新疆伽师强震群区上部地壳细结构的高分辨折射地震探测研究

2004年4月在伽师强震群区完成了一条高分辨折射地震探测剖面. 我们采用有限差分反演和哈格多恩原理折射波前成像方法进行了处理, 得到了该地区上部地壳细结构图象. 结果显示上部地壳结构总体上横向比较均匀，纵向分层明显. 该地区地壳顶部11 km以上可分为4层:顶部约400 m以上为浅表盖层，P波速度约1.65~1.8 km/s，该层为较松散的风化层；第二层为纵向强梯度层, P波速度在1.8~4.5 km/s之间, 纵向梯度约1.2 kmmiddot;s-1/km，其厚度在2.96~3.0 km之间， 其底界面几乎水平； 第三层的厚度有较大变化, 其埋深从东北向西南逐渐变深， 西南端层厚约6.5 km，东北端减薄为5.5 km. 该层的上部和下部又表现为不同的速度结构特征，其上部速度较均匀，平均P波速度约4.8 km/s，下部相对于第二层来说为一弱梯度层， 梯度约0.35 kmmiddot;s-1/km， P波速度在5.1~6.25 km/s之间. 该层的底界为结晶基底，其结晶基底西南深东北浅，形成一个向天山方向上翘的斜坡，似乎显示出坚硬的塔里木块体在插入天山下时受阻的上部地壳结构特征；第四层比较均匀，速度约为6.3 km/s. 在4 km深度左右有一横向速度异常变化，推断可能与隐伏的麦盖提断裂及下苏洪——麦盖提断裂有关，但未见这些断裂延伸至地表及穿过基底的结构特征. 伽师强震群的发震构造至少应位于11 km深度以下的中下地壳之中.      

伽师强震群区震源细结构的深地震反射探测研究

穿过伽师强震群的深地震反射剖面提供了研究区从地表直至莫霍界面的地壳细结构图像.探测结果表明：研究区上、下地壳分界面埋深约20～30 km,莫霍界面埋深约52～58 km.上地壳内部存在着两种截然不同的反射图像.上地壳上部为沉积盖层,厚度约8～9 km,盖层内部反射成层分布,显示了稳定而连续的沉积特点;上地壳下部则为“反射透明”背景下存在的叠层状反射带.下地壳内部呈现明显的反射性质,具体体现在上、下地壳分界面和莫霍间断面都表现为具有一定持续时间的多循环反射叠层结构特征.时间剖面上所有反射事件由北东向南西下倾的整体图像直观地反映了塔里木盆地地壳变形而向西昆仑下插入的事实.剖面47km桩号附近,上地壳下部至壳幔过渡带以上地壳范围内存在一条高倾角的深断裂,具有走滑性质,本研究认为该深断裂与1997年伽师强震群的发生密切相关,推断它为伽师强震群的发震构造.而时间剖面上壳幔过渡带反射的连续性则说明该断裂没有向下穿过莫霍面.存在于上地壳上部的两条高倾角的浅部断层可能对应于地质推测的麦盖提—下苏洪断裂带,它们与位于其下方的地壳深断裂构成了伽师强震群可能的深、浅构造关系.     

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.     

伽师-阿图什震区地壳深部结构特征的探测与研究

通过对两条测深剖面资料的处理计算和综合研究后发现，研究区壳幔结构具有明显的分层性。不同的地质构造块体在速度结构，构造特征上显示出较大差异。上，下地壳的分界C界面和M界面是具有较大起伏变化的界面，由伽师下方最浅的30.0km(C界面），45.5km(M界面）向西昆仑山区急剧加深至44.0km和70.0km；塔里木块体较高的速度结构意味着地壳结构和对“稳定”的特性；根据伽师地区震源深度大多分布在20-40km这一现象，可以认为，C，M界面的局部隆起，低速异常体和深大断裂的存在对于伽师强震群的孕育和发生具有一定的控制作用。     

帕米尔东北侧基底结构研究

利用在阿图什-伽师地区完成的两条人工地震测深剖面的Pg波资料，用有限差分方法和时间项方法得到了两条剖面的基底速度结构和基底界面形态．不同地质单元基底深度差异较大．不同地质构造单元的接触带上基底结构有明显变化，可以看作是边界断裂存在的标志.最后讨论了阿图什强震区和伽师强震群区基底的特点及与地震的关系．      

基于时间项反演的芦山震区基底结构研究

四川省芦山县境内发生地震以后,中国地震局部署芦山地震科考,沿宜宾―芦山―金川线布设一条长400 km的人工地震宽角反射/折射和高分辨地震折射综合探测剖面,沿剖面进行了8次吨级以上人工爆破激发。根据获得的Pg波数据资料,利用时间项方法对沿线8炮Pg波走时进行反演,沿线不同区段取地壳顶部上覆介质相应的平均速度值,经反演得到了沿剖面各点深度值,给出了震区两侧下方沿剖面结晶基底起伏变化特征。研究结果表明:剖面东南段的盆地地区(50~250 km桩号)基底埋藏较深(地表以下约3~5 km),覆盖层较厚;进入隆起区(250~450 km桩号)结晶基底埋深逐渐减小,变化在0~3 km,沿剖面的多个位置基底埋深都出现了不同程度突然抬升或下降,基底界面变化与已知断裂位置相互对应。     

云南西部地壳深部结构特征

在云南西部,穿过红河、小江断裂带完成了一条长360 km、呈北东向的深地震宽角反射/折射剖面.通过对该测线的观测资料进行一维、二维模拟解释,得到了沿剖面的二维地壳速度模型.研究结果显示,沿测线Moho界面埋深横线变化大,其西南侧Moho埋深约35 km,东北侧Moho最大埋深可达43 km.沿剖面从西南到北东方向,地壳平均P波速度从5.9 km/s逐渐增加到6.13 km/s,但显著低于全球大陆平均值.结合以往的接收函数和面波联合反演结果,我们推算沿测线从西南到东北,其下方地壳泊松比介于0.23~0.25之间.剖面西南侧上地壳具有异常低的P波速度和泊松比,暗示其下方上地壳以α-相长英质组分为主;而剖面东北上地壳相对较高的P波速度和泊松比则暗示其物质组成以花岗岩-花岗闪长岩为主.研究区下地壳的P波速度和泊松比分别介于6.25~6.75 km/s和0.24~0.26 km/s之间,暗示其上部组成以花岗岩相的片麻岩为主,而下部组成则以角闪石类岩石为主.红河断裂两侧地壳速度显著不同,从浅到深其速度差异逐渐变弱,但红河断裂两侧地壳厚度变化较大.而小江断裂下方两侧地壳速度和地壳厚度变化并没有红河断裂那么明显.     

首都圈上地壳高精度三维P波速度模型——基于石油地震叠加速度和人工地震测深剖面

本文收集了首都圈地区40个测点的石油地震叠加速度资料,经常规处理后得到各测点下方速度随深度变化的曲线;对9条人工地震测深剖面的解释结果进行数字化处理获得各剖面下方离散的速度数据;应用上述资料和专业地质建模软件构建了首都圈地区(115.50°E-117.60°E,38.40°N-40.75°N)范围内上地壳高精度三维P波速度模型.结果表明:华北盆地为隆坳相间区,从东至西依次是黄骅坳陷、沧县隆起和冀中坳陷,上地壳速度结构十分复杂;结晶基底的埋深变化剧烈,冀中坳陷下最深处可达10 km,沿构造走向整体呈西南深、东北浅的趋势,沧县隆起下埋深约2～4 km,黄骅坳陷下最深处则达9 km,剧烈的基底起伏反映出盆地内部不同次级构造单元的差异沉降和中、新生代以来强烈的拉张构造运动.太行山、燕山隆起下的基底埋深较盆地区浅,体现出隆起区新生代以来的抬升构造运动.本文首次将石油地震叠加速度资料用于首都圈地壳速度模型的构建,与以往用人工地震测深资料得到的模型相比,本文结果对华北盆地复杂的上地壳结构刻画得更为细致.     

利用地震走时反演阿尼玛卿缝合带东段及两侧基底结构

对11炮宽角地震反射/折射的Pg波走时数据进行了反演,结果表明:阿尼玛卿缝合带东段基底速度结构整体呈低速带分布,两侧的速度分布相对均匀;缝合带内基底界面剧烈下凹,最深达5.5 km,不存在稳定的基底界面;松潘-甘孜微块体基底界面整体埋深达3.5 km,相对平坦,其中部略微下凹;从缝合带过渡到西秦岭褶皱带,基底界面急剧抬升至1.8 km,之后迅速下降至4.7 km,然后趋于平坦;缝合带的地壳变形存在挤压和走滑两种形式,在缝合带及邻近地区,上部地壳物质曾有过向北方向逃逸的迹象.     

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.     

Basement interface structural characteristics beneath Jiashi strong earthquake swarm area in Xinjiang, China

The seismic data obtained from high resolution seismic refraction profile in Jiashi strong earthquake swarm area in Xinjiang, China were further processed with ray hit analysis method and more complete basement interface struc-tural characteristics beneath Jiashi strong earthquake swarm area were determined. The results show that there are two clear basement interfaces at the upper crust in Jiashi strong earthquake swarm area. The first one with buried depth ranging from 2.6 km to 3.3 km presents integral and continuous structure, and it appears an inclined plane interface and smoothly rises up toward Tianshan Mountain. The second basement interface with buried depth from 8.5 km to 11.8 km, is the antiquated crystalline basement of Tarim basin. Near the post number of 37 km, the bur-ied depth of the crystalline basement changed abruptly by 2.5 km, which maybe result from an ultra crystalline basement fault. If taking this fault as a boundary, the crystalline basement could be divided into two parts, i.e. the southwestern segment with buried depth about 11.5 km, and the northeastern segment with buried depth approxi-mately from 8.5 km to 9.0 km. That is to say, in each segment, the buried depth changes not too much. The north-east segment rises up as a whole and upheaves slightly from southwest to northeast, which reflects the upper crustal deformation characteristics under the special tectonic background at the northwestern edge of Tarim basin.     

Fine upper crustal structure of Jiashi strong earthquake swarm region in Xinjiang inferred from high resolution seismic refraction profile data

Introduction Jiashi-Artux area in southwest Xinjiang is one of the most active earthquake provinces at pre-sent in Chinese mainland. In the last century, about 3/4 strong earthquakes in Chinese mainland hit this area, and especially from January 21 to April 16 in 1997, 7 earthquakes with the magnituderanging from 6.0 to 6.9 occurred in a very small area of 9 km×18 km near Jiashi (ZHU et al, 1998). It has never taken place before in Chinese mainland that a series of strong earthquakes shoo…     

伽师强震群区上地壳三维速度层析成像——人工爆破和天然地震的联合反演

伽师震区位于天山褶皱、帕米尔构造弧与塔里木块体三个构造单元的交接地带,近年来该区发生了一系列的强震活动.为进一步获得该震区详细的地壳速度结构,本文利用人工爆破和天然地震资料联合反演的方法,对1997年新疆伽师震区布设的三维人工地震透射台阵和流动地震台网的资料进行处理,重建了台阵下方上地壳三维速度扰动图像,并结合地震活动分布,对伽师强震群的地震成因作出进一步分析.结果表明研究区上地壳速度结构在纵向和横向上具有明显的非均匀性,随着深度的逐渐加深,震区下方以萨如锡为中心的低速异常体逐步被高速异常体所替代.自12 km深度开始,在与强震群震中相应的位置上,明显出现沿北北西向的高P波速度异常体,在其周围为相对低速分布,呈现出低速条带环绕高速条带的分布格局,V_P/V_S在相同的位置上也表现为高值分布.这种结构上的差异可能与伽师强震群发生有密切关系.16 km深度的P波速度层析图表明,伽师强震群发生在地壳相对高速扰动区内或是高速扰动向低速扰动过渡的边缘,壳内高速体的存在为强震的孕育和发生提供了重要基础.     

利用反演方法确定新疆伽师地震的定位

运用一种广义反演方法 ,在任意垂向非均匀介质中 ,根据近震P ,S波到时来确定地震事件空间位置的概率分布 ,应用此方法对新疆伽师地区临时数字地震台网的资料进行了定位处理 ,发现所定位的地震在平面图上呈明显的NNW向和NNE向线性分布 ,其中NNW向趋势略为明显。同时讨论了伽师地震的深部构造背景 ,对伽师地区天然地震的定位结果显示了地震与断裂的密切关联 ,该震群的形成与震源区附近的隐伏断裂有关 ,这可能是塔里木盆地北缘的地壳剧烈变形及现今构造运动所造成的结果 ,这些复杂的构造格局和特殊环境为伽师强震群的孕育和发生提供了条件     

2018年9月4日新疆伽师MS5.5地震序列及发震构造讨论

2018年9月4日新疆伽师发生M_S5.5地震,震中处于塔里木地块西北缘,位于1997~1998年伽师强震群震区内。此次伽师地震前发生了M_S4.7前震,截至9月30日最大余震震级为M_S4.6（M_L5.0）,初步判定为前-主-余型地震序列。序列精定位结果显示,余震沿近NE向展布,主震震源深度与1997~1998年伽师强震主震基本一致,发震断层陡立。本文从区域的构造环境、地震震源机制解和余震分布特征等方面分析认为,地震发生在伽师隐伏断裂东南端部,为1997~1998年伽师强震群震区的一次新的构造活动。序列参数、视应力等计算结果显示,伽师M_S5.5地震的预测最大余震震级与最大余震震级M_S4.6接近,表明序列最大余震已经发生。     

Study on basement structures of the northeast Pamirs

1 Geologic setting and layout of the DSS observation network In the studied area there are three major tectonic units, which are referred to as Tianshan fold system, Tarim basin and West Kunlun fold system (Bureau of Geology and Mineral Resources of Xinjiang Uygur Autonomous Region, 1993). The Tianshan fold system is a polycyclic geosyncline on the north edge of Tarim basin, and an orogenic zone resulting from collision and convergence between Tarim block and the Junggar-North Tianshan…     

Exploration and Study on Deep Crust Structural Characteristics in the Jiashi-Artux Seismic Region

The data from two deep seismic sounding profiles was processed and studied comprehensively. The results show that crnst-mantle structures in the investigated region obviously display layered characteristics and velocity structures and tectonic features have larger distinction in different geological structure blocks. The boundary interface C between the upper and lower crust and Moho fluctuate greatly. The shallowest depths of C (30.0km) and Moho (45.5km) under Jiashi deepen sharply from Jiashi to the western Kunlun mountain areas, where the depths of C and Moho are 44.0km and 70.0km, respectively. The higher velocity structures in the Tarim massif determine its relatively “stable“ characteristics in crust tectonics. The phenomenon in the Jiashi region, where the distribution of earthquake foci mostly range from 20kin to 40kin in depth, may infer that the local uplift of C and Moho interface, anomalonsly lower velocity bodies and deep large faults control earthquake occurrence and seismogenic processes in the Jiashi strong earthquake swarm.