川滇地区基于背景噪声的三维剪切波速度成像

川滇地区位于中国大陆西南部,其西部是活跃的青藏高原,东部是稳定的扬子地台,地质构造活动与印度板块和欧亚板块的强烈碰撞作用密切相关,是世界上最复杂的构造区之一。由于复杂的地质构造,该地区也是中国大陆地震活动性最强的区域之一,历史上发生7．0级以上地震44次,8级以上地震4次。川滇地区作为青藏高原与扬子板块之间的过渡带一直是科学家研究的重点区域。剪切波对于地下流体、深部温度变化和介质性质十分敏感,     

川滇地区上地幔顶部Pn速度细结构

利用中国地震年报、四川和云南区域地震台网观测报告的23298个Pn波到时资料,反演得到川滇地区及周边的Pn波速度细结构及各向异性。结果表明:该区Pn波速度在7.7～8.3km/s范围内变化,横向变化较为明显,在滇西南部、腾冲火山区、攀西构造带,Pn波速度都明显较低,这些地区地震和构造活动十分活跃,且在地表观测到较高的大地热流值;另一方面较为稳定的地区,如:扬子地合中部,Pn波速度相对较高;研究区内最明显的Pn高速区位于成都东南部的四川盆地;上述结果说明该区Pn波速度与现代构造活动及地热活动存在较明显的关联。Pn各向异性的变化呈现出区域内岩石形变的复杂图像,从藏东块体经川滇菱形块体到滇西南部,Pn快波方向里左旋运动,这可能与印-欧板块碰撞挤压,致使青藏高原物质向东南方向逃逸有关。由此表明区域内壳幔间存在较强的耦合关系,由事件和台站的静延迟分布可以看出从青藏高原到中国东部地区地壳由厚减薄,这与人工地震测深所得到的地壳厚度变化具有较好的一致性。     

P波走时反演安徽地区地壳速度结构

本文用P波走时反演了安徽地区的地壳速度结构和地壳厚度,对二层模型和三层模型分别进行了计算,对计算结果进行比较,得到了较为可靠的二层速度模型、地壳厚度以及地壳底部P波速度,并对不同模型造成的差异原因进行了分析。     

川滇地区速度结构的区域地震波形反演研究

利用云南数字地震台网的区域地震波形资料,对川滇地区的地壳上地幔速度结构进行了初步研究. 结果表明,川滇地区上地幔顶部P波速度较小,约7.8 km/s,P波速度在上地幔表现为较小的正速度梯度,S波在100～160 km深度范围内表现为弱低速层. 对于较短的观测路径,不同路径的平均P波和S波速度存在明显的横向变化. 与川滇菱形块体内部的速度结构不同,在块体边界附近可以观测到比较明显的上地壳低速层,我们认为它可能与块体边界的断裂带有关;川滇菱形块体内部存在的下地壳低速层,有利于块体向南滑动,而中上地壳没有明显低速结构,可能表明川滇菱形块体向南滑动的解耦深度至少在下地壳. 根据不同路径的反演结果,给出了云南中部地区地壳内部的平均速度结构.     

川滇及邻区Pn波速度结构和各向异性研究

川滇地区是中国大陆构造变形及地震活动最强烈的区域之一.本文利用从国际地震中心(ISC)、中国地震台网以及云南、四川、重庆三个省级地震台网的地震观测报告中严格挑选出的53673个Pn波到时数据,用Pn波层析成像方法反演了川滇地区的Pn波速度结构和各向异性.结果表明该地区上地幔顶部速度结构的横向变化与现代构造运动有明显的关联:盆地地区上地幔顶部速度明显高于其周边区域,四川盆地尤为突出,其上地幔顶部P波速度是整个研究区域的高值;上地幔顶部P波速度低值区与研究区现代火山活动区域(如腾冲)及高热泉活动区域(如康定)有明显的相关性.强震大都发生在Pn波速低值区或Pn波速低值边界区.Pn波速度低速带与狭义的南北地震带相吻合,反映出上地幔顶部的流变性对构造应力的传递起着重要作用.Pn波各向异性表明:位于川青块体与四川盆地交界的龙门山地区,快波方向与该区域绝对运动方向不一致,而是基本沿龙门山断裂走向,这表明该地区的各向异性主要受龙门山断裂对Moho面切割变形的影响.而在其他区域的Pn波各向异性方向大体与当地块体的绝对运动方向一致,说明其各向异性主要是由板块运动产生的软流圈变形引起.     

川滇地区中小震重新定位与速度结构的联合反演研究

通过震源与速度结构联合反演, 利用2000年4月至2006年3月云南和四川区域地震台网给出的P波初至走时资料, 确定了川滇地区的三维速度结构, 同时获得了川滇地区6642次中小地震的重新定位结果。 结果表明: ① 川滇地区地震震源平均深度随震级增大而加深的特征明显, 地震震级越大, 震源深度越深, 但震源下界不超过25 km; ② 在瑞丽-龙陵、 丽江-小金河以及龙门山等断裂带以西地区, 震源深度偏浅, 大多在15 km以上, 15 km深度以下地震稀少; ③ 川滇地区中小地震分布具有与强震相同的地壳深部介质背景, 震源大多分布于正、 负异常过渡区的速度相对较高一侧, 而其下方主要为低速异常分布。     

海南岛及邻区地壳三维P波速度结构

利用海南岛及邻区1999——2005年9个地震数字化台站记录到的3 500余条区域初至波到时资料,确定了海南岛及邻区地壳三维P波速度结构. 结果表明,该区域浅部上地壳的波速异常与地表地质构造有一定的相关性,即王五——文教断裂带以北地区波速较低,而以南地区为相对高的波速异常区. 这与琼北地区为凹陷、并伴有多期火山活动和较高的地热背景,而琼中南地区为较稳定的隆起等构造特征相一致. 在其中下地壳,琼东地区相对琼西地区波速较低,可能暗示了地幔热物质上涌等动力学过程. 波速异常分布模式还暗示出北西向断裂带(如铺前——清澜断裂带)较浅,而近东西向的王五——文教断裂带较深,有可能延伸至莫霍面或更深.      

川滇地区现代地壳运动速度场和活动块体模型研究

通过分析中国地壳运动观测网络的GPS数据得到川滇地区地壳水平运动速度场 ,由此划分活动块体并分析其运动特征。结果表明 :相对欧亚板块 ,滇中、雅江和中甸次级块体的顺时针转动速率分别为 0 37°± 0 16°/Ma ,0 84°± 0 39°/Ma和 0 90°± 0 39°/Ma ,造成块体间跨木里弧形断裂带约 3mm/a的SN向挤压、丽江 -大理断裂带约 4mm/a的EW向拉张和理塘断裂带约 6mm/a的近EW向拉张。鲜水河断裂带左旋走滑速率 8～ 10mm/a ,安宁河 -则木河 -小江断裂带左旋走滑 5～6mm/a。龙门山断裂带没有明显的地壳消减 ,而断裂带西北约 15 0km处有一形变速度阶跃带 ,右旋走滑速率 4～ 5mm/a。阶跃带两侧的岷山块体和阿坝地区逆时针转动速率分别为 0 13°± 0 0 8°/Ma和0 5 3°± 0 19°/Ma。鲜水河 -小江断裂带以南、以西地区 ,青藏高原物质的E向挤出和重力滑塌造成川滇块体东移 ,在东部相对稳定的华南地块的阻挡下 ,川滇块体沿鲜水河 -小江断裂带由东转向南运动 ,从而引起川滇块体内部各次级块体的顺时针转动     

中国东部地区上地幔的三维P波速度结构

本文应用Aki等的三维反演方法,反演了中国东部地区大尺度上地幔三维P波速度结构,其中采用了300个远震事件在所研究区域(100°—125°E,20°—45°N)的50多个台站的P波到时残差。结果表明:(1)中国东部地区上地幔横向不均匀性至少深达680公里,其中40—400公里范围内的结构具有共同特点,仍保持有地表大地构造的痕迹,400公里深度以下,不均匀性逐渐减小,地表构造痕迹消失。(2)存在一条北北东走向的深层构造带将中国东部地区分成两部分,西部速度稳定、偏高,东部速度复杂,低速高速随深度变化而交替出现。     

青藏高原P波速度层析成像与岩石圈结构

利用中国西部地震台网的数据,通过体波层析成像反演了青藏高原及邻域的三维P波速度结构.根据地壳和上地幔的速度变化和构造特征,重点讨论了下地壳流动、地幔上涌、岩石圈减薄以及与藏北新生代火山岩和藏南裂谷系的关系等问题.分析表明,青藏高原中、下地壳平均速度偏低,低速区主要分布在拉萨和羌塘块体内部,随着深度的增加逐渐扩大到松潘—甘孜块体.上述低速区之间多被高速带分隔,暗示地壳中、下部的韧性变形被限制在特定的区域,不太适于产生贯穿整个青藏高原的大规模横向流动.此外,地幔上涌也并非普遍发生于整个青藏高原,而是集中在羌塘、松潘—甘孜以及喜马拉雅东构造结附近,导致上述区域的岩石圈地幔较薄,并且伴生火山活动和岩浆作用.此外,由于印度大陆岩石圈在向北俯冲,板片下沉过程中引起地幔上涌,热流物质有可能上升进入地壳,这一作用对藏北新生代火山岩和藏南裂谷系的形成以及中、下地壳的韧性变形产生了明显的影响.

     

乳山震群震源区三维P波速度结构的层析成像

基于山东省地震台网固定台站及乳山台阵的流动观测资料,利用双差层析成像方法对乳山震群及附近地区地壳浅层15 km深度以内的三维P波速度结构进行了反演。结果显示,研究区内的隆起区（如垛崮山、大孤山）及海洋所镇附近的超高压岩体为高速区,连接两者之间的白沙滩呈低速特征,乳山序列即发生在高、低速过渡带偏高速区的一侧。速度结构剖面显示,乳山序列下方的地壳内存在明显的类椭圆状的相对低速区域,序列活动基本处于该低速区域与第四纪盖层之间的高速夹层。综合考虑序列展布、区域地质构造及高低速岩体间的位置关系,本文推测在区域应力调整背景下,局部介质的不稳定性在乳山序列的发生过程中起主要作用。      

京津唐地区地壳三维P波速度结构与地震活动性分析

本文利用华北遥测地震台网和首都圈数字地震台网112个台站记录到的1993~2004年发生在首都圈地区3983次地震的P波绝对到时资料和相对到时资料,采用双差地震层析成像方法联合反演了京津唐地区地壳三维P波速度结构和震源参数.京津唐地区的三维P波速度结构图像在浅层上很好地反映了地表地质、地形的特征.在平原和凹陷的盆地处呈现P波低速速度异常,而在隆起的山区或基岩出露区显示为P波高速速度异常.在研究区域内震级M≥6.0历史地震和经过重新定位后的震级ML≥3.0的地震的震源位置在10 km深度和15 km深度处的P波相对速度扰动图上的投影都显示出相似的特点,即:绝大部分的地震的震源位置在P波相对速度扰动图上的投影分布在低、高速异常的交界地带,且偏高速体一侧,只有极少数的地震分布在P波速度异常体内部.     

Three—dimensional P velocity structure in Beijing area

A detail three-dimensional P wave velocity structure of Beijing,Tianjin and Tangshan area(BTT area)was deter-mined by inverting local earthquake data.In total 16 048 Pwave first arrival times from 16048 shallow and mid-depth crustal earthquakes,which occurred in and around the BTT area from 1992to 1999were used.The first arrival times are recorded by Northern China Unived Telemetry Seismic Network and Yanqing-Huailai Digital Seismic Network.Hypocentral parameters of 1 132 earthquakes with magnitude ML=1.7-6.2 and the three-dimensional P wave velocity structure were obtained simultaneously.The inversion result reveals the com-plicated lateral heterogeneity of P wave velocity structure around BTT area.The tomographic images obtained are also found to explain other seismological observations well.     

巧家地震和鲁甸地震震源区周边P波速度结构

本文利用2010年1月至2020年6月巧家地震和鲁甸地震震源区周围发生地震事件的走时观测资料,应用双差层析成像方法获得了2014年MS6.5鲁甸地震和2020年5月18日巧家MS5.0地震周边区域中上地壳的P波速度结构.成像结果显示:整个研究区域的速度结构存在很强的非均匀性:在鲁甸地震震源区附近,浅部存在速度高达6.4...     

Fine structure of Pn velocity beneath Sichuan-Yunnan region

We use 23298 Pn arrival-time data from Chinese national and provincial earthquake bulletins to invert fine structure of Pn velocity and anisotropy at the top of the mantle beneath the Sichuan-Yunnan and its adjacent region. The results suggest that the Pn velocity in this region shows significant lateral variation; the Pn velocity varies from 7.7 to 8.3 km/s. The Pn-velocity variation correlates well with the tectonic activity and heat flow of the region. Low Pn velocity is observed in southwest Yunnan , Tengchong volcano area, and the Panxi tectonic area. These areas have very active seismicity and tectonic activity with high surface heat flow. On the other hand, high Pn velocity is observed in some stable regions, such as the central region of the Yangtze Platform; the most pronounced high velocity area is located in the Sichuan Basin, south of Chengdu. Pn anisotropy shows a complex pattern of regional deformation. The Pn fast direction shows a prominent clockwise rotation pattern from east of the Tibetan block to the Sichuan-Yunnan diamond block to southwest Yunnan, which may be related to southeastward escape of the Tibetan Plateau material due to the collision of the Indian Plate to the Eurasia Plate. Thus there appears to be strong correlation between the crustal deformation and the upper mantle structure in the region. The delay times of events and stations show that the crust thickness decreases from the Tibetan Plateau to eastern China, which is consistent with the results from deep seismic sounding.     

利用非线性方法反演琉球-台湾-吕宋地区的岩石层P波速度结构

根据中国地震台网和ISC台站提供的P波走时资料,使用差异演化全局优化算法(DE算法)和移动窗方法反演了琉球-台湾-吕宋地区岩石层尺度的P波速度结构.在台站和地震分布较为密集的地区,反演窗口为2°×2°,移动步长为1°;在台站和地震较少的地区,反演窗口为4°×4°左右,移动步长为2°.反演结果揭示出琉球-台湾-吕宋地区壳幔结构的横向差异:琉球岛弧西侧受冲绳海槽地幔热扰动的地壳减薄,东侧由于菲律宾海板决的俯冲挤压地壳略有增厚;欧亚大陆与菲律宾海板块的相互碰撞导致台湾地区地壳及岩石层明显增厚;吕宋及菲律宾北部岩石层受岛弧火山下方热流影响较大.结果表明,非线性全局优化算法和移动窗方法能够用于反演较大尺度速度结构的横向变化.     

新丰江地区地壳P波三维速度结构及活动构造研究

利用震源位置和速度结构的联合反演得到2007年6月~2014年7月新丰江地区地震序列的震源位置及P波三维速度结构模型,并进一步对比区域活动构造的产状特征及震源机制解等。结果显示,自ES向WN新丰江库区断裂深度有逐渐增大的趋势,与重力场的研究结果一致。库区大坝至东源锡场之间的中-上地壳存在4个大小不等的高速体,其中,锡场下方的高速体Ⅰ体积最大(EW向截面约6km×7km),速度最大,中心速度达6.3km/s。库区大坝下方存在以人字石断裂(F2)、南山-坳头断裂(F4)、河源断裂(F1)、石角-新港-白田断裂(F5)等为中心的强烈构造变形区,1960年至今大坝下方高速体Ⅲ、Ⅳ边缘已发生包括1962年6.1级地震在内的7次ML≥5.0地震,能量释放较为彻底;锡场下方高速体Ⅰ的边缘自2012年以来中小地震活跃,且b值较低,不排除发展为中强震孕震凹凸体的可能。     

Three-dimensional P-wave velocity structure in the upper crust beneath Kuju Volcano, central Kyushu, Japan

 Kuju Volcano lies near Aso Caldera at the center of Kyushu Island, western Japan. After a few hundred years of dormancy, a phreatic explosion accompanied by a small ash eruption occurred on 11 October 1995. This study was undertaken to determine the subsurface seismic velocity structure associated with the active magmatic regime in the Kuju volcanic region. The three-dimensional, upper crustal, P-wave velocity structure beneath Kuju Volcano was determined using methods for the simultaneous inversion of P-wave arrival times from local earthquakes in and around the Kuju volcanic region for velocities and hypocentral parameters. Results reveal two shallower low-velocity anomalies located in the northern and southern parts of Kuju Volcano, consistent with the presence of significant negative Bouguer gravity anomalies. In addition, a high-velocity anomaly is located approximately 5 km northwest of Mt. Kuju, one of the domes in Kuju Volcano. Beneath this high-velocity anomaly, a low-velocity anomaly is present. This velocity structure suggests a magmatic regime that has a lid consisting of cooled solid material overlying a chamber of partially molten material. Received: 23 September 1997 / Accepted: 20 June 1998     

Three-dimensional crustal P-wave velocity structure in the Yangbi and Eryuan earthquake regions,Yunnan, China

A magnitude 5.5 earthquakes occurred in Eryuan County, Dali Bai Autonomous Prefecture, Yunnan Province, China, on March 3. And a magnitude 5.0 earthquake occurred in the same place on April 17, 2013, i.e., 45 days later. Then, on May 21, 2021, multiple earthquakes, one with magnitude 6.4 and several at 5.0 or above, occurred in Yangbi County, Dali Bai Autonomous Prefecture, Yunnan Province, China. All of these occurred in the Weixi-Qiaohou-Weishan fault zone. In this study, 1,874 seismic events in Yangbi and Eryuan counties were identified by automatic micro-seismic identification technology and the first arrivals were picked up manually. Following this, a total of 11,968 direct P-wave absolute arrivals and 73,987 high-quality P-wave relative arrivals were collected for joint inversion via the double difference tomography method. This was done to obtain the regional three-dimensional fine crustal P-wave velocity structure. The results show that the travel time residuals before and after inversion decreased from the initial –0.1–0.1 s to –0.06–0.06 s. The upper crust in the study area, which exhibited a low-velocity anomaly, corresponded to the basin region; this indicated that the low-velocity anomaly in the shallow part of the study area was affected by the basin. Results also showed some correlation between the distribution of the earthquakes and velocity structure, as there was a low-velocity body Lv1 with a wide distribution at depths ranging from 15–20 km in the Yangbi and Eryuan earthquake regions. In addition, earthquakes occurred predominantly in the high-low velocity abnormal transition zone. The low-velocity body in the middle and lower crust may be prone to concentrating upper crustal stress, thus leading to the occurrence of earthquakes.