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.     

云南地区地壳厚度与泊松比变化及其意义

利用云南省“十五”期间建成的46 个宽频带地震台2007 年7 月～ 2008 年7 月间记录的6 级以上远震波形资料,提取各台站下方的P 波接收函数,并据此计算和分析了云南地区的地壳厚度变化情况和泊松比的分布特征。得到的较前更高空间分辨率的结果表明,云南地区的地壳厚度总体呈现“北深南浅”的特征,最北部的中甸台地壳厚度是53. 5km,而最南端的勐腊台仅为31. 7km。红河断裂的边界作用较为明显,断裂以东的地壳厚度较大,以西的则较小;断裂西侧的地壳厚度变化较为舒缓,东侧则变化剧烈,且自东南向西北厚度逐渐加深。在川滇菱形块体及周围存在2 个上地幔隆起,一个隆起的中心轴在楚雄-元谋一带,另一个隆起的中心轴在东川附近。从泊松比的分布情况来看,研究区内泊松比的分布是不均匀的,自南向北存在较大差异,北部的中甸台处达到最大0. 289,而南部的景谷台处仅为0. 146,与地壳厚度“北深南浅”的趋势基本相一致。泊松比在滇东块体内较低,在滇中块体内较高;北纬24°以北地区泊松比显然比以南地区要高。总的分布状态为:川滇菱形块体周围的泊松比属于中-高值(0. 26≤σ≤0. 29)。     

福建沿海地区地壳S波速度结构和泊松比分布特征

本文根据福建沿海地区人工地震测深剖面的单分量地震记录，对S波信息进行开发研究，通过对地震记录重新采样，数字处理与分析，获得了该区地壳S波速度模型，结果发现：福建沿海地区的地壳与上地慢S波速度结构可分为三层，即上地壳，中地壳和下地壳；在中地壳普遍发育一层速度为3.4-3.5km/s的低速层，厚度约3－4km；MOHO面深度，泉州以北最浅，仅为28km，宁德以南最深，为32km。结合P波速度模型，我们获得了该区地壳平均泊松（Poisson）比模型，漳州盆地和福州盆地平均泊松比值表现出异常高值，而泉州、淦溪地带的平均泊松比为相对低值，结果显示：泊松比值的大小与断裂交汇区，筘辊地热异常区具有良好的对应关系。     

青藏高原东北缘地壳S波速度结构与泊松比及其意义

利用甘肃地震台网16个台站记录的远震资料,采用最大熵谱反褶积方法,得到了各个台站的接收函数. 采用接收函数扫描法和线性反演方法对研究区的壳幔结构进行了研究,这两种接收函数方法得出的结果具有很好的一致性. 青藏高原东北缘地壳厚度变化剧烈,祁连块体为50～55 km、柴达木块体和河西走廊为45 km左右（合作台除外）,由北向南,Moho界面呈中央下凹的准对称状. 研究区地壳VP/VS介于1.66～1.85（σ=0.215～0.294,均值0.254）,其均值接近或略低于全球平均值;S波速度结构可见壳幔过渡带具有明显的突跳,结合其他地球物理学证据,推断该区可能不存在岩浆底侵作用和地壳部分熔融现象. 该区地壳VP/VS值与地壳厚度呈反相关关系,推断该区地壳的主要组成成分以中酸性岩石为主,其45～55 km厚的地壳可能主要是通过上地壳的叠置形成的.     

山东地区地壳三维纵横波速度和泊松比结构及其对地震活动性的影响

基于山东及邻区丰富的P波和S波到时数据反演获得了研究区内高精度的三维纵横波速度结构和泊松比异常分布形态。结果表明:2020年济南长清M_S4.1地震震中位于P波、S波高低速异常和高低泊松比异常过渡带,可能是区域构造应力下长清断裂发生左旋走滑运动的结果;2003年青岛崂山M_L4.1地震、崂山震群、乳山震群和长岛震群等的发生可能都受到流体的强烈影响,流体沿已有的较大断裂或相对完整岩体内的裂隙侵入,诱发断裂活动或裂隙破裂,从而导致中强地震或震群活动的发生。      

库尔勒-吉木萨尔剖面Q值结构及其动力学意义

介绍了二维横向非均匀介质Q值结构反演方法, 利用横跨天山造山带的库尔勒-吉木萨尔剖面人工地震宽角反射/折射资料实现了二维Q值结构反演, 获得了库尔 勒-吉木萨尔剖面岩石圈二维Q值结构. 结果表明, 库尔勒-吉木萨尔剖面的岩石圈二维Q值结构具纵向分层、横向分区的特点. 纵向上可分为上、中、下地壳, Q值分布有规律地递增; 横向上, 剖面大体可分为塔里木盆地北缘、天山造山带和准噶尔盆地南缘. 在塔里木盆地北缘, Q值由南向北逐渐增加, 意味着塔里木盆地在向天山造山带的深部俯冲; 天山造山带内部Q值在库米什附近发生跳跃, 形成台阶状系统差异; 准噶尔盆地南缘的Q值分布给出了准噶尔盆地向博格达山下俯冲的图像. 库尔勒-吉木萨尔剖面所揭示的塔里木盆地与准噶尔盆地向天山造山带的对冲与沙雅-布尔津剖面所揭示的塔里木盆地向天山造山带“层间插入与俯冲消减”、准噶尔盆地与天山造山带主要以走滑接触形成明显的差异, 为东西天山的分段提供了岩石圈尺度的动力学依据.     

云南地区地壳中上部横波速度结构研究

根据云南地区的基阶瑞利波相速度频散资料，用面波层析成像方法反演得到该区域中上地壳S波速度结构. 给出了研究区域内在4个深度上的S波速度水平分布图像和沿100.5°E、24°N、25°N、26°N及27°N的S波速度-深度剖面图. 结果表明：在小江断裂与红河断裂围成的川滇菱形块体内，26～30km深度处的速度明显低于周边地区，其南段从地表到15km深度均为明显的低速区域. 云南地区的强震（M＞6.0）震中位置与S波速度分布图像具有明显的相关性，主要分布于高速与低速的过渡区域.     

利用气枪地震资料研究燕山隆起带南部地区地壳S波速度及泊松比结构

泊松比是了解地球内部介质的一个重要参数,在地震学上可以通过P波和S波速度的比值来确定.但是传统人工地震测深采用的炸药等爆破源产生的S波较弱,难以用来研究泊松比结构.对2006年河北省遵化市上关湖水库大容量气枪试验产生的地震数据进行研究,发现气枪震源能够有效地产生S波.根据偏振分析,认为S波主要是气枪产生的P波在水库底部固液界面转换产生的.波形拟合能够充分利用波形和走时信息,是研究地下结构的一种有效的方法.对气枪产生的S波进行波形拟合,获得了燕山隆起带南部地区地壳的S波速度模型,并对比修正后的P波速度模型,进一步得到了该地区的泊松比结构.研究表明:1)该地区的地壳厚度约为33km.2)该地区地壳整体泊松比值偏低,上(0～14km)中(14～28km)下(28～33km)地壳以及上地幔顶部(33km附近)的泊松比平均值分别为0.25,0.25,0.27,0.27.上地壳和中地壳可能以长英质的酸性岩石为主,下地壳和上地幔顶部可能以铁镁质的基性岩石和中性岩石为主.3)该地区上下地壳各存在一个低速层,它们可能主要是流体作用的结果.     

中国大陆及邻近地区Lg尾波的Q值分布

10个中国数字地震台网(CDSN)台站和5个全球地震台网(GSN)台站所记录的785个浅源地震的宽带垂直分量, 被用来研究中国大陆及邻近地区L_g尾波的衰减特性. 首先运用叠加谱比法对各记录进行处理, 得到与各路径相对应的椭圆内L_g尾波的Q₀ (1 Hz处的Q值)和频率相关因子η的平均值. 进一步应用反投影技术, 得到L_g尾波的Q₀值和η值的成像图及其误差分布. 结果表明, 在所研究的范围内, Q₀在200~500的范围内变化. 最低的Q₀发生在滇藏地区; 最高的Q₀发生在西伯利亚地台的南端. η值的变化范围在0.3~0.8之间. 对于所研究的大部分地区, η值呈现出与Q₀值的反向变化关系.     

邯郸及周边地区地壳波速比与泊松比研究

通过对邯郸地震台网1984-2010年记录的当地及周边地震,计算当地的平均波速比及平均泊松比的值,对其间发生的ML4.0以上地震分析,并对波速比曲线及地震震级曲线进行对比分析,得出该地区平均波速比为1.691,平均泊松比为0.229,震前波速比有低值,以期通过本研究能对当地波速比对地震的约束规律提供积参考.     

用远震接收函数反演上海及其邻区地壳速度结构

通过提取江苏、浙江及上海数字地震台网台站远震记录的接收函数,反演了这些台站下方地壳的S波速度结构,同时计算出了地壳的厚度及泊松比。初步分析发现,该地区莫霍面起伏不大,江苏地区地壳厚度大约是30km,地壳中存在4～5km厚的低速夹层,位于地面以下15～22km之间。浙江地区地壳内部不存在低速区,并且莫霍面深度自北向南逐渐加深。     

云南建水-蒙自一带冲沟走滑断错及其意义

云南建水-蒙自一带位于川滇菱形块体向SE145°平移的前锋,受其影响,该地区的蒙自东山断裂、田山断裂和黑泥地断裂等表现出一定程度的晚第四纪活动性,跨过断裂的冲沟被走滑断错。攀枝花以东的蒙自东山断裂右旋错断冲沟和其间的山脊约40m,并在山前洪积扇上形成偏离上游约30m的废弃古河道,古河道中堆积物的年龄为44kaBP,断裂右旋滑动速率约为0.7mma。大红地北一条冲沟在跨过田山断裂时发生右旋拐弯。冲沟在山前形成了年龄分别为31kaBP和39kaBP的2级洪积阶地,呈现出年轻阶地位错量大于老阶地的反常现象。田山断裂的平均右旋滑动速率约0.9mma。发育于黑泥地断裂南侧的多条冲沟在流过断裂时发生一致性的右旋位错,其中一条冲沟位错量达14m,断裂的右旋滑动速率为0.4mma。这一地区自30～40kaBP开始发生了一次明显的构造运动,表现为这一时代的洪积扇上的地貌过程由加积转变为切割,并被断裂错断。断裂的走滑速率明显低于小江断裂带、曲江断裂带和石屏-建水断裂带等。川滇菱形地块向SSE方向的平移及其构造活动不仅仅局限在小江断裂带以西的地块内部,而是引起了外围地块上的断裂活动,但断裂活动强度不及内部断裂的13。冲沟对走滑断错的响应分为3种类型,分别为同步弯曲型、加剧弯曲型和不对称谷地型,其中加剧弯曲型的地貌过程较为复杂。每种类型都记录了断裂的走滑活动,在估算断错量和滑动速率时应甄别不同的响应类型,以免人为的“加大”或“减小”甚至“忽略”断裂的活动幅度。     

用接收函数方法研究云南及其邻区地壳上地幔结构

利用云南和中国地震台网30个台站记录的远震资料,采用接收函数扫描法和线性反演方法对云南及其邻区的壳幔速度结构进行了研究,获得了研究区内地壳厚度、Vp/Vs以及壳幔速度的分布特征.利用接收函数扫描（H-k）法和线性反演方法获取的台站下方地壳厚度结果表明,研究区地壳厚度变化剧烈.速度结构研究结果表明,红河断裂以西的腾冲-保山地块和思茅地块,以及南华板块北部地区的台站（如攀枝花、丽江、东川、永胜等）下方地壳均存在下地壳低速层,且具有高的地壳平均Vp/Vs值.这些不仅暗示研究区的下地壳低速异常可能为高温甚至高温导致的部分熔融所致,同时,也意味着该区下地壳的物质易于发生塑性流动,为地壳的变形和增厚创造了条件.红河断裂带作为云南地区的一个主要边界断裂,其西侧地区地壳厚度变化较东侧剧烈,另一方面,红河断裂西侧的平均地壳Vp/Vs值较其东侧要高.综合前人关于研究区岩石圈速度结构、地热流值、重力场和上地幔各向异性等地球物理场的研究结果.我们推断,现今的思茅块体和保山-腾冲块体在大地构造上应归属于冈瓦纳板块.     

云南数字地震台站下方的S波速度结构研究

通过对云南数字地震台站的宽频带远震接收函数反演,获得了云南地区数字地震台站下方0—0km深度范围的S波速度结构.结果表明,云南地区地壳厚度变化剧烈,中甸、丽江等西北部地区,地壳厚度达62km左右,景洪、思茅和沧源等南部地区,地壳厚度仅为32—34km.厚地壳从西北部向东南方向伸展,厚度和范围逐渐减小,至通海一带地壳厚度减为42km,其形态和范围与小江断裂和元江断裂围成的川滇菱形块体相一致.地壳厚度较小的东、南部地区Moho面速度界面明显;在地壳厚度较大或变化剧烈的地区,Moho面大多表现为S波速度的高梯度带.云南地区S波速度结构具有很强的横向不均匀性.km深度以上,北部地区S波速度明显低于南部地区,在—20km深度范围内,北部地区的S波速度比南部地区高.地壳内部S波速度界面的连续性较差,低速层的深度和范围不一,近一半的台站下方不存在明显的低速层.受南部地区上地幔的影响,40—50km深度范围内,S波速度南部高、北部低,高速区随深度增加逐渐向北推移,低速异常区形态与川滇菱形块体的形态趋向一致.70—80km深度的上地幔速度分布与云南地区大震分布具有一定的相关性.     

川滇地区三维P波速度结构研究

根据本文提出的更为严格的地震数据筛选方法——横向分区地震均值筛选法,选取了四川、云南、重庆和贵州地震台网的224个固定台站和49个流动台站在2008年1月1日—2017年12月31日期间记录的48,177个地震、372,483条初至P波绝对到时数据以及2,413,407条精度较高的相对到时数据,利用区域双差地震层析成像...     

云南地区地壳上地幔三维S波速度与径向各向异性结构研究

云南地区地处青藏高原东南缘, 一直是地球科学研究的热点地区.目前, 一些热点问题, 如云南地区是否存在中下地壳低速流及其空间分布, 仍有一定的争议.通过建立云南地区精细的地壳上地幔速度与各向异性结构, 可为深入认识上述问题提供重要信息.本文利用天然地震波形记录, 采用双台法提取了12~60 s周期的Rayleigh和Love波相速度频散, 并进一步反演获得了云南地区10~100 km的三维地壳上地幔SV和SH波速度及径向各向异性结构.结果表明:S波速度与径向各向异性结构在横向和垂向均存在显著变化.在20~30 km深度, 存在两个低速条带, 且条带内呈现出正径向各向异性(V_SH>V_SV)特征, 暗示了中下地壳低速物质的水平向运动.在80~100 km深度, 云南西南和东南部显示为低速异常和正径向各向异性特征, 暗示了软流圈物质的水平流动.在云南北部的丽江、攀枝花和昭通地区, 岩石圈地幔中则存在明显的负径向各向异性(V_SH<V_SV), 可能反映了地幔物质的上涌痕迹.历史强震多发生在地壳低速区域或高低速过渡带, 且地震附近的径向各向异性为负或者较弱.一些地震震源下方存在低速层, 地壳低速层可能会促进强震发生.

     

川滇地区上地幔顶部Pn速度细结构

利用中国地震年报、四川和云南区域地震台网观测报告的23298个Pn波到时资料,反演得到川滇地区及周边的Pn波速度细结构及各向异性。结果表明:该区Pn波速度在7.7～8.3km/s范围内变化,横向变化较为明显,在滇西南部、腾冲火山区、攀西构造带,Pn波速度都明显较低,这些地区地震和构造活动十分活跃,且在地表观测到较高的大地热流值;另一方面较为稳定的地区,如:扬子地合中部,Pn波速度相对较高;研究区内最明显的Pn高速区位于成都东南部的四川盆地;上述结果说明该区Pn波速度与现代构造活动及地热活动存在较明显的关联。Pn各向异性的变化呈现出区域内岩石形变的复杂图像,从藏东块体经川滇菱形块体到滇西南部,Pn快波方向里左旋运动,这可能与印-欧板块碰撞挤压,致使青藏高原物质向东南方向逃逸有关。由此表明区域内壳幔间存在较强的耦合关系,由事件和台站的静延迟分布可以看出从青藏高原到中国东部地区地壳由厚减薄,这与人工地震测深所得到的地壳厚度变化具有较好的一致性。     

云南数字地震台站下方的S波速度结构研究

通过对云南数字地震台站的宽频带远震接收函数反演，获得了云南地区数字地震台站下方0-0km深度范围的S波速度结构.结果表明，云南地区地壳厚度变化剧烈，中甸、丽江等西北部地区，地壳厚度达62km左右，景洪、思茅和沧源等南部地区，地壳厚度仅为32-34km.厚地壳从西北部向东南方向伸展，厚度和范围逐渐减小，至通海一带地壳厚度减为42km，其形态和范围与小江断裂和元江断裂围成的川滇菱形块体相一致.地壳厚度较小的东、南部地区Moho面速度界面明显；在地壳厚度较大或变化剧烈的地区，Moho面大多表现为S波速度的高梯度带.云南地区S波速度结构具有很强的横向不均匀性.km深度以上，北部地区S波速度明显低于南部地区，在-20km深度范围内，北部地区的S波速度比南部地区高.地壳内部S波速度界面的连续性较差，低速层的深度和范围不一，近一半的台站下方不存在明显的低速层.受南部地区上地幔的影响，40-50km深度范围内，S波速度南部高、北部低，高速区随深度增加逐渐向北推移，低速异常区形态与川滇菱形块体的形态趋向一致.70-80km深度的上地幔速度分布与云南地区大震分布具有一定的相关性.     

基于接收函数方法研究川滇块体东边界的地壳厚度和泊松比

本文使用沿川滇块体东边界主要断裂带(安宁河、则木河、小江断裂带)布设的37个临时台站和四川区域台网14个固定台站记录的远震波形资料,用时间域迭代反褶积方法提取接收函数,采用接收函数H-κ反演方法得到了30个台站下方的地壳厚度和泊松比。研究结果表明,川滇块体东边界的地壳厚度表现为自西向东由60km左右向华南块体(35km左右)逐渐减薄的过渡带特征:以安宁河—大凉山断裂带为界,以西地壳厚度平均在54km左右,以东作为华南块体与川滇块体的交界前缘,地壳厚度在42~48km之间。以小江断裂带与则木河断裂带交汇处为界,其南北两侧的地壳岩性和组分差异明显。小江断裂带北段泊松比值在0.20~0.27之间,表明其地壳物质组分主要为中基性岩石。而以北的安宁河、则木河及马边—盐津断裂带的泊松比值大多位于0.27~0.32之间。安宁河—则木河断裂带附近多数台站的泊松比值0.30,可能是部分熔融造成的。     

川滇及邻区Pn波速度结构和各向异性研究

川滇地区是中国大陆构造变形及地震活动最强烈的区域之一.本文利用从国际地震中心(ISC)、中国地震台网以及云南、四川、重庆三个省级地震台网的地震观测报告中严格挑选出的53673个Pn波到时数据,用Pn波层析成像方法反演了川滇地区的Pn波速度结构和各向异性.结果表明该地区上地幔顶部速度结构的横向变化与现代构造运动有明显的关联:盆地地区上地幔顶部速度明显高于其周边区域,四川盆地尤为突出,其上地幔顶部P波速度是整个研究区域的高值;上地幔顶部P波速度低值区与研究区现代火山活动区域(如腾冲)及高热泉活动区域(如康定)有明显的相关性.强震大都发生在Pn波速低值区或Pn波速低值边界区.Pn波速度低速带与狭义的南北地震带相吻合,反映出上地幔顶部的流变性对构造应力的传递起着重要作用.Pn波各向异性表明:位于川青块体与四川盆地交界的龙门山地区,快波方向与该区域绝对运动方向不一致,而是基本沿龙门山断裂走向,这表明该地区的各向异性主要受龙门山断裂对Moho面切割变形的影响.而在其他区域的Pn波各向异性方向大体与当地块体的绝对运动方向一致,说明其各向异性主要是由板块运动产生的软流圈变形引起.