南海东北部海陆深地震联测与滨海断裂带两侧地壳结构分析

南海东北部首次成功实施海陆联合深地震探测,填补了海陆过渡带深地震探测的空白. 利用该次海陆联测地震数据,通过数据处理、震相分析、射线追踪、走时模拟等方法,获得了滨海断裂带附近的纵波地壳速度结构,探明了海陆联测剖面中滨海断裂带可能位置. 地壳速度结构为陆壳结构,地壳厚度由陆地向海区逐步变薄;在上地壳下部普遍存在一层速度为5.5～5.9km·s-1、厚度为2.5～4.0km的低速层,并向海区方向减薄,该区未发现明显的高速层. 滨海断裂带为一纵向低速带,位于南澳台东南35km处,对应于重、磁异常带,断裂带断至莫霍面,是华南陆区正常型陆壳与海区减薄型陆壳的分界地壳断裂.     

珠江口海域滨海断裂带的地震学特征

利用2010年珠江口外海陆地震联测数据,探测到滨海断裂带在担杆岛外12 km处发育,断裂带主体倾向东南、宽约20 km,沉积层在断裂带内迅速增厚引起陆上固定地震台站的Pg震相在对应断裂带位置的走时明显滞后.通过震相分析和走时正演拟合,获得了滨海断裂带两侧由浅至深的纵波速度结构模型,断裂带内部沉积层速度为1.8~3.5 km/s,上地壳速度5.2~6.1 km/s,下地壳速度为6.3~6.6 km/s,莫霍面的埋深由滨海断裂带陆侧的29 km抬升至其海侧的27 km.滨海断裂带两侧的地壳结构特征明显不同,证实了该断裂带是华南陆区正常型陆壳与南海减薄型陆壳分界断裂的性质.在华南沿海和海陆过渡带的下地壳顶部探测到厚约3 km、层速度为5.5~5.9 km/s的低速层,往海域逐渐减薄尖灭.壳内低速层是地壳中的力学软弱带,与近似正交的NEE向滨海断裂带和NW向断裂带共同组构成了该区地震活动的孕震构造.     

台湾-阿尔泰地学断面阿尔金-龙门山剖面的地壳纵波速度结构

通过分析阿尔金—龙门山地学断面的地震资料,建立了该剖面的地壳纵波速度结构。研究结果表明,阿尔金北侧的塔里木盆地地区莫霍面为50km,而在其南侧的祁连地块莫霍面突然加深至73km,在柴达木盆地莫霍面又抬升至58km左右,然后,在松潘甘孜地块莫霍面降至70km,并呈现为台阶状向龙门山方向抬升到60km左右,最低速层,而在其南部地区则没有低速层出现,推测低速层为地壳中部的局部熔融物质,阿尔金—龙门山剖面上的两个莫霍面坳陷区分别与祁连地块和松潘—甘孜地块上的两个莫霍面坳陷区相对应,指示出这个两个地块具有较深的山根,青藏高原北部的巨厚地壳很可能是由于中生代以来发生的印度板块与亚洲板块碰撞时受到来自东西及南北方向的挤压,使地壳缩短所致。     

南海北部滨海断裂带的深部地球物理探测及其发震构造研究

滨海断裂带为华南亚板块与南海亚板块的分界断裂,是南海北部陆缘的重要控震构造和发震构造。为了探明南海北部海陆过渡带特别是滨海断裂带两侧的深部地壳结构变化特征,在南海北部进行了一系列的海陆地震联测的实验,根据海陆联合深地震探测的结果,南海北部以滨海断裂带为界,断裂带西北部为华南亚板块的典型陆壳,地壳厚30km,上地壳下部存在一层速度为5.5～5.9km.s-1、厚度为3.0～4.0km的低速层,埋深约10～18km;断裂带东南部为南海亚板块减薄型陆壳,厚25～28km,上地壳下部的低速层逐渐减薄并最后尖灭。滨海断裂带为一个上下连续倾向SE的低速破碎带,宽度6～10km。滨海断裂带与上地壳下部的低速层的交接构造部位形成南海北部的重要应力集中带和应变能积聚带,是地震孕育、发生的深部动力学条件。滨海断裂带的发震构造属NEE向与NW向相交切的断裂构造型式,以NEE向的滨海断裂带为主,NW向断裂带为辅。     

台湾海峡大容量气枪震源海陆联测初探

本文利用在我国台湾海峡采用大容量气枪震源开展海陆联测获得的广角地震测线HX9, 采用二维射线追踪法反演得到了HX9剖面的地壳二维速度结构和地壳界面形态, 初步探明了福建—台湾海峡海陆过渡带的深部构造． 结果表明: HX9剖面的地壳内存在两个速度间断面, 即C界面和莫霍面, 其中: C界面为上、 下地壳的分界面, 是一个小的速度不连续面, 速度变化值达0.08—0.16 km/s; 而地壳底部的莫霍面则有较大的速度反差, 变化值达1.02—1.29 km/s, 莫霍面上、 下的速度分别为6.75—6.97 km/s和8.00—8.07 km/s． 沿剖面的地壳界面形态总体起伏不大, 陆域上、 下地壳的厚度和界面变化趋势均相似, 从陆域到海域呈微倾斜变化趋势, 表现为减薄陆壳的特征． 莫霍面陆域埋深约为31.6 km, 向福建东南沿海逐渐减薄至27.4 km左右．      

川西高原重磁异常特征与构造背景分析

川西高原位于青藏高原东缘, 是我国大陆地壳构造变形及地震活动最强烈的区域.利用最新重力、航磁资料, 通过异常分析和反演计算, 研究了该区鲜水河断裂、理塘断裂、金沙江断裂的重磁异常特征、莫霍面特征、居里面特征, 分析得出了这些断裂的深部地质结构与构造背景.计算表明:川西高原莫霍面东南浅、西北深, 地壳厚度在43~63km之间.居里面特征表现为条带状, 深度在17~23km之间.其中, 鲜水河断裂带对应莫霍面深度梯度带, 居里面为高低起伏圈闭.理塘断裂带北段莫霍面局部隆坳相间, 南段莫霍面逐渐抬升, 居里面呈现由西向东加深的梯度带.金沙江断裂带, 居里面形成局部抬升, 深部可能存在高温地热异常源.综合分析认为, 川西高原地壳结构主要特点为:增厚的下地壳, 热-塑性变形的中地壳, 脆性变形的上地壳.     

中国海陆莫霍面及深部地壳结构特征——以阿尔泰—巴士海峡剖面为例

中国海陆莫霍面及深部地壳结构特征研究是东亚地区宏观构造格架研究中的重点内容之一.本文以地震测深等数据为约束信息,以重力数据为基础,通过分区计算,反演了中国海陆莫霍面深度.依据地壳性质与莫霍面深度分布特征,划分了莫霍面深度梯级带与分区,并对各分区的莫霍面分布特点进行了归纳、总结.并选取阿尔泰—巴士海峡典型剖面进行了重、震反演,建立了密度结构.剖面上莫霍面深度和深部结构能够清晰地反映中国大陆"三横、两竖、两三角"构造格架中的两横和两竖,在昆仑—秦岭—大别以北的准噶尔地块和中朝地台莫霍面深度45~50 km,而其以南至贺兰山—龙门山之间的祁连、柴达木至松潘—甘孜的莫霍面呈"W"型起伏,莫霍面深度由祁连地块北部的50 km,加深至68 km,在柴达木盆地抬升至58 km,在阿尼玛卿山莫霍面降至68 km,向南逐渐抬升至四川盆地的44 km,经大兴安岭—太行山—武陵山这一竖的台阶式抬升至华南褶皱带的35 km,在江绍—南岭以南缓慢抬升至南海北部陆架区的20~25 km.在巴士海峡处南海沿马尼拉海沟向东俯冲,莫霍面形态较复杂.同时剖面上祁连—柴达木地块的中下地壳存在一个低速、低密度体,推测其可能是由于部分熔融引起的,是青藏高原东北缘壳内物质流动的通道.     

华北克拉通北缘—西伯利亚板块南缘的地壳速度结构特征

华北克拉通北缘—西伯利亚板块南缘（张家口—中蒙边界）的深地震测深剖面长600 km,跨越华北板块、内蒙造山带和西伯利亚板块.沿测线采用8个1.5t的爆炸震源激发地震波,使用300套数字地震仪接收,取得了高质量的地震资料.通过资料分析和处理,识别出沉积层及结晶基底的折射波（Pg）、上地壳底面的反射波（P2）、中地壳内的反射波（P3）、中地壳底面的反射波（P4）、下地壳内的反射波（P5,仅在镶黄旗—苏尼特右旗下方出现）和莫霍面的反射波（Pm）等6个震相.采用地震动力学射线方法（seis88）得到的地壳速度结构表明：（1）在华北板块与内蒙造山带之间,内蒙造山带与西伯利亚板块之间,上地壳中存在明显的高速度局部变化,在地表发育大量的古生代花岗岩体、超基性岩体.（2）在中下地壳华北板块南缘的地震波速度大,为6.3~6.7 km/s,西伯利亚板块北缘的速度小,为6.1~6.7 km/s,且界面比较平缓.原因是在内蒙造山带内地壳的缩短和隆升造山引起了中下地壳界面的剧烈起伏,不同海陆块的拼合和物质交换导致了不同区域速度的不均匀性.（3）莫霍面在赤峰断裂带（F2）以南和索伦敖包—阿鲁科尔沁旗断裂带（F4）以北较为平缓,平均深度为40~42 km.在F2—F4之间呈双莫霍面,莫霍面1明显上隆,深度为33.5 km,层速度为6.6~6.7 km/s.莫霍面2明显下凹,在西拉木伦河断裂带（F3）下方,最深达到47 km,速度达到最大为6.8~6.9 km/s,这可能是由壳幔物质混合引起的.依据莫霍面的特点,本文认为双莫霍面以南为华北板块北缘,以北为西伯利亚板块南缘,拼合位置在赤峰断裂带（F2）与索伦敖包—阿鲁科尔沁旗断裂带（F4）之间的区域.     

鲁西隆起重磁异常特征及其构造活动性分析

通过对鲁西隆起区重磁资料的分析和反演计算,研究了沂沭断裂带、齐河—广饶断裂带、聊城—兰考断裂带、丰沛断裂带以及地块内部断裂的重磁异常、莫霍面和居里面深度特征,并讨论了鲁西隆起的地质构造特征和构造活动性.结果显示:鲁西隆起基底广泛出露,沉积层主要分布在由断裂下降盘控制的凹陷内,区内断裂深度达20 km以上,其中蒙山断裂深入至上地幔,控制了蒙山金伯利岩型金刚石矿的产出;鲁西隆起区莫霍面深度为30—35 km,整体呈向西开口的箕形,地块中部地壳厚度较厚,除西侧地壳呈阶梯状增厚外隆起地块四周地壳逐渐减薄;居里面深度介于20—33 km之间,中部地区较深,为整体稳定的地块,断裂带分布位置对应于居里面梯度带;地震活动主要集中于断裂带与莫霍面梯度带交会区以及断裂带上的居里面突变区.      

珠三角鼎湖—高明—金湾深地震测深剖面地壳构造与速度结构特征分析

为研究珠江三角洲及近海区域深部地壳结构,广东省地震局联合多家单位于2015年在珠江口区域实施了大规模三维人工地震测深实验.本文利用珠江口西侧NW向鼎湖—高明—金湾L1测线数据进行处理、解释,采用地震射线走时正演构建了该剖面二维速度模型.结果表明：沿剖面莫霍面深度从NW向SE,从30.0 km逐渐抬升到28.0 km,鼎湖至高明间存在莫霍面隆起;中地壳低速层非均匀连续,NW一侧速度低于SE一侧,且莫霍面隆起区之上为最显著的低速异常区域,中心最低速度为6.05 km·s^-1;吴川—四会断裂、广州—恩平断裂可能为深部物质上涌的主要通道之一,两条断裂所围限的从珠江口西侧的鼎湖、高明往北东延伸到珠江口东侧的清远、从化区域为可能的连续莫霍面隆起区.

     

香港地区海陆地震联测及深部地壳结构研究

为了探明南海北部海陆过渡带的深部地壳结构,我们在香港外海域进行了一次海陆地震联洲的实验,利用固定地震台网远距离接收海上气枪信号,接收距离远达200多km,并利用此次实验的测线1剖面模拟得到了海陆过渡带的深部地壳速度结构.速度结构模型表明:研究区海陆过渡带的地壳结构非均匀性较明显,由陆至海沉积层有一个突然增厚的特点;莫霍面深度约为26～29 km,上地壳P波速度约为5.5～6.4 km/s,下地壳P波速度为6.5～6.9 km/s.在担杆列岛往海方向有一个低速破碎带,其上地壳P波速度为5.2～6.1 km/s,下地壳P波速度为6.2～6.4 km/s,结合野外地质调查的结果,推测它可能为滨海断裂带.在担杆列岛往陆方向香港和深圳之间的研究区域,莫霍面有较大起伏,可能与此处发育的海丰断裂有关.     

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.     

南海北部海陆过渡带地壳结构的研究现状及展望

首先总结了前人在南海北部海陆过渡带获得的研究成果：由重磁异常、水深及卫星影像等资料推测滨海断裂带存在于南海北部海陆过渡地区：介绍了最近在南海北部海陆过渡地区开展的海陆地震联测试验,其结果显示有一个穿透整个地壳的低速破碎带发育于海陆过渡地区,推测它为滨海断裂带在速度上的表现,另外广泛分布于华南大陆的中地壳低速层在海陆过渡处也有较好发育;总结了天然地震层析成像在南海北部海陆过渡带的研究成果。最后结合目前的研究现状,指出了今后我们的研究方向：在逐步完善目前海陆地震联测试验的基础上,同时开展海陆过渡带的多道地震数据采集及地球化学研究：加强海陆过渡带的地震监测。进行震源机制解和人工地震与天然地震联合成像的研究。     

CRUSTAL STRUCTURE FROM YUNXIAN-NINGLANG WIDE-ANGLE SEISMIC REFLECTION AND REFRACTION PROFILE IN NORTHWESTERN YUNNAN,CHINA

The Red River Fault in western Yunnan is one of the longest strike-slip faults in China and has a high seismic potential. To investigate its complicated structure, a near-NS directed 300km long wide-angle reflection/refraction seismic profile was laid out from Yunxian to Ninglang, across the Red River Fault. The 2-D velocity structure model along the profile was obtained through 1-D and 2-D analysis and fitting the observed data with combination of first-arrival traveltime tomography and forward modeling. The results indicate:In the crust, the average P-wave velocity is 6.2~6.3km/s and basically shows a positive gradient structure, but there are some low velocity anomalies at different area in upper and lower crust. Regarding the crust boundary, a relative large lateral variation exists in the depth of Moho, which goes deeper from south to north, ranging from 45km to as deep as 54km; compared to other typical continental crust, the study area demonstrates a striking thickening. It should be mentioned that the crustal thickening is mainly observed in the lower crust, while the upper and middle crust possess nearly constant thickness. We observed strong seismic velocity contrast across the Red River Fault, which emphasizes the role of the fault as an important tectonic boundary between Yangtze paraplatform and Sanjiang geosynclinal system. Along the profile, the Moho depth has no remarkable variation when crossing the Red River Fault. Combining with other study results on nearby area, it proves that there is notable heterogeneity between different parts of the Red River Fault.     

利用接收函数研究郯庐断裂带鲁苏皖段及邻区地壳结构特征

利用郯庐断裂带鲁苏皖段及邻区的261个宽频带地震台站5年记录的763个远震波形数据,计算并筛选得到了10846条远震P波接收函数.采用P波接收函数H-κ法得到了该区的地壳厚度和壳内平均泊松比值,并采用共转换点叠加法进一步揭示台站下方Moho界面的起伏形态.研究发现：⑴研究区Moho界面埋深在27~40 km范围内变化,平均深度在~34 km,总体上以郯庐断裂带为界呈现出东薄西厚的特征.地壳厚度在不同块体之间或者是块体内部存在着明显差异,表明不同的地质构造单元经历了不同的构造演化过程.⑵研究区地壳泊松比在0.15~0.32之间变化,平均泊松比为0.24,略低于全球陆壳和中国陆壳平均泊松比值;然而,较大的泊松比浮动范围却意味着研究区内地壳物质具有强烈的横向非均匀性及物质组成的复杂性.沿郯庐断裂带展布着一条NNE-SSW方向的泊松比高值异常带,推测是镁铁质基性岩沿郯庐断裂带上涌至地壳所致,亦或是高温高压的幔源热物质底侵至下地壳所致.⑶研究区的地壳厚度和壳内平均泊松比存在着反相关的关系;地壳厚度和地表地貌特征呈镜向关系,即造山隆起区Moho界面埋藏较深,而平原盆地区Moho界面埋藏较浅.Moho埋深等值线分布图和研究区布格重力异常特征对应良好.⑷共转换点（Common Conversion Point,CCP）叠加法对Moho界面的刻画与H-κ叠加法求得的地壳厚度结果具有较好的一致性.CCP剖面表明郯庐断裂带不仅是扬子断块区和华北块体的分界断裂,更是一条切割Moho面、深抵上地幔的深大超壳断裂带,错距达4~7 km.⑸研究区内部分台站下方存在壳内分界面,仍能通过改变壳内速度后采用H-κ法获得其埋藏深度.

     

由地壳速度结构判断郯庐断裂带江苏段未来大震位置

用多震相地震走时成像法反演郯庐断裂带鲁苏皖段及邻区三维地壳速度结构。一些地区如郯庐断裂带临沭到定远及以东地区在中地壳的20~25km出现低速层,一些地区莫霍面埋深有变化。浅层速度结构的分段与断裂活动的分段相一致,表明新沂到泗洪是活动断裂的闭锁段。对比1668年山东郯城8级地震区和研究区的深部速度结构,结合与郯庐带相交的断裂、地震活动、活动断裂的闭锁段、中地壳低速层及莫霍面深度变化,综合判断郯庐断裂带江苏段未来可能发生大震的地区为33.4°~34.1°N,118.2°~118.8°E,重点是宿迁、沭阳、泗阳和泗洪。震级估计可达8级。     

Implications of the seismic structure for the orogenic evolution of the Pyrenean Range

The dynamic evolution of the Pyrenees is discussed in the light of geophysical data. Recent deep seismic sounding have revealed the crustal structure of the Pyrenees which is used to test the different evolutionary models proposed until now.The crustal thickness of the Paleozoic Axial Zone (PAZ) and the North Pyrenean Zone (NPZ) differ by more than 10 km, ranging from about 30 km in the NPZ to 40–50 km in the PAZ. The transition from PAZ to the NPZ, identified at the surface as the North Pyrenean Fault (NPF), is sharp at depth and marked by a vertical step, at least in the eastern half of the range. The NPZ is characterized by additional throws and dips of the Moho in the east whereas in the west a heterogeneous middle to lower crust is encountered, with high velocity anomalies. The seismic results suggest that the PAZ and the NPZ belong to different plates, the NPF being the plate boundary. These results are inconsistent with evolutionary models involving lithospheric subduction or crustal doubling and intracratonic rifting with the main tectonic lineations following NNE-SSW directions. They rather suggest that after a period of extension, two main orogenic events took place: a phase involving shearing and thinning which affected mainly the present-day NPZ and a later compressive phase which explains the building up of the chain, the thickening of the crust and the enhancement of a pre-existing difference in crustal thickness between the European and Iberian plates.