云南的地壳S波速度与泊松比结构及其意义

利用远震三分量宽频数字记录获取了云南地区23个台站下方的体波接收函数, 以此反演得到云南地区的地壳S波速度结构与地壳泊松比的分布特征. 结果表明, 云南地区地壳厚度从北到南逐渐减小, 西北端的中甸地壳厚度可达62.0 km, 而最南端的景洪仅为30.2 km. 特别值得注意的是在楚雄地区存在一个近乎南北向走势的Moho面隆起区域, 在东川地区存在一个大概与之平行的Moho面凹陷. 另外, 云南地区地壳上地幔S波速度结构存在明显的横向不均匀性, 有的地区不但在上地壳10.0~15.0 km范围内存在低速层, 而且在下地壳30.0~40.0 km之间还存在低速层. 地壳泊松比整体偏高, 但与地壳的速度结构有较好的对应关系, 在这样一个高泊松比的背景上仍呈现出了明显的块体分布特征. 综合分析速度结构和泊松比分布, 发现在以小江断裂为东边界, 玉龙雪山断裂为西边界的“川滇菱形块体”上, 除了地震活动十分频繁外, 还具有高泊松比和复杂的壳幔速度结构特征. 这一特征与周边地区存在明显的差别, 这将为深入研究青藏高原岩石圈物质东向流动提供了地球物理学证据.     

福建沿海地区地壳S波速度结构和泊松比分布特征

本文根据福建沿海地区人工地震测深剖面的单分量地震记录，对S波信息进行开发研究，通过对地震记录重新采样，数字处理与分析，获得了该区地壳S波速度模型，结果发现：福建沿海地区的地壳与上地慢S波速度结构可分为三层，即上地壳，中地壳和下地壳；在中地壳普遍发育一层速度为3.4-3.5km/s的低速层，厚度约3－4km；MOHO面深度，泉州以北最浅，仅为28km，宁德以南最深，为32km。结合P波速度模型，我们获得了该区地壳平均泊松（Poisson）比模型，漳州盆地和福州盆地平均泊松比值表现出异常高值，而泉州、淦溪地带的平均泊松比为相对低值，结果显示：泊松比值的大小与断裂交汇区，筘辊地热异常区具有良好的对应关系。     

青藏高原东北缘地壳S波速度结构与泊松比及其意义

利用甘肃地震台网16个台站记录的远震资料,采用最大熵谱反褶积方法,得到了各个台站的接收函数. 采用接收函数扫描法和线性反演方法对研究区的壳幔结构进行了研究,这两种接收函数方法得出的结果具有很好的一致性. 青藏高原东北缘地壳厚度变化剧烈,祁连块体为50～55 km、柴达木块体和河西走廊为45 km左右（合作台除外）,由北向南,Moho界面呈中央下凹的准对称状. 研究区地壳VP/VS介于1.66～1.85（σ=0.215～0.294,均值0.254）,其均值接近或略低于全球平均值;S波速度结构可见壳幔过渡带具有明显的突跳,结合其他地球物理学证据,推断该区可能不存在岩浆底侵作用和地壳部分熔融现象. 该区地壳VP/VS值与地壳厚度呈反相关关系,推断该区地壳的主要组成成分以中酸性岩石为主,其45～55 km厚的地壳可能主要是通过上地壳的叠置形成的.     

利用气枪地震资料研究燕山隆起带南部地区地壳S波速度及泊松比结构

泊松比是了解地球内部介质的一个重要参数,在地震学上可以通过P波和S波速度的比值来确定.但是传统人工地震测深采用的炸药等爆破源产生的S波较弱,难以用来研究泊松比结构.对2006年河北省遵化市上关湖水库大容量气枪试验产生的地震数据进行研究,发现气枪震源能够有效地产生S波.根据偏振分析,认为S波主要是气枪产生的P波在水库底部固液界面转换产生的.波形拟合能够充分利用波形和走时信息,是研究地下结构的一种有效的方法.对气枪产生的S波进行波形拟合,获得了燕山隆起带南部地区地壳的S波速度模型,并对比修正后的P波速度模型,进一步得到了该地区的泊松比结构.研究表明:1)该地区的地壳厚度约为33km.2)该地区地壳整体泊松比值偏低,上(0～14km)中(14～28km)下(28～33km)地壳以及上地幔顶部(33km附近)的泊松比平均值分别为0.25,0.25,0.27,0.27.上地壳和中地壳可能以长英质的酸性岩石为主,下地壳和上地幔顶部可能以铁镁质的基性岩石和中性岩石为主.3)该地区上下地壳各存在一个低速层,它们可能主要是流体作用的结果.     

云南地区地壳厚度与泊松比变化及其意义

利用云南省“十五”期间建成的46 个宽频带地震台2007 年7 月～ 2008 年7 月间记录的6 级以上远震波形资料,提取各台站下方的P 波接收函数,并据此计算和分析了云南地区的地壳厚度变化情况和泊松比的分布特征。得到的较前更高空间分辨率的结果表明,云南地区的地壳厚度总体呈现“北深南浅”的特征,最北部的中甸台地壳厚度是53. 5km,而最南端的勐腊台仅为31. 7km。红河断裂的边界作用较为明显,断裂以东的地壳厚度较大,以西的则较小;断裂西侧的地壳厚度变化较为舒缓,东侧则变化剧烈,且自东南向西北厚度逐渐加深。在川滇菱形块体及周围存在2 个上地幔隆起,一个隆起的中心轴在楚雄-元谋一带,另一个隆起的中心轴在东川附近。从泊松比的分布情况来看,研究区内泊松比的分布是不均匀的,自南向北存在较大差异,北部的中甸台处达到最大0. 289,而南部的景谷台处仅为0. 146,与地壳厚度“北深南浅”的趋势基本相一致。泊松比在滇东块体内较低,在滇中块体内较高;北纬24°以北地区泊松比显然比以南地区要高。总的分布状态为:川滇菱形块体周围的泊松比属于中-高值(0. 26≤σ≤0. 29)。     

云南数字地震台站下方的S波速度结构研究

通过对云南数字地震台站的宽频带远震接收函数反演,获得了云南地区数字地震台站下方0—0km深度范围的S波速度结构.结果表明,云南地区地壳厚度变化剧烈,中甸、丽江等西北部地区,地壳厚度达62km左右,景洪、思茅和沧源等南部地区,地壳厚度仅为32—34km.厚地壳从西北部向东南方向伸展,厚度和范围逐渐减小,至通海一带地壳厚度减为42km,其形态和范围与小江断裂和元江断裂围成的川滇菱形块体相一致.地壳厚度较小的东、南部地区Moho面速度界面明显;在地壳厚度较大或变化剧烈的地区,Moho面大多表现为S波速度的高梯度带.云南地区S波速度结构具有很强的横向不均匀性.km深度以上,北部地区S波速度明显低于南部地区,在—20km深度范围内,北部地区的S波速度比南部地区高.地壳内部S波速度界面的连续性较差,低速层的深度和范围不一,近一半的台站下方不存在明显的低速层.受南部地区上地幔的影响,40—50km深度范围内,S波速度南部高、北部低,高速区随深度增加逐渐向北推移,低速异常区形态与川滇菱形块体的形态趋向一致.70—80km深度的上地幔速度分布与云南地区大震分布具有一定的相关性.     

云南数字地震台站下方的S波速度结构研究

通过对云南数字地震台站的宽频带远震接收函数反演，获得了云南地区数字地震台站下方0-0km深度范围的S波速度结构.结果表明，云南地区地壳厚度变化剧烈，中甸、丽江等西北部地区，地壳厚度达62km左右，景洪、思茅和沧源等南部地区，地壳厚度仅为32-34km.厚地壳从西北部向东南方向伸展，厚度和范围逐渐减小，至通海一带地壳厚度减为42km，其形态和范围与小江断裂和元江断裂围成的川滇菱形块体相一致.地壳厚度较小的东、南部地区Moho面速度界面明显；在地壳厚度较大或变化剧烈的地区，Moho面大多表现为S波速度的高梯度带.云南地区S波速度结构具有很强的横向不均匀性.km深度以上，北部地区S波速度明显低于南部地区，在-20km深度范围内，北部地区的S波速度比南部地区高.地壳内部S波速度界面的连续性较差，低速层的深度和范围不一，近一半的台站下方不存在明显的低速层.受南部地区上地幔的影响，40-50km深度范围内，S波速度南部高、北部低，高速区随深度增加逐渐向北推移，低速异常区形态与川滇菱形块体的形态趋向一致.70-80km深度的上地幔速度分布与云南地区大震分布具有一定的相关性.     

华北地区地壳上地幔S波三维速度结构

利用华北地区大型流动地震台阵的记录资料,采用近震和远震联合成像方法,得到了水平分辨率0.5°×0.5°、深至600km的S波速度结构.研究结果表明,上地壳S波速度结构与地表地质构造基本一致,燕山—太行山山脉均呈现高速异常,延庆—怀来盆地、大同盆地表现为低速异常,华北盆地内部的拗陷和隆起分别呈现低速和高速.唐山地区中地壳、山西裂陷盆地中下地壳存在明显的低速异常,可能分别与流体和热物质作用有关,有利于形成孕育强震的地质构造环境.90km的速度结构图像依然与地表的构造特征有较大的相关性,可能说明深部结构对地表构造有一定的控制作用.燕山隆起区岩石圈的厚度可达120～150km左右,华北盆地的岩石圈厚度可能在80km左右,太行山地区的岩石圈厚度介于两者之间.山西裂陷盆地上地幔低速层较厚,反映了该区不稳定的构造环境造成了地幔热物质的上涌.华北盆地下方220～320km出现的高速异常体,可能揭示了华北盆地上地幔仍然存在拆沉后残留的难熔、高密度的古老岩石圈地幔.研究区东部地幔转换带呈低速异常,推测可能与太平洋板块俯冲至该区下方地幔转换带前缘120°E左右的俯冲板块相变脱水有关.     

云南地区地壳上地幔三维S波速度与径向各向异性结构研究

云南地区地处青藏高原东南缘, 一直是地球科学研究的热点地区.目前, 一些热点问题, 如云南地区是否存在中下地壳低速流及其空间分布, 仍有一定的争议.通过建立云南地区精细的地壳上地幔速度与各向异性结构, 可为深入认识上述问题提供重要信息.本文利用天然地震波形记录, 采用双台法提取了12~60 s周期的Rayleigh和Love波相速度频散, 并进一步反演获得了云南地区10~100 km的三维地壳上地幔SV和SH波速度及径向各向异性结构.结果表明:S波速度与径向各向异性结构在横向和垂向均存在显著变化.在20~30 km深度, 存在两个低速条带, 且条带内呈现出正径向各向异性(V_SH>V_SV)特征, 暗示了中下地壳低速物质的水平向运动.在80~100 km深度, 云南西南和东南部显示为低速异常和正径向各向异性特征, 暗示了软流圈物质的水平流动.在云南北部的丽江、攀枝花和昭通地区, 岩石圈地幔中则存在明显的负径向各向异性(V_SH<V_SV), 可能反映了地幔物质的上涌痕迹.历史强震多发生在地壳低速区域或高低速过渡带, 且地震附近的径向各向异性为负或者较弱.一些地震震源下方存在低速层, 地壳低速层可能会促进强震发生.

     

云南地区地壳中上部横波速度结构研究

根据云南地区的基阶瑞利波相速度频散资料，用面波层析成像方法反演得到该区域中上地壳S波速度结构. 给出了研究区域内在4个深度上的S波速度水平分布图像和沿100.5°E、24°N、25°N、26°N及27°N的S波速度-深度剖面图. 结果表明：在小江断裂与红河断裂围成的川滇菱形块体内，26～30km深度处的速度明显低于周边地区，其南段从地表到15km深度均为明显的低速区域. 云南地区的强震（M＞6.0）震中位置与S波速度分布图像具有明显的相关性，主要分布于高速与低速的过渡区域.     

用远震接收函数反演上海及其邻区地壳速度结构

通过提取江苏、浙江及上海数字地震台网台站远震记录的接收函数,反演了这些台站下方地壳的S波速度结构,同时计算出了地壳的厚度及泊松比。初步分析发现,该地区莫霍面起伏不大,江苏地区地壳厚度大约是30km,地壳中存在4～5km厚的低速夹层,位于地面以下15～22km之间。浙江地区地壳内部不存在低速区,并且莫霍面深度自北向南逐渐加深。     

西藏高原地壳上地幔P波和S波速度结构

利用西藏高原及其邻区150个地震,西藏台网、四川台网、世界标准台网及在西藏布设的流动台网的 P 波和 S 波观测资料,得出了该地区的地壳和上地幔的 P 波以及 S 波的速度模型:(1)地壳平均厚度70km,可分为明显的两层.上层厚16km,P 波速度5.55km/s,S 波3.25km/s;下层厚54km,P 波速度6.52km/s,S 波3.76km/s;(2)上地幔顶层 P 波速度7.97m/s,S 波4.55km/s.140km 处出现低速层,层厚约55——62km.低速层下的正速度梯度与地幔顶部盖层相差无几.      

大别造山带地壳S波速度结构

在大别造山带深地震测深剖面H维P波地壳速度结构的基础上,从地震记录的水平分量得到S波地壳速度结构,并用P波和S波的资料共同约束地壳的组成.剖面上大多数炮点的记录均显示了清晰的Sg和SmS震相.在埠塔寺炮和金拱炮的记录上还较清晰地显示出莫霍界面的反射转换震相PmS,表明在相应的范围内莫霍界面是一级间断面.在Pn和SmS震相都比较强的记录截面图上缺少相应的Sn震相,表示在上地幄顶部泊松比随深度急剧增大,在这一深度上物质可能存在局部熔融状态.剖面的地壳泊松比模型表明,上地壳在深度10km以内泊松比为025左右,仅北淮阳弧后复理石带较低,为0.23;扬子板块和华北板块的下地壳泊松比为0.26-0.27;在大别选山带,上地壳下部泊松比为0.22-0.24,而下地壳泊松比为0.27-0.30,其中超高压变质带最高.P、S波速度和泪松比表明超高压变质带下地壳主要由基性麻粒岩组成.大别造山带中、下地壳组成的横向不均匀性反映了在三叠纪造山作用期间扬子板块向华北板块俯冲,以及存在与地慢物质相联系的岩浆侵入体.     

滇西南地区地壳S波速度结构反演及强震孕震环境分析

基于滇西南地区31个宽频带地震台站记录的远震三分量波形数据,提取径向P波接收函数,以“中国地震科学实验场地区地壳剪切波速模型”为初始模型,进行精细化结构反演(垂向精度达2km级),并采用Bootstrap重采样技术进行统计和评估,获取了各台站下方的S波速度结构,结合地壳厚度、泊松比分布,对滇西南地区的地壳深部结构及强震孕震环境进行研究。结果表明:①研究区地壳S波速度分布在横向和垂向上均存在明显的非均匀特性。在中上地壳0～20km深度范围内存在明显且连续的低速层,平均厚度约15km,最大厚度达20km。在中下地壳20～28km深度范围内局部区域存在明显的低速层(厚度约8km),主要分布在普文断裂北端至阿墨江断裂中部区域(23°N附近),另外,在红河断裂附近和澜沧江断裂北部的局部区域也有分布; ②从孕震环境来看,景谷 M_S6.6 和 M_S5.8、墨江 M_S5.9 地震均发生在中上地壳低速层内,老挝 M_S6.0 地震发生在高、低速度的过渡区域。滇西南地区新生破裂带较为发育,地震波速的减小可能与地壳断裂或微裂隙中有流体的存在有关,研究区NW向新生破裂带的存在以及流体的长期作用,为带内高应变的突然释放提供了条件。另外,4个地震均发生在泊松比变化的高梯度带上,且地震发生处地壳厚度变化均较大。地壳厚度、泊松比变化剧烈的地区,地壳物质组成差异明显,壳内应变易于积累,有利于强震的诱发。     

大别造山带地壳S波速度结构

在大别造山带深地震测深剖面H维P波地壳速度结构的基础上,从地震记录的水平分量得到S波地壳速度结构,并用P波和S波的资料共同约束地壳的组成.剖面上大多数炮点的记录均显示了清晰的Sg和SmS震相.在埠塔寺炮和金拱炮的记录上还较清晰地显示出莫霍界面的反射转换震相PmS,表明在相应的范围内莫霍界面是一级间断面.在Pn和SmS震相都比较强的记录截面图上缺少相应的Sn震相,表示在上地幄顶部泊松比随深度急剧增大,在这一深度上物质可能存在局部熔融状态.剖面的地壳泊松比模型表明,上地壳在深度10km以内泊松比为025左右,仅北淮阳弧后复理石带较低,为0.23；扬子板块和华北板块的下地壳泊松比为0.26-0.27；在大别选山带,上地壳下部泊松比为0.22-0.24,而下地壳泊松比为0.27-0.30,其中超高压变质带最高.P、S波速度和泪松比表明超高压变质带下地壳主要由基性麻粒岩组成.大别造山带中、下地壳组成的横向不均匀性反映了在三叠纪造山作用期间扬子板块向华北板块俯冲,以及存在与地慢物质相联系的岩浆侵入体.     

中国东北地区地壳上地幔三维S波速度结构

收集了中国东北地区159个固定地震台2011年1月至2012年6月和27个流动地震台2011年1月至2011年6月间的垂向连续记录,根据噪声成像方法得到研究区（105°E-135°E, 39°N-52°N）较短周期（8~30 s）的瑞雷波群速度和相速度频散资料,再结合该区已有的天然地震长周期瑞雷波（36~145 s）的群速度频散资料,我们反演得到了中国东北地区200 km以浅深度范围内的三维壳幔S波速度结构,并得到了该区的岩石圈厚度分布图.结果表明：研究区中、下地壳S波速度结构的横向分布,在重力梯度带两侧有很大的不同,以东地区显示为大范围的高速,以西地区则呈现为大面积的低速;松辽盆地下方岩石圈地幔表现为显著的高速,岩石圈地幔底界面深度可能在90~100 km,薄的岩石圈盖层暗示东北地区的岩石圈可能发生了减薄;郯庐大断裂下方呈现出大范围的比较显著的低速特征,断裂下方上地幔顶部可能有热物质活动.     

长白山火山区地壳S波速度结构的背景噪声成像

利用探测深俯冲的中国东北地震台阵NECsaids的60个流动台与固定地震台2010年7月至2014年12月的垂向连续波形数据,采用地震背景噪声成像方法获得了研究区6~40 s周期的瑞雷波相速度分布,并通过相速度频散反演得到了研究区下方0~50 km的三维S波速度结构.结果表明：研究区下方地壳S波速度结构存在明显的横向和纵向不均匀性,浅部速度结构与浅表地质构造单元有较好的对应,深部速度结构较好地反映了区域火山活动及深部热物质作用的结构特征;在长白山火山下方9~30 km深度范围内存在明显低速区并有向下延伸的趋势,推测可能为长白山火山地壳岩浆囊;在龙岗火山下方12~30 km深度范围内发现较弱的低速区,可能代表火山喷发后的残留物,而在镜泊湖火山下方没有明显的低速异常,说明镜泊湖火山地壳内可能不存在部分熔融的岩浆物质.

     

广东省东部地区的S波速度结构

利用广东省数字遥测台网记录到的2000年11月16日发生在所罗门群岛的两次Ms7．7和Ms7．8地震及2000年11月18日新爱尔兰地区的Ms7．3地震面波波形数据，测定了在广东地区汕头和韶关之间路径上的相速度频散曲线并反演得到了对应的地壳横波速度结构。结果表明该地区的地壳厚度为30km，上地壳横波速度变化较大，中下地壳相对均匀，没有发现地壳内部的低速层。     

青藏高原东缘S波速度结构及其意义

利用从2009年到2013年在研究区域部署的50个流动观测台站及10个固定台站（中国数字地震台网CD-SN,四川地震台网）收集到的数据资料,采用接收函数线性反演的方法对研究区域的地壳上地幔S波速度结构进行研究,得出青藏高原东缘各台站的VS断面最显著的特征是速度很低,中地壳VS平均速度值为3.0～3.4km/s,上地幔VS速度值为4.0～ 4.5 km/s.地壳内普遍存在低速层,大部份低速层位于深度20～40 km的中地壳,在10～20 km的上地壳及40～60 km的下地壳中也出现少量的低速层.此外在青藏高原东缘南部地区也只有部份低速层出现.青藏高原东缘地壳流并不处处存在,而仅局限在有限区域,主要分布在中地壳内部（深20～40 km）.当地壳流遇到刚强的四川盆地地壳及上地幔阻挡时出现拆分现象,即产生向上或向下的2～3个分支,向上的一支引起上地壳隆升形成陡峻的山峰,向下的一支使莫霍界面下沉引起地壳增厚.