利用接收函数方法研究西秦岭构造带及其邻区地壳结构

根据西秦岭构造带及其周边地区117个宽频带地震台站的高质量波形数据,利用远震P波接收函数的H-k叠加方法,求得地壳厚度和平均波速比.通过分析地壳厚度、波速比及其关系和接收函数CCP叠加剖面,研究了该区域的地壳结构特征.结果表明,研究区域内地壳结构差异大,呈过渡带特征.地壳厚度总体上呈北北西向分布,自西南向东北逐渐减小.羌塘块体地壳厚度为72km,渭河盆地附近为39km.西秦岭构造带的地壳厚度为42—56km,南北向莫霍界面平坦.研究区域P波与S波波速比平均为1.74,其中西秦岭构造带平均为1.72.较低的波速比主要分布在西秦岭构造带、祁连山块体、松潘—甘孜地块北部以及香山—天景山断裂区域,这可能是由于含长英质酸性岩组分的上地壳叠置增厚而导致的.该区域缺少超高波速比,表明这一区域发生岩浆底侵或上地壳熔融的可能性很小.综合分析表明,西秦岭构造带及邻区的地壳结构主要是由于青藏高原隆升并在向东北向扩张中受到周边块体的阻挡而引起的地壳构造变形所致.西秦岭构造带的莫霍界面变化和波速比分布与该构造带经历碰撞地壳增厚后的伸展走滑运动有关.     

利用接收函数方法研究西秦岭构造带及其邻区地壳结构

根据西秦岭构造带及其周边地区117个宽频带地震台站的高质量波形数据, 利用远震P波接收函数的H-k叠加方法, 求得地壳厚度和平均波速比. 通过分析地壳厚度、 波速比及其关系和接收函数CCP叠加剖面, 研究了该区域的地壳结构特征. 结果表明, 研究区域内地壳结构差异大, 呈过渡带特征. 地壳厚度总体上呈北北西向分布, 自西南向东北逐渐减小. 羌塘块体地壳厚度为72 km, 渭河盆地附近为39 km. 西秦岭构造带的地壳厚度为42—56 km, 南北向莫霍界面平坦. 研究区域P波与S波波速比平均为1.74, 其中西秦岭构造带平均为1.72. 较低的波速比主要分布在西秦岭构造带、 祁连山块体、 松潘—甘孜地块北部以及香山—天景山断裂区域, 这可能是由于含长英质酸性岩组分的上地壳叠置增厚而导致的. 该区域缺少超高波速比, 表明这一区域发生岩浆底侵或上地壳熔融的可能性很小. 综合分析表明, 西秦岭构造带及邻区的地壳结构主要是由于青藏高原隆升并在向东北向扩张中受到周边块体的阻挡而引起的地壳构造变形所致. 西秦岭构造带的莫霍界面变化和波速比分布与该构造带经历碰撞地壳增厚后的伸展走滑运动有关.     

从震后形变探讨青藏高原下地壳黏滞系数

青藏高原下地壳黏滞系数究竟是多少,已成为深入定量研究中的突出问题,它的数值量级将极大地影响定量模拟的结果．为了获得青藏高原下地壳的黏滞系数,从3条途径对该参数进行了计算：一是基于对青藏高原深部温度状态改进了的估计,用流变定律和GPS求得的应变速率对高原北部下地壳黏滞系数重新进行了估算,获得的昆仑山地区中地壳等效黏滞系数为10^20～10^22Pa．S量级,下地壳等效黏滞系数在10^19～10^21 Pa．s之间．二是用3种流变模型对2001年昆仑山Ms8．1级地震震后跨断层GPS站点记录到的震后变形进行了模拟,得到的下地壳黏滞系数为10^17 Pa．s量级．三是用黏弹性模型对炉霍地震后的跨断层形变曲线进行了拟合,得到的下地壳黏滞系数为10伸Pa．s量级．前人研究等效黏滞系数时忽视了等效黏滞系数与应变速率存在的非线性关系,本研究结果协调地解释了实验室实验、大地震后较短时期的变形和大地震后较长时间变形下,其等效黏滞系数存在差异的问题．     

天山构造带及邻区地壳各向异性

天山构造带位于中国大陆西北部,是典型的岩石圈陆内缩短造山带.本文利用新疆区域数字地震台网2009年1月至2014年12月的近场小地震波形资料,采用剪切波分裂分析对天山构造带及邻区的地壳各向异性特征进行研究,获得了研究区域内39个台站的快剪切波偏振方向和慢剪切波时间延迟.剪切波分裂参数的空间特征显示,研究区上地壳各向异性具有分区性,各向异性特征与局部构造、地壳介质变形和应力分布有关.天山构造带的快剪切波偏振呈现出两个优势方向的特点,第一优势方向大致平行于台站附近断裂和天山构造带的走向,与断裂构造和应力的综合影响有关,另一个优势方向反映了主压应力的直接作用.北天山山前断裂带东段的断裂弯折部位和南天山局部地区的剪切波分裂参数与东、西两侧不同,与准噶尔盆地、塔里木盆地的南北向挤压作用密切相关.快剪切波偏振优势方向的剧烈变化揭示,在准噶尔盆地和塔里木盆地双向挤压隆起的过程中,天山构造带产生了强烈的局部不均匀变形.塔里木盆地西侧快剪切波偏振具有两个优势方向,一个为NNE方向,与帕米尔高原受到印度-欧亚板块碰撞产生的北向挤压作用有关,另一个为NW方向,指出了塔里木盆地区域主压应力方向.准噶尔盆地北部也存在NE和NW两个快波偏振优势方向,主要与断裂的影响有关.天山构造带区域内的慢剪切波时间延迟总体上低于塔里木盆地西侧和准噶尔盆地北部,同时慢剪切波时间延迟的结果也进一步证实了天山构造带的局部强烈变形.

     

利用接收函数研究河南及邻区的地壳深部构造特征

本文利用接收函数反演了河南及邻区26个宽频带地震台站下方的地壳厚度和波速比。研究结表明:河南省地壳厚度及泊松比分布与地质构造密切相关。主要表现为:(1)太行山断块,地壳厚度由东向西逐渐递增,地壳深度范围为31.8~40.2km,区域东北部永年台及附近台站泊松比为0.23~0.25,与较大范围的花岗岩分布有关,主要是石英、长石含量高,焦作台、涉县台、浚县台泊松比为0.26~0.27,表明铁镁质和长英质成分含量相当。(2)东部黄淮海平原块地,地壳厚度为28~34km,其中驻马店台、尖山台和浚县台,地壳厚度分别为30.5km、34.9km和31.8km,该地区泊松比变化范围比较稳定,数值在0.24~0.25之间。(3)在秦岭地块断裂活动强烈,卢氏台下方的地壳厚度为38.4km、泊松比为0.23,反映出燕山运动使该地区地壳盖层产生了褶皱台隆和地幔酸性岩浆的侵入活动。南阳盆地北部地壳厚度反演结果为28.8km,泊松比为0.29,泊松比升高,表明以中性、基性岩石为主,地壳岩石中铁镁质成分明显增加,是由于地幔物质深度侵入改变了部分地区的岩石性质。(4)大别山地块位于苏鲁-大别超高压变质带,由大别山北部的商城台向南至大别山地块内的金寨台存在地壳厚度梯度带,地壳厚度从31.8km增加至35.8km,而泊松比由0.27下降到0.24,反映出陆相褶皱带内的逆冲推覆构造的显著特征。     

喜马拉雅西构造结及邻区岩石圈演化三维有限元数值模拟

用数值模拟的方法探讨了自10 Ma以来喜马拉雅弧形造山带的西构造结及邻区岩石圈的形变和位移变化特征,并采用不同的流变参数和流变结构模拟了前2 Ma内的形变和应力场的演化过程,通过对不同黏性系数、本构关系和初始地壳厚度的改变在演化过程中所起的作用研究表明：（1）采用黏弹性模型时,西构造结区黏性参数的选取对西构造结及邻区隆升高度和隆升范围有重要影响,计算结果给出西构造结区地壳黏性系数应小于1023Pa·s;（2）相对刚性的塔里木盆地采用弹性结构时,对整个西构造结区域的应力和应变场均能引致明显变化;（3）力学性质稳定块体的存在并没有使应力场的传播出现明显的解耦现象.     

哈萨克斯坦和邻区的地壳基底构造

根据部分地区的地震测深结果，并结合前人所做的工作，使用数理统计方法建立了地壳厚度（Ｈ＿Ｍ）、重力观测值（△ｇ）、岩石加权平均密度（ρ）和纵波速度（Ｖｐ）之间的经验公式．以重力场和二维在速度模型为基础．编制出哈萨克斯坦和邻近区域的地壳基底构造等深图，并且推广到缺少深部地震剖面资料的造山地带。按照地壳基底的构造特征可大致分为三种类型，它们分别对应于地震活动区、非活动区和过渡带，反映出哈萨克斯坦和邻区的莫霍面起伏形态和理藏深度，为地震区划综合研究提供了基础资料．     

西秦岭北缘-拉脊山两侧地貌差异及地貌演化

为了解西秦岭北缘-拉脊山两侧的地貌差异及其发育机制,利用DEM数据结合地质数据,提取局部地形起伏并绘制高程带状剖面图,定量化揭示了西秦岭北缘-拉脊山东西两侧地貌结构;在此基础上,统计了两侧新生代不同时期地层砂岩的高程像元众数,并进行了对比分析;通过对已知地质资料的提取和归纳,对比了西秦岭北缘-拉脊山断裂两侧新生代盆地地层岩性及沉积相.结果表明,界限以东新生代地层呈现地层年代越老高程越高的趋势;界限以西则呈现古近纪至新近纪地层越新高程越高、第四纪地层高程最低的特征.这种地层发育规律体现了西秦岭北缘-拉脊山两侧的地貌演化过程存在差异,即东侧水系发育时间早于西侧,地貌接受侵蚀的时间较长.同时,也从侧面反映了东、西两侧构造活动强度与时间的不一致性,古近纪以来东侧构造演化具有自SW向NE逐渐扩展的趋势;而西侧构造演化更为复杂,体现在新生代以来不同断裂带隆升历史的不一致性以及在较强的挤压应力及较弱剥蚀共同作用下的增生过程.     

河北省南部及邻区的地壳深部构造与地震

本文利用区域布格重力异常图(1:100万)和地质构造资料来研究河北省南部及其相邻地区的地壳深部构造特征,并讨论其与强震发生的关系。方法主要是运用三维重力正演计算,层层消除地壳浅部对布格重力异常的影响,得出一系列剩余重力异常和剩余深部重力异常,再根据异常图形的变换,探讨一些活动断裂和构造由浅到深的变化趋势。还用三维重力反演计算,求出了全区莫霍界面的深度,得到了全区的地壳厚度图,进而分析强震区的深部构造背景,这些对地震地质和烈度区划是有意义的。     

渭河盆地及邻区现今地壳形变及构造特征研究

基于2009—2014年渭河盆地及邻区GPS资料,利用Shen提出的连续形变场与应变场计算方法,获得渭河盆地及邻区的水平形变场及应变率场,结合构造地质、地震目录等资料对渭河盆地及邻区的现今地壳形变及构造特征进行研究,并得到如下结论:(1)鄂尔多斯地块南缘西段和东段GPS形变场变化差异明显,六盘山—陇县—宝鸡断裂带形变场...     

青藏高原及邻区的地壳磁异常特征与区域构造

研究青藏高原及邻近地区地壳磁异常场分布特征,对认识该区岩石圈结构和演化以及区域地球动力学过程有重要意义.本文根据地面、航空、海洋和卫星磁测资料构建的最新一代高阶地磁场模型NGDC-EMM-720-V3,分析青藏高原及邻区地壳磁异常及其垂直梯度的展布规律、磁异常衰减特征、不同波长带对磁异常的贡献和磁异常与岩石圈区域构造的关系.结果显示,青藏高原正负磁异常都较弱,周边地区磁异常强,其分界与高原区域构造的边界基本吻合.磁异常在青藏高原中西部呈近东西走向,西南部和东部形成弧形状,东南部为近南北走向,与构造走向基本一致.东、西构造结地区形成强的负异常焦点.青藏高原内部各新生代地块的磁异常无明显差异,磁异常与地壳厚度没有直接对应关系.在青藏高原弱磁异常背景上,拉萨地块、祁连地块、柴达木地块和川滇菱形地块叠加有相对较强的地壳浅部的短波长磁场.喜马拉雅分布着东西向强负磁异常带,主要由地壳深部和中部的中长波长带产生.四川盆地和塔里木盆地的磁性构造层稳定.高原南部不同高度处的磁异常变化较大,揭示出从地壳深部到浅层地表的磁性构造发生过剧烈变化.     

帕米尔构造结及邻区的晚新生代构造与现今变形

帕米尔构造结是中国大陆受板块动力作用和地震活动最强烈的地区之一.晚新生代帕米尔构造结北部向北楔入推移了约300km,但对这一变形过程至今未能很好的限定.帕米尔构造结的晚新生代构造变形在空间上是不对称的.帕米尔西缘表现为NW向的径向逆冲,伴随着塔吉克盆地东部块体绕垂直轴的逆时针旋转.在帕米尔东部,构造变形的方式、空间分布...     

基于地壳介质各向异性分析江苏及 邻区构造应力特征

江苏及邻区(116°E~123°E,30°N~36°N)跨中国大陆3个地质构造单元(华北地台、扬子地台、华南褶皱系),本文采用江苏区域数字地震台网(1999~2008年)共10年的观测资料,使用地壳介质剪切波分裂系统分析方法(SAM),获取研究区域内共11个台站的剪切波分裂参数.研究结果表明,江苏及邻区背景应力环境并非来自单一的某个一级构造单元,而是受到3个地质构造单元的共同约束.研究区域西南部的应力环境主要受到板桥-南渡断裂、茅山东侧断裂、幕府山-焦山断裂共同作用,具有局部构造应力特征.研究区域东南部应力环境空间分布特征以长江为界,长江以北地区主压应力场方向为NW方向,而长江以南地区的主压应力场方向为近E-W方向.据此推断,长江以南可能存在近E-W方向的活动构造,长江可能是两个具有不同应力特征活动构造的边界.     

利用尾波干涉技术分析寻乌及邻区的地壳介质变化

基于波形互相关方法,挑选寻乌及邻区的重复地震事件,利用尾波干涉技术分析重复地震事件发生期间的地壳介质变化。结果显示：多数重复地震对的S波早期尾波部分呈现明显线性变化,反映了地壳介质的波速变化,其中寻乌台南部的2个重复地震对波速变化最为显著,而距离台站相对较远的地震对,波速变化较小;波速变化明显的地区与低b值区一致,也与地震活跃区域相一致。     

利用重力和地形观测反演中国及邻区地壳厚度

尝试了直接利用布格重力数据和地形数据反演计算中国及邻区的地壳厚度的方法. 为减小区域不均衡性和重力反演中的不唯一性的影响,本方法利用地表地形起伏修正传统反演方法中的参考深度,并经过多次的迭代使得反演结果逼近真实值. 在此基础上,绘制了中国及邻区1deg;times;1deg;网格的地壳厚度图,对中国及邻区的布格重力异常和莫霍界面的起伏数据进行了相关性分析, 其相关性系数为-0.993. 其地形起伏与莫霍界面的起伏之间也呈现出了海、陆不同的线性相关,其相关系数分别为0.96和0.91. 相关性计算结果显示,重力数据揭示的大陆和海洋的交界大致为水下800 m. 为了探讨地球曲率对该算法可能的影响, 还分别计算了分区反演以及整体区域反演两种模式,研究发现两者得到的地壳厚度偏差在5km以内,并分析了可能产生偏差的原因. 比较本文结果与地震测深及其它研究结果表明,独立使用布格重力异常和地形数据,能较为可靠地反演出中国及邻区地壳厚度.      

东喜马拉雅构造结新生代地壳缩短量的估算及其地质依据

发生在始新世((45±5) Ma)的印度板块和欧亚大陆之间的碰撞和持续的陆内汇聚作用使得青藏高原及其周边地区的地壳缩短了大约2 000~2 500 km. 印度板块在东喜马拉雅构造结深深地插入青藏高原之中, 造成地壳的大规模缩短和抬升. 分布在青藏高原南部, 内部仅遭受了轻弱的新生代变形的各构造地层单元, 包括北喜马拉雅岩带、拉萨以及羌塘地块, 向东延伸到该地区时, 总宽度由700 km剧减至200 km, 其内部的变形程度也随之加强. 初步的研究表明, 这些构造单元的宽度变化是地壳水平缩短的结果, 缩短量为500 km, 缩短是通过地壳碎片的冲断、褶皱和侧向逃逸完成的. 尽管在该地区地壳缩短量是如此之大, 但是这些构造地层单元仍然是连续的, 向南东方向一直可以追索到云南西部.     

九嶷山及邻区地壳结构噪声成像及其对华南地区的构造演化启示

目前研究一般认为华南块体是由扬子块体和华夏块体在新元古代拼合形成,并同时形成位于扬子块体东南边缘的江南造山带.但是由于华南地区构造历史复杂,对于扬子块体与华夏块体的分界及构造属性仍存在较大争议.为了研究华南块体的地下速度结构及构造属性,我们利用块体交界处的九嶷山及其附近的流动和固定台网的地震波数据,采用地震背景噪声互相关方法反演研究区域2~40 s瑞利波群速度和相速度分布,并进一步得出了该区域地壳的精细三维S波速度结构.反演成像结果显示,扬子块体与华夏块体的地壳及上地幔的结构特征差异显著.10~20 km的S波速度分布图显示呈线性的、连续分布低速异常,可能为扬子块体与华夏块体的具体分界位置.结合华南地区地球化学研究结果和构造历史,该低速异常可能代表了来自上地壳的变质沉积岩,即沉积岩受到上地幔物质上涌或底侵作用的加热变质形成.成像结果对了解华南地区的构造演化历史提供了地震学约束.

     

西秦岭东段构造演化及成矿作用的讨论

在对西秦岭重点地区地质建造、结构构造等研究基础上，结合前人工作成果，对西秦岭造山带地质结构、构造演化及成矿作用等提出了新的认识，包括：1，首次对前人在西秦岭北带厘定的晚泥盆世磨拉石地层－大草滩群（D3dc）进行分解，认为它是晚泥盆世滨浅海相砂岩、粉砂岩及碳酸盐岩在不同地段分别逆冲到二叠系、侏罗系及白垩系之上所形成的岩片叠置体系。并根据构造解析的原则，结合区域地层结构，将西秦岭北带构造－地层体划分为三个单元，即上古生界－中生界表构造层次准原地系统、古生界浅构造层次推覆岩片及元古界中深构造层次推覆岩片，它们相互叠置而成的西秦岭北带的岩片堆垛体系；2，对西秦岭西成矿田的研究表明，西成矿田的容矿地层不仅包括泥盆系，而且还包括元古宇，其中最大的矿床－厂坝－李家沟超大型铅锌矿床产于元古宇而不是泥盆系，西成矿田是后生热液矿床而不是海底喷流沉积矿床，它的形成完全受元古宇构造岩片由西向东的逆冲－推覆及其所造成一第列构造效应所控制;3,西秦岭南带勉略构造带为一构造走滑体系，产于勉略带的蛇绿岩与产于勉略宁地块内部的蛇绿岩是同一时期、同一构造背景的产物，为中新元古代板块构造演化的记录，在南秦岭，不存在可靠的晚古生代蛇绿岩。     

利用接收函数研究河北及邻区地壳厚度与泊松比分布特征

本文收集了河北及邻区174个宽频带地震仪2007年1月至2011年12月记录到的全球范围内体波震级6.0以上、共488个远震波形资料。利用H-k叠加搜索方法得到河北及邻区143个台站下方接收函数、地壳厚度和泊松比值分布特征。结果表明,河北及邻区地壳厚度具有明显的分块特征并与区域构造背景有较好的相关性,泊松比值在0.25上下变化,与全球的泊松比估计值相当。河北及邻区地壳厚度以太行山山脉为界呈现出东薄西厚的特征并与地表地形起伏呈正相关;山西地震带南北地壳厚度存在明显差异,大同、宁武及安泽盆地地区泊松比值超过0.3;张—渤地震带的地壳厚度自东向西逐渐增厚,泊松比值则表现为相对较强的横向变化。华北平原带的薄地壳和低泊松比值特征可能与华北克拉通拆沉作用相关联。