壳-幔侧面波（Pn）速度的横向变化与界面温度横向差异的讨论

本文得到壳-幔界面侧面地震波速度的横向变化与界面温度的横向差异密切相关。侧面波（P_n）速度V_Pn与地面大地热流值q存在统计关系:     

福州-泉州-汕头地区地壳结构的爆炸地震研究

本文根据1982和1985年在福州-泉州-汕头地区的人工爆炸地震测深资料,分析了震相特征,共识别到九个波组:P₁、P_g、P_g^′、P₃^°、P₄（P₄^°）、P₅^°、P_n（P_n^°）、P₇^*及S波组。通过对波的走时反演、正演拟合、理论地震图和射线追踪方法反复计算,得到了该区地壳与上地幔结构模型。结果表明,该区具有大陆地壳向海洋地壳过渡的边缘地区结构特征。地壳P波速度6.30km/s,莫霍面速度7.90km/s,地壳厚度30km,由三层构成,厚度分别为3km、15km和12km。在中地壳存在一层速度为5.50-5.90km/s、厚度为3.0-4.0km的低速层,低速层分布与温泉出露有密切的关系。在下地壳下部有一数公里厚的高速致密的壳-幔混合物层,其形成原因是由于上地幔物质上涌并迁移到下地壳的结果。此外,还讨论了莫霍面结构,界面起伏和断裂展布概况。     

喜马拉雅山北部地区的地壳结构模型和速度分布特征

本文根据1981年西藏南部喜马拉雅地区的人工地震测深资料进行了震相对比,分辨出t₁、t₂、t₃、t₄、t₅和t₆六组地壳中和莫霍界面的反射波,并用理论走时曲线、绘制速度曲线图、射线跟踪和综合地震图等方法得到了主测线（PP）上各地段的地壳结构模型。初步结果表明,该地区地壳西段较薄（约73公里）,东段稍厚（约77公里）,平均总厚度约为75公里。地壳的平均P波速度约为6.2-6.3公里/秒。 地壳为高低速相间的多层结构。在中上部有一低速层,其厚度为数公里,速度为5.6-5.7公里/秒,与上层速度差为0.5-0.6公里/秒。低速层在测线东段比较肯定,在西段则不甚明显。结合藏南定日、岗巴一线有强烈水热活动的事实,低速层的存在可能意味着地壳中存在部分熔融的高温物质。下部地壳的速度为6.7-6.8公里/秒,且比较均匀。从莫霍面反射波的特征来看,在紧靠其上方可能有一个速度反转带,其厚度亦为数公里。上部地壳的结构在横向上有较大的差异,这说明在地质历史上,西藏特提斯带曾经历过强烈的地壳变动。     

Pn波的形成及其衰减特征——对加拿大地盾的研究

尽管P_n波品质因子（P_nQ）对上地幔流变性质研究及核试验监测有着深刻含义,迄今它仍然是一个难以准确测定的地震参量.这是因为除了众所周知的影响所有短周期Q的干扰因素外,在所有主要的区域震相中,地震工作者对P_n波的传播模式及几何扩散函数G=d^-k中的扩散率指数k了解最少.不同的研究者任意地假定不同的常数k,因此常算出非常不同的P_nQ值（例如文献[1]、[2]）.实际上,理论研究已表明,k随频率而变,变化的形式取决于上地幔的速度结构.本文介绍用一推广的逆向双台法同时测定加拿大东部的P_nQ和k值.我们的结果表明:1.加拿大东部的P_n波是由一系列的干涉潜波叠加而形成;2.视P_nQ（散射和固有非弹性的综合效应）随频率而增加,在15Hz处接近2000.     

利用Moho地形导纳法(MDDF)反演中国大陆岩石圈有效弹性厚度

本文用数值实验方法验证了,在Moho地形导纳法(MDDF)中使用先由重力数据反演的Moho面相对起伏数据,能较传统的重力地形导纳法获得更高的反演精度.之后作者应用Moho地形导纳法(MDDF)反演获得了精度较高的中国大陆区域岩石圈有效弹性厚度.结果显示:(1)中国地区岩石圈有效弹性厚度T_e从东向西大体上呈阶梯状上升;(2)T_e与岩石圈地震-热厚度、地表热流、上地幔顶部的地震波速度等数据密切相关;(3)在中国中东部, T_e较低的区域以及T_e的高低值转换带对应较强的地震活动性.但在西部,T_e与地震活动性的相关性并不明显.     

利用临时地震台网研究印度东北部西隆高原的Pn波速度

使用临时地震台网对西隆高原下面上地幔Pn波速度进行了研究。在此研究中,我们利用了多对台站记录到的浅源远震(M>3.0)的Pn到时,这些台站相对于给定的震中的方位角之差在2°范围内。由于这个方法基于相对走时差,所以计算与发震时刻和定位误差无关。我们发现Pn平均速度是8.57公里/秒,高于印度次大陆其它地区的地幔Pn平均速度8.13公里/秒。可以把观测到的Pn速度归咎于此高原下存在着高密度物质。     

北京-萨哈林剖面的地幔纵向速度结构

本文根据北京台网、大连、长春、牡丹江、海参威等26个台站的记录,选用了从北京地区到阿留申群岛西端的300多个地震,研究了北京-萨哈林剖面的地幔纵向速度分布。 用Herglotz-Wiechert公式计算得出的V-h作为初始模型,计算理论走时曲线,找出了与实际走时曲线符合较好的速度结构。其特点为:上地幔顶部的速度为7.8公里/秒;高速盖层中有正速度梯度;在约60-120公里深度范围内为低速层;130公里以下速度缓慢增大;在370-440公里、600-740公里有两个速度梯度较大的过渡层,其中以370-440公里的正速度梯度最大,与之相应的震中距为19°。在1060公里以下有微弱的正梯度。 用Kaila方法计算了深度为400公里左右的地震震源深度处的速度值,与上述结果一致。     

中国大陆岩石圈有效弹性厚度与强震构造区力学特征研究

研究中国大陆强震区岩石圈力学特性对理解该区强震孕育环境及发生机理具有重要意义。岩石圈有效弹性厚度(T_e)及初始载荷比(F)与大陆岩石圈力学特征紧密相关。本文利用导纳和相关函数联合反演方法以及贝叶斯最优参数估计方法,基于全球最新的WGM2012重力异常数据、 ETOPO1地形数据和CRUST1.0模型的Moho面深度数据,计算中国大陆岩石圈有效弹性厚度(T_e)和初始载荷比(F)。通过对比分析,探索该地区岩石圈T_e、F、T_e梯度和F梯度对强震孕育环境的影响作用。本文发现,强震构造区岩石圈一般具有较低的T_e值、较高的T_e和F梯度值。结果表明,岩石圈综合力学强度较低且力学强度和内部载荷变化剧烈的地区,往往更有利于强震的孕育。     

华北克拉通地区基于程函方程的面波层析成像

利用布设在华北克拉通地区的流动和固定地震台站记录到的地震波数据,使用基于程函方程的面波成像方法获得了整个华北克拉通地区瑞利波15～150 s周期的相速度,并反演了研究区S波速度结构.中长周期相速度结果显示,在上地幔及岩石圈深度范围内,燕山地区表现为高速特征,华北克拉通中部大同盆地及其以南地区、太行山等区域的低速体与华北盆地的低速体相连,呈现大面积的低速异常,低速体的速度值比青藏高原东北缘的速度值更低;S波速度显示鄂尔多斯岩石圈厚度较厚,克拉通中部和华北盆地岩石圈厚度相差不大,燕山地区岩石圈厚度要厚于华北盆地.本文认为华北克拉通岩石圈破坏存在分区性,克拉通中部和燕山地区均存在一定的克拉通破坏,但破坏程度不同,鄂尔多斯地块北部存在局部克拉通改造,但克拉通稳定性特征依然存在;破坏的主要动力学来源更可能是太平洋板块的西向俯冲.研究发现克拉通中部和东部的强震分布区与克拉通破坏区域重合,大部分强震发生在岩石圈强度边界上,分析认为岩石圈强度的差异是岩石圈强度边界上显示出较高的强震活动性的原因.     

小湾水库库区最小一维速度模型研究*

从小湾水库台网2005—2008年记录的众多地震中,挑选出最少被4个台站接收到的高质量地震数780个,一共5230条P波和4883条S波到时资料。利用Kissling方法得到了小湾水库库区最小一维P波和S波速度模型以及台站校正值。反演后的最小一维P波速度模型走时均方根残差从0.81s减少到0.12s,数据方差从1.64s²减少到0.04s²;地震震源深度比原来增加大约1公里,震源分布更加集中;不同台站的校正值差异表征了小湾库区速度结构存在横向不均匀性。最后利用得到的最小一维速度模型和台站校正值进行重定位,结果地震的走时均方根残差明显减少,表明得到的最小一维速度模型可信度较高。     

我国西北地区地壳中的高速夹层

在我国西北地区的柴达木盆地东部和甘肃地区,在距离炮点40互100公里处,能够接收到不少能量较强的地壳深界面反射波。另外还发现一种与一般反射波性质不同的波,其视速度特大,视速度随距离的变化不大,而且有较明显的终点;其吋距曲线与一般深界面反射波的时距曲线相交。根据它的特征可以判断地壳中存在具有速度梯度的高速夹层.求得的夹层参数为: 甘肃地区柴达木盆地东部覆盖层厚度 18.8公里 30.5公里覆盖层平均速度 5.5公里/秒 5.3公里/秒夹层厚度 6.0公里 3.2公里夹层速度 7.5-8.5公里/秒 7.5-8.0公里/秒夹层的上下界面均为强反射面,可以产生多次反射波。分別利用相邻两个反射波可以求得各层参数,并能避免射线折射的影响。甘肃地区和柴达木盆地东部的地壳厚度分別为51和52公里。地壳中有高速夹层的存在,可以更好地说明P~*速度分散的原因,而且也能够解释Lg波的传播机制。     

Study on the characteristics of crust－mantle transition zone in Western Yunnan Province

Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｃｒｕｓｔ┐ｍａｎｔｌｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｚｏｎｅｉｎＷｅｓｔｅｒｎＹｕｎｎａｎＰｒｏｖｉｎｃｅＨＯＮＧ－ＸＩＡＮＧＨＵ（胡鸿翔）ＺＨＯＮＧ－ＹＡＮＧＬＩＮ（林中洋）ＹＩＮ－ＪＵＢＩＡＮ（边银...     

华北克拉通东部地壳与地幔盖层结构——长观测距深地震测深剖面结果

利用文登—阿拉善左旗长观测距地震宽角反射/折射剖面东段资料,辩识出4组地壳震相和3组地幔盖层震相.采用二维射线追踪走时反演和正演拟合交替计算方法,得到了包括鲁东隆起和华北裂陷盆地在内的地壳和地幔盖层二维速度结构.研究结果表明:华北裂陷盆地基底深达6km以上,研究区壳内界面C1埋深约15km,C2界面深约25km,Moho面平均埋深约35km.上地壳速度6.0~6.1km·s-1,且横向变化较大;中地壳速度相对均匀约为6.2~6.4km·s-1;下地壳速度为6.5~7.0km·s-1,速度梯度较大.地壳平均速度与隆起和坳陷构造相关.研究区岩石圈底界面一般为75~80km,西端接近太行隆起构造时深至90km左右,向西呈明显加深趋势,地壳厚度呈现相同的增厚特征.地幔盖层上部速度8.0~8.2km·s-1,具明显正梯度特征.岩石圈平均速度在郯庐断裂带附近显著偏低.PmP和PLP震相存在不同程度的复杂性,意味着在本地区Moho界面和岩石圈界面有较为复杂的结构,可能具有一定厚度或过渡带性质.结合其他研究结果认为,地幔盖层和下地壳速度梯度、界面性质差异与华北克拉通破坏相关,意味着破坏是一个渐变、缓慢和不均匀的过程.郯庐断裂带附近的低速应是其为软弱带的证据.     

长白山火山区壳幔S波速度结构研究

利用面波层析成像和远震接收函数方法对长白山地区的地壳上地幔速度结构进行了研究。结果表明:长白山火山区附近存在岩石圈减薄、上地幔软流圈增厚以及上地幔S波速度降低等与上地幔高温物质有关的现象,它表明长白山的岩浆系统一直延伸到上地幔软流圈范围。天池火山区地壳内部存在明显的S波低速层,在离天池火山口较近的WQD台附近,低速层顶部埋深约8km,厚度近20km,S波最小速度约2.2km/s。在距离天池火山北部50km的EDO台地壳中没有明显的低速层。火山区S波速度结构总体表现出距离天池越近,地壳的V_P/V_S越大,低速层的厚度和幅度增加的特征,表明天池火山口附近地壳内部存在高温物质或岩浆囊。CBS台站不同方位的接收函数及反演结果表明,地表低速层厚度以及莫霍面深度存在随方位的变化。地表低速层在南部方向明显较厚,莫霍面深度在南部天池火山口方向存在小幅度抬升。CBS台站附近特殊的近地表速度结构可能是该台站记录的火山地震波形主频较低的主要因素。天池火山口附近莫霍面的小幅度抬升意味着存在与火山作用有关的壳幔物质交换通道     

A laboratory study of teleseismic Pn waves

In this paper, the influences of mechanical properties of low velocity layers and thickness of high velocity layers in the lower lithosphere on the horizontal propagaties of seismic waves are discussed by means of altrasonic seismic model experiments; It is shown that the structure of the lower lithosphere consisting of soft low velocity layers and thin high velocity layers is favourable for the horizontal propagation of seismic energy, therefore, it is a very possible structure pattern of the lower lithosphere responsible for Pn and later high velocity arrivals observed in long range distances; Such pattern is also consistent with studies of rheological stratification of the lower lithosphere beneath mid-ocean-ridges and continental rifts. The Chinese version of this paper appeared in the Chinese edition ofActa Seismologica Sinica,15, 97–102, 1993. The project is supported by the Chinese joint Seismological Science Foundation.     

Crust-mantle transitional zone of Tianshan orogenic belt and Junggar Basin and its geodynamic implication

The traveling time of the reflection waves of each shot point from the crust-mantle transitional zone has been obtained by data processing using wavelet transform to the waves reflected from the crust-mantle transitional zone. The crust-mantle transitional zone of the Xayar-Burjing geoscience transect can be divided into three sections: the northern margin of the Tarim Basin, the Tianshan orogenic belt and Junggar Basin. The crust-mantle transitional zone is composed mainly of first-order discontinuity in the Tarim Basin and the Junggar Basin, but in the Tianshan orogenic belt, it is composed of 7–8 thin layers which are 2-3 km in thickness and high and low alternatively in velocity, with a total thickness of about 20km. The discovery of the crust-mantle transitional zone of the Tianshan orogenic belt and Junggar Basin and their differences in tectonic features provide evidence for the creation of the geodynamic model “lithospheric subduction with intrusion layers in crust” for the Tianshan orogenic belt.     

Apparent velocity measurements on an oceanic lithosphere

A direct measurement of apparent velocities for oceanic paths was made with an array of sensitive ocean bottom seismographs. The measurement was performed by recording waves from shallow earthquakes which occurred in the area close to trench axes and which were accurately located by the land seismological network in Japan. The range of epicentral distances is from 500 to 1,800 km.The observed P travel times are less than those in the Jeffreys-Bullen tables by 6–10 s for the range of distances.Since the dimension of the OBS array is about 400 km, the apparent velocities are determined quite precisely and show little dependence on the epicentral distances. The average value of the apparent velocities for the range 500–1,700 km is 8.64 ± 0.13 km/s.An offset of travel times, which is thought to be associated with a low-velocity layer underneath the oceanic lithosphere, has been observed.These results indicate that a high-velocity layer with a velocity of 8.6 km/s exists in the lower part of the oceanic lithosphere. Beneath the 8.6-km/s layer there is a thin low-velocity layer under which the velocity of the P wave is again 8.6 km/s.     

克拉通岩石圈对流减薄的数值模拟

采用二维有限元数值模拟的方法研究了岩石圈的对流减薄过程,特别是克拉通岩石圈的对流减薄过程.模型的主要参数包括增厚岩石圈的宽度x、增厚倍数γ、以及与岩石圈组分变化导致的黏性和密度变化密切相关的黏性比(ηc)和浮力数(B)或等效密度变化(Δρtc).数值计算结果显示,地幔对流将逐渐减薄增厚的岩石圈部分,(1)当B=0和ηc=1时,即对一般地幔岩石圈,增厚岩石圈对流减薄的时间可表示为0.0073γ0.70 x0.26.将数值结果应用于地球,意味着增厚到300km的岩石圈,如宽度为300km,对流移除增厚部分回到初始平衡厚度120km大约需要225 Ma;如宽度为1500km,移除增厚部分大约需要342 Ma.(2)当B和ηc较小,克拉通岩石圈对流减薄过程与一般加厚岩石圈的对流减薄过程类似,但减薄时间受克拉通组分浮力和黏性比的影响而显著增长,克拉通岩石圈对流减薄的时间可表示为0.0057ηc0.52Δρ-0.21tcγ0.78ηc-0.36 x0.04.因而,对300km厚的克拉通岩石圈,如克拉通岩石圈的密度比周围地幔的密度低0.4%(即B=0.1),宽度1500km,若克拉通岩石圈黏性因组分影响比普通地幔岩石圈大10倍,其被对流减薄到120km大约需要1.18Ga.(3)当B和ηc增大到一定量时(如B≥0.2且ηc10),克拉通岩石圈被移除的过程将发生变化,由于组分浮力的影响,对流主要不是将克拉通岩石圈带到软流圈地幔中,而主要是将较厚的岩石圈物质向两边推送.在此情况下,克拉通岩石圈能长时间(3Ga)保持稳定.     

中国及其邻区地球三维结构初始模型的建立

对人工地震测深及天然地震面波体波三维层折反演数据进行统一处理，建立了中国及其邻区地球三维结构初始模型．此模型图像表明，中国及其邻区地球各圈层横向变化明显．岩石圈及软流圈内速度分布主要反映这一区域自古生代以来板块及地块拼合模式．各主要板块或地块（塔里木、扬子、中朝、青藏、哈萨克斯坦、印度、印度支那）岩石圈增厚或有很深的地慢根，板块或地块间的造山带岩石圈减薄，软流圈速度降低。下地幔底部及核幔边界D″层出现高速异常，表明古太平洋及古特提斯洋俯冲板块因重力坍塌已进入地球深层，形成亚洲超级下降地幔柱。这一下降地幔柱引起地球表层物质向中亚、东亚地区集中，印度半岛、青藏高原、新疆、蒙古至贝加尔一带，成为全球岩石圈最大的汇聚场所．     

On the applicability of a universal elastic trench profile

Using thin elastic plate theory and neglecting horizontal applied forces, a universal deflection profile applicable to many oceanic trenches is derived. This theoretical profile is compared with bathymetric profiles from the central Aleutian, Kuril, Bonin, and Mariana trench-outer rise regions. The profiles were corrected for sediment thickness and age variation of the lithosphere. Good agreement between theory and observation is found. The distance from the first point of zero deflection seaward of the trench to the point of maximum height of the outer rise is directly related to the flexural rigidity of the lithosphere. The thickness of the elastic lithosphere is found to vary between 20 and 29 km for the trench profiles considered. The good agreement obtained shows that horizontal forces may be neglected and that the bending lithosphere behaves elastically in the cases considered. The analysis shows that only unreasonably large horizontal forces would affect the universal deflection curve. It is concluded that although the near-surface lithosphere may be subject to brittle fracture, the deeper lithosphere is capable of transmitting elastic stresses as high as 9 kbar.