冈瓦纳型和扬子型地块地壳结构: 以滇西孟连-马龙宽角反射剖面为例

滇西孟连-马龙宽角反射地震剖面切过保山地块(冈瓦纳型), 思茅地块和扬子地块(扬子型)西南部. 通过解释宽角反射地震资料, 获得了这3个地块与昌宁-孟连和墨江缝合带的壳/幔纵波速度结构及相应的地壳和上地幔反射结构图像. 结果表明:思茅地块的地壳P波速度较之保山和扬子地块西南部低, 地壳厚度由保山地块、思茅和扬子地块西南部逐渐增厚. 这三个地块的地壳反射图像也具有明显的差异. 冈瓦纳型地块内上地壳反射发育, 而中下地壳反射很弱. 扬子型地块内地壳反射发育. 思茅与扬子地块西南部反射图案有明显的特殊性. 研究区地壳厚度为 40 km左右. 最后对滇西三个地块的地壳增厚的方式、地震孕育的构造环境冈瓦纳型和扬子型地块的相互作用进行了讨论.     

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、V_p/V_s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V_p/V_s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V_p/V_s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.     

利用远震接收函数研究安徽及周边地区地壳结构和各向异性

为了研究安徽及周边地区的地壳精细结构及其动力学变形机制,本文利用中国地震台网50个固定台站记录的远震波形数据,采用"水准量"反褶积法提取P波接收函数,采用H-κ叠加技术和莫霍面Ps横波分裂技术,获得了各台站下方的地壳厚度、纵横波速比和地壳各向异性信息.H-κ叠加结果显示:研究区域的地壳厚度和纵横波速比在空间分布上均存在明显的区域特征.华北地块地壳厚度较薄,平均厚度约29 km,且相对平坦,波速比较高,表明地壳中镁铁成分居多.大别造山带地壳较厚,平均为33.1 km,但波速比变化较大.造山带主体波速比约为1.75甚至更低,是长英质-中性岩石特征,与造山带中下地壳拆沉有关,而造山带北部的六安断裂带出现的高波速比与局部岩浆活动产生的基性火山岩有关.扬子地块地壳厚度介于前两者之间,平均为31.5 km,波速比局部特征明显.黄山区域波速比为1.79,反映了该区域中酸性花岗岩特征.地壳各向异性结果显示:整个研究区域的分裂时间为0.2～0.6 s.华北地块横波快波方向总体为NW-SE向,与SKS分裂方向和GPS方向一致,表明壳幔变形方向一致,再结合华北块体地壳厚度较薄和高波速比,推测华北地块在拉张应力下,上地幔物质上涌,侵蚀下地壳,导致地壳变薄和火山岩成分增多.大别造山带区域的快波方向表现为NW-SE向,这与SE向的中下地壳塑性流动或多期的拆离折返构造事件吻合.郯庐断裂带附近的快波方向为NE-SW甚至N-S向,反映了该断裂带在其东西两侧挤压作用下,近南北向拉张运动.     

利用接收函数与面波频散研究青藏高原东南缘壳幔结构

青藏高原东南缘对于青藏高原的隆升、增厚和物质逃逸等问题有着重要的研究价值。本文对研究区内布设的"中国地震科学台阵探测"项目350个流动台站及中国地震台网86个固定台站的观测记录进行处理,通过接收函数方法获得了台站下方的地壳厚度、v P/v S波速比及上地幔过渡带速度间断面成像结果。然后利用样条曲线构建速度模型,通过NA算法对收集的瑞利波群速度及相速度频散曲线进行反演,获得研究区域的壳幔S波速度结构。最后将接收函数与面波频散联合反演,获得了研究区域的地壳厚度、沉积层厚度及壳幔速度结构。结合青藏高原东南缘的地质、地球物理资料,探讨研究区域壳幔构造变形机制。研究结果显示,青藏高原东南缘的地壳厚度有着强烈的横向变化,从西北往东南方向地壳厚度逐渐变薄。研究区域西北部的川西北次级块体地壳厚度最厚,其地壳厚度超过了60km,而研究区域东南部的扬子块体下方地壳厚度最薄,最薄的地壳厚度不到30km。研究区域下方Moho面与地表地形的起伏有着很好的一致性,地形较高的区域往往有着较厚的地壳厚度,地形较低的区域其地壳厚度也较薄。研究区泊松比分布同样存在较大的变化,东南部的扬子块体、印支块体部分区域有着较低的泊松比分布,最低值在0.19左右。而在西北部的川西北次级块体、滇中次级块体北部及腾冲火山区域有着较高的泊松比分布,泊松比最高值出现在腾冲火山区及川滇块体与四川盆地交界区域,其泊松比值高达0.31左右。推测在川滇块体与四川盆地交界区域可能存在部分熔融,腾冲火山区域高的泊松比可能代表了腾冲火山下方有熔融或部分熔融的岩浆存在,而攀枝花等区域较高的泊松比可能与峨眉山大火成岩省地幔柱活动导致基性岩浆侵入地壳有关。研究区沉积层厚度与区内主要沉积盆地的分布位置及形态有着较好的对应关系。区内沉积盆地包括四川盆地、楚雄盆地及思茅盆地。其中,四川盆地沉积层厚度较大,而楚雄盆地及思茅盆地的沉积层厚度相对较小。此外,在腾冲附近也存在有一定范围的沉积层分布,可能与腾冲火山有着一定的关系。在研究区域内,由北向南呈条带状分布有两条主要的低速体,这两条低速体主要分布在中下地壳内。其中西低速体从川西北次级块体向南延伸在部分区域穿过了丽江断裂到达滇中次级块体下方,东低速体则主要沿小江断裂分布,向南延伸到24°N左右。在中下地壳内的两条低速体之间似乎并不相连,位于小江断裂下方的东低速体与位于川滇块体下方的西低速体被四川盆地及峨眉山大火成岩省内带范围的高速构造所隔开。从H-κ方法得到v P/v S波速比是判断物质是否熔融或部分熔融的关键参数,在小江断裂南段区域并不存在一个较高的v P/v S值,表明东低速体似乎缺少发生部分熔融的条件。多种地球物理结果上的差异及不一致可能说明青藏高原东南缘下方的低速体不仅在位置与形态上较为复杂,其变形演化机制及物理特征同样存在进一步研究的空间。在上地幔顶部,研究区域南北部表现出不同的速度分布情况。在26°N以北区域,S波速度主要表现为高速异常,而在26°N以南区域,S波速度表现为低速异常。结合GPS观测资料及壳幔各向异性研究成果,推测在研究区域26°N以南区域壳幔变形解耦。在此区域内,上地幔顶部的低速异常异于地壳和上地幔的解耦,其中脆性上地壳沿着走滑断层侧向挤出,围绕着东喜马拉雅构造结顺时针旋转,而岩石圈上地幔则主要受印度板块向东俯冲作用的影响,运动方向表现为东西向。上地幔过渡带深度,腾冲火山下方的低速体可能造成了410km间断面的加深。而在研究区域中部104°E以西区域,推测由于印度板块俯冲带来较冷的物质,使得温度降低,660km间断面加深,过渡带增厚。在滇中次级块体有着较高的P波速度异常及较厚的过渡带厚度,显示出该区域温度较低。而在扬子块体下方为低速异常及较薄的过渡带厚度,表明了该区域温度较高。     

利用P波接收函数研究新疆不同地块台站下方地壳结构

利用三分量远震波形资料,计算获得了新疆不同地块的10个数字地震台下方的体波接收函数,由H-κ叠加方法得到了各台站下方的地壳厚度和泊松比。结果表明:(1)新疆地区地壳总体趋势是北部薄、西南部厚,盆地薄、山区厚,高原区最厚,且不同地块的地壳厚度相差很大,地壳厚度最薄的台站是南天山地体的拜城台(42.9 km),地壳厚度最大的台站是位于喀喇昆仑地体的塔什库尔干(69 km)。(2)新疆地区泊松比变化复杂(0.22~0.31),其中阿尔泰地块(哈巴河台)下方的泊松比最低(0.22),较低的泊松比可能表明哈巴河台下方的地壳物质组分主要为长英质组分为主;而喀喇昆仑地体(塔什库尔干台)、南天山地体(拜城台)、塔里木地块(巴楚台)的泊松比具有较高的值0.29~0.31,较高泊松比的台站反映了在地壳成岩过程中存在地幔物质(铁镁质)的参与和地质演化有关。     

基于远震P波接收函数研究江苏地区地壳厚度和泊松比

根据江苏数字地震台网32个宽频带地震台站记录的远震波形资料,使用时间域反褶积的方法提取P波接收函数,由H-K叠加搜索方法反演得到各台站下方的地壳厚度和泊松比。结果表明:①江苏地区地壳厚度整体呈现自东向西增厚趋势,具有明显的空间分布特征,与该区地质构造背景有较好的对应。主要表现为:苏鲁造山带地区地壳厚度高于其周边地区;华北板块的地壳厚度变化比较平缓,主要为32～33 km;下扬子板块地区的地壳厚度变化较大,为27～34 km,位于该区中东部大陆边缘地区的台站下方平均地壳厚度约为28 km。②研究区泊松比为0.22～0.28,受高压和超高压变质岩带影响,苏鲁造山带及周边地区的泊松比较高;下扬子板块的茅东断裂及周边地区的泊松比变化明显,呈高低相间分布,且泊松比高值区及变化明显区与地震活动性具有一定的关系。     

云南地区地壳各向异性及其动力学意义

本文使用中国地震局地壳应力研究所2010—2011年期间在云南地区布设21个宽频带野外流动地震台记录到的波形资料,经时间域迭代反褶积求取远震接收函数,并挑选高质量Pms （莫霍面转换）震相,利用切向能量最小化方法获得283对高信噪比的径向和切向对应的Pms分裂参数,从而得到云南地区各台下方地壳各向异性. 结果显示,研究区内慢波时间延迟量在0.125 s和0.40 s之间变化,平均为0.25 s,且各向异性强弱与构造分布有一定相关性. 在扬子地台和保山地块表现为相对较强的各向异性,而思茅地块相对弱些,说明这些块体受下地壳流的影响作用各不相同. 从各向异性快波方向分布来看,在扬子地台和思茅地块除红河断裂带和澜沧江断裂带走向变化明显地区（如YNL04和YNL12台）外,各向异性方向均与断裂带走向近似平行,说明研究区内大型断裂带控制着下地壳流的构造变形. 腾冲地区的各向异性与其他三个块体均不相同,在该块体内部各向异性快波方向近似呈现出以火山为中心发散状分布,可能说明腾冲火山下方地幔热物质上涌到达下地壳后受上地壳的阻挡作用向四周发散的原因.     

腾冲火山区的地壳厚度和平均泊松比研究

腾冲是青藏高原东南缘重要的第四纪火山活动区域,全新世以来的火山主要集中在腾冲盆地的中央,由北向南形成一个串珠状的火山链.为了深入探索这一火山区的深部结构和岩浆活动特征,我们在腾冲北部开展了为期一年的流动地震观测,利用接收函数方法计算了台站下方的地壳厚度、平均波速比和泊松比,研究结果揭示出测线下方地壳结构与岩浆活动及火山分布的对应关系.测线北部7个台站的地壳厚度在35.4~37.6 km之间,平均波速比为1.82~1.92、泊松比为0.28~0.31,其中马站附近莫霍面抬升幅度最大,与相邻地区莫霍面深度相差1~2 km,平均波速比和泊松比也达到最大值.相比之下,测线南端两个台站的地壳厚度接近40 km,平均波速比和泊松比仅为1.61~1.64和0.18~0.20,与测线北部7个台站的地壳结构相差甚大.分析表明地幔上涌对火山区莫霍面的局部抬升产生了一定影响,火山湖、黑空山、大-小空山和打鹰山下方应该存在一个相互联通的壳内岩浆囊.该岩浆囊在南北方向上的尺度约为20 km,热流活动以及幔源物质的侵入是地壳平均波速比和泊松比偏高的主要原因,它与热海附近的地温异常区分属两个不同的壳内岩浆存储系统.     

基于远震P波接收函数计算巴里坤台站下方的地壳厚度和泊松比

从巴里坤地震台站记录到的连续地震波形数据(2010-01~2013-12)中截取震中距30°~95°,震级MS≥5.0共计282次远震波形数据。用时间域迭代反褶积方法提取远震P波接收函数,采用H-κ叠加搜索方法反演台站下方的地壳厚度和泊松比,结果表明:巴里坤台站下方的地壳厚度为42.6 km,泊松比值为0.31,这与前人的研究成果基本一致。     

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.     

基于多台站的接收函数和重力联合反演确定莫霍面起伏和地壳平均波速比

地壳厚度和波速比是研究地壳结构和组分的两个重要参数,可为区域构造研究提供重要约束。接收函数被广泛地用于确定地壳厚度和波速比,例如H-κ方法或H-κ-c方法,但是该方法只能确定台站下方的地壳厚度和速度比,当地震台站分布稀疏时,很难约束台站间的横向不均匀性。另一方面,重力数据也可用于莫霍面的起伏变化研究,它在横向上覆盖很好,有较高的分辨率,但在纵向上分辨率相对较低。为此,本研究提出了一种联合反演算法求解莫霍面深度和地壳波速比参数。联合反演算法综合考虑了接收函数在纵向上的较高分辨率和重力数据在横向上的较高分辨率,同时拟合区域内所有台站上的接收函数和区域重力数据。模型测试表明联合反演算法较单一的接收函数反演更精确,特别是对于地壳厚度的确定。     

中国华南地区地壳厚度与波速比分布特征及其地质意义

本研究利用中国国家地震台网336个固定地震台站记录的远震波形资料,通过P波接收函数Hκ分析估算了中国华南地区的地壳厚度和地壳平均波速比.研究结果显示,地壳厚度约为25?46 km,整体表现西深东浅的变化特点.研究区地壳厚度变化分别与布格重力异常和地形呈现负相关和正相关.扬子块体东部显示较低地壳波速比(＜1.7)可能与地...     

利用远震P波接收函数研究中国福建地区地壳厚度和泊松比

地壳厚度和泊松比是反映地壳结构和内部物质组成的重要参数,能够为区域构造和动力学研究提供重要依据.本文基于福建地区分布相对均匀的88个测震台2014—2017年的远震波形数据提取P波接收函数,采用H-κ叠加获得台站下方的地壳厚度和泊松比,并与该地区已有的研究结果进行对比、分析及整合,最终获得了研究区117个观测台站下方的...     

南岭-武夷交汇区的深部背景及地壳泊松比

为研究南岭-武夷交汇区深部动力学过程提供深部背景资料和科学依据,本文利用远震P波接收函数H-κ叠加和共转换点（CCP）叠加两种方法获取了研究区66个宽频带流动台站及24个固定台站下方的地壳厚度、泊松比和Moho面起伏形态,揭示了扬子地块与华夏地块地壳结构及泊松比变化特征,给出了南岭和武夷之间一条莫霍凸起带的高分辨图像.
结果显示：（1）研究区内地壳厚度平均值为31.2 km,泊松比平均值为0.23,总体呈现薄地壳、低泊松比的特点.地壳厚度从西北往东南由厚变薄,与区域地壳伸展特征相一致.（2）在韶关-赣州-吉安-南昌一线存在条带状薄地壳结构,平均值为28 km,呈南西-北东向展布,对应的泊松比值略微升高.推测地壳减薄带的形成可能与来自南海方向的地幔热流上涌有关.（3）江南造山带的泊松比整体偏低,存在两处平均值小于0.21的区域.华夏地块内地壳厚度与泊松比之间存在弱的负相关,表示随着地壳厚度的增大,铁镁质的下地壳厚度在整个地壳厚度中所占的比例减小.     

辽东台隆、燕山带和兴蒙造山带台站下方地壳厚度和平均波速比(VP/VS)的横向变化及其构造意义

本文研究采用接收函数H-κ方法获得了辽东台隆、燕山带和兴蒙造山带台站下方的地壳厚度和平均波速比(VP/VS).结果显示,研究区域三个构造区地壳平均厚度略有差别,分别为32、33 km和35 km,但横向变化特征各异.辽东台隆地壳中间厚两端薄,燕山带地壳厚度的变化相对平缓,而在兴蒙造山带内,以索伦缝合带为界地壳呈由东南向...     

秦岭造山带与南北相邻地带远震接收函数与地壳结构

从2013年3月至2014年11月,我们布设了一条延川—涪陵的流动宽频带地震台阵,剖面由70个流动台站组成,全长约900km,穿越华北克拉通、秦岭—大巴造山带和扬子克拉通东北缘陆内三大构造单元.利用记录到的远震波形资料,提取得到5638个远震P波接收函数,使用H-κ叠加扫描和CCP偏移叠加方法刻划了秦岭造山带与南北相邻地带的地壳厚度、泊松比以及构造界带.研究结果显示,(1)关于地壳厚度:地壳最厚的区域出现在大巴山,地壳厚度集中在47~51km之间,秦岭的地壳厚度相对大巴山较薄,且呈向北减薄趋势,集中在37~46km之间,渭河盆地地壳厚度为本区域最薄地带,在34°N左右处达到最薄为35km,剖面北侧的南鄂尔多斯盆地的地壳厚度变化缓慢,多为44km左右,南侧的四川盆地东北缘的地壳厚度向南缓慢减薄,集中在42~48km之间;(2)关于泊松比:使用接收函数H-κ叠加扫描法得到了沿剖面各台站下方地壳的平均纵、横波速度比VP/VS(κ),进一步计算得到泊松比σ,泊松比具有明显的横向分块特征,秦岭造山带的泊松比明显低于南北两侧区域,其小于0.26的泊松比表征着该区域地壳物质组分主要为酸性岩石,亦即其酸性长英质组分上地壳相对于基性铁镁质组分下地壳较厚,该区域没有高泊松比分布则表明不存在广泛的部分熔融.(3)关于构造界带:秦岭—大巴造山带与扬子克拉通的边界并非在勉略构造带,应向南移至四川盆地的东北缘,华北克拉通和扬子克拉通分踞秦岭—大巴造山带南、北两侧,且分别以较陡倾角向南和相对较缓的倾角向北俯冲于秦岭—大巴造山带之下,使得秦岭—大巴造山带呈不对称状扇形向外扩展与向上抬升的空间几何模型.秦岭和大巴山之间33°N附近存在分界面,两区域地壳厚度与泊松比特征各异.     

利用接收函数研究青藏高原东南缘的地壳上地幔结构

本文使用位于青藏高原东南缘的25个地震台站的远震数据,采用P波和S波接收函数的方法研究了台站下方的Moho深度、泊松比以及地幔过渡带的厚度.计算结果表明：① 青藏高原东南缘的地壳厚度由松潘—甘孜地体和羌塘地体的约60 km,向邻区的印支地体以及扬子板块分别减薄为约38 km和约42 km; ② 羌塘地体的泊松比主要集中范围为0.25～0.28,地壳物质组分主要为中基性岩石,推测与下地壳镁铁质成分的增加有关.松潘—甘孜块体、印支块体和扬子板块的泊松比为0.25～0.26,主要为中酸性岩石组分.缺乏高的泊松比(≥0.30)分布表明青藏高原东南缘的地壳不存在广泛的部分熔融,但是不排除局部部分熔融的存在;③ 青藏高原东南缘的羌塘地体内存在一个比较明显的、异常变化范围为10～26 km的地幔过渡带增厚区域,其对应着地幔过渡带内100℃～260℃的温度降低,可以推断与此异常区域的地幔过渡带内存在俯冲的板块有关.     

接收函数与重力联合估计的技术与应用研究进展

接收函数与重力联合估计技术是一种估计地壳厚度和波速比参数的方法,自2011年由Lowry和Pérez-Gussinyé提出以来,经过国内外学者的发展和改进,该方法已日渐成熟,应用领域渐广.与单一接收函数H-κ叠加法相比,该方法由于引入了重力约束,可以在一定程度上降低估计的不确定性,获取台站下方更为准确的地壳厚度与波速比...     

青藏高原东南缘Moho面速度密度跃变研究

青藏高原东南缘地下深部结构的研究对了解青藏高原的变形机制和动力学过程具有重要意义.本文利用四川、云南固定台站记录到的远震波形资料,首先采用接收函数H-k叠加方法获得青藏高原东南缘台站下方的地壳厚度和波速比.进而利用接收函数一次转换波和多次波幅度信息确定了青藏高原东南缘Moho面上的S波速度和密度跃变.研究结果表明:研究区由南到北地壳厚度逐渐增加,从永德、沧源、孟连地区的33 km左右增至巴塘地区的69.7 km左右,厚度变化了近乎37 km.四川盆地和松潘甘孜块体南部的姑咱地区具有高泊松比、速度密度跃变较小特征,表明这两个地区含有较多铁镁物质.腾冲地区、龙门山西侧的汶川地区、四川盆地西南缘的沐川地区以及则木河断裂的石门坎至东川地区同属于高泊松比、速度密度跃变较大,显示这些地区壳内存在部分熔融.     

用接收函数研究川滇地区国家地震台下地壳厚度及波速比

本文利用远震接收函数的方法,对川滇地区的昆明、腾冲、成都和攀枝花等4个国家地震台的台基下方不同方向的莫霍面深度及波速比进行了研究和分析。结果表明:昆明地震台台基下方的莫霍面深度基本在50km左右,波速比为1.62～1.69,地壳厚度和波速比不因方向不同而发生明显的变化;腾冲地震台台基下方的地壳厚度有着比较明显的方向性,东北方向厚为40.7km,东南方向为49.7km,两个方向的波速比相差也很大,差值达到0.2;成都地震台台基下方莫霍面的深度在40km左右,但是东北和西南方向要加深8km,两个方向波速比相差0.13;攀枝花地震台台基下方的地壳厚度比较稳定,厚度在60km左右,波速比变化也不明显。