汉中盆地及邻区地壳结构和地震活动性研究

为了进一步探查汉中盆地的深部动力学机制和孕震构造特征,本文基于背景噪声成像、多频接收函数和面波联合反演以及莫霍面Ps震相时深转换方法反演了汉中盆地及其邻区的地壳S波速度和厚度,并进一步对比分析了研究区深部结构与地震活动性之间的关系。结果表明:汉中盆地不同区域的浅表沉积厚度和速度存在差异;部分区域莫霍面处的速度变化平缓,Ps震相与P震相的振幅比＜0.2;汉中盆地内部鲜有地震发生,其周边10 km范围内地震分布主要受到断层控制;4—16 km震源深度上下界面大致对应于低速体底层和高速体顶层。本文获得的非均匀分布的沉积厚度、渐变的壳幔过渡带结构与汉中盆地长期处于秦岭构造带、大巴山褶皱带以及青藏地块交界区的三联点构造位置密切相关。      

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.     

福州盆地及邻区地壳精细结构的深地震反射与高分辨率折射及宽角反射/折射联合探测研究

福州盆地及其邻区地处中国大陆东南沿海地震带北端. 通过在该地区开展了中国第一条高分辨率地震折射、宽角反射/折射和深地震反射联合剖面探测, 获得了该地区近地表至Moho面的精细速度结构和几何结构及其深浅构造关系图像. 结果表明, 该地区地壳厚约32 km, 具有明显的分层结构特征, 可分为上地壳和下地壳2个组成部分. 上地壳介质速度为5.9～6.2 km/s, 在埋深10～15 km之间存在厚3～4 km的弱低速层(体); 下地壳介质速度介于6.3～7.2 7 km/s之间, Moho面上部厚约3 km范围内为一个强速度梯度层, 速度从6.5 km/s增加到Moho面上界面的7.27 km/s; 福州盆地及其邻区近地表至浅部高角度正断层发育, 但规模较小, 延深浅, 是缓倾正断层上盘发育的次级反向正断层, 发震能力有限; 而长乐—诏安断裂带至滨海断裂带下部存在着切割上、下地壳分界面和Moho面的高倾角深断裂, 具有发生中强以上地震的深部构造环境, 是未来产生对福州市有影响地震的震源区. 这一成果大大提高了中国东南沿海地震带深部构造的探测精度, 在东南沿海地区首次发现上地壳的张性构造及铲式正断层组合特征, 并在深浅部构造组合方面首次取得了统一的解释结果, 深化了东南沿海地震带的深部动力学过程的认识, 同时在深部地震探测方法综合应用方面对其他地区具有借鉴意义.     

利用层析成像的结果探讨安徽及邻区中强地震深部构造背景

利用层析成像的最新成果,对研究区(28°～39°N,112°～124°E)的中强地震深部构造环境进行了研究,结果表明:(1)研究区中强震位置、地表地质构造和活动构造单元的划分与上地壳速度结构之间存在一定的关联性。M≥6.0地震大多数分布在上地壳高速区与低速区的交接地带或高速区,低速区内的地震活动相对较少;分布在高速区的地震,主要活动在高速区内的速度变异地带。华北平原断块的边界带及其内部是研究区内主要的中强地震活动场所,该断块西、北部的裂陷盆地带在上地壳以间断的大片低速区为特征,在与高速区的交接地带,中强地震呈带状活动,并有活动断裂带的发育。北西向展布的周口-合肥-宣城低速条带分隔大别山、鲁西-安徽高速区,北侧与高速区的交接地带中强地震活动较为活跃,可能是华北、华南两大构造区在深部构造和现代活动构造上的一条重要分界线。(2)霍山-六安地区历史中强地震和近代小震活动频繁与东大别山中部在中地壳发育低速层及存在切穿地壳的两组深断裂有关。(3)安徽的中强地震活动在深部构造上分区特征明显,依据历史地震活动重演和发震构造条件(深部)类比的原则,对安徽未来存在发生5级左右地震的危险区进行了初步判定。     

川西盐源-马边地震带上地壳速度结构和活动断裂研究——高分辨率地震折射实验结果

2005年沿盐源-西昌-马湖一线实施了地震测深和高分辨地震折射观测实验．利用有限差分地震走时层析成像算法处理了其中的高分辨地震折射Pg波走时数据,获得了川西地区活动地块边界带上地壳的P波速度精细结构和活动断裂深部形态,分析了上地壳的变形特征,讨论了断裂与地震活动的关系．结果如下：盐源盆地、后龙山地区的上地壳为表层低速和深部均匀高速的双层结构,两层之间存在明显向西缓倾的结构面;模型坐标180～240km范围内,P波速度分布表现为陡倾的高低速条带相间结构：模型坐标240～300km之间的西昌中生代盆地具有较厚的浅部低速和深部高速双层结构,层间的纵向及横向速度变化强烈,其分界面起伏较大：模型坐标300km以东的大凉山地区为不均匀高速区,地表速度接近5km／s．此外,模型坐标130,150和280～310km之下,存在显著的深部不规则异常高速体,可能与二叠纪岩浆活动有关．盐源推覆构造由表层低速推覆体,向西缓倾的构造拆离面和深部高速基底构成的薄皮构造,金河-箐河断裂是其推覆前缘;磨盘山断裂为一西倾的低速带,延伸至基底顶面;安宁河断裂和则木河断裂为东倾的舌状低速带,延伸到了基底内;在深处,大凉山断裂分为两支,表现为狭窄条带内速度结构的强烈变化,西支西倾,东支东倾,两支断裂均延伸至基底内;西昌中生代盆地东缘断裂为强速度梯度带,倾向南西,延伸至基底顶面;剖面最东端向西倾斜的舌状低速带可能是马边断裂的一个分支,其可靠性有待进一步证实;安宁河、则木河、大凉山断裂均是规模较大的基底断裂,其活动性较强,该区的强震活动主要受其控制;速度图像表明研究区的上地壳变形强烈,盐源盆地至金河盆地主要表现为盖层的挤压推覆逆冲变形,基底呈刚性;磨盘     

利用背景噪声成像技术反演宁夏及邻区S波速度结构

利用宁夏及邻区90个地震观测台站记录的2012年1月至2013年12月地震波形数据,根据噪声成像方法得到研究区瑞利面波群速度频散资料,获得了宁夏及邻区下方地壳上地幔三维S波速度结构。结果表明,在10~40km深度范围内,银川地堑和六盘山断裂带下方呈现出低速异常体,随着深度的增加低速异常在阿拉善地块与青藏高原NE缘弧形构造区之间成为环绕兰州盆地的低速异常区;研究区地壳及上地幔三维S波速度结构存在明显的横向不均匀性。这些结果对于研究宁夏及邻区活动构造带的动力学和强震发震机理有意义。     

2021年9月16日四川泸县MS6.0地震震区三维S波精细速度结构

近年来,四川盆地南缘(川南)中强地震频次增多和地震活动性增强,2021年9月16日四川省泸州市泸县M_S6.0地震的发生再次引起国内外学者对川南地区深部孕震环境和潜在地震危险性的密切关注.为了探究泸县6.0级地震震区的深部结构特征,本文基于最新布设于震区70个短周期密集地震台站的观测资料,采用背景噪声成像法构建了泸县M_S6.0震区三维S波精细速度结构.研究结果表明,研究区内喻家寺向斜和华蓥山断裂带东/西支深部速度结构表现明显非均匀性,喻家寺向斜构造区在深度3.0 km内表现为低速,随着深度增加,速度逐渐增大.华蓥山断裂带东、西支除了存在局部低速非均匀体,整体上表现为NE-SW展布的高速特征.泸县震源区西侧4.0～6.0 km深度呈现低速异常,东侧则表现高速异常分布,主震位于高低速分界带,震区周边存在大范围的明显线状几何特征的地震分布,震源深度优势分布层位主要集中在3.0～5.0 km之间.综合已有的资料分析,主震西侧的低速异常区指示着该处可能存在流体,推测泸县6.0级地震可能是在区域构造应力和流体扰动的作用下,泸县震区的先存隐伏断层发生错动所致...     

云南地区强震分布的深部地球介质背景

应用云南地区地壳上地幔速度结构、电性结构和热结构等深部地球物理探测研究结果,讨论了云南地区大地震发生的深部地球介质构造背景．结果表明,上地壳高速区、壳内低速区或高导层、上地幔局部上隆、高热活动、深大断裂等深部介质构造背景的存在,与云南地区大地震的发生有着密切的联系．6,7级大震不是在任何地方都会发生,而是发生在一些具有某种深部介质构造背景的地区．5级及其以下地震的活动无显著的介质构造背景存在,其发生具有很大的随机性．      

川滇活动构造区地震层析成像

应用一种新的地震体波层析成像方法确定川滇活动构造区(98°-105°E,22°-32°N)详细的三维P波速度结构.反演得到研究区0-85 km深度内几个截面上的P波速度图像.结果表明:(1)该地区地壳和上地幔的速度存在明显的横向不均匀性;(2)上地壳速度图像与地表地质特征明显相关,四川盆地呈现低速,高原地带为明显的高速区,沿康滇地轴为显著的高速条带;(3)10-85 km深度的速度图上腾冲火山附近形成一低速柱;(4)中地壳内存在一个大范围的低速层,这与区内人工地震测深所得到的结果基本吻合;(5)大型活动断裂带两侧存在明显的速度差异,而红河断裂带的影像在40 km的速度图上仍十分清楚,甚至到60 km深度还隐约可见,这也许说明红河断裂是切穿地壳的深大断裂;(6)强震位置与活动断裂及速度结构三者之间存在一定的关联性,大部分构造型强震发生在由大的活动断裂勾画的块体边界上,而那些发生在非大断裂附近的强震几乎都集中在下部中地壳存在低速带或由低速带向高速带过渡的位置.下部低速层的存在可能是上部中强地震活动的构造背景.     

2014年三峡秭归M4.5、M4.7震群序列定位及震源区三维P波速度结构研究

采用双差层析成像方法,对2014年3月27日M4.7和3月30日M4.5秭归震群重定位显示:0～5 km深度层P波高速区分布在仙女山断裂北中段和九畹溪断裂北段,天阳坪断裂一带为低速区;8 km深度层高速区分布在九畹溪断裂东侧,仙女山断裂较低;11 km层高速区仅分布在高桥断裂和周家山—牛口断裂之间地带。在地震集中区的下方(即8～12 km处)存在分布较为稳定的低速区,较大地震事件主要分布在高速区或高低速区交界地带,低速区内则很少有地震分布。局部高速体的存在为岩石发生瞬间破裂提供了物质基础,其与低速体间的梯度带是发震构造常发育的区域。研究区内的仙女山断裂北段、九畹溪断裂正是在该梯度带内发育的两条活动断裂。本地震序列的自地表至5 km和5～10 km深度范围内均有大量破裂存在表明,浅层地震仍在水库渗透范围内,而深部地震则与流体渗透无关。此次地震活动同时存在水库诱发地震和构造地震存在。     

广东东源MS4.8地震序列震源位置及周边地区P波三维速度结构

利用震源位置和速度结构的联合反演, 得到2012年2月16日广东东源M_S4.8地震序列的震源位置及震源区速度结构模型, 并进一步采用双差定位法对该序列位置重新定位． 结果显示, 东源M_S4.8地震是一次自上而下、 自西向东的单侧破裂过程, 破裂面积约3 km×5 km． 震源区地壳结构复杂, 埋深712 km处为一个速度达6.2 km/s的高速体, 主震的起始破裂位置位于高速体的顶部速度梯度较大的区域, 破裂面穿越整个高速体, 余震止于高速体下方的低速区底部(埋深约16 km)． 东源县锡场镇下方的这种高、 低速相间的结构, 表明地壳层间相邻物质性状的差异利于应变能的积累和释放, 因此东源地区具备发生中强地震的构造条件．      

福建—台湾地区地壳构造及其显示的动力学构造研究

基于已有的地壳三维速度结构,结合福建—台湾地区的地貌和构造特征,分析了地壳三维速度结构与该区域构造的关系。结果显示:(1)浅层的速度结构与该区的地貌、地形及地质特征有较好的对应关系,福建主要的地热区漳州盆地和福州盆地都呈现明显的低速异常,尤其是漳州盆地的低速异常一直延伸到较深的深度;(2)福建地区的地壳运动、断裂活动和地震活动存在明显的南北差异,与地壳速度结构分布对应关系较好,南部的中上地壳呈现低速而北部中上地壳呈现高速;(3)在一些大型活动断裂带的两侧存在明显的速度结构差异,如在福建构造活动最为强烈的滨海断裂带两侧在15 km深度的速度结构剖面上显现明显的差异,这也解释了福建地区地震活动的震源深度大多位于15 km之上的现象;(4)台湾地区的大多数强震一般发生在板块碰撞或俯冲的高速带上,并形成明显的贝里奥夫带,台湾地区的强震活动与该地区的复杂的板块结构及其运动密切相关。     

鄂尔多斯块体东北缘的P波速度精细结构

筛选出2009年以来26个台站记录的726条天然地震的7 100条P波到时数据和91 513条相对到时数据,采用双差层析成像方法反演了鄂尔多斯块体东北缘地壳浅层15km深度以内的P波速度三维精细结构。结果显示,研究区西北部存在明显的连续的高速体,高速体的横向面积随着深度逐渐增加,东部和南部则表现为相对低速的分布特征。速度横向不均匀性在各个深度都存在,但在不同深度上又有差异,这种速度横向分布的差异性与地震活动性和断裂构造具有一定的相关性。从0~15km的深度剖面看,地震多发生在相对高速区或者高、低速过渡区,这在一定程度上反映了区域地壳介质体比较脆弱,断裂构造在纵横方向上差异活动比较剧烈,易于吸收并储存应变能,产生了较强的地震活动。凉城一带的地壳下方存在1个"Y"字型的相对高速区通道,并与NW向展布的黑老夭-杀虎口活动断裂组对应,呈现了该区新近纪—第四纪玄武岩喷发的运移轨迹,而1976年和林格尔6.2级地震的发生更是与该部位火山喷发引起热力"焊接"后形成闭锁区段有关。文中给出的P波速度三维精细结构,为揭示鄂尔多斯块体东北缘的地壳介质体的物化性质及地震孕育的深部构造环境提供了直观的地震学依据。     

由地壳速度结构判断郯庐断裂带江苏段未来大震位置

用多震相地震走时成像法反演郯庐断裂带鲁苏皖段及邻区三维地壳速度结构。一些地区如郯庐断裂带临沭到定远及以东地区在中地壳的20~25km出现低速层,一些地区莫霍面埋深有变化。浅层速度结构的分段与断裂活动的分段相一致,表明新沂到泗洪是活动断裂的闭锁段。对比1668年山东郯城8级地震区和研究区的深部速度结构,结合与郯庐带相交的断裂、地震活动、活动断裂的闭锁段、中地壳低速层及莫霍面深度变化,综合判断郯庐断裂带江苏段未来可能发生大震的地区为33.4°~34.1°N,118.2°~118.8°E,重点是宿迁、沭阳、泗阳和泗洪。震级估计可达8级。     

漳州盆地及其邻区地壳深部结构的探测与研究

漳州盆地及其邻区地处我国大陆东南沿海地震带中段。通过该地区高分辨率折射及宽角反射，折射地震探测剖面，获得了该区地壳几何结构与速度结构、地壳深浅部断裂的几何形态和构造关系等。结果表明，该区地壳分为上地壳和下地壳。上地壳的厚度为16．5～18．8km，下地壳厚度为12．0～13．0km。上地壳分为上下两部分。在上地壳下部有一个低速层，速度约为6．00km／s，低速层顶面深度为12．0km左右，厚度约为5．0km。下地壳也分为上下两部分。Moho界面的深度为29．0～31．8km。该区6条地壳浅部正断层大部分向地下延伸深度不超过4km，最大延伸深度达5km左右。据推测，浅部正断层下方有一条高倾角地壳深断裂带，该断裂带向下断至Moho面，向上断至上地壳下部低速层中。深浅部断裂构造不相连接。漳州盆地深浅部构造组合特征表明，九龙江断裂带是该区内一条特征明显、具有复杂深浅构造背景的深断裂带。这一深地震探测成果的获得，使得该地区深部资料解释的可靠性和探测精度比以往显著提高；对深浅部构造的组合可作统一解释，地壳的分层和结构特征更为确切和精细；首次发现上地壳的拉张性构造及铲式正断层组合特征，不仅有助于对漳州及其邻区地震危险性的综合判定，而且对深化东南沿海地震带深部动力学过程的认识具有重要意义。     

宁夏及邻区地壳上地幔结构特征分析

介绍了宁夏及邻区1970年以来多种地球物理探测研究成果,揭示了该地区不同活动构造单元的深部地壳构造背景。分析表明, 活动块体相互作用、地壳深部断裂、地壳低速体、速度结构的差异和岩性的不同、上地幔顶部隆起、莫霍界面较大的起伏以及复杂的壳幔过渡带等构造特征与该区域强震的形成和发生有较为密切的关系。最后讨论了该区域强震发生的机理。     

云南腾冲火山区上部地壳三维地震速度层析成像

根据1999年腾冲火山区人工地震探测资料，用层析成像方法反演了腾冲火山区上地壳三维P波速度结构．层析成像结果显示出，在腾冲火山区下方的上地壳内存在明显的P波低速区，该低速区在地下7～8km深度，可能与上地壳内的岩浆囊或部分熔融体有关．层析结果还显示出低速区主体在热海地区的东北侧．地表附近的低速区可能是构造破裂发育地区形成了有利于深部热流体上升的通道，因此，在热海形成最活跃的地热显示．      

三峡库区上地壳三维速度结构的双差层析成像研究

本文利用三峡水库诱发地震遥测台网22个子台在2009年初至2016年底期间记录的2093个地震事件直达P、S波到时数据,采用双差层析成像方法联合反演了三峡水库库区及近邻地区上地壳P波三维速度结构,并讨论了库水渗透对速度结构的影响和库区地震活动与速度结构的关系.研究结果表明三峡库区上地壳存在着明显的沉积盖层与结晶基底层的双层结构,两个层的深度与P波速度结构与前人的研究结果基本一致,黄陵背斜西侧当前仍然存在较明显的低速异常区.上地壳浅表层P波速度结构横向差异变化较大,0~5 km深度层P波高速区主要分布在秭归盆地及周缘,8 km深度层高速区主要分布在周家山-牛口断裂东侧至仙女山断裂中段西侧一带,8 km内的高低速区分布与11 km深度层比较存在明显差异.与三峡水库蓄水前与蓄水初期比较,当前库区上地壳沉积盖层内的P波速度结构受到蓄水渗透的影响较明显,主要表现为0~8 km深度内秭归盆地及周缘的水库近岸区存在较大范围高速区,这一现象可能与库水长期渗透改变了上地壳沉积盖层内岩层孔隙裂隙的物理性质从而使地震P波速度增加有关.三峡库区地震事件重新定位后显示,较大地震事件主要分布在P波高速区或高低速区交界地带,而低速区内通常很少发生地震.     

华北及邻区地壳上地幔三维速度结构的地震走时层析成像

利用华北及邻区475个地震台站的区域地震走时资料,反演了该地区的地壳上地幔三维P波和S波速度结构。地震走时的计算用近似弯曲射线追踪方法,三维速度模型的反演用LSQR算法。用检测板方法对走时数据进行成像分辨率分析,结果表明反演模型在水平方向上以0.5°×0.5°的节点分布,垂直方向上以1km、10km、25km、42km、60km为节点作网格划分是合理的。研究区域内,秦岭—大别造山带两侧的华北块体与扬子块体有不同的速度异常特征：华北块体地壳速度结构复杂,而扬子块体则相对简单。华北块体地壳内存在较明显的低速异常,而扬子块体则正常或高速异常。自中新生代以来华北块体地壳经历挤压到伸展的强烈变形,而扬子块体相对稳定。华北块体的构造活动依然强烈,表现为频繁的地震活动。华北地块地壳速度结构的主要特征是：①主要构造带（如燕山构造带、太行山山前构造带、汾渭构造带、郯庐断裂带以及秦岭-大别构造带）位于地壳上地幔的低速或高低速过渡区内;②在唐山及附近地区25 km、42 km和60 km深处连续的低速异常,可能意味着上地幔热的物质上涌,到达上地壳的下部后停止上升过程。     

2022年1月8日青海门源MS6.9地震深部构造背景浅析

2022年1月8日青海境内的托莱山—冷龙岭断裂附近发生了门源M_S6.9地震。结合地壳厚度、速度结构及各向异性等资料探讨了门源地震的深部构造特征,揭示了门源地震的发震位置与地壳结构变化的密切关联。结果显示:门源M_S6.9地震发生在地壳厚度和v_P/v_S值都出现快速空间变化的区域;大约在10—20 km深度范围内,震源位于P波速度从浅到深由高速变低速的垂向过渡区,同时也是S波速度和泊松比分布呈现明显横向变化的过渡区域,震源下方存在明显的低速区;冷龙岭断裂两侧相速度的方位各向异性变化比较明显。1月12日的M_S5.2余震震中紧邻2016年M_S6.4地震震中,揭示出2022年门源M_S6.9地震及其余震活动导致了冷龙岭断裂比较充分的破裂,两次门源地震主震之间及邻区短时间内难以积累更大能量,因而短时间内发生更大地震的可能性不大。青藏高原东北缘的持续向北扩展所导致的地表隆升和地壳增厚是该地区强震频发的主要构造成因。