用地震折射测量资料研究加州大峡谷轴部的地壳结构

1982年,美国地质调查局在加州峡谷区域收集了六个地震折射剖面;三个轴向剖面,最大地检偏移为160km,三个与峡谷轴向垂直的短剖面。这篇文章介绍了中心主轴剖面的二维射线追踪和理论地震图模拟的研究成果。中部大峡谷轴部区域的地壳具有横向不均匀性,但是通常由沉积覆盖和可区分的上、中、下地壳所组成。沿着纵剖面沉积岩厚度为3—5km,速度随深度变化由1.64km/s增至4.0km/s,基底(上地壳)由四部分组成;(1)速度为5.4—5.8km/s的层厚度为1.0—1.5km。(2)速度为6.0—6.3km/s的层厚度为3—4km。(3)速度为6.5—6.6km/s的层厚度为1.5—3.0km。(4)以及一个厚1.5km的横向不均匀层,速度为6.8—7.0km/s。中地壳位于深11—14km处,厚度为5—8km,具有6.6—6.7km/s的速度。此剖面西北部,中地壳存在一个低速带,位于速度为6.8—7.0km/s层之下。下地壳位于深16—19km处,厚度为7—13km,速度是6.9—7.2km/s。在此模型中,由西北至东南,地壳厚度逐步由26km增至29km。     

瑞典南部的岩石圈结构——芬诺罗拉计划的结果

芬诺罗拉(FENNOLORA)计划—1979年的芬诺斯堪的亚长测线地震计划,它的主要目的是确定在芬诺斯堪的亚地盾下方400多公里深度下的下部岩石圈和上地幔的结构。本研究中,瑞典南部各台站记录的三个爆炸点的资料被用来导出延伸600多公里的一个二维岩石圈结构模型。这三个爆炸点,一个在德国北部(剖面WN),两个在瑞典南部,相距300km(剖面BN和CS)。从北到南,这个剖面通过瑞芬构造(Svecofennides)、斯玛兰德-伐姆兰德(Smaland-Varmland)花岗岩带、不整合地覆盖在芬诺斯堪的亚地盾上的古生代岩石,经波罗的海(这里没有台站)进入德国北部的加里东构造区,在德国北部有一个爆炸点,但没有台站。这三个记录剖面图的解释是基于二维射线跟踪的方法,这种方法包括渐近射线理论综合地震图的计算。由于没有从德国的爆炸点到瑞典南部台站0～150km内的数据,因此,得不到这一地区详细的地壳结构图。测得地壳的厚度为32km。在大约50km深处,速度从8.00km/s迅速增大到8.35km/s,而下边是一个一直延伸到70km深度的低速带。对瑞典南部的相遇剖面BN和CS,情况完全不同,解释结果表明,地壳厚度与剖面北段相差大约12km。此段的莫霍面比较深,下地壳较厚,且有一个壳-幔过渡带,而不是速度的迅速增大。在这个相遇剖面的南段,有一个范围有限的地壳低速区。这一解释结果最重要的方面,是指出了瑞典南部两个爆炸点之间,地壳结构的变化出现在小于几十公里的、横向宽度有限的一个过渡区内。我们认为,模型的这个过渡区是一个主要的岩石圈边界,它与斯玛兰德-伐姆兰德花岗岩带与瑞芬构造的交接有关。     

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.      

南海北部珠江口—琼东南盆地地壳速度结构与几何分层

基于南海北部大陆边缘珠江口—琼东南盆地深水区实施的14条近垂直深反射地震探测叠加速度谱,利用Dix公式将叠加速度剖面转换为地壳层速度剖面,并利用时深转换方法构建了深度域地壳层速度模型,综合各地壳速度剖面分析了南海北部大陆边缘珠江口与琼东南盆地不同深度层次的P波速度变化趋势以及地壳几何分层特征.结果表明,琼东南盆地区可分为4～8 km沉积层（V_P为1.7～4.7 km/s）、4～10 km厚的上地壳层（V_P为5.2～6.3 km/s）、5 km〗左右的下地壳层（V_P为6.4～7.0 km/s）以及2～6 km厚的高速下地壳底层（V_P＞7.0 km/s）.V_P＞7.0 km/s下地壳高速层的存在被认为是岩石圈伸展、下地壳底部底辟构造或者是残存的原始华夏下地壳基性层的地震学指示;综合研究区地球物理探测成果构建了跨越华南大陆与南海北部陆坡区剖面莫霍和岩石圈底界图像,揭示出岩石圈上地幔在华南大陆与南海北部大陆边缘的减薄特征.     

中国西部及邻区的地壳三维速度结构

用网格频散反演技术计算了155条瑞利面波混合频散数据,将中国大陆分为目前最小分格2°×2°,得到了中国西部及邻区深至80km地壳和上地幔顶部的三维剪切波SV速度结构。结果表明:(1)天山褶皱系地壳平均厚度为54km,上地壳平均速度为3.3km/s,下壳平均速度3.93km/s,上地幔盖层平均速度为4.64km/s,都偏大。北天山壳厚比天山薄,壳和上地幔盖层下均有低速层。(2)塔里木盆地中部地壳厚46km,到其边缘的昆仑山、天山地带壳厚增加到52～55km。壳内无低速层,壳平均速度很低,为3.49km/s,地表有9km的沉积层。(3)青藏高原莫霍面呈凹形,平均壳厚为67km,平均壳速度为3.58km/s。东西端存在壳内低速层,埋深为15～35km。(4)南北带为构造复杂的区域,莫霍面深度具有东高西低,南北两端高、中间低的特点,带内普遍存在壳内低速层。南北带从群速度、速度、莫霍面等深线都可看到明显的横向差异。(5)准噶尔盆地地壳厚47km,无壳内低速层,中地壳不明显。该区呈稳定的大陆壳结构。(6)柴达木盆地在正常速度的中壳顶部有一高速夹层,速度为3.72km/s,厚10km,上顶部埋深14km。     

内蒙古东乌珠穆沁旗至辽宁东沟地学断面综合地球物理特征

综合地球物理探测与研究是地学断面的重要内容和基本依据,本断面的综合地球物理研究表明:这里的地壳可分为上、中、下三层,在某些部位中层地壳可进一步分为两层,其上层在断面东南端的辽河断陷东侧及燕山台褶带的义县、朝阳地区呈现为低速层;地壳厚度在断面东南端薄,为31—35km,而在西北端厚,达38—40km;辽河裂谷东侧存在壳内高导层,整个断面上地幔高导层发育,在辽河断陷及朝阳、义县地区反映为上地幔隆起区,在西拉木伦河一带出现落差达50km左右的台阶;确认析木断裂、郯—庐断裂北段、朝阳—北票断裂、赤峰—开原断裂和西拉木伦河等断裂为壳幔深断裂;发现海城地区、朝阳—北票地区及西拉木伦河地区为地壳与上地幔结构异常区,这里也正是地震较活跃的地区。     

雷琼拗陷地壳结构特征

根据1984～1985年在雷琼地区完成、长约210 km的白延—江洪深地震测深资料,应用有限差分法、时间项法反演和二维非均匀动力学射线追踪等方法,得到白延—江洪地壳剖面的二维非均匀构造图像.结果显示：琼北及雷州半岛地壳厚约25～26 km,地壳平均速度在琼州海峡南段琼北凸起约616 km·s-1,海峡北段雷琼拗陷区约570 km·s-1;地壳速度偏低,下地壳尤为明显,仅约63～65 km·s-1;结晶基底显示为厚约2～4 km、速度55～60 km·s-1的速度梯度带,Moho界面上、下界面速度分别是65 km·s-1和805 km·s-1的一级速度间断面,没有发现明显的壳幔过渡带.白延—江洪剖面位于雷琼拗陷更新世玄武岩覆盖区,推测地壳厚度减薄以及低速度构造主要反映了该区域自新生代以来一直延续至第四系晚期的多期火山岩浆喷发热地幔对地壳底部的底浸、拆层与地壳仍处于相对温热状态相关.     

长白山天池火山区及邻近地区壳幔结构探测研究

对长白-敦化深地震测深剖面资料利用二维射线追踪程序包进行走时拟合及地震图计算,得到了长白山天池火山区及邻近地区地壳上地幔速度结构和深部构造. 结果表明,以C2界面为标志,研究区地壳可分为上部地壳和下部地壳. 上部地壳厚1-23km,P波速度为6.00-6.25km/s;下部地壳厚12-17km,它是由一个较均匀的速度层和一个厚6-km的壳幔过渡层构成. 地壳厚度由敦化一带31-33km向东南逐渐增厚,至天池火山区最深达3km. 在天池火山区地壳存在低速体,其速度较周围介质低约为0.15km/s. 利用地震剖面探测、地震CT和大地电磁测深等结果显示,在天池火山区地壳内存在低速、低密度及低阻异常体,该异常体可能表明壳内岩浆囊的存在.     

北爱琴海海槽的地球物理研究

1930年,对北爱琴海槽进行了地球物理方面的观测和研究,其中包括地震反射、折射及磁测。研究结果表明:北爱琴海海槽下方的地壳是大陆型的,该地壳之上有5.0—5.5km厚的沉积物。     

攀西构造带南部地壳与上地幔结构的爆炸地震研究

根据1984年攀西地区南部爆炸地震折射剖面资料的研究结果表明,本区的地壳厚度约为55km,且可分为20km、20km和15km厚的三个主要构造层。地壳的平均P波速度为6.22km/s。在深度23-27km之下的中地壳下部有一个厚9-14km的P波低速区,这一结果与其它地球物理观测资料相当吻合。上地幔顶部的P波速度为7.62-7.90km/s,与现代大陆裂谷区或构造活动地区的P_n波速度一致。另外,位于构造带轴部地区的渡口市一带,上地壳中有一高速岩体,下地壳中有高速夹层以及有些断裂带可能延伸到上地幔顶部,均表明地壳中曾经有地幔物质侵入。通过研究,我们推断这个地区有可能是一个被后期构造运动强烈改造过的、至今仍保留有一些裂谷构造残迹的古裂谷带。     

广东大湾—港口地震剖面的地质新意义

以花岗岩原地重熔理论为依据重新解释了广东大湾—港口地震剖面。大湾—港口地震剖面可具体细分为上地幔层(Vp>8.05 km/s)、下地壳层(Vp=6.6-6.8 km/s)、中上地壳的壳内低速层(Vp=5.8 km/s)、基底层(Vp=5.9-6.3 km/s)以及沉积盖层(Vp<5.9 km/s);壳内多次重熔形成多层花岗岩,重熔层上方原始岩石物质组成的差异导致熔融后产生的重熔花岗岩层在横向上由不均一的物质组成,从而使得8 km深度以上的地震界面波动起伏,而在约8 km深度之下,波速界面起伏平缓或近于水平,表明在此深度之下的岩石物质组成在横向上相对均一:壳内重熔过程导致物质成分垂向深度变化是壳内地震波速自上而下增高的原因;壳内低速层的存在表明本区上陆壳重熔层的底部到目前尚未完全固化。地震界面起伏的特点与根据地表地质资料勾画的重熔界面波动形态有极好的吻合性,显示地震资料能够准确地揭示重熔界面位置和形态。     

华北盆地边缘及邻区地壳S波速度结构及其地震孕育机制

利用分布在华北盆地及其周边(113°E—121°E,34°N—41°N)72个固定地震台站记录到的2009年和2010年远震地震波形记录,提取多频段P波接收函数,反演了台站下方的S波速度结构,并结合该区域1970—2016年的地震目录分析了反演结果.华北盆地周缘及邻区中下地壳普遍存在低速异常,首都圈地区Moho深度约在33 km左右,台站下方在4~10 km的深度范围内一般都存在2~5 km厚的高速层,紧随高速层之下又出现了2~6 km厚的相对低速层;在太行山隆起向华北盆地的过渡区,地壳结构较为复杂,Moho面深度变化较大,自西向东深度变浅,且太行山隆起区内明显存在壳内低速层,而接近华北盆地处的地壳内存在轻微的速度扰动异常(即低速层);鲁西隆起地区Moho深度在31~34 km之间,在大地热流高值区地壳高低速异常明显.基于华北盆地周缘地区地震在地壳高低速层均有分布,而分布在低速层内的地震事件相对较多,比较符合曾融生等(1991)提出的"双层破裂震源模型",即地幔热物质上侵导致了中下地壳的低速软弱层形成,并在软弱层处产生了附加的水平剪切力,进而其破裂诱发地震,同时将部分应力传递给上覆高速硬包体,为高速异常体内地震的触发积累能量.华北盆地周缘低速异常体的分布是该区域地震频发的重要诱因.     

三河-平谷8.0级地震区地壳结构和活动断裂研究——利用单次覆盖深反射和浅层地震剖面

跨1679年三河-平谷8.0级地震区完成的单次覆盖深地震反射剖面和浅层地震反射剖面,揭示了三河-平谷地震区的地壳结构和断裂的深、浅构造特征.结果表明,该区地壳以TWT6～7 s左右的强反射带为界分为上地壳和下地壳,上地壳厚约18～21 km,下地壳厚约13～15 km.剖面揭示的地壳深断裂和浅部活动断裂具有上下一致的对...     

滇西地区地壳上地幔速度结构特征的研究

本文描述滇西86-87工程资料处理解释的初步结果.结果表明,滇西地区自南向北速度结构有明显的横向不均匀性.莫霍界面深度从剖面南端的38km 加深到北端的58km.地壳的平均速度南低北高,在6.17-6.45km/s 之间.固结地壳为上、中、下三层结构,P10界面是上地壳中的一个弱界面,P20和 P30界面分别是中、上地壳和中、下地壳的分界面,个别地区,在下地壳内部还可以追踪到另一个较弱的 P30界面.PR 界面的深度为0-6km,P10界面的深度为9.2-16.5km,P20和 P30界面的深度分别在17.0-26.5km 和25.0-38.0km 之间.上地壳的速度由南向北逐渐增大,在南高寨与支梯之间达到最大值,基底面的速度可达6.25-6.35km/s,再向北又开始变小.中地壳的速度变化不大,自金河洱海断裂向北中地壳是一速度为6.30km/s 的低速层.下地壳为一较强的梯度层.在剖面南段的景谷与景云桥之间和无量山与澜沧江断裂之间存在-上地幔低速区,Pn 波速度只有7.70-7.80km/s,红河断裂以北 Pn 波速度也低,为7.80km/s.在上地幔顶部还追踪到一个P60界面,剖面南端深65km,北端深85km.      

基于地震折射剖面的菲律宾海板块15～20°N九州—帕劳海岭的地壳结构变化

得到了菲律宾海板块15～20°N之间4条垂直于九州—帕劳海岭(KPR)剖面的重合广角和多道地震反射数据。九州—帕劳海岭为晚始新世时期形成的残余岛弧,其下的地壳厚度沿走向由8km变至20km,并且总是大于西侧西菲律宾海盆和东侧帕里西维拉海盆的相邻洋壳厚度。4条剖面中地壳最厚的区域位于九州—帕劳海岭与冲之鸟礁接壤处,初步推断可能是下地壳增厚的缘故。没有明显的证据能证明,在伊豆—小笠原—马里亚纳岛弧共轭断裂对应部分之下有推测出的P波速度为6.0～6.5km/s的厚(>5km)中地壳层。我们的结果表明,15～20°N的九州—帕劳海岭之下的地壳,相对于报道有P波速度6.0km/s的中地壳层的更北部海岭地区而言,属于不太成熟的岛弧地壳。     

高温高压下华南Ⅰ型和S型花岗岩的波速特征及其地质意义

在高温高压下应用全波震相分析方法对两类花岗岩类进行了弹性波波速的测量,发现两类花岗岩的波速值随所加的温度和压力有各自的变化规律石型花岗岩的波速随温度和压力的变化比Ⅰ型花岗岩波速变化大.在研究过程中发现了华南两类花岗岩的波速“软化点”,两类花岗岩的波速“软化”的条件明显不同,S型花岗岩出现“软化点”的深度为15km左右,“软化”后的波速为5.62km/s;而Ⅰ型花岗岩则达到26km,“软化”后的波速为6.08km/s.结合地球物理探测的结果,认为地球物理探测中所得到的中上地壳和下地壳内部低速层的存在与不同类型花岗岩的部分熔融有关.中、上地壳内部存在的低速层很可能与S型花岗岩部分熔融有关,下地壳内部低速层很可能是Ⅰ型花岗岩岩浆发育的位置.     

由卫星磁异常推断西藏高原地壳的磁性特征

根据前人对本区卫星和航空磁异常所作的研究工作，作者经过综合研究所得的结果是：西藏高原地壳中的磁性层在地表以下30km以内，其磁化率平均为.0167SI,相当于I－型花岗岩类的磁化率，在30km以下，地壳显示为无磁性。     

在东南芬诺斯堪的亚沿DSS部面进行地壳构造的对比

在取之横穿东南芬诺斯堪的亚地盾深地震测深剖面的资料的基础上,我们讨论了karelian和Svecofennian省的地壳构造的主要特征。这些资料显示出在古老的karelian地质区,地壳较薄(大约40km),平均速度较低(大约6.4km/s),且莫霍界面呈明显的不连续性,产生强反射。下地壳中的高速层,如果存在的话也很薄。在年轻的Svecofennian地质区,     

青藏高原东北缘地壳S波速度结构及其动力学含义——远震接收函数提供的证据

利用青海和甘肃地震台网2007—2009年记录的远震波形资料,提取多频段P波接收函数,反演得到了青藏高原东北缘及相邻地块下方0~100km深度的地壳和上地幔S波速度结构.结果表明:(1)青藏高原东北缘的上、下地壳之间普遍存在一个S波速度低速层,其深度由南端的约35km向北变浅约为20km,推测该低速层为一壳内滑脱层,表明东北缘地区的上地壳变形与下地壳解耦,从滑脱层的深度分布可以认为青藏高原东北缘的地壳缩短自南向北进行,现阶段以上地壳增厚为主;(2)昆仑—西秦岭造山带的下地壳厚度较北侧的祁连地块薄,一种推测是西秦岭造山带的下地壳抗变形能力更强,也可能这种差异在块体拼合前已经存在;(3)青藏高原东北缘及鄂尔多斯和阿拉善地块的下地壳S波速度随深度的增加而增加,这种正梯度增加的S波速度结构反映较高黏滞性的下地壳,推测青藏高原东北缘的地壳结构不利于下地壳流的发育.     

长白山-镜泊湖火山区地壳结构接收函数研究

利用71个远震的波形资料,用接收函数方法提取了布设在长白山—镜泊湖火山区的34个宽频带流动数字地震台站的接收函数,通过对接收函数反演,获得了台站下方的S波速度结构.研究结果表明,沈阳—敦化一线莫霍面深度32～33km,向西地壳厚度加厚,到长春附近地壳厚度约为36km.在天池火山口莫霍面深度为达38km,而镜泊湖火山口森林的莫霍面深度约为39km.总体看研究区的地壳厚度是南浅北深.长白山天池火山口附近地下10km左右有一明显的低速层存在;镜泊湖火山口森林附近30km也可能有低速体存在;研究发现莫霍面上S波速度梯度在火山口附近和远离火山口有明显区别.在火山口附近其莫霍面的S波速度梯度比非火山口地区的S波速度梯度明显小,说明火山口下与一般的地壳莫霍面结构有差别.研究发现沈阳—敦化一线两侧的莫霍面深度有较大变化,其位置与地表的敦化—密山断裂基本一致,说明敦化—密山断裂是研究区的一条非常重要的地质构造带.