昭通地区地震层析成像及彝良震区构造分析

本文结合1992年01月至2012年10月国家地震台网、四川地震台网、云南地震台网及重庆地震台网的65个台站记录到的2,107个地震的17,945条P波绝对到时数据及227,701条P波相对到时数据,利用双差地震层析成像方法联合反演了昭通地区地震震源参数及地壳三维速度结构.反演结果表明,地震重定位精度有了显著改进,地震在水平方向的重定位精度要高于垂直方向.在深度方向,消除了重定位前地震在5~10km间的层状分布假象,昭通地区震源深度总体大于彝良地区,且彝良地区地震随深度增加向西展布,根据余震分布特征推测地震发生在走向NNE,倾向NW的石门断裂上.反演得到的三维速度结构表明,地表速度异常与地形起伏及地质特征有着密切关系:在浅层,昭通坳陷盆地表现为较大范围的低速异常,且低速异常区在盆地东北缘范围加深.彝良附近表现为高速异常带,大关附近表现为低速异常.随着深度的增加,反演得到的P波三维速度结构清晰地显示出彝良地区中下地壳介质受到北东向挤压而向上隆起,与浅部的高、低速异常区相互交错,形成介质速度构造复杂区域.重定位后的彝良ML5.7级和ML5.6级地震的震源位于隆起的高速异常区两侧的速度过渡区,其走滑兼逆冲的破裂机制与该处反演结果揭示的彝良地区下方的速度异常形成机制较为一致.     

滇西北地区云县—宁蒗宽角反射/折射剖面结果

位于滇西地区的红河断裂是中国最长的走滑断裂之一,具有很高的地震潜势。为了调查红河断裂的复杂结构,在滇西地区穿过红河深大断裂带完成了1条由云县至宁蒗近SN向长300km的宽角地震反射/折射剖面。结合初至波走时成像及正演建模方法,对该测线观测数据进行了一维、二维分析拟合,获得了该地区沿测线的二维地壳速度结构模型。结果显示:地壳P波平均速度为6.2~6.3km/s,基本呈现为1个均匀的正速度梯度结构,但在中地壳和下地壳不同区域有部分低速异常;沿测线Moho界面埋深存在较大的横向变化,自南向北明显变深,南侧Moho埋深约为45km,北侧Moho埋深可达54km,较之典型的大陆地壳,存在明显的增厚现象;而沿测线中上地壳厚度变化不大,地壳增厚主要缘于下地壳厚度的增加;以红河断裂为界,地壳结构存在明显的横向差异,暗示了红河断裂作为扬子准地台和三江地槽系构造边界的作用;测线穿过区域红河断裂两侧没有明显的Moho埋深变化,结合临近区域的其他研究结果,表明红河断裂在不同区段存在较大的差异。     

云南地区背景噪声层析成像

选取云南省区域台网46个地震台从2007年11月—2009年10月的宽频带噪声数据, 通过互相关方法获得经验格林函数, 采用自适应时频分析方法获取相速度频散曲线, 并且反演得到8—40 s的相速度分布图. 研究结果表明: 云南地区短周期相速度低速异常与地表断裂带分布和沉积层厚度密切相关; 在短周期相速度分布图上, 红河断裂南北段呈现差异, 表明红河断裂南北段周边介质存在物性差异, 这可能是造成地震活动南北差异的主要原因; 长周期相速度分布图显示, 红河断裂和小江断裂带存在低速异常, 可能是切穿地壳的超壳断裂, 该低速异常可能与深部热作用有关; 红河断裂和小江断裂带交汇地区存在高速异常, 该高速异常体对川滇块体深部介质向南运动可能起到了阻挡的作用. 本文结果为下一步反演云南地区的三维剪切波速度结构奠定了基础.      

利用人工地震测深剖面研究银川盆地及两侧区域的S波速度结构

本文利用人工地震探测剖面获得的E-W向S波数据,参考P波资料,利用正演算法对该条剖面获得的Sg、Sc1、Sc2、SmS及Sn波波组信息进行了相关计算与处理,获得了沿剖面S波的地壳二维速度结构,结果显示:银川盆地及其两侧区域的地壳速度结构和壳内界面分层都显示出较大的差异.银川盆地及其以西区段呈现四层地壳结构,鄂尔多斯块体内部由西向东C2界面逐渐缺失,显示三层地壳结构特征.且壳内界面及速度等值线变化相对平缓,显示出稳定的地壳结构特征.剖面中段的银川盆地沉积盖层埋深最深达到7.6 km,盆地下方Moho界面的隆起与基底的凹陷呈镜像关系,隆起最浅处深度为38.5 km左右.银川盆地西缘至阿拉善块体边缘中下地壳内出现局部低速异常,横向影响范围达到120 km左右,速度值明显比周围介质低0.15~0.28 km/s个量级,壳内界面起伏变化剧烈,与两侧块体接触及其耦合部位速度结构异常紊乱,显示出断陷活动、地壳不稳定的特征.阿拉善块体壳内速度等值线变化较为平缓,Moho界面相对其他块体显示出较深的深度.沿剖面从获得的S波二维速度结构特征可以看出各块体地壳速度结构特征、深部构造环境、以及深部介质物性差异,揭示了银川盆地在周围块体相互运动、碰撞、挤压背景下的应力变形特征.     

界面和速度的两步反演-唐山震区三维细结构研究a

研究区域界面和速度的两步反演计算方法．三维界面采用分段非完全多项式描述,三维速度的重建采用泛函空间的最小二乘原理．计算采用两步进行:第1步反演三维界面形态;第2步将剩余走时残差按加权分配的方式进行三维速度反演．处理了唐山滦县震区地震测深资料,获得了唐山震区深部三维构造形态及唐山、滦县震区三维地壳速度分布．结果表明:唐山震区深部三维构造总体为北东走向,北东向的丰台——野鸡坨断裂与北东向的唐山断裂所夹的构造为莫霍界面隆起区. 该区中下地壳三维速度结构沿北东向的唐山断裂存在明显低速异常带,其位置与唐山地震活动带的位置相一致．沙河驿附近较大的低速异常块体对应于较密集的地震分布．该区域存在一条北西向的高速异常带,可能是一条隐伏深断裂．唐山7.8级地震震中区下地壳为北东向的低速异常带与北西向的高速异常带相交处．这两组构造对控制唐山7.8级地震的孕育和发生起了重要作用．      

福州盆地及其周围地区地壳深部结构与构造的初步研究

1986-1988年,福建省地震局在福州盆地及其周围地区完成了五条地震测深剖面:宁德-永春剖面;洪懒-宁德剖面;莲峰-福州（尚干）剖面;南平-永泰-平潭非纵剖面;并在宁德-古田-嵩口首次试验扇形剖面观测系统,结果表明,扇形剖面对确定断裂是有效的. 根据对地震波走时的正、反演计算,用理论地震图和射线追踪方法进一步修改和完善,得到了福州盆地及其周围地区地壳深部为高、低速相间的速度分布特征.地壳介质速度为6.40km/s,在中地壳普遍发育一层速度为5.80-5.90 km/s、厚度约5.0 km的低速层.Moho面深度30-33 km,福州盆地为一Moho面隆起区,隆起幅度达3.0 km.北西向断裂发育,其中,闽江断裂在纵剖面和扇形剖面均有明显的反映,并切割到Moho面2.0-3.0 km. 反射波谱频方法计算得到福州盆地地壳Q值仅120-150,比邻近地区明显偏低,中地壳低速层Q值为40-80,是一典型的低速-高导-低Q（高衰减）结构层,此层上界面埋深14-15 km,与居里面埋深较一致.这些结果为福州地区的地热资源远景预测和开发提供了地壳深部结构和某些地球物理场背景.     

川滇地区地壳上地幔三维速度结构研究

根据云南和四川地震台网174个台站记录的4625个区域地震初至Ｐ波和Ｓ波走时资料，并结合其它深部地球物理资料，确定了川滇地区地壳上地幔三维速度结构．在上地壳速度异常分布中，四川盆地为正异常，川西高原为负异常，龙门山断裂带为正、负异常的边界．龙门山断裂、鲜水河断裂以及红河断裂等，在下地壳和上地幔的速度异常中仍显示出构造分界特征，说明它们可能穿透了莫霍界面．腾冲火山区和攀西构造带在50km深度上呈现负速度异常，与上地幔温度和物质组成的差异相联系．川滇地区地壳结构的总体特征是:地壳和上地幔的低平均速度，地壳厚度变化剧烈，地壳和（或）上地幔存在高导层、高热流值．这些同印度板块与欧亚板块碰撞的构造背景有关．川滇菱形块体在地壳内总体上为正常或正异常速度，而其边界的深大走滑断裂存在负速度异常，它有助于地壳块体沿断裂的侧向挤出．在主要的地震带上，中下地壳的负速度异常与地震活动性相关．多数强烈地震发生在具有正速度异常或正常速度分布的上中地壳深度上，而其下方则通常是负速度异常带．      

腾冲地区地壳速度结构的有限差分成像

利用流动台网和固定台站的地震观测数据,采用有限差分层析成像方法反演了腾冲及邻近地区的地壳P波速度结构,分析了腾冲火山区的岩浆活动和龙陵七级地震的深部构造成因.研究结果表明,腾冲火山区的地壳结构具有明显的非均匀性,浅表层偏低的速度主要为盆地内部的松散沉积层、新生代火山堆积及断裂附近的流体裂隙和热泉活动所致;5～15 km之间的高速体可能代表了早期火山通道内冷却固结的岩浆侵入体或难挥发的超铁镁质残留体;地壳深部的低速体则反映了熔融或半熔融的岩浆体,推断火山区下方的岩浆活动与龙陵七级地震震源区地壳深部的岩浆侵入来自同一源区--现今壳内岩浆活动的主要区域.龙陵震源区的地壳速度结构横向变化较大,怒江断裂东侧和龙陵断裂西侧为高速特征,介质应变强度较大,为应力积累的主要载体;两断裂之间的低速区向下延伸至下地壳,可能与地壳深部的岩浆侵入有关;龙陵断裂和怒江断裂明显控制了这一区域的岩浆活动,七级地震正是发生在断裂下方的速度边界附近.地壳介质强度的横向变化导致了震源区应力积累的不均一性,深部岩浆的聚集和动力作用是龙陵地区发生强震的主要原因.     

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.     

云南西部地壳深部结构特征

在云南西部,穿过红河、小江断裂带完成了一条长360 km、呈北东向的深地震宽角反射/折射剖面.通过对该测线的观测资料进行一维、二维模拟解释,得到了沿剖面的二维地壳速度模型.研究结果显示,沿测线Moho界面埋深横线变化大,其西南侧Moho埋深约35 km,东北侧Moho最大埋深可达43 km.沿剖面从西南到北东方向,地壳平均P波速度从5.9 km/s逐渐增加到6.13 km/s,但显著低于全球大陆平均值.结合以往的接收函数和面波联合反演结果,我们推算沿测线从西南到东北,其下方地壳泊松比介于0.23~0.25之间.剖面西南侧上地壳具有异常低的P波速度和泊松比,暗示其下方上地壳以α-相长英质组分为主;而剖面东北上地壳相对较高的P波速度和泊松比则暗示其物质组成以花岗岩-花岗闪长岩为主.研究区下地壳的P波速度和泊松比分别介于6.25~6.75 km/s和0.24~0.26 km/s之间,暗示其上部组成以花岗岩相的片麻岩为主,而下部组成则以角闪石类岩石为主.红河断裂两侧地壳速度显著不同,从浅到深其速度差异逐渐变弱,但红河断裂两侧地壳厚度变化较大.而小江断裂下方两侧地壳速度和地壳厚度变化并没有红河断裂那么明显.     

西秦岭-东昆仑及邻近地区地壳结构——深地震宽角反射/折射剖面结果

在青藏高原东北缘,穿过阿尼玛卿缝合带东端完成了一条637 km的近南北向深地震宽角反射/折射剖面.获得的地壳结构剖面表明,该地区Moho界面埋深48～51 km,北浅南深,横向变化不大,而地壳内部构造在不同的地质构造块体差异明显.在下地壳内出现的两组能量较强的P3、P4波组,反映了研究区下地壳的反射性质和多层结构特征.阿坝弧形断裂以南和阿尼玛卿缝合带附近壳内界面变形强烈,壳内低速异常结构明显,特别是在缝合带下方20 km以下的中下地壳异常的低速结构可以解释为存在延伸至中下地壳的破碎带构造特征.在剖面南段反映西秦岭褶皱带至松甘块体相应的地震记录出现复杂、强烈的中下地壳反射和相对较弱的Moho反射震相是该地区地壳结构的明显特征.     

西秦岭—东昆仑及邻近地区地壳结构——深地震宽角反射/折射剖面结果

在青藏高原东北缘,穿过阿尼玛卿缝合带东端完成了一条637 km的近南北向深地震宽角反射/折射剖面.获得的地壳结构剖面表明,该地区Moho界面埋深48～51 km,北浅南深,横向变化不大,而地壳内部构造在不同的地质构造块体差异明显.在下地壳内出现的两组能量较强的P₃、P₄波组,反映了研究区下地壳的反射性质和多层结构特征.阿坝弧形断裂以南和阿尼玛卿缝合带附近壳内界面变形强烈,壳内低速异常结构明显,特别是在缝合带下方20 km以下的中下地壳异常的低速结构可以解释为存在延伸至中下地壳的破碎带构造特征.在剖面南段反映西秦岭褶皱带至松甘块体相应的地震记录出现复杂、强烈的中下地壳反射和相对较弱的Moho反射震相是该地区地壳结构的明显特征.     

云南遮放-宾川和孟连-马龙宽角地震剖面的层析成像研究

依据有限差分反演和射线反演的方法,利用走时、振幅比和重力布格异常数据对云南地区遮放—宾川和孟连—马龙宽角地震剖面的地壳上地幔结构进行层析成像研究. 遮放—宾川测线地壳厚度为35～46km,孟连—马龙测线地壳厚度33～44.5km. 局部位置上地幔顶部P波速度值偏低,速度值变化范围大,反映出云南地区是典型的构造活动区的特点. 地壳上地幔结构存在一定程度的深浅构造一致性,意味着浅部物质活动存在深部背景. 遮放—宾川剖面速度结构显示地表怒江断裂东侧存在贯穿地壳的大规模低速异常,可能与深部物质上涌活动有关. 遮放—宾川线和孟连—马龙线速度结构显示作为一级构造单元分界线的红河断裂是超壳断裂,怒江断裂深及上地幔. 而昌宁—双江断裂显示为低角度铲式断层,意味着该断裂切割并不深. 云南地区强震的发生往往与延伸到上地幔的深大断裂有关,且一些浅源地震经常位于中上地壳深大断裂与其他断裂的交汇部位、高速块体与低速块体接触带上速度等值线弯曲的位置. 推测这样的位置有利于能量和区域应力的积累.     

乳山震群震源区三维P波速度结构的层析成像

基于山东省地震台网固定台站及乳山台阵的流动观测资料,利用双差层析成像方法对乳山震群及附近地区地壳浅层15 km深度以内的三维P波速度结构进行了反演。结果显示,研究区内的隆起区（如垛崮山、大孤山）及海洋所镇附近的超高压岩体为高速区,连接两者之间的白沙滩呈低速特征,乳山序列即发生在高、低速过渡带偏高速区的一侧。速度结构剖面显示,乳山序列下方的地壳内存在明显的类椭圆状的相对低速区域,序列活动基本处于该低速区域与第四纪盖层之间的高速夹层。综合考虑序列展布、区域地质构造及高低速岩体间的位置关系,本文推测在区域应力调整背景下,局部介质的不稳定性在乳山序列的发生过程中起主要作用。      

云南的地壳S波速度与泊松比结构及其意义

利用远震三分量宽频数字记录获取了云南地区23个台站下方的体波接收函数, 以此反演得到云南地区的地壳S波速度结构与地壳泊松比的分布特征. 结果表明, 云南地区地壳厚度从北到南逐渐减小, 西北端的中甸地壳厚度可达62.0 km, 而最南端的景洪仅为30.2 km. 特别值得注意的是在楚雄地区存在一个近乎南北向走势的Moho面隆起区域, 在东川地区存在一个大概与之平行的Moho面凹陷. 另外, 云南地区地壳上地幔S波速度结构存在明显的横向不均匀性, 有的地区不但在上地壳10.0 ～ 15.0 km范围内存在低速层, 而且在下地壳30.0 ～ 40.0 km之间还存在低速层. 地壳泊松比整体偏高, 但与地壳的速度结构有较好的对应关系, 在这样一个高泊松比的背景上仍呈现出了明显的块体分布特征. 综合分析速度结构和泊松比分布, 发现在以小江断裂为东边界, 玉龙雪山断裂为西边界的"川滇菱形块体"上, 除了地震活动十分频繁外, 还具有高泊松比和复杂的壳幔速度结构特征. 这一特征与周边地区存在明显的差别, 这将为深入研究青藏高原岩石圈物质东向流动提供了地球物理学证据.     

甘肃省各数字测震台下方地壳速度结构研究

利用甘肃省数字台网的资料,应用远震接收函数方法对各个台站下方的地壳结构进行了分析研究.研究结果表明,Moho面的深度都在50 km左右,甘南的Moho面深度普遍大于河西;地壳可以分为两层,20 km为其分界面.上地壳普遍存在低速层,其成因不是岩石熔融所致,而是其它地球物理和地球化学因素所致.另外各台站下方地表盖层的速度也存在很大差异.     

青藏高原东北缘—鄂尔多斯地块地壳上地幔S波速度结构

1999～2000年从青海玛沁到陕西榆林，横跨青藏高原东北缘和鄂尔多斯布设了一条由47台宽频带数字地震仪组成的长约1000km的流动地震台阵观测剖面.利用记录到的远震体波波形资料和接收函数方法获得了剖面下0～100km深度的地壳和上地幔S波速度结构.结果表明，沿观测剖面地壳结构显示了明显的分块特征; 地壳厚度自东向西由40km增加到64km左右；在海原地震带下方和西秦岭断裂以西到日月山断裂之间的区域Moho间断面结构复杂；在1920年海原震区及其西侧，上地壳存在明显的低速层，在该地区的绝大部分地震分布在该低速层东边界偏向高速区一侧；祁连山东缘Moho面有约4km的深度间断，壳内向西逐渐减薄的低速层内有大量微震发生，沿祁连山的逆冲加走滑的构造运动在深度上已经穿透了Moho面；在玛沁断裂和日月山断裂之间，上地壳存在厚度很大的低速层，同时该区域下地壳也明显加厚.研究结果表明，青藏高原东北缘与鄂尔多斯地块之间的过渡带地壳变形强烈，地壳结构较为破碎，这与该地区地震频发相一致.     

哀牢山-红河断裂带及其邻区的地壳上地幔结构

利用地震台站的到时资料, 通过体波地震成像技术重建了青藏高原东南缘和南海西北部大陆边缘地壳上地幔的速度结构, 揭示出哀牢山-红河断裂带及其邻近地区的构造差异. 在上地壳和中地壳深度内, 哀牢山-红河断裂带为高速异常, 反映出韧性剪切后变质岩带抬升和快速冷却的特征, 下地壳和Moho面附近为低速异常, 意味着壳-幔边界仍然处于相对活动的状态; 在上地幔顶部, 断裂西侧滇西地区大范围的低速异常证实了地幔深部热流对该地区火山、热泉、岩浆活动的影响, 而断裂东侧则具有扬子地块的稳定性质, 断裂东南部分上地幔深部的低速异常可能与南海扩张引起的地幔对流有关.     

云南地区地壳速度结构的层析成像研究

利用地震波到时和体波层析成像方法反演了云南地区的P波速度结构,根据不同深度的速度异常分析了主要断裂和区域动力作用的深部效应,揭示出壳内低速层的分布范围以及与下地壳流动的联系.研究结果表明,哀牢山-红河断裂两侧的地壳速度结构存在明显的差异,滇中地区的速度异常分布与小江断裂、元谋断裂、程海断裂等南北走向的断裂一致,反映了青藏东部地壳块体顺时针旋转产生的构造效应;滇西南的速度异常分布与哀牢山-红河断裂、无量山断裂、澜沧江等断裂的走向平行,显示了印支块体朝东南方向挤出产生的影响;沿着南汀河断裂分布的低速异常则与印缅块体侧向挤压引起的构造活动有关.壳内低速异常具有分层和分区特征:在哀牢山-红河断裂西侧和澜沧江之间主要分布在地壳中上部,在小江断裂和元谋断裂附近分布在地壳中下部,在滇中地区则广泛分布于地壳底部至莫霍面附近,东、西两侧分别受到小江断裂和哀牢山-红河断裂的限制.其中攀西地区的低速异常与小江断裂和元谋断裂在此附近交汇形成的热流传输通道以及张裂时期强烈的壳幔热交换有关;在哀牢山-红河和澜沧江地区,除了印支块体向东南方向的挤出之外,印缅块体的侧向挤压和向东俯冲也对地壳深部的构造变形产生了一定的影响,由此引发的地幔上涌将导致热流物质沿着断裂通道进入地壳形成低速层.因此,哀牢山-红河断裂不仅在地壳浅部是分隔印支块体和华南块体的地质界限,也是控制两侧区域深部构造变形和壳内韧性流动的分界.     

青藏高原东南缘深部地球物理探测与壳幔结构研究进展

青藏高原东南缘地质构造作用复杂、地震活动频发,历来备受关注.为了探讨青藏高原周缘陆内变形动力学、高原侧向生长机制、地震孕育机理、大型矿床深部控矿模式等重要科学问题,地球物理学家已在该区域开展了大量的深部结构探测工作.本论文主要从人工源地震剖面、天然源地震成像、大地电磁剖面、地震各向异性等方面对该区域的研究结果进行了有效梳理和归纳总结,以期为后续的科学研究提供一定参考.综合来看,该区域地壳厚度整体呈现从南至北、从东向西逐渐增厚且地壳增厚主要发生在下地壳;区域内怒江断裂、南汀河断裂、无量山断裂、红河断裂等多条断裂均有切穿地壳的迹象;小江断裂至少延伸到下地壳,可能切穿地壳;腾冲火山区下方存在壳内低速、高导体,其上地幔也存在显著低速异常,深度约达300 km,壳内低速异常可能反映了未固结的岩浆囊,而深部地幔的低速则与印度板块在缅甸弧下方的东向俯冲有关;攀枝花地区地壳整体呈现地震波高速、介质高阻异常,表明其地壳介质的高强度特征;天然源地震学成像在青藏高原东南缘均发现在川西地块和小江断裂带附近存在明显的中下地壳低速异常,两者被攀枝花地区的高阻高速体隔开,并未直接连通,可能对应不同的成因机制;地震学...