天津地区上地壳构造及沧东断裂折射地震走时成像

采用初至波成像方法,对天津地区上地壳进行成像,获得了塘沽-武清地区上地壳P波速度精细结构,成像结果反映了沧县隆起两侧凹陷盆地不断拉张下沉的特征.基于Colin Zelt 提出的初至波成像方法,给出了一种判断隐伏断裂的成像方法,数值模拟和对沧东断裂的成像结果显示出该方法的有效性,同时也对沧东断裂进行了空间判断和分析.     

天津—北京高分辨地震折射剖面初至波走时成像

利用走时成像中的正则化反演方法对天津—北京的高分辨地震折射剖面获得的初至波资料进行成像.分析了不同的初始模型和参数变化对反演结果的影响,并采用检测板方法对最终模型的分辨进行评估,得到了天津—北京剖面的上地壳精细速度结构,给出了该地区的隐伏断层.结果显示,最终模型分辨达到5 km×1 km,部分地区更加细致;研究区域坳陷区与隆起区相间,大坳陷内部有小坳陷;结晶基底的深度变化约2～8 km,其起伏形态符合地质构造情况;断裂活动和第三系以来的壳内运动对速度结构影响较大.     

川西盐源-马边地震带上地壳速度结构和活动断裂研究——高分辨率地震折射实验结果

2005年沿盐源-西昌-马湖一线实施了地震测深和高分辨地震折射观测实验．利用有限差分地震走时层析成像算法处理了其中的高分辨地震折射Pg波走时数据,获得了川西地区活动地块边界带上地壳的P波速度精细结构和活动断裂深部形态,分析了上地壳的变形特征,讨论了断裂与地震活动的关系．结果如下：盐源盆地、后龙山地区的上地壳为表层低速和深部均匀高速的双层结构,两层之间存在明显向西缓倾的结构面;模型坐标180～240km范围内,P波速度分布表现为陡倾的高低速条带相间结构：模型坐标240～300km之间的西昌中生代盆地具有较厚的浅部低速和深部高速双层结构,层间的纵向及横向速度变化强烈,其分界面起伏较大：模型坐标300km以东的大凉山地区为不均匀高速区,地表速度接近5km／s．此外,模型坐标130,150和280～310km之下,存在显著的深部不规则异常高速体,可能与二叠纪岩浆活动有关．盐源推覆构造由表层低速推覆体,向西缓倾的构造拆离面和深部高速基底构成的薄皮构造,金河-箐河断裂是其推覆前缘;磨盘山断裂为一西倾的低速带,延伸至基底顶面;安宁河断裂和则木河断裂为东倾的舌状低速带,延伸到了基底内;在深处,大凉山断裂分为两支,表现为狭窄条带内速度结构的强烈变化,西支西倾,东支东倾,两支断裂均延伸至基底内;西昌中生代盆地东缘断裂为强速度梯度带,倾向南西,延伸至基底顶面;剖面最东端向西倾斜的舌状低速带可能是马边断裂的一个分支,其可靠性有待进一步证实;安宁河、则木河、大凉山断裂均是规模较大的基底断裂,其活动性较强,该区的强震活动主要受其控制;速度图像表明研究区的上地壳变形强烈,盐源盆地至金河盆地主要表现为盖层的挤压推覆逆冲变形,基底呈刚性;磨盘     

穿过张家口—渤海地震带西缘的折射剖面所揭示的地壳上地幔构造与速度结构

近期完成的北北东向的繁峙～太仆寺旗宽角反射／折射剖面,由山西断隆进入内蒙地轴,它穿过了山西地震带的大同～阳高震区和北西西向张家口～渤海地震带的西北缘。其主要目的是探测研究张～渤地震带及其两侧壳幔构造与速度结构的差异及其与地震活动的相关性。结果表明：张～渤地震带壳内界面及莫霍面较其两侧有１．０～２．０ｋｍ的不同程度的上隆;在阳原～张家口之间地壳结构纵向与横向非均匀性明显,上地壳和下地壳上部有局部的速度逆转,下地壳下部的低速层由山西断隆一直延伸至内蒙地轴,上地幔顶部的速度梯度明显增大;在阳原、怀安和张北附近分别存在着延伸至莫霍面的地壳深断裂带;在内蒙地轴一系列壳内界面不明显。     

阿尼玛卿缝合带东段上地壳结构-马尔康-碌曲-古浪深地震测深剖面结果

位于青藏高原东北缘川北甘南地区的马尔康——碌曲——古浪深地震测深剖面穿越阿尼玛卿缝合带东段,利用该剖面获得的Pg, Sg初至折射波资料,采用有限差分成像、射线追踪反演、时间项反演和走时曲线分析等方法,对阿尼玛卿缝合带东段及其两侧的上地壳结构进行了分析. 结果表明, 研究区基底变化较大. 由南向北,基底在若尔盖盆地呈稳定的上隆状态,在阿尼玛卿缝合带内强烈下陷,在缝合带北侧一定范围内隆升之后,向北呈下陷趋势. 阿尼玛卿缝合带相对两侧整体表现为南倾的低速带结构,且内部速度存在非均匀性. 库赛湖——玛沁断裂、武都——迭部断裂和舟曲——两当断裂均表现为不同规模的低速带. 库赛湖-玛沁断裂和舟曲——两当断裂位置处基底界面埋深有明显变化,是区隔阿尼玛卿缝合带南北两侧的主要断裂. 武都——迭部断裂发生在基底界面深度变化带上,它与舟曲——两当断裂可能具有同一深部构造背景. 阿尼玛卿缝合带所呈现的强烈下陷的基底低速结构和非均匀性体现了上地壳受挤压的破碎结构特征.     

穿过张家口—渤海地震带西缘的折射剖面所揭示的地壳上地幔构造与速…

近斯完成的北北东向的繁峙－太仆寺旗宽角反射／反射剖面,由山西断隆进入内蒙地轴,穿过了山西地震带的大同－阳高震区和北西西向张家口～渤海地震带的西北缘。其主要目的是探测研究张～渤地震带及其两侧壳幔构造与速度结构的差异及其与地震活动的相关性。结果表明：张～渤海地震带壳内界面及莫霍面较其两侧有１．０～２．０ｋｍ的不同程度的上隆;在阳原～张家口之间地壳结构纵向与横向非均匀性明显,上地壳和下地壳上部有局部的速     

云南思茅—中甸地震剖面的地壳结构

云南思茅—中甸宽角反射/折射地震剖面切割松潘—甘孜、扬子和华南三个构造单元的部分区域. 我们利用初至波和壳内反射波走时层析成像获得地壳纵波速度结构. 在获得新的地壳速度结构模型基础上，利用地震散射成像思想和低叠加次数的叠前深度偏移方法重建了研究区的地壳、上地幔反射结构. 综合分析研究区地壳P波速度模型和壳内地震反射剖面发现：沿测线从北至南地壳厚度从约50 km减薄至35 km左右，地壳厚度的减薄量主要体现在下地壳，剖面北段下地壳厚度约为30 km，剖面南段下地壳厚度仅为15 km左右；上地幔顶部局部位置P波速度值偏低，一般为76～78 km/s，反映出云南地区是典型的构造活动区的特点.剖面沿线地壳内地震反射发育，其中莫霍强反射出现在景云桥下方；在景云桥弧形断裂带8～10 km深处出现宽约50 km的强反射带.     

利用宽角反射/折射地震剖面揭示芦山M_S7.0地震震区深部孕震环境

2013年4月芦山地震发生后,中国地震局迅速成立了芦山地震科学考察指挥部,要求查明芦山地震的深部构造环境和孕震背景.为此,中国地震局地球物理勘探中心于2013年9月至11月在芦山震源区布设了一条长约410km的人工地震高分辨宽角反射/折射探测剖面,获得了信噪比较高的人工地震探测数据,采用地震射线走时正演拟合构建了该区的地壳及上地幔二维P波速度结构模型,结果显示:扬子块体和松潘—甘孜块体显示出迥异的速度结构特征,地壳厚度由南向北逐渐加厚.沉积盖层在四川盆地厚达7.8km,而进入松潘—甘孜块体沉积层最薄处只有几百米厚,几乎出露地表;在中上地壳,扬子块体平均速度比松潘—甘孜块体高0.2km·s-1,在盆地与高原耦合部位(构造转换带)以北深度大约20km左右有一厚度为8.0km的软弱层(低速层),该层内的速度为5.80km·s-1,明显低于周围介质的平均速度6.00~6.10km·s-1;构造转换带内,震相显示紊乱、不清晰、不能连续对比,由地表至上地幔顶部壳内界面不连续、速度结构异常紊乱且呈现低速异常特征;在中下地壳,沿剖面速度呈现正梯度垂向增大变化;壳内界面在扬子块体内部起伏变化不大,但在构造转换带以北呈现急速加深的趋势,特别是Moho界面起伏变化较为明显,界面深度在距离50km范围内由扬子块体的36.2km迅速变化至松潘—甘孜块体下方的45.8km,形成一陡变带.芦山MS7.0级地震震源位置位于二维速度结构异常紊乱和界面起伏变化的地带,研究表明,壳内界面及速度结构差异、起伏变化的特征与该区域的地震活动性关系密切.     

云南思茅—中甸地震剖面的地壳结构

云南思茅—中甸宽角反射/折射地震剖面切割松潘—甘孜、扬子和华南三个构造单元的部分区域. 我们利用初至波和壳内反射波走时层析成像获得地壳纵波速度结构. 在获得新的地壳速度结构模型基础上,利用地震散射成像思想和低叠加次数的叠前深度偏移方法重建了研究区的地壳、上地幔反射结构. 综合分析研究区地壳P波速度模型和壳内地震反射剖面发现：沿测线从北至南地壳厚度从约50 km减薄至35 km左右,地壳厚度的减薄量主要体现在下地壳,剖面北段下地壳厚度约为30 km,剖面南段下地壳厚度仅为15 km左右;上地幔顶部局部位置P波速度值偏低,一般为7.6～7.8 km/s,反映出云南地区是典型的构造活动区的特点.剖面沿线地壳内地震反射发育,其中莫霍强反射出现在景云桥下方;在景云桥弧形断裂带8～10 km深处出现宽约50 km的强反射带.     

钦杭—武夷山成矿带上地壳速度结构与基底特征:万载—惠安宽角反射/折射地震剖面约束

钦杭成矿带和武夷山成矿带是华南大陆两个重要的成矿带,成矿作用主要发生于中生代陆内造山时期.地质研究表明,基底和地表断裂的特征对成矿过程有重要的控制作用,研究上地壳结构特征对成矿差异性特征的认识有重要的参考价值.为此,本文基于跨越钦杭、武夷山成矿带江西万载至福建惠安的NW-SE向深地震测深剖面初至波数据,利用有限差分走时反演方法,获得了钦杭、武夷山成矿带8 km深度范围内的上地壳P波速度结构,其主要特征为：（1）钦杭、武夷山成矿带上地壳P波速度横向非均匀特征明显,以5.8 km·s^-1速度等值线作为基底参考面,发现剖面基底埋深较浅,约1.0~3.0 km;钦杭成矿带的基底埋深总体小于武夷山成矿带,分别为0.5~2.0 km和1.5~3.0 km;（2）P波高速区（速度正异常区）与地表出露的岩浆岩对应较一致,P波低速区（速度负异常区）与主要的断裂位置或沉积盆地对应较一致,绍兴—江山—萍乡断裂和政和—大浦断裂下方的低速特征显示两条断裂至少向深部延伸8 km以上,暗示两条断裂具备深大断裂的性质,推测绍兴—江山—萍乡断裂可能是扬子块体和华夏块体的边界;（3）综合已有的地质、地球物理资料,我们推测钦杭成矿带和武夷山成矿带上地壳P波速度的不同,反映了深部岩浆作用过程的差异,基底深度及断裂性质是造成两个成矿带成矿差异的重要因素.

     

钦杭—武夷山成矿带上地壳速度结构与基底特征:万载—惠安宽角反射/折射地震剖面约束

钦杭成矿带和武夷山成矿带是华南大陆两个重要的成矿带,成矿作用主要发生于中生代陆内造山时期.地质研究表明,基底和地表断裂的特征对成矿过程有重要的控制作用,研究上地壳结构特征对成矿差异性特征的认识有重要的参考价值.为此,本文基于跨越钦杭、武夷山成矿带江西万载至福建惠安的NW-SE向深地震测深剖面初至波数据,利用有限差分走时反演方法,获得了钦杭、武夷山成矿带8 km深度范围内的上地壳P波速度结构,其主要特征为：（1）钦杭、武夷山成矿带上地壳P波速度横向非均匀特征明显,以5.8 km·s^-1速度等值线作为基底参考面,发现剖面基底埋深较浅,约1.0~3.0 km;钦杭成矿带的基底埋深总体小于武夷山成矿带,分别为0.5~2.0 km和1.5~3.0 km;（2）P波高速区（速度正异常区）与地表出露的岩浆岩对应较一致,P波低速区（速度负异常区）与主要的断裂位置或沉积盆地对应较一致,绍兴—江山—萍乡断裂和政和—大浦断裂下方的低速特征显示两条断裂至少向深部延伸8 km以上,暗示两条断裂具备深大断裂的性质,推测绍兴—江山—萍乡断裂可能是扬子块体和华夏块体的边界;（3）综合已有的地质、地球物理资料,我们推测钦杭成矿带和武夷山成矿带上地壳P波速度的不同,反映了深部岩浆作用过程的差异,基底深度及断裂性质是造成两个成矿带成矿差异的重要因素.     

宜川—泰安剖面的密度结构、构造特征和地震活动

文中利用宜川—泰安重力剖面的相对联测和同址GNSS测量数据获得沿线的布格重力异常、剩余密度相关成像和地壳密度结构,可以看出：剖面的布格异常变化范围为-(161.7～5.5)×10^-5m/s²,自西向东总体呈上升趋势,在临汾盆地有明显“凹陷”,可能与上地壳存在低密度构造有关;剖面地壳密度分布具有明显的不均匀性,以太行山重力梯级带为界,西部密度较高,东部密度较低,中下地壳存在低密度体,可能是上地幔物质上涌岩石含部分高温流体和熔融岩体所致;不同构造块体的密度差异明显,在断裂带分布区域均存在密度差,说明密度分布与构造有一定关系;地壳介质的不均匀性和地震活动相关：鄂尔多斯断块的地壳介质相对均匀,不容易积累能量,地震活动水平低;山西断陷带和华北平原断块则相反,具有显著的不均匀性,地震活动频繁。     

利用爆破地震揭示华北克拉通基底的高分辨速度结构——大丰—包头折射剖面的探测结果

大丰-包头剖面以"高密度观测点距与炮距"为特点,我们在1334 km测线上获得了21炮高信噪比的地震资料.在对Pg波震相特点分析基础上利用反演方法处理、构建了基底的精细结构图像,揭示了沿剖面不同构造地块基底结构的差异.苏北盆地基底埋深4.5~9.0 km、苏鲁隆起1.5~2.0 km,基底埋深与速度结构的强烈起伏变化可视其为华北与扬子板块碰撞、挤压构造环境下形成复杂的构造格局在地震学上的体现;鲁西隆起区基底埋深浅、速度高,结构稳定;华北盆地Pg波到时滞后、视速度低,基底埋深7.0~10.0 km,速度结构与基底面存在局部的起伏变化.诸多现象揭示出该区为新生代沉积巨厚、规模较大的基底坳陷区.同时在盆地内不同构造单元基底结构呈局部分块、凹陷与凸起并存的构造格局,显示出新生代沉积活动显著、变化强烈、结构不稳定的构造特点;太行山前断裂、聊兰断裂是具有显著地震学标志的断裂构造带,断裂两侧基底界面呈现出"断崖式塌陷"和速度结构的强烈横向非均匀性.综合研究认为,太行山前断裂是华北地区一条重要的构造带,它的复杂性不仅体现在两侧地形地貌、地层介质的截然不同,其基底埋深及速度结构、地壳及地幔岩石圈结构均存在显著的差异,其重要的标志是太行山以东不仅地壳厚度发生了相当规模的减薄,岩石圈的厚度也明显减薄,亦即形成了华北克拉通破坏在东西部其基底-地壳-岩石圈的结构在空间上具有明显的差异性及强烈的横向非均匀性.     

联合利用地震深反射与折射资料研究延怀盆地壳-幔过渡带的性质s

根据1992年延怀盆地的深地震反射共中心点(CDP)叠加剖面图,提出了延怀盆地的壳-幔过渡带初始模型．对于1993年通过延怀盆地的北京——怀来——丰镇剖面的宽角反射与折射剖面资料,进行震相分析．在一维模型基础上进行走时反演和二维射线追踪．最后,采用反射率法对延怀盆地壳——幔过渡带的上下界面的反射波PM和PM进行了波形拟合,证明了其存在;同时明确了延怀盆地莫霍不连续面是高低速相间的薄层组成的过渡带性质．这一结构与邢台地震区壳-幔过渡带结构相似．这一特征说明由于延怀盆地莫霍面附近存在深大断裂,有可能从地幔中贯入熔体或流体的透镜体,从而形成低速层多层结构．      

丽江-清镇剖面上地壳速度结构及其与鲁甸MS6.5级地震孕震环境的关系

2014年8月3日,云南省昭通-鲁甸地区发生M_S6.5级地震,造成了重大的人员伤亡和财产损失.鲁甸震区位于扬子块体的西缘,小江断裂带的东侧北东向的昭通-莲峰断裂带内.由于至今没有穿越该断裂带的人工源深地震测深剖面,而丽江-攀枝花-清镇650 km长深地震测深剖面距离鲁甸主震区不超过50 km,利用宽角地震资料的初至波震相,通过有限差分反演揭示该地区上地壳速度结构,可以为鲁甸震区的地震定位、地震孕育机制等提供深部速度模型.速度剖面显示：剖面结晶基底厚度平均为2 km左右;小江断裂带速度较低,东西两侧的速度较高;因此小江断裂带区域地壳强度比较低,加上断裂两侧的应变速率很高,所以小江断裂带和旁边的鲁甸-昭通断裂带,未来具有发生较大地震的可能,值得关注.