用近垂直地震反射方法研究莫霍面的特征与成因

利用近垂直地震反射方法研究了在中国满洲里－绥芬河地学断面域内泰康－哈尔滨约１３０ｋｍ范围内地壳结构和莫霍面特征．通过数据采集,定量处理和综合分析,得到以下认识：在野外观测中激发井深和震源能量是主要参数;在资料处理中速度分析与共反射点分布的处理是主要技术．分析莫霍震相可以得到它的层状与似层状内部结构以及起伏、断裂等外形特征．利用傅立叶谱、时频分析与瞬时信息可更细致地研究莫霍特征．影响莫霍特征与成因的因素主要为分异作用、地幔对流、相变、地球转动和板块运动;其中地幔对流和相变是形成莫霍的主要因素．     

用近垂直地震反射方法研究莫霍面的特征与成因

利用近垂直地震反射方法研究了在中国满洲里－绥芬河地学断面域内泰康－哈尔滨约１３０ｋｍ范围内地壳结构和莫霍面特征．通过数据采集,定量处理和综合分析,得到以下认识：在野外观测中激发井深和震源能量是主要参数;在资料处理中速度分析与共反射点分布的处理是主要技术．分析莫霍震相可以得到它的层状与似层状内部结构以及起伏、断裂等外形特征．利用傅立叶谱、时频分析与瞬时信息可更细致地研究莫霍特征．影响莫霍特征与成因的因素主要为分异作用、地幔对流、相变、地球转动和板块运动;其中地幔对流和相变是形成莫霍的主要因素．     

深地震反射剖面揭示的华北地块南缘地壳的精细结构

文中基于长100km的深地震反射剖面,揭示了秦岭造山带北缘和华北地块南缘交接部位的地壳精细结构和断裂的深、浅构造特征。结果显示,研究区地壳具有双层反射结构特征,莫霍面由一系列叠层状的弧形强反射构成,地壳厚约32～35km。上地壳内一系列方向不同、形态各异的反射波组分别对应秦岭北缘的逆冲推覆体及伸展构造环境下形成的沉积盆地。下地壳以错断莫霍面的地壳深断裂为界,具有南、北2段明显不同的反射结构。剖面南段以弧状强反射为主,北段由产状近水平或S倾的叠层状反射构成,暗示该区曾经历强烈、复杂的构造运动。剖面揭示的上地壳断裂控制了该区盆山构造的形成和地层沉积,错断莫霍面的地壳深断裂为深部物质的上涌和能量交换创造了条件,从而调节了地壳内部的物质构成和能量分配。     

六盘山断裂带及其邻区地壳结构

新生代期间,中国大陆西部受印度—欧亚板块碰撞和青藏高原隆升影响,以地壳缩短、增厚、陆内造山和强烈地震活动等为主要特征.在青藏高原东北边缘,高原物质侧向移动被鄂尔多斯地块所阻,在六盘山地区发育了一系列左旋斜冲断裂.断裂带周缘构造变形强烈,地震活动频繁,是研究青藏高原横向扩展控制大陆内部弥散变形的理想场所.本文对穿越青藏高原东北缘—六盘山断裂带—鄂尔多斯地块的宽角反射与折射地震资料使用层析成像和射线反演算法进行成像,获得了研究区地壳速度结构模型,其结果反映出六盘山断裂带两侧地壳结构、构造特征差异显著：1）上地壳层析成像结果显示鄂尔多斯盆地一侧地壳上部速度较低,等值线呈近水平状,具有典型的沉积盆地特征,而青藏高原东北缘一侧上地壳速度相对较高,横向变化剧烈,呈褶皱状,二者的分界为海原—六盘山逆冲走滑断裂;2）全地壳射线反演结果显示鄂尔多斯地块地壳速度梯度大,下地壳底部速度高由铁镁质物质组成,具有典型稳定古老克拉通的特征,青藏高原东北缘地壳速度总体较低,主要由长英质及长英-铁镁质过渡物质组成,具有典型造山带的特征,而六盘山断裂带下方地壳速度结构复杂,层面呈拱形,部分层出现速度逆转,为两个构造单元的接触过渡带;3）青藏高原东北缘一侧地壳厚度~50 km,鄂尔多斯地块地壳厚度~42 km,六盘山断裂带下方莫霍面发生叠置,揭示出青藏高原东北缘、鄂尔多斯地壳在六盘山下汇聚,较薄且刚性的鄂尔多斯地壳挤入较厚且塑性的青藏高原东北缘地壳中的构造模式.

     

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.

     

利用深地震反射大、中炮数据研究地壳深部结构—以六盘山深反射数据为例

为获得全地壳的有效反射信息,深地震反射数据采集常增加大药量的大炮和中炮来提高地球深部反射信息的信噪比;但深地震反射数据处理中用同一套流程和参数无差别的对待大、中、小炮数据,只考虑到大、中、小炮数据共性,忽视了不同激发药量数据间的差异,没深入挖掘和充分利用大炮、中炮数据特性,进而使一些在大、中炮原始数据上有较高信噪比的深部反射信息在常规剖面上却不能很好的体现,甚至不能成像.本文根据大、中炮的特征进行处理对地壳深部结构成像,弥补常规处理中存在的一些不足.并针对大、中炮数据联合处理中的静校正、资料净化、速度求取、AVO加权叠加等技术进行阐述.通过对大、中炮处理剖面与常规剖面对比分析发现,小炮适合中上地壳成像.大炮和中炮深部信噪比较高,有利于中下地壳和上地幔成像,在深地震反射资料处理中须区分对待.     

“松科二井”邻域岩石圈精细结构特征及动力学环境——深地震反射剖面的揭示

为揭示"松科二井"邻域岩石圈精细结构特征,布设了一条过井近南北向的深地震反射剖面,采用多尺度药量结合的激发技术,长排列、重点段加密接收高次覆盖的采集方式,通过高保真、高保幅的处理流程获得高分辨率、高信噪比的叠前时间偏移剖面.结果显示：T4反射轴之下沉积岩层状反射与火成岩杂乱反射相间,有两处疑似上古生界地层,分别位于松科二井下方（双程走时,Two way travel time,TWT,3.5~4 s）和任民-永安断隆下方（CDP,3500~4500,TWT,3~4 s）;中下地壳可观察到近平行的北倾反射,中和断陷下方存在上下关联的透镜状强反射,整体轮廓呈蘑菇云状,解释其为岩石圈伸展构造中发育的深部热流底辟体;北部莫霍面呈近水平连续强反射,南部徐家围子断陷区域莫霍面反射较弱,同时剖面上存在3种明显的岩石圈上地幔反射,包括倾斜地幔反射、近水平地幔反射和超深地幔反射,推断其分别为早期俯冲遗迹、早期增厚地壳底界面以及现今岩石圈底界面.本文利用过松科二井地震剖面的最新成果,揭示出古亚洲洋、蒙古-鄂霍茨克洋和古太平洋三大构造域先后作用下,保留在松嫩地块岩石圈内的结构特征,为探讨松辽盆地形成原因、构造背景及动力学因素提供新视野.     

宽角反射/折射剖面揭示的祁连造山带莫霍面深度

祁连造山带位于青藏高原东北缘,距南侧的喜马拉雅碰撞带前缘1 500 km,以一个宽阔的（东西长约1 000 km,南北宽200～400 km）、NW走向的造山带的形式被夹持于北侧的河西走廊盆地与南侧的柴达木盆地之间,西侧被NEE走向的阿尔金左行走滑断裂带所截切,北缘以青藏高原北缘断裂带,祁连山北缘断裂带和祁连山东缘断裂带与河西走廊盆地相邻,南东方向与西秦岭造山带相接,东缘与鄂尔多斯地块相邻.记录了新生代以来印度板块和亚洲大陆板块碰撞和青藏高原边缘造山和地壳变形的重要过程.对其地壳深部结构的探测是研究青藏高原隆升和向北扩展,理解印度与欧亚大陆碰撞的大陆内部构造作用的关键手段.自1980年代以来,前人在研究区实施了多条宽角反射/折射剖面,以揭示祁连造山带及周缘的地壳深部结构.本文通过对这些宽角反射/折射剖面的收集汇总和梳理分析,以探讨祁连造山带不同区段下方莫霍面起伏及深度差异,研究结果显示：祁连造山带莫霍面埋深整体自西向东变浅,最深的莫霍面位于北祁连造山带内的哈拉湖附近;结合其他地质与地球物理资料,本文推测莫霍面深度的起伏及变化状态揭示了祁连造山带由西向东不同的地壳缩短方式,其中西段最深的...     

佳木斯地块与松嫩地块俯冲碰撞的深反射地震剖面证据

佳木斯地块和松嫩地块是东北地区两个十分重要的地质构造单元,由于二者之间发育一套含有蓝片岩的俯冲增生杂岩-黑龙江杂岩(原称黑龙江群), 其地质构造意义长期为人们所关注.巴彦—桦南深反射地震剖面揭示,佳木斯地块与松嫩地块之间存在明显向西俯冲的深反射信息,以壳内和幔内向西倾伏的楔状反射区为特征.壳内楔状反射区东与浅表层出露的黑龙江杂岩相连,向西倾伏延深至莫霍面,是俯冲增生杂岩在地壳深部的反映;幔内楔状反射区东起小兴安岭之下的莫霍面,向西倾伏延深至松辽盆地东缘,尖灭深度约78 km,与多种方法得出的该区现今的岩石圈厚度(75~80 km)基本一致.这一证据充分说明佳木斯地块的岩石圈地幔向西俯冲到松嫩地块岩石圈地幔之下.     

喜马拉雅和西藏高原深地震反射剖面的初步成果

喜马拉雅和西藏高原深地震反射试验剖面,伸入到特提斯—喜马拉雅构造带内部,长约100km（帕里—萨马达）,其数据采集已由中美科学家（中国地质科学院、地质矿产部石油地质海洋地质局和美国康乃尔大学、哥伦比亚大学等）合作完成。 试验剖面的科学目标之一是追踪MCT和MBT的向北延伸,涉及到喜马拉雅山脉的隆升动力。试验剖面数据的初步处理不仅获得了可能是MCT和MBT向北伸延的     

Using large dynamite shots to image the structure of the Moho from deep seismic reflection experiment between the Sichuan basin and Qinling orogen

The Qinling orogen was formed as a result of the collision between the North and South China blocks. The Qinling orogen represents the location at which the southern and northern parts of the Chinese mainland collided, and it's also the intersection of the Central China orogen and the north-south tectonic belt. There is evidence of strong deformation in this orogen, and it has had a long and complex geological history. We investigated the structure of the Moho in the southern Qinling orogen using large dynamite shot imaging techniques. By integrating the analysis of the single-shot and the move-out corrections profile, we determined the structure of the Moho beneath the northern Dabashan thrust belt and the southern Qinling orogen, including the mantle suture beneath Fenghuang mountain. The Moho is divided into two parts by the mantle suture zone beneath Fenghuang mountain:(1) from Ziyang to Hanyin, the north-dipping Moho is at about45–55 km depth and the depth increases rapidly; and(2)from Hanyin to Ningshan, the south-dipping Moho is at about 40–45 km depth and shallows slowly. The mantle suture is located beneath Fenghuang mountain, and the Moho overlaps at this location: the shallower Moho is connected to the northern part of China, and the deeper Moho is connected to the southern part. This may indicate that the lithosphere in the Sichuan basin subducts to the Qinling block and that the subduction frontier reaches at least as far as Fenghuang mountain.     

High-resolution crustal structure of the Yinchuan basin revealed by deep seismic reflection profiling: implications for deep processes of basin

The Yinchuan basin, located on the western margin of the Ordos block, has the characteristics of an active continental rift. A NW-striking deep seismic reflection profile across the center of Yinchuan basin precisely revealed the fine structure of the crust. The images showed that the crust in the Yinchuan basin was characterized by vertical stratifications along a detachment located at a two-way travel time(TWT) of 8.0 s.The most outstanding feature of this seismic profile was the almost flat Mohorovicˇic′ discontinuity(Moho) and a high-reflection zone in the lower crust. This sub-horizontal Moho conflicts with the general assumption of an uplifted Moho under sedimentary basins and continental rifts, and may indicate the action of different processes at depth during the evolution of sedimentary basins or rifts.We present a possible interpretation of these deep processes and the sub-horizontal Moho. The high-reflection zone, which consists of sheets of high-density, mantlederived materials, may have compensated for crustal thinning in the Yinchuan basin, leading to the formation of a sub-horizontal Moho. These high-density materials may have been emplaced by underplating with mantlesourced magma.     

SsPmp震相地壳探测方法

SsPmp波是远震S波经地表反射转换的P波在莫霍面发生反射后被地表台站接收得到的震相.震中距在30°~50°之间的远震S波震相经地表反射转换的P波射线参数较大,在莫霍面发生全反射,使得台站接收的SsPmp波具有较强的能量,能够从地震记录中清楚地识别出来,为探测台站附近的莫霍面形态提供新的途径.本文通过合成理论地震图分析了SsPmp震相与地壳厚度、射线参数和Pn波速度之间的关系.结果表明:对于水平界面,地壳厚度只影响SsPmp与Ss波之间的相对到时差;Pn波速度只影响SsPmp的相位;射线参数既对SsPmp波的相对到时有影响,也会引起SsPmp波的相位变化.对于复杂的界面,SsPmp反映的深度与速度梯度最大的深度接近,而反映的Pn波速度与实际的Pn波速度一致.     

Crustal reflection structure in the uplifting zone of Songliao Basin and disconnecting Moho interface

Songliao Basin is one of the most important bases for oil-gas resources of China. Therefore, the mecha-nism of petroleum occurrence and basin dynamics have been paid much attention to by geo-scientists all the time. With multi-phase tectonic movements en-dured by the basin, its tectonic pattern is very complex. Thereinto, three faults, that is, western Neijiang fault(NNE25), eastern Yilan-Yitong fault (NNE30) and Sunwu-Shuangliao fault, extend along south-north direction and cut Songliao…     

利用虚拟地震测深法约束青藏高原东北缘及周边地区地壳厚度

青藏高原东北缘作为高原向外扩张的最前缘地区,代表了高原最新的变形状态,是研究青藏高原变形加厚的关键地区.本文利用"中国地震科学台阵探测"项目在南北地震带北段布设的密集宽频带流动台阵资料,采用虚拟地震测深方法（VDSS）,对青藏高原东北缘及周边地区的地壳厚度进行了研究,以期为研究青藏高原东北向扩展的前缘位置,以及扩展的动力学模式等提供地球物理学依据.波形模拟的结果显示,研究区地壳厚度变化剧烈.其中,祁连和西秦岭地块内地壳厚度存在明显的东西向横向变化,以103°E为界,东部地区为45~50 km,而西部地区地壳已明显增厚,约达到55 km以上.与祁连造山带相邻的阿拉善块体南缘地壳也明显加厚,接近55 km,而阿拉善块体内部地壳厚度约为45~50 km.与其他研究地区相比,鄂尔多斯地块地壳相对要薄,但整体而言,鄂尔多斯地块地壳呈现南北薄（约45 km）、中央厚（约50 km）的形态特征.此外,在六盘山断裂带台站下方观测到复杂的SsPmp震相,推测为双Moho界面结构.结合其他地球物理学证据,我们认为青藏高原东北缘地区地壳增厚方式以均匀缩短增厚为主,且高原向北东扩展的前缘已越过祁连山北缘断裂,进入阿拉善块体南缘地区.     

利用虚拟地震测深法约束青藏高原东北缘及周边地区地壳厚度

青藏高原东北缘作为高原向外扩张的最前缘地区,代表了高原最新的变形状态,是研究青藏高原变形加厚的关键地区.本文利用"中国地震科学台阵探测"项目在南北地震带北段布设的密集宽频带流动台阵资料,采用虚拟地震测深方法（VDSS）,对青藏高原东北缘及周边地区的地壳厚度进行了研究,以期为研究青藏高原东北向扩展的前缘位置,以及扩展的动力学模式等提供地球物理学依据.波形模拟的结果显示,研究区地壳厚度变化剧烈.其中,祁连和西秦岭地块内地壳厚度存在明显的东西向横向变化,以103°E为界,东部地区为45~50 km,而西部地区地壳已明显增厚,约达到55 km以上.与祁连造山带相邻的阿拉善块体南缘地壳也明显加厚,接近55 km,而阿拉善块体内部地壳厚度约为45~50 km.与其他研究地区相比,鄂尔多斯地块地壳相对要薄,但整体而言,鄂尔多斯地块地壳呈现南北薄（约45 km）、中央厚（约50 km）的形态特征.此外,在六盘山断裂带台站下方观测到复杂的SsPmp震相,推测为双Moho界面结构.结合其他地球物理学证据,我们认为青藏高原东北缘地区地壳增厚方式以均匀缩短增厚为主,且高原向北东扩展的前缘已越过祁连山北缘断裂,进入阿拉善块体南缘地区.     

青藏高原东北缘祁连山与酒西盆地结合部深部地壳结构及其构造意义

青藏高原地壳变形加厚机制一直是地学界研究争论的热点问题.青藏高原目前仍然处在持续向外扩张之中,因此青藏高原的边界地带作为高原向外扩张的最前缘地区代表了高原最新的变形状态,是研究青藏高原地壳变形加厚的关键地区.本文以一条穿过青藏高原东北缘祁连山与酒西盆地结合部的深地震反射剖面为基础,结合前人地质、地球物理资料,通过细致的地质构造解译,获得青藏高原东北缘祁连山与酒西盆地结合部位地壳变形以壳内滑脱带为界上、下解耦.滑脱带位于壳内低速层的顶部,深度14~24 km.滑脱带之上的地壳部分以一系列南倾、北冲,并向下终止于滑脱带的逆冲断裂变形为主,指示了青藏高原向北的扩张方式;滑脱带之下的地壳以Moho面作为变形标志,指示了复杂的挤压缩短变形.据此我们推测上、下地壳的解耦缩短变形对青藏高原东北缘地壳的变形加厚起到了决定性的作用,甚至在整个青藏高原地壳的变形加厚过程中都起到了重要作用.     

上海地区地壳精细结构的综合地球物理探测研究

通过在上海地区开展深、浅地震反射、地震宽角反射/折射、高分辨地震折射和大地电磁测深等联合剖面探测, 获得了该地区近地表至Moho面的精细速度结构、电性结构和深浅构造关系.结果表明, 该地区地壳可划分为上、中、下三个组成部分.其中,上地壳厚为12～14 km,波速为5.7～5.9 km/s;中地壳厚度约为10 km,波速为5.9～6.2 km/s;下地壳厚为10～11 km, 波速为6.2～6.3 km/s,Moho面深度约为32 km.剖面浅部地质构造复杂,共解释出12条特征明显的断裂.其中,除3条断裂错断结晶基底（G界面）并向下延伸至上地壳底界面外,其他断裂均在深度3～5 km以上终止或收敛于G界面之上.此外,仅在剖面西侧基底下部约13～15 km埋深处发现一厚度在2 km左右的壳内高导层.所以,在综合各方面资料后分析认为,在剖面经过地区不存在发生大地震的深部构造条件,近地表所存在的活动断层是未来产生对该区有影响地震的震源区.