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.     

太行山东缘汤阴地堑地壳结构和活动断裂探测

采用深、浅地震反射和钻孔地质剖面相结合的探测方法,对太行山东缘汤阴地堑的地壳结构和隐伏活动断裂进行了研究.结果表明,该区地壳厚度约36~42 km,莫霍面从华北平原区向太行山下倾伏.汤阴地堑是一个受汤东断裂控制的半地堑构造,其基底面形态与莫霍面展布呈"镜像"关系.汤东断裂是1条继承性的隐伏活动断裂,该断裂向上错断了埋深约20 m的中更新世晚期地层,向下延伸至上地壳底部.综合分析深地震反射和已有深地震宽角反射/折射剖面结果,发现深地震反射剖面上的中-下地壳强反射层和壳幔过渡带反射,与深地震宽角反射/折射剖面上出现的中-下地壳正负速度梯度变化层有着较好的对应关系,这表明本区中-下地壳和壳幔过渡带可能为一系列速度递变层或高低速物质的互变层,埋深约15~16 km的强反射带为上地壳与中-下地壳的转换带,壳幔过渡带的底界为地壳与地幔的分界.研究结果为深入理解该区的深部动力学过程、分析研究深浅构造关系、评价断裂的活动性提供了依据.     

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.     

华北北部地区地壳三维P波速度结构的双差地震层析成像

利用区域固定台站和华北科学探测台阵记录的10 461个近震事件的183 909个Pg波绝对走时和495 753个相对走时数据,采用双差地震层析成像获得华北北部(37.5°～41.5°N,111.5°～119.5°E)范围内的地壳三维P波速度结构模型。结果表明:研究区内各主要构造单元具有明显不同的速度结构特征,速度异常的走向与区域构造的走向一致,浅层速度图像很好地反映了地表地质和岩性的变化;重定位后的大部分地震集中在0～20km的深度上,主要位于低速区的内部或高速和低速区的交界部位;三河—平谷和唐山地震震源区中、下地壳的低速异常可能是流体的显示。结合前人成果和本文模型所揭示的深、浅结构,我们认为太平洋板块在中国东部之下的俯冲和滞留引起板块脱水、软流圈物质上涌等一系列过程,软流圈热物质到达上地幔顶部并沿超壳断裂上侵进入地壳,致使上地幔顶部和下地壳中的含水矿物发生脱水作用产生流体,流体继续上移造成中、上地壳发震层的弱化,从而导致大地震的发生。因此华北北部地区的强震活动,以及地壳结构的非均匀性应是与太平洋板块俯冲、滞留引起的深部过程密切相关的。     

长江三峡地区三维重力反演研究

本文根据最新获得的长江三峡工程坝区及外围1/50万完全布格重力异常图和人工地震测深结果,利用Parker-Oldenburg快速位场反演方法研究了该区地壳深部结构.在计算过程中,通过采用模型分解、正则化及自下而上逐层反演等方法,首次获得了该区上、中、下地壳分界面的展布图象,并围绕着该区地壳深部构造的几个共同关心的问题讨论了它们的地质构造意义.     

中国地学断面地球物理研究的进展和展望

地球物理在中国地学断面图的编制和综合研究中起着重要的作用．简要地概述了古地磁用于研究中国大陆的形成与演化；人工地震，特别是反射地震成功地用于研究地壳细结构；大地电磁用于了解壳内和岩石圈地幔的高导层；重、磁、地热，无论在方法上还是在解决地质问题上均取得了新进展．在综合解释上，研制出多种地球物理方法的人机交互解释系统，以及研制出在微机上实现数字化等成果．简介了地学断面成果受到国外同行的广泛重视．最后提出了地学断面研究的展望．     

北京西北地区壳幔结构的非均匀性特征与地震活动

利用在北京西北部地区穿过张家口——渤海地震带北西段地震测深剖面进行了综合解释和研究, 揭示了延庆——怀来、 张北——尚义地震活动区异常的深浅地壳结构特征. 结果表明: 研究区基底结构具有明显的起伏变化, 不同的地质构造单元基底埋深存在着较大差异. 基底埋深在局部地段呈现出的急剧变化可视其为基底断裂存在的一种标志, 基底断裂与地壳深断裂的存在为岩浆的上溢提供了条件, 从而导致了地壳结构强烈的非均匀性. 延怀地区壳内复杂反射波组序列和局部强弱不连续反射带现象的出现, 表明该地区地壳结构发生了强烈的挤压变形, 从而构成了该地区复杂的地壳结构, 为该地区地震的发生提供了动力来源; 张北——尚义地区壳内不同深度范围低速异常体和局部的C1界面的存在, 可以认为是岩浆多期活动的产物, 在区域构造活动的作用下脆性的上地壳内, 当局部应力积聚到一定的程度从而引发了地震的发生.      

The heterogeneous characteristics of crust-mantle structures and the seismic activities in the northwest Beijing region

Introduction Zhangjiakou-Bohai seismic zone is a major active seismic zone that passes through the north-ern part of North China. Zhangjiakou-Beijing area, the northwest part of North China, is located at the intersection position of Yanshan, Taihangshan uplift, and Shanxi down-faulted zone, and the geological structures in this area are extremely complicated. Many researchers in the geoscience circle always pay close attention to this region because Yanqing-Huailai region is located in th…     

银川断陷盆地地壳结构与构造的地震学证据

通过跨银川断陷盆地,完成了一条长68.9 km的高分辨深地震反射探测剖面,首次获得了银川盆地地壳精细结构、地堑型断陷盆地深部断裂系（黄河断裂、银川断裂、贺兰山东麓断裂）特征及深浅构造关系.结果表明：银川断陷盆地上地壳为双程走时8 s（深度约20 km）反射面以上的区域,上地壳上部地层层位丰富,地层分段连续性较好,上地壳下部地层分层特征不明显,地质构造简单;下地壳(8～13 s)反射能量较弱,反射同相轴不明显;下地壳下部壳幔过渡带（13 s附近）由一组能量较强、持续时间较长（1.5 s）的反射波组组成,厚度约4.5 km.芦花台断裂、银川断裂分别于12～12.5 km、18～19 km深处交汇于贺兰山东麓断裂,贺兰山东麓断裂于28～29 km深处交汇于黄河断裂,黄河断裂为错断Moho面的深大断裂,银川地堑为以黄河断裂为主,其他断裂为辅组合而成的负花状构造.根据贺兰山东麓断裂和银川断裂的相互关系,认为贺兰山东麓断裂对1739年平罗—银川8级地震起主要控制作用.     

Shallow and Deep Structure of a Supradetachment Basin Based on Geological,Conventional Deep Seismic Reflection Sections and Gravity Data in the Buyuk Menderes Graben,Western Anatolia

The Buyuk Menderes Graben is a depression in the Menderes core complex of western Turkey. The region is one of the most rapidly deforming regions of continental crust in the world and has exceptionally high seismic activity. In this study, shallow and deep seismic studies were conducted at the Buyuk Menderes graben. These studies included surface geological mapping and two seismic reflection sections. Detailed modelling was performed with the seismic study. In addition to these, a moving windows power spectrum was applied to the Bouguer gravity profile data of the study area. Since no deep well is available in this area, the geological interpretation of the seismic stratigraphy is based on the correlation with the surface geology, this was combined with the major reflections and the seismic facies observed along the profiles, and, thus, four main seismic units can be distinguished in the basin fill. Structural features of the basin is driven by a complex extensional faults system, consisting of a low-angle, S-dipping Buyuk Menderes detachment and by its synthetic and antithetic splays, bordering the opposite flanks of the basin. As a result of conventional deep seismic reflection sections and gravity data, three layers were defined in the study area. The first layer occurs at a thickness of 6 km, and the second layer is between 13 and 18 km. The third layer is at ~33 km and may also emphasize Moho depth. The Buyuk Menderes graben has three clear reflectors which are base sediments, brittle-ductile transition, Moho and faults that show a half-graben floored by a detachment. The Moho depth is comparable with previous estimates. According to the results obtained, Bouguer gravity and seismic results are very much consistent with each other. It was observed that at the depths determined from seismic and gravity data, the distribution percentage of earthquake focal depths also rises.     

青藏高原东北缘地壳地震各向异性研究进展

青藏高原东北缘是青藏块体与华北块体的接触前缘部位,是研究青藏高原隆升扩张和深部动力学问题的重要区域。本文收集了青藏高原东北缘及其邻区由不同方法和不同资料获得的地壳地震各向异性结果,介绍了中上地壳和全地壳各向异性特征;结合区域地质构造、地表运动、构造应力和深部结构,分析了研究区域地壳各向异性的区域分布特征及其与地质构造的关系。结果表明,青藏高原东北缘地震各向异性存在明显的横向区域差异性,体现区域深部构造和地壳介质变形的复杂性;上地壳与全地壳的垂向差异性,反映出该区域可能存在各向异性分层现象。由于青藏高原隆升在其东北缘的伸展边界、物质运移及深部动力模式等尚处在探讨之中,结合多种数据并综合多种方法分析,有助于获得精细、准确的地震各向异性信息,为研究青藏高原隆升演化机制和深部动力模式提供有效的约束。     

珠江口盆地深部基底地层的地震时深转换研究

盆地深部基底的地震解释需要时深尺.而钻遇基底的探井通常很少且仅揭示基底顶部,致使常规VSP时深转换曲线难以达到基底研究所涉及的深度.为此本文提出深部下延段校正的VSP时深转换方法,即用深井和钻遇基底井VSP数据与深反射地震、双船折射地震和重磁数据在深部下延段选取控制点的时深数据,重新拟合时深转换的二次多项式,使其可用于...     

河南林县地震区地壳深部构造背景探讨

利用菏泽－林县－长治剖面西段与河南省林县微震区有关的６个炮点（分支）的观测资料进行二维处理计算、解释和研究,结果表明：在林县震区的下方存在着Ｍ面断裂或构造异常带;壳内存在着明显的速度逆转;林县震区及其东侧的内黄隆起和西侧的太行山隆起壳幔结构与构造具有明显的差异;西浅东深的林县西断裂沿震源深度包络线向深部延伸与震区下方的近垂直的地壳断裂在１５ｋｍ深处交汇。     

三维复杂地壳结构非线性走时反演

中国大陆中西部乃至全球造山带普遍具有复杂地壳结构.随着矿产资源勘探和深部探测研究的深入,探测造山带及盆山耦合区下方地壳精细结构正逐渐成为当前面临的巨大挑战.人工源深地震测深方法正越来越清晰地揭示出不同构造域地壳速度结构的基本特征,然而传统的层状结构模型参数化方法难以准确描述复杂地质模型,通常情况下多忽略速度结构的精细间断面且采用层边界平滑处理,难以满足地壳精细结构成像的发展要求.针对上述困难,本文采用最近发展的块状结构建模方案构建三维复杂地壳模型,基于逐段迭代射线追踪正演走时计算方法,推导了走时对三角形界面深度以及网格速度的偏导数,开展了非线性共轭梯度走时反演方法研究.发展了利用直达波和反射波等多震相走时数据对界面深度和网格速度的多参数联合反演方法,并引人不同种类震相数据的权系数和不同类型参数偏导数归一化的方法.数值算例表明,基于块状结构的非线性共轭梯度走时反演方法适用于复杂地壳结构模型,在利用人工源走时数据反演复杂地壳精细结构领域具有良好的应用前景.     

安徽贵池矿集区深部精细结构——来自综合地球物理探测结果的认识

安徽贵池矿集区是长江中下游成矿带中重要的铜多金属矿集区,随着浅表找矿难度的加大,急需了解矿集区深部结构为深部找矿提供深部找矿提供指示.为揭示贵池矿集区深部地壳结构格架、控岩、控矿构造和岩浆系统的空间结构,深化对成矿作用的认识,在该区实施了两条长度各约60km垂直于构造走向的反射地震和MT探测剖面,通过对MT数据有针对性的去噪和反演,获得了研究区10km以浅的地电结构;通过对反射数据的层析反演静校正、叠前保幅多域去噪、精细速度分析和叠前时间偏移等处理,获取了该地区地壳结构的地震成像剖面.结合区域地质构造背景和针对性处理的区域重磁数据,对两条综合探测剖面的反演处理结果进行了分析与解释,研究发现了本区地层的构造反射特征、地壳结构特征和Moho特征,厘定了盖层与基底之间的区域滑脱面、中下地壳滑脱面和Moho面的深度和形态.发现了地壳上冲和俯冲的反射特征,可能是华夏块体与扬子块体晋宁期发生板内碰撞的痕迹.高坦断裂是一个深达地壳级的断裂,其南北两侧具有不同的重磁特征、电性结构特征和地震反射特征,该断裂可能是深部流体上涌的通道,岩浆和地幔热液沿断裂上涌并沿地层和裂隙侵入中上地壳,形成岩基或岩体,或与围岩发生强烈矿化作用形成贵池矿集区多金属矿床.     

Combined Gravimetric–Seismic Crustal Model for Antarctica

The latest seismic data and improved information about the subglacial bedrock relief are used in this study to estimate the sediment and crustal thickness under the Antarctic continent. Since large parts of Antarctica are not yet covered by seismic surveys, the gravity and crustal structure models are used to interpolate the Moho information where seismic data are missing. The gravity information is also extended offshore to detect the Moho under continental margins and neighboring oceanic crust. The processing strategy involves the solution to the Vening Meinesz-Moritz’s inverse problem of isostasy constrained on seismic data. A comparison of our new results with existing studies indicates a substantial improvement in the sediment and crustal models. The seismic data analysis shows significant sediment accumulations in Antarctica, with broad sedimentary basins. According to our result, the maximum sediment thickness in Antarctica is about 15 km under Filchner-Ronne Ice Shelf. The Moho relief closely resembles major geological and tectonic features. A rather thick continental crust of East Antarctic Craton is separated from a complex geological/tectonic structure of West Antarctica by the Transantarctic Mountains. The average Moho depth of 34.1 km under the Antarctic continent slightly differs from previous estimates. A maximum Moho deepening of 58.2 km under the Gamburtsev Subglacial Mountains in East Antarctica confirmed the presence of deep and compact orogenic roots. Another large Moho depth in East Antarctica is detected under Dronning Maud Land with two orogenic roots under Wohlthat Massif (48–50 km) and the Kottas Mountains (48–50 km) that are separated by a relatively thin crust along Jutulstraumen Rift. The Moho depth under central parts of the Transantarctic Mountains reaches 46 km. The maximum Moho deepening (34–38 km) in West Antarctica is under the Antarctic Peninsula. The Moho depth minima in East Antarctica are found under the Lambert Trench (24–28 km), while in West Antarctica the Moho depth minima are along the West Antarctic Rift System under the Bentley depression (20–22 km) and Ross Sea Ice Shelf (16–24 km). The gravimetric result confirmed a maximum extension of the Antarctic continental margins under the Ross Sea Embayment and the Weddell Sea Embayment with an extremely thin continental crust (10–20 km).     

台湾海峡西南部深地震探测剖面Pg波走时层析成像

采用走时有限差分层析成像方法,利用2014年在台湾海峡西南部区域得到的3条海域测线的Pg波资料,获得了沿探测剖面沉积层上地壳基底的速度结构、基底形态和埋深。3条剖面基底深度为1.5~4.2km。基底埋深虽有一定变化,但仅在局部地区起伏较明显,显示了断裂或凹陷在上部地壳内的结构特征。通过和台湾海峡地质构造区划进行对比,反演得到的基底结构特征与地震剖面穿过区域的地质构造比较吻合,本次走时层析成像结果也为后续深部结构的反演提供了可靠的浅层速度信息。     

大容量气枪震源陆地反射地震探测——以长江中下游铜陵地区为例

为了实验大容量气枪震源陆地水体流动激发反射地震探测效果,在长江中下游安徽省铜陵段,采用气枪船长江航道流动激发、沿江岸布设反射地震仪器接收的非纵弯线工作方式,得到了反映测线经过地区地壳深部结构和构造特征的反射地震数据。原始资料信噪比较低,但部分资料不同部位仍可辨认出来自地壳及莫霍面反射波组。就传播距离而言,地震波传播的水平距离最大可达21km,垂直深度可达30km以上。在数据处理中,根据原始资料特点,针对性采用了非纵弯线面元定义、三维层析静校正、叠前多域去噪及组合反褶积技术,最终得到的叠加时间剖面上具有丰富的壳内反射波组。结果显示,测线经过地区的地壳结构为双层结构,总厚度为30.0～36.0km。上地壳呈现隆坳相间的反射特征,下地壳存在多组叠层状弧型反射波组,莫霍面反射特征清晰,由2～3个反射同相轴组成,呈现SW端向NE段抬升的形态。剖面经过地区存在一个切穿下地壳和莫霍面的深部断裂,应该是长江深断裂的反映。研究结果充分说明,大容量气枪震源可应用于陆地流动水体地壳精细结构的深地震反射探测。     

中国青藏高原深部地球物理探测与地球动力学研究(1958-2004)

经过半个多世纪的努力,中国学者在青藏高原进行的地壳上地幔地球物理探测工作取得了巨大进展. 累计完成长约45000km的深部地球物理探测工作,取得了许多科学数据,为探讨高原地壳上地幔结构、隆升机制和动力学研究奠定了基础. 为比较全面反映中国学者多年来的工作成果,作者广泛收集资料,总结了中国学者在青藏高原地壳上地幔地球物理探测工作程度,并按照方法分类绘制了系列工作程度图. 文中分别对地壳结构、上地幔的横向不均匀性、岩石圈的电性结构、青藏高原隆升机制、青藏高原地球动力学模型等几个方面所取得的主要成果做了概略的评述. 已有资料表明：青藏高原的莫霍面埋深变化较大,且在几条重要缝合带莫霍面两侧都有断错;根据目前的探测结果,高原在20±5km埋深范围内普遍存在壳内低速高导层,速度一般为56～58km/s,电阻率约为1～10Ω·m,厚度一般为5～10km,但横向分布不连续. 低速层与高导层的深度、厚度在趋势上一致,但不十分吻合.天然地震的研究结果表明,组成高原各个地块内部的地震各向异性方向大致相同,各地块的分界处各向异性方向往往有明显的变化;虽然对高原隆升机制还存在不同的看法,但至少认为高原是多期隆升、多种机制共同作用的结果这一点已达成共识. 综合已有的地球物理调查成果,结合地质地球化学资料建立的高原地球动力学模型,形象地表达出青藏高原岩石圈的双向挤压变形模式. 这些工作为研究青藏高原隆升和变形机制提供有价值的信息.     

The application of combined gravity and seismic data formation separation for revealing deep structure

In some oilfields with 3D seismic data, the deeper structure cannot be observed due to poor quality deep seismic data. Layer stripping using both seismic and gravity data is a solution for this problem but it cannot get satisfactory results because the horizontal variations in formation density are ignored. We present a variable-density formation separation technique to address this problem. Based on 3D seismic depth data and laterallyvariable density derived from 3D seismic velocity data, the upper formation gravity effect is calculated by forward modeling and removed from the Bouguer gravity. The formation-separated gravity anomaly with variable density is obtained, which mainly reflects the deeper geological structure. In block XX of North Africa, the shallow formations seismic data is excellent but the data at the top of basement is poor. The formation-separated gravity anomaly processed under the control of 3D seismic data fits well with the known seismic interpretation and wells. It makes the geological interpretation more reliable.