德国西南部施瓦本汝拉山地区下方地壳结构的地震折射研究

作为多学科考察的一部分,于1978年和1979年,在德国西南都的乌拉赫(Urach)地热异常区进行了地震折射和反射的联合试验,在十条折射测线和两条反射测线上进行了观测记录,测线的最大长度为20—150km不等。根据现有的地震折射资料,本报告提出一个地壳和地幔顶部详细的速度-深度模型。在所有的剖面上、可观测到一个速度为5.6km/s的、清晰的Pg震相,这是来自结晶基底顶部的折射波,在一些剖面上,Pg震相之后有一个逆进的反射波或一个视速度为6.1km/s的潜波,距炮点50km以外,其相应的正进震相的振幅明显地减小,甚至完全消失。这种现象是由一个平均速度为5.8km/s的低速度区引起的,此低速区的深度范围是8—19km,它沿着与施瓦本汝拉山走向平行的主测线在水平方向上延伸一百多公里,低速区的底面由一组反射震相确定,而这组反射震相的品质随反射界面的倾斜程度而变化,该低速区的西部边界在霍恩佐伦地堑的东北缘附近;向东,在内尔特林根里斯的西侧消失。本地区西南部包含此低速区的地壳结构与东北部迥然不同,其莫霍面是倾斜的一级间断面,在西南部深25km,到东北部深26.5km,在地幔顶部,观测到高速度(≥8.4km/s)和强速度梯度,重力研究结果表明,这个低速区是个高密度区,它可能由液态或气态、或部分熔融物质引起,横波的观测结果也支持这一种解释。     

利用纯S波输入研究地震台站下方的横波速度结构

震中距在50°左右的深源远震,直达波S波震相波列可以与其他震相波列分离. 在层状介质中,本文通过传播矩阵方法得到由S波从台下底层输入获得地面理论地震图的新方法,并由此拟合了河北省两个地震台短周期S波记录,获得台站下方横波速度结构. 结果表明,红山台下13km和24km左右有S波低速层存在,地壳厚度为33.km;涉县台下18km和30km左右有S波低速层存在. 红山台下S波差异显著的2个低速层夹持的高速层、较薄地壳及上地幔顶部低S波速度结构,与166年邢台大地震有关. 考虑到S波速度对部分熔融体的敏感性,认为地壳S波速度结构可作为揭示强震深部背景的依据之一.     

南海西南次海盆与南沙地块的OBS探测和地壳结构

跨越南海西南次海盆南部陆缘和南沙地块中部的OBS973-1测线是南海南部首次采集的海底地震仪(OBS)广角反射与折射深地震测线,本文通过震相分析和走时正演拟合,获得了沿测线的二维纵波速度结构模型.模拟结果显示表层沉积物速度2.5～4.5 km/s,厚度1000～3000m,局部基底面起伏较大.结晶基底的速度从顶部的4....     

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.     

1986年从意大利Genova到德国Kiel的欧洲地学断面地震折射试验

在北德国到北意大利的一条测线上,首次取得了连续覆盖的现代地震折射资料.据此我们得到了一个囊括早先零星资料的详细的地壳模型.我们能够构制一幅包括德国的加里东造山带和华力西构造带以及瑞士和意大利北部年轻的阿尔卑斯式造山带的构造横剖面图. 作为EGT的一部分,于1986年9月,沿Genova(意大利)到Kiel(F.R.G.)1200km测线,用爆炸源做了地震折射实验,并在波平原和北亚平宁地区用扇形剖面取得了P’和枷p震相.本文描述了现场工作并提供关于南阿尔卑斯和北德国切w‘功ds间一些记录资料的初步解释.导出了阿尔卑斯北部地城的一个初步的二维速度一深度模型. 阿尔卑斯北部,s切lab加。Jura下方的壳一慢边界深约2场.离北部更远地区的地壳厚度为28kIn,几乎不变.阿尔卑斯北部的速度一深度模型的典型特征是中地壳存在着一条低速带.该低速带似乎在阿尔卑斯下方向南延伸,它显然在北德国LOwU川ds下方消失.在德国南部,深度由skm变化到llkm时速度由6.Zkm/s减小到5.skm/s.该低速带的厚度在3一skm之间变化.在同一地域,速度由6.Zkm/s增加到6.skm/s的间断面从阿尔卑斯山前地带的ZOkm深度上升到北部Rh6n下方的17km深度,并与Rh6n下方的低速带的下边界合一在主河流(州区加river)北部华力西山区下方该低速带变深、变得更厚(深度范围:10-17km)、更为明显.北阿尔卑斯山前地带和北德国Lowlands之间的下地壳以6.9km/s左右的速度为特征.     

中部冲绳海槽结构的地震研究

多道地震反封测线穿越了中部冲绳海槽的中央裂谷带,测线位于夏岛一84海凹附近,在这里观浏到了很高的热流值,这些多道反射记录显示出一些可能是岩浆房顶邵产生的反射波. 用10台海底地震仪和4叱炸药进行了地震折射研完,结果表明,中部冲绳海槽的地壳内,在一个强烈衰减的、6.8k血/s的层上边,有一个厚5 km、6.0 km/s的层.即使在震中距大于130 km的地方,也没有观测到来自莫霍界面的信号.这里的地壳被认为是大陆型的,但是地壳下部的Q值低,而上地慢顶部的波速和Q值都狠低. 用10台海底地震仪记录了一个月的天然地震,在这个地区测到了十分活跃的微震活动.有些海底地震仪记录到一些特殊震相,怀疑它们是来自岩浆席的反射波,类似于火山氮动产生的特珠波.     

珠江口海域滨海断裂带的地震学特征

利用2010年珠江口外海陆地震联测数据,探测到滨海断裂带在担杆岛外12 km处发育,断裂带主体倾向东南、宽约20 km,沉积层在断裂带内迅速增厚引起陆上固定地震台站的Pg震相在对应断裂带位置的走时明显滞后.通过震相分析和走时正演拟合,获得了滨海断裂带两侧由浅至深的纵波速度结构模型,断裂带内部沉积层速度为1.8~3.5 km/s,上地壳速度5.2~6.1 km/s,下地壳速度为6.3~6.6 km/s,莫霍面的埋深由滨海断裂带陆侧的29 km抬升至其海侧的27 km.滨海断裂带两侧的地壳结构特征明显不同,证实了该断裂带是华南陆区正常型陆壳与南海减薄型陆壳分界断裂的性质.在华南沿海和海陆过渡带的下地壳顶部探测到厚约3 km、层速度为5.5~5.9 km/s的低速层,往海域逐渐减薄尖灭.壳内低速层是地壳中的力学软弱带,与近似正交的NEE向滨海断裂带和NW向断裂带共同组构成了该区地震活动的孕震构造.     

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得到该区地壳5层结构和速度分布模型,并结合该测区的地质、地震、地热和矿产分布等资料进行了初步讨论．     

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...     

随县-西安剖面地壳结构的初步研究

本文对随县-西安测线的地震测深资料进行了初步分析,讨论了该剖面地壳内主要界面的震相特征。通过对观测走时的分层反演及综合反演,得到三层的地壳模型。地壳的平均速度为6.33km/s,厚度约34km,上地幔顶部的速度为8.10km/s。下地壳是由高速及低速层交替构成,高速层的速度为7.39km/s。构制了主要界面的剖面起伏图,并进行了讨论。     

用深反射大炮对大巴山-秦岭结合部位的地壳下部和上地幔成像

根据近垂直反射原理对秦岭和大巴山结合部位的深地震反射测线上的5个大药量的反射大炮进行静校正、去噪、速度求取、CDP分选等处理获得沿深地震反射测线的大炮单次覆盖剖面.单次剖面和原始单炮数据结果初步显示:深地震反射测线最南端TWT 16 s处存在地幔反射,该地幔反射界面向北可以追踪到凤凰山下TWT 18.5 s.地幔反射在原始大炮数据表现为信噪比较高的连续震相.莫霍面反射在凤凰山南10km,TWT在16 s,从该处向南莫霍面震相难以识别,不能追踪;从该处向北,莫霍面反射可连续追踪,界面变化平缓、南深北浅,在测线最北端莫霍面反射TWT 14.2 s.初步认为测线最南端的地幔反射为扬子板块向北俯冲证据.     

云南思茅—中甸地震剖面的地壳结构

云南思茅—中甸宽角反射/折射地震剖面切割松潘—甘孜、扬子和华南三个构造单元的部分区域. 我们利用初至波和壳内反射波走时层析成像获得地壳纵波速度结构. 在获得新的地壳速度结构模型基础上，利用地震散射成像思想和低叠加次数的叠前深度偏移方法重建了研究区的地壳、上地幔反射结构. 综合分析研究区地壳P波速度模型和壳内地震反射剖面发现：沿测线从北至南地壳厚度从约50 km减薄至35 km左右，地壳厚度的减薄量主要体现在下地壳，剖面北段下地壳厚度约为30 km，剖面南段下地壳厚度仅为15 km左右；上地幔顶部局部位置P波速度值偏低，一般为76～78 km/s，反映出云南地区是典型的构造活动区的特点.剖面沿线地壳内地震反射发育，其中莫霍强反射出现在景云桥下方；在景云桥弧形断裂带8～10 km深处出现宽约50 km的强反射带.     

云南思茅—中甸地震剖面的地壳结构

云南思茅—中甸宽角反射/折射地震剖面切割松潘—甘孜、扬子和华南三个构造单元的部分区域. 我们利用初至波和壳内反射波走时层析成像获得地壳纵波速度结构. 在获得新的地壳速度结构模型基础上，利用地震散射成像思想和低叠加次数的叠前深度偏移方法重建了研究区的地壳、上地幔反射结构. 综合分析研究区地壳P波速度模型和壳内地震反射剖面发现：沿测线从北至南地壳厚度从约50 km减薄至35 km左右，地壳厚度的减薄量主要体现在下地壳，剖面北段下地壳厚度约为30 km，剖面南段下地壳厚度仅为15 km左右；上地幔顶部局部位置P波速度值偏低，一般为76～78 km/s，反映出云南地区是典型的构造活动区的特点.剖面沿线地壳内地震反射发育，其中莫霍强反射出现在景云桥下方；在景云桥弧形断裂带8～10 km深处出现宽约50 km的强反射带.     

青藏高原瑞利波相速度与深部结构的横向变化

利用中美合作在青藏高原布设的11台 PASSCAL 宽频带数字地震仪记录到的瑞利面波资料,测得青藏高原内不同块体的瑞利面波相速度(周期为10——120s),并反演了不同路径的地壳上地幔 S 波速度结构,发现青藏高原 S 波速度结构的横向变化显著.亚东——安多裂谷带的面波频散与相邻的块体差异最大,温泉至日喀则路径的相速度比其它路径的相速度明显偏高.该路径的地壳平均速度为3.79km/s,比其它路径的地壳平均速度3.40——3.50km/s高得多.青藏高原内不同块体的地壳中均有低速层存在,但低速层的厚度和速度不尽相同.位于北部的松潘甘孜块体。其地壳较薄约为65km,Sn 速度为4.48km/s,而且在约120km 深处的上地幔中存在一厚度为60km,速度为4.15km/s 的上地幔低速层.其它路径的上地幔速度相近,均没有明显的上地幔低速层出现.羌塘块体与拉萨块体的瑞利波相速度和 S 波速度结构极为相似,上地幔顶部的速度较松潘甘孜块体略高.在青藏高原广大地区中,地壳的平均速度低,普遍存在地壳低速层;上地幔顶部的横波速度为4.50——4.65km/s,上地幔中或者没有低速层或者低速层埋藏较深.      

青藏高原东南部地区瑞雷波相速度层析成像

本研究收集了"中国地震科学探测台阵-南北地震带南段"项目325个流动宽频带台站于2011年8月至2012年9月记录的远震垂直向资料,利用双台法测得了3594条独立路径上的瑞雷波相速度频散曲线,反演得到了青藏高原东南部地区周期10~60s瑞雷波的相速度分布图像.空间分辨尺度图表明,在台站覆盖范围内的绝大部分地区横向分辨率达到50km.2D相速度分布图显示,青藏高原东南部地区地壳上地幔S波速度结构存在较明显的横向非均匀性.短周期(如10s)的相速度分布主要受地表沉积层厚度的影响.绝大多数地震发生在周期15s相速度图上的低速区或高低速的陡变梯度带附近,充分说明该区的强震活动与中上地壳速度结构的变化有直接关系.中等周期(如20~30s)的相速度分布主要与中下地壳速度结构、地壳厚度密切相关,小江断裂、松潘—甘孜块体呈现最显著的低速,可能暗示这两处的中、下地壳存在低速层.较长周期(如40~60s)的相速度分布与上地幔顶部热状态和构造活动(如岩浆作用)有关.滇西南地区表现为大范围的显著低速,可能暗示滇西南地区上地幔顶部物质存在部分熔融.不同构造块体下方的频散曲线,具有不同的相速度特征.腾冲火山下方的频散曲线在10~60s一直为较低的速度,尤其是到40s以后,相速度随周期的变大增速明显放缓,至60s比其他任何块体速度都低,暗示腾冲火山区下方的低速至少来自上地幔顶部(约100km).     

用地震折射测量资料研究加州大峡谷轴部的地壳结构

1982年,美国地质调查局在加州峡谷区域收集了六个地震折射剖面;三个轴向剖面,最大地检偏移为160km,三个与峡谷轴向垂直的短剖面。这篇文章介绍了中心主轴剖面的二维射线追踪和理论地震图模拟的研究成果。中部大峡谷轴部区域的地壳具有横向不均匀性,但是通常由沉积覆盖和可区分的上、中、下地壳所组成。沿着纵剖面沉积岩厚度为3—5km,速度随深度变化由1.64km/s增至4.0km/s,基底(上地壳)由四部分组成;(1)速度为5.4—5.8km/s的层厚度为1.0—1.5km。(2)速度为6.0—6.3km/s的层厚度为3—4km。(3)速度为6.5—6.6km/s的层厚度为1.5—3.0km。(4)以及一个厚1.5km的横向不均匀层,速度为6.8—7.0km/s。中地壳位于深11—14km处,厚度为5—8km,具有6.6—6.7km/s的速度。此剖面西北部,中地壳存在一个低速带,位于速度为6.8—7.0km/s层之下。下地壳位于深16—19km处,厚度为7—13km,速度是6.9—7.2km/s。在此模型中,由西北至东南,地壳厚度逐步由26km增至29km。     

渤海东南部深地震探测与地壳结构研究新进展——OBS2013剖面数据处理分析

OBS2013测线沿NNW-SSE方向跨越渤中坳陷和胶东隆起次级构造以及张家口-蓬莱和郯庐两条深大断裂带.对测线上13个站位折合剖面进行震相分析,识别出丰富的Ps、Pg、PcP、Pn和PmP震相.通过射线追踪和走时拟合,建立了二维P波速度结构模型.模型将渤海深部速度结构分为6层,最上部两层为新生界,速度由1.8~2.0km/s变化为4.4~4.7km/s,埋深为0.5~7.2km,并向胶东隆起方向逐渐尖灭.向下依次分为上地壳下部、中地壳和下部地壳,地壳速度由5.6~5.9km/s变化为7.0km/s,其中上地壳底界面埋深11.1~12.9km,中地壳底界面埋深18.0~18.9km,莫霍面在渤中凹陷处埋深最浅为25.5km,向胶东隆起方向逐渐增大到30km.莫霍面之下上地幔顶部速度为8.0~8.1km/s.渤海下部地壳厚度变化接近5km,从下地壳到上地幔顶部均无明显的大尺度横向速度变化,岩浆底侵不发育.结合已有研究成果,推测渤海东南部与华北克拉通中部相比,下地壳厚度减薄9~13.4km,地壳减薄非常有限,具有典型陆壳特征.     

福建漳州地热田及其邻近地区的地壳深部构造特征

本文根据1985-1986年在福建省穿过漳州热田地区完成的一条NNE向地震折射剖面资料,采用一维与二维射线追踪和理论地震图拟合、反演等方法,获得了该地区比较详细的地壳与上地幔顶部结构及速度分布图像.结果表明:漳州热田地区正好位于一个地壳厚度突变带上,从漳州市往南向海岸方向地壳上隆,厚度只有29.5km,往北迅速加大到32.0 km左右;在这个突变带上地壳内所有速度界面均发生扭曲甚至错动,它可能是一个断裂带;地壳中部有一个横向延伸有限的低速区,其最低速度小于5.80km/s,顶部深度大于10.2km,这个低速区正好位于漳州市下方的地壳突变带上.作者推断它很可能就是漳州热田的壳内热源体,并可能是一个部分熔融体.