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。     

三江地区地壳结构及动力学意义:云南遮放-宾川地震反射/折射剖面的启示

位于中国云南省的三江地区的断裂主要包括金沙江-红河断裂、澜沧江断裂和怒江断裂(三江断裂带). 通过解释跨过滇西构造域中腾冲与保山地块的遮放-宾川宽角反射/折射地震剖面, 文中以地震波旅行时层析成像方法获得了地壳纵波速度结构, 以地震散射成像方法获得地壳反射结构, 从而重建了研究地区的地壳、上地幔反射结构. 给出的研究区地震P波速度和反射结构图像表明:该剖面的地壳结构可以划分为3个块体, 各块体间地壳速度与反射图像具有明显差异, 保山段地壳速度较东西两段为低, 莫霍界面反射强. 该地区地壳厚度为40 km左右, 并具有从西向东增厚的趋势. 腾冲南, 即剖面上80~115 km地段, 在8~10 km深处存在一组亮点形式的强反射带, 莫霍界面反射波场在横向变化明显. 对三江断裂地带地壳增厚的方式, 地震孕育的构造环境及腾冲、保山地块、潞西海槽之间的接触关系等问题进行了讨论.     

台湾海峡大容量气枪震源海陆联测初探

本文利用在我国台湾海峡采用大容量气枪震源开展海陆联测获得的广角地震测线HX9, 采用二维射线追踪法反演得到了HX9剖面的地壳二维速度结构和地壳界面形态, 初步探明了福建—台湾海峡海陆过渡带的深部构造． 结果表明: HX9剖面的地壳内存在两个速度间断面, 即C界面和莫霍面, 其中: C界面为上、 下地壳的分界面, 是一个小的速度不连续面, 速度变化值达0.08—0.16 km/s; 而地壳底部的莫霍面则有较大的速度反差, 变化值达1.02—1.29 km/s, 莫霍面上、 下的速度分别为6.75—6.97 km/s和8.00—8.07 km/s． 沿剖面的地壳界面形态总体起伏不大, 陆域上、 下地壳的厚度和界面变化趋势均相似, 从陆域到海域呈微倾斜变化趋势, 表现为减薄陆壳的特征． 莫霍面陆域埋深约为31.6 km, 向福建东南沿海逐渐减薄至27.4 km左右．      

古雷—石城地区地壳与上地幔地震波速度结构及莫霍面特征

本文是1986年古雷—石城剖面及嵩口—宜城剖面深地震测深资料的初步研究结果。 对古雷—石城的纵剖面资料,分析了震相特征,共识别出五个波组:P_2、P_3~0、P_4~0、P_5~0及P_n(P_n~0)。通过对波的走时反演,正演拟合和理论地震图方法等计算,得到了该区地壳与上地幔结构模型。 古雷—石城地区地壳具有多层结构,并可划分为上、中、下三层。古雷炮点给出的厚度分别为1.0km、15.7km、12.8km,地壳平均速度为6.29km/s,深度为29.5km,上地幔顶面P_n波速度为7.83km/s。石城炮点给出厚度分别为1.8km、18.3km、12.4km。地壳平均速度为6.29km/3,深度为32.4km,土地幔顶面P_n速度为8.00km/s。 在中地壳下部存在一低速层,其厚度为2.8km,速度为5.85km/s。根据其它研究结果,初步判断低速层介质是半熔融物质组成。 测区内横向变化比较强烈。从东向西有长乐—诏安、政和—海丰和邵武—河源三个大断裂穿过该区,并且都深切至莫霍面;在漳州盆地之下莫霍面隆起约3km,戴云山区下莫霍面凹陷近2km;永安—梅州莫霍面隆起接近3km。莫霍面分布显示出从东南向西北逐渐加深。 宜城—连城—嵩口非纵剖面显示了莫霍面在两处有明显断错,错距约2km邵。表明昭武—河源断裂是切割莫霍面的深大断裂。     

洱源-江川宽角地震剖面的地壳反射特征

通过对洱源-江川宽角反射地震资料的叠前偏移处理成像,得到了一个类似于近垂直入射多道地震数据的记录剖面.反射剖面图像与地壳速度结构共同揭示出地壳厚度由剖面西北端(约45 km)向东南端(约40 km)减薄.在洱源-楚雄西北附近深度约10 km处存在一组向东南倾斜的强反射震相,其东南约50 km处存在向西北倾斜的强射震相.易门断裂两侧地壳反射属性具有明显的差异,易门断裂之西北方向深度25～40 km处,中下地壳内存在两组强振幅,向东南方向上倾的地震反射同相轴,并被楚雄-建水断裂后期所错断,易门断裂之东南方向上,地壳内反射较为均一,未见特别明显的强间断面反射信息,这个反射结构被解释为印度板块东向俯冲与藏东缘地壳物质东向逃逸综合作用导致下地壳增厚和厚地壳变形的结果.     

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.      

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.     

中国中原地区随县—安阳剖面深地震测深资料的解释

本文描述随县—安阳剖面深地震测深资料分析解释的初步结果。资料处理结果说明,本地区的莫霍界面埋深约28至36km,其上覆盖层(即地壳)的平均速度约6.24km/s,在新郑和淇县一带该界面埋藏较深。在地表附近沉积层速度约3.50km/s左右,在黄河地区该层厚度最大,约5.5km。而在测线南端的大片地区花岗岩出露地表。该沉积层的下侧是结晶基底,其顶面的首波速度为6.00km/s。在它与莫霍面之间还可分出三层,其相应震相为P₂,P0₃和P0₄,其中P0₃较为稳定,它是地壳内部的反射波震相,平均速度约5.97km/s,深度为18至23km。本文得出了这几层的深度变化剖面图。并发现在新郑与新乡间黄河流经的地区,地壳内速度的横向变化及梯度层的分布情况有其明显特点。从对其他震相的分析,还获得新乡以南沉积层内的速度分布及舞阳附近的断层位置,并表明在本区上地幔内存在高速夹层的可能性。      

珠三角鼎湖—高明—金湾深地震测深剖面地壳构造与速度结构特征分析

为研究珠江三角洲及近海区域深部地壳结构,广东省地震局联合多家单位于2015年在珠江口区域实施了大规模三维人工地震测深实验.本文利用珠江口西侧NW向鼎湖—高明—金湾L1测线数据进行处理、解释,采用地震射线走时正演构建了该剖面二维速度模型.结果表明：沿剖面莫霍面深度从NW向SE,从30.0 km逐渐抬升到28.0 km,鼎湖至高明间存在莫霍面隆起;中地壳低速层非均匀连续,NW一侧速度低于SE一侧,且莫霍面隆起区之上为最显著的低速异常区域,中心最低速度为6.05 km·s^-1;吴川—四会断裂、广州—恩平断裂可能为深部物质上涌的主要通道之一,两条断裂所围限的从珠江口西侧的鼎湖、高明往北东延伸到珠江口东侧的清远、从化区域为可能的连续莫霍面隆起区.

     

大兴安岭造山带及两侧盆地的地壳速度结构

内蒙新巴尔虎左旗-黑龙江齐齐哈尔深地震测深剖面长630 km,跨越海拉尔盆地、大兴安岭造山带和松辽盆地.本文根据沿测线爆破地震的9炮记录截面图中,5个震相的到时资料,结合地震记录中的振幅信息,确定了沿剖面的二维纵波地壳速度结构,海拉尔盆地的地壳厚度为39.0~41.0 km,大兴安岭造山带西侧莫霍面深度为38.5~43.5 km.东侧的莫霍面深度为34.5~36.4 km.松辽盆地的莫霍面深度为32.4~36.2km.整个地壳形态东浅西深,松辽盆地最浅的莫霍面深度为32.4 km,大兴安岭西侧最深的莫霍面深度为43.5 km.最后讨论了本区的深部特征和盆山结构关系.     

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.     

华南连县─博罗─港口地带地壳结构及速度分布的爆炸地震探测结果

在华南连县-博罗-港口地区200多个观测点上取得700多道地震记录,并绘制成6张地震记录剖面图．经过分析处理,识别出下列波组：来自地壳浅层的P波组,地壳中各界面的反射组有：P_1,P_2,P_3和P_4,莫霍面的反射波组P_m,以及上地幔顶部的折射波组P_n．经分析解释得出初步结果：①通过P震相的处理,构制了测线下方浅层地壳结构和速度分布图,它与测线穿过的断裂构造带有较好的相关性。②该地区莫霍面的反射波组P_m清晰,求得地壳平均速度为6．25km／s左右．在清远至连县之间,地壳厚度为32-34km．博罗、惠东一带地壳厚度为30km,惠东至港口之间为29．5km,说明该地区莫霍面起伏不大．地壳厚度由北向南和由西向东有逐步变薄的趋势。③观测距离较长的地震剖面图上清晰地记录到上地幔顶部的P_n民震相,该震相从140km处开始以初动出现,能量强,可追踪到200km,求得的P_n速度分别为：港口-惠东-博罗一带为8.05km／s,博罗-从化-清远一带为8．06km／s,由西向南的大湾-清远-从化-博罗一带为8．13km／s,考虑到莫霍面的起伏因素,该区P_n速度值以取8.06km／s为宜。④得到...     

基于GRACE Follow-On卫星重力梯度法精确反演地球重力场

由于GRACE Follow-On双星系统等效于基线长为星间距离的一维水平重力梯度仪,因此本文基于GRACE Follow-On卫星重力梯度法开展了精确和快速反演下一代地球重力场的可行性论证研究. 研究结果表明：第一,基于GRACE Follow-On卫星重力梯度法（GFO-SGGM）,利用卫星轨道参数（轨道高度250 km、星间距离50 km、轨道倾角89°、轨道离心率0.001）、关键载荷测量精度（星间距离10-6 m、星间速度10-7 m·s-1、星间加速度10-10 m·s-2、轨道位置10-3 m、轨道速度10-6 m·s-1、非保守力10-11 m·s-2）、观测时间30天和采样间隔10 s反演了120阶地球重力场,在120阶处累计大地水准面精度为9.331×10-4 m. 第二,在120阶内,利用将来GRACE Follow-On双星反演地球重力场精度较现有GRACE双星平均提高61倍,因此GRACE Follow-On卫星重力梯度法是进一步提高地球重力场反演精度的优选方法. 第三,下一代GRACE Follow-On计划较当前GRACE计划的优点如下：轨道高度更低（200~300 km）、载荷精度更高（10-7 ~10-9 m·s-1）和星间距离更短（50~100 km）.     

汶川地震断层带结构及渗透率

对汶川地震断层带进行了跨断层的渗透率测量. 结果显示汶川地震断层由低渗的核部(2.4×10-19 ~ 3.8×10-16 m2)、高渗的破碎带(3.7×10-16 ~3.0×10-15 m2)以及含裂隙原岩(6.0×10-18 ~4.3×10-13 m2)组成(有效压力 40 MPa),其中新鲜断层泥具有最低的渗透率. 断层泥和两侧原岩由于渗透率低,阻碍流体跨断层带流通, 断层带内的流体活动局限在高渗的破碎带中, 这一结果与断层岩显微结构和粒度分布特征能很好的吻合. 对汶川地震同震热压作用发生的条件进行了探讨, 结果显示, 约2 km以下汶川地震主滑动带具有发生热压作用所要求的低渗透率特征.     

廊坊地区中间层顶钠原子垂直动力学输送特征观测分析

利用中科院国家空间科学中心廊坊观测站(40.0°N, 116.3°E)钠荧光多普勒激光雷达观测数据对钠原子的重力波输送和湍流输送进行分析, 利用流星雷达观测数据对钠原子的环流输送进行分析, 结果显示重力波动力学输送、重力波化学输送、湍流混合输送及环流输送对钠原子输送贡献的量级相当.其中重力波动力学输送在85~100 km整体为负向, 在90~95 km占主要地位的平均输送速度为-3.1 cm·s-1; 重力波化学输送在85~94 km为正向, 94~100 km基本为负向, 在85~90 km占主要地位的平均输送速度为3.3 cm·s-1; 湍流混合输送在85~95 km为负向, 95~100 km为正向, 在85~90 km占主要地位的平均输送速度为-4.9 cm·s-1; 85~100 km环流输送整体为正向, 平均输送速度为1 cm·s-1.88~95 km四种动力学输送产生的平均合速度为-1 cm·s-1, 负向的垂直输送特征对钠原子"源""汇"平衡十分重要.本文结果可为不同大气圈层之间重力波产生的能量物质交换机制研究和圈层之间的耦合过程研究提供观测事实参考, 为大气化学成分的垂直输送机制建模提供参数化依据.     

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0.0073γ0.70x0.26.将数值结果应用于地球,意味着增厚到300 km的岩石圈,如宽度为300 km,对流移除增厚部分回到初始平衡厚度120 km大约需要225 Ma;如宽度为1500 km,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0.0057ηc0.52Δρtc-0.21γ0.78ηc-0.36x0.04.因而,对300 km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1500 km,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120 km大约需要1.18 Ga.(3)当B和ηc增大到一定量时(如B≥0.2且ηc＞10),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(＞3 Ga)保持稳定.     

中间层顶重力波耗散引起钠原子输送的激光雷达观测研究

利用中国科学院国家空间科学中心廊坊站（40.0°N,116.3°E）钠荧光多普勒激光雷达2011年至2013年共约82 h的钠原子数密度和垂直风观测数据,分析了廊坊地区中间层顶区域大气重力波耗散引起的钠原子输送特征.分析得到,90~100 km处重力波耗散引起的平均钠原子垂直通量整体为负,钠原子向下输送,在93 km处达到最大负值-1.47×10⁸m^-3 m·s^-1,85~90 km处平均钠原子垂直通量为正,钠原子向上输送,但通量值随高度递减.钠原子垂直通量方向在90 km处发生转变,垂直通量随高度的变化造成钠原子汇聚,汇聚效应引起的平均钠原子产生率最大值在91 km处达到了1.40×10⁸ m^-3/h,该值超过了相同高度上模式计算流星烧蚀注入引起的钠原子产生率峰值,说明重力波耗散对钠层结构的形成具有重要影响.与美国SOR和Maui观测结果相比,平均钠原子产生率峰值大小相近,但出现高度不同,说明大气重力波耗散引起的物质输送具有显著的地域变化特征.研究结果可为大气物质输送理论的完善以及大气金属层物理模式的改进提供观测事实参考.

     

Crustal and upper mantle structure of the Mediterranean area derived from surface-wave data

A summary of results based mainly on the inversion of available surface-wave dispersion data is given for the Mediterranean area both for crustal and upper mantle structure. The results are presented on maps outlining the regionalization of the crust and the lithosphere-asthenosphere system in the area. It is possible to distinguish several types of crust with average S-wave velocities in the range 2.8–3.8 km s⁻¹ and thickness varying from a minimum of about 10–16 km, in the Western Mediterranean, to a maximum of about 50 km (including a possible transitional layer) beneath the Ionian Sea. The average properties of the crust and of the lithospheric part of the mantle indicate a possible continuous structure extending from North Africa through the Ionian Sea to the Adriatic Sea, characterized by the presence of a transitional layer at the crust-mantle boundary. Strong lateral variations are present in the lithosphere-asthenosphere system both in thickness, from 30 km in the Western Mediterranean, to about 130 km, under the Alps, and in S-wave velocity, from 4.1–4.2 km s⁻¹ up to 4.7 km s⁻¹. The relatively high position of low resistivity material that seems to characterize the Mediterranean area agrees fairly well with the shallower average top of the asthenosphere found in this area from the study of the elastic properties. The usefulness of combining seismological and electromagnetic studies is stressed.