显的改造,但改造的范围并没有涉及到燕山造山带,或者燕山造山带下方的改造并没有华北克拉通中、东部块体那么显著.华北克拉通中部陆块下方的低速异常向下一直延深至250 km左右,该低速异常很可能与汾渭河地堑及新生代广泛分布的火成岩有关.     

中国大陆四周强震P波速度差异的比较分析

选择中国大陆周边不同部位的6个7级以上强震,以中国地震台网报告定位参数为准,作P波时距曲线,比较它们的速度大小,结果证实:南北方向的地震无明显差异,而东西方向上,主要是青藏高原以西的巴基斯坦强震的P波速度要明显大一些。但是,对于成都地震遥测台网远震速报定位的影响不会超过允许的误差范围。     

华东地区中短期地震异常综合判据研究

通过对华东地区1990年以来5次中强以上地震震前异常变化的综合分析,探讨了b值,Ds,Dt,C(n)值,YH值,Σ(t)值震前异常形态,并归纳出华东地区中强地震发生前测震学中短期异常的综合判据:YH值高值异常(主要出现在震前3年前后)—b值低值异常(平均出现在震前2年前后)—C(n)、YH值低值异常(大体出现在震前1～2年前后)—Ds,Dt值低值异常、Σ(t)值低值异常、b值高值异常(主要出现在震前1年内或稍长)—发震的模式。     

Preliminary study of the uppermantle P wave velocity structure beneath central Asia

The travel-times of multi-bounce P waves have been used to investigate the lateral heterogeneity of the uppermantle P wave velocity structure beneath north-west part of China and middle Asia. The synthetic seismograms of P and PP waves for seven large Chinese continental earthquakes were calculated by using the WKBJ method. The PP-P residuals, which reflect the P wave structure of the midpoints of the seismic rays, were calculated by using the WKBJ method, The results show that: the uppermantle wave structure beneath Russian platform in the middle Asia area, the Seytho-Turanian and the west Siberian platform is similar to that of Canadian shield; the uppermantle P wave velocity in the fold system of west China, the center Asia fold system in Russia, and Kazak fold system is lower than that of Canadian sheild. It seems that the velocity structure is related to the tectonic structure. The Chinese version of this paper appeared in the Chinese edition ofActa Seismologica Sinica,14, 479–484, 1992.     

中国东部及其邻区上地幔顶部Pn波速度结构及各向异性

中国东部地处欧亚板块东南部,紧邻西太平洋板块俯冲带,有着复杂的地质构造和深部结构,是国内外学者研究的重点区域.本文采用Pn波层析成像方法反演得到了中国东部及其邻区上地幔顶部Pn波速度结构及各向异性.研究中应用的Pn到时数据主要来自多种地震观测报告,并特别补充了东北流动台阵、华北流动台阵以及区域地震台网记录的地震事件,拾取了大量高精度的Pn到时数据,最终挑选出2049个台站记录的24072次地震的240814条Pn波到时数据.结果显示,中国东部地区上地幔顶部平均速度为8.06 km·s^-1,速度变化范围为7.81~8.32 km·s^-1.东北地区东部表现为显著的低速异常,华北克拉通中、东部Pn呈现低速,而西部地区则表现为高速异常,华南地块主体表现为高速.反演结果还揭示江汉盆地、下辽河盆地、二连盆地及海拉尔盆地都显示出高速,而四川盆地和松辽盆地内部则呈现出不均匀的结构特征.四川盆地的高速异常显示出明显的分块现象,这可能是该盆地在沉积前具有不同的基底物质;松辽盆地的北部呈现为高速,而南部却表现为低速异常,这一特征与松辽盆地南、北部分别为高、低热流相对应,暗示盆地南部的岩石圈已经历了改造.研究进一步揭示Pn波低速区和高、低速过渡带的各向异性也较为强烈,而大部分强震都发生在这些区域之上的地壳内,说明这些部位容易发生变形而应力集中或产生应力差.

     

Upper mantle P wave velocity structure of the northern part of China and Mongolia

ｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｆｉｎｅｒａｄｉａｌｖｅｌｏｃｉｔｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｕｐｐｅｒｍａｎｔｌｅｐｌａｙｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｍａｎｔｌｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａ...