长白山天池火山区三维地壳结构层析成像

利用长白山天池火山区三维空间深地震测观测系统所采集的反射P波走时资料,采用层析成像技术,重建了该区地壳界面构造形态和速度分析图像。界面成像结果表明：研究区地壳界面总体上显示了由北西向东南加深的趋势;马鞍山—三道白河断裂和富尔河—红旗河断裂是本区两条主要的深部构造,尤其是马鞍山—三道白河断裂,北北东向穿越天池火山口,其两侧的地壳界面存在明显的错断,预示了该处地壳厚度陡变或深大断裂带的存在,速度成像结果显示在10km深度,明显的P波低速异常分布在天池周围;15km深度上它表现为一个近南北向的P波低速异常条带,其延展尺度南北向为80~90km,东西向30~40km;随着深度的增加,P波低速异常分布在天池西侧,其尺度有明显的缩小,分布范围更加集中,而且低速扰动幅度更大。这种P波速度异常的变化图像在一定程度上反映了天池火山口下方壳内岩浆系统的空间分状况。     

长白山天池火山区岩浆系统深部结构的深地震测深研究

利用三维深地震测深技术，研究了长白山天池火山的岩浆系统．结果表明，以低P波速度为主要特征的长白山天池火山岩浆系统在地壳范围内可分为3个深度层次:在9～15km深度，岩浆系统分布的主要特征是范围广、尺度大、近南北走向，是地壳内储存岩浆的主要位置；自15km深度以下直至下地壳，其分布横向尺度较小，显示出岩浆自上地幔侵入地壳的痕迹，这也意味着长白山天池火山的岩浆系统极有可能延伸到上地幔，或更深；在地壳浅部，深度小于8～9km范围内，岩浆的分布范围更小一些，集中在天池火山口稍偏北的南北方向上．如果说低Ｐ波速度与岩浆系统关联的话，那么它反映出这部分岩浆仍然处于较高温度状态．从这个意义上讲，长白山天池火山的岩浆系统至少不是残留的，或者说是处于活动状态．      

长白山火山区壳幔S波速度结构研究

利用面波层析成像和远震接收函数方法对长白山地区的地壳上地幔速度结构进行了研究。结果表明:长白山火山区附近存在岩石圈减薄、上地幔软流圈增厚以及上地幔S波速度降低等与上地幔高温物质有关的现象,它表明长白山的岩浆系统一直延伸到上地幔软流圈范围。天池火山区地壳内部存在明显的S波低速层,在离天池火山口较近的WQD台附近,低速层顶部埋深约8km,厚度近20km,S波最小速度约2.2km/s。在距离天池火山北部50km的EDO台地壳中没有明显的低速层。火山区S波速度结构总体表现出距离天池越近,地壳的V_P/V_S越大,低速层的厚度和幅度增加的特征,表明天池火山口附近地壳内部存在高温物质或岩浆囊。CBS台站不同方位的接收函数及反演结果表明,地表低速层厚度以及莫霍面深度存在随方位的变化。地表低速层在南部方向明显较厚,莫霍面深度在南部天池火山口方向存在小幅度抬升。CBS台站附近特殊的近地表速度结构可能是该台站记录的火山地震波形主频较低的主要因素。天池火山口附近莫霍面的小幅度抬升意味着存在与火山作用有关的壳幔物质交换通道     

华北莫霍面构造形态-深地震测深数据的三维反演

给出了利用反射波走时重建地壳三维界面的方法 ,并处理了华北地区人工地震测深测线网中的PmP走时资料 ,获得了研究区莫霍界面的三维构造形态 ,确定了壳内深断裂的展布。结果表明 ,研究区莫霍界面埋深整体上由东南向西北加深 ,并在这一背景之上呈现波浪起伏 ,断陷盆地对应上地幔的隆起 ;区内存在数条延伸至莫霍面的地壳深断裂 ,其中大致沿北东走向展布的地壳厚度陡变带和沿北西西向的地壳厚度变异带是区内两条主要的深部构造带。将研究结果与本区中、强地震空间分布特征相结合 ,揭示了地震活动的深部构造背景     

用地震走时反演计算长白山天池火山区二维地壳泊松比

尝试应用一种同时获得地壳二维速度结构和界面形态的地震走时反演算法， 通过分别反演P波和S波速度结构， 计算深地震测深剖面的泊松比分布的方法， 并对长白山天池火山区测深剖面（L1）进行处理解释. 计算表明， 该方法克服了传统基于正演计算方法的诸多缺陷， 是计算测深剖面泊松比分布的行之有效的方法， 特别是在对火山岩浆系统及地壳断裂带研究中具有重要意义. 研究结果显示， 天池火山口下的地壳低速体内有一宽约30 km、 高约12 km的高泊松比异常区， 其泊松比值高于周围介质8％左右， 应为高温熔融岩石介质， 即岩浆囊. 在其上方直至上地壳顶部有一高泊松比条带， 代表了热物质上移的通道. 在其下部高泊松比区域， 局部深达莫霍面形成了地幔热物质底侵的可能通道. 三维台阵观测的层析成像和大地电磁测深研究结果均与上述结论相印证.      

长白山-镜泊湖火山区地壳结构接收函数研究

利用71个远震的波形资料,用接收函数方法提取了布设在长白山—镜泊湖火山区的34个宽频带流动数字地震台站的接收函数,通过对接收函数反演,获得了台站下方的S波速度结构.研究结果表明,沈阳—敦化一线莫霍面深度32～33km,向西地壳厚度加厚,到长春附近地壳厚度约为36km.在天池火山口莫霍面深度为达38km,而镜泊湖火山口森林的莫霍面深度约为39km.总体看研究区的地壳厚度是南浅北深.长白山天池火山口附近地下10km左右有一明显的低速层存在;镜泊湖火山口森林附近30km也可能有低速体存在;研究发现莫霍面上S波速度梯度在火山口附近和远离火山口有明显区别.在火山口附近其莫霍面的S波速度梯度比非火山口地区的S波速度梯度明显小,说明火山口下与一般的地壳莫霍面结构有差别.研究发现沈阳—敦化一线两侧的莫霍面深度有较大变化,其位置与地表的敦化—密山断裂基本一致,说明敦化—密山断裂是研究区的一条非常重要的地质构造带.     

界面和速度的两步反演-唐山震区三维细结构研究a

研究区域界面和速度的两步反演计算方法．三维界面采用分段非完全多项式描述,三维速度的重建采用泛函空间的最小二乘原理．计算采用两步进行:第1步反演三维界面形态;第2步将剩余走时残差按加权分配的方式进行三维速度反演．处理了唐山滦县震区地震测深资料,获得了唐山震区深部三维构造形态及唐山、滦县震区三维地壳速度分布．结果表明:唐山震区深部三维构造总体为北东走向,北东向的丰台——野鸡坨断裂与北东向的唐山断裂所夹的构造为莫霍界面隆起区. 该区中下地壳三维速度结构沿北东向的唐山断裂存在明显低速异常带,其位置与唐山地震活动带的位置相一致．沙河驿附近较大的低速异常块体对应于较密集的地震分布．该区域存在一条北西向的高速异常带,可能是一条隐伏深断裂．唐山7.8级地震震中区下地壳为北东向的低速异常带与北西向的高速异常带相交处．这两组构造对控制唐山7.8级地震的孕育和发生起了重要作用．      

福建邵武-南平-平潭深地震测深剖面的地壳速度结构及其构造意义

邵武-南平-平潭深地震测深剖面位于福建北部.沿测线用133套数字地震仪接收5次人工爆破激发的地震波,获得了一批高质量的地震测深资料.在记录截面图上作震相分析和走时拾取的基础上,用初至波有限差分层析成像方法获得地壳上部速度结构,并进一步利用地震走时及波形拟合得到了地壳二维P波速度结构与构造特征.结果表明:结晶基底埋深2.0~4.0 km,在福州盆地内最深接近4.0 km.莫霍界面形态整体显示东浅西深,在沿海附近为30.0 km,向西北加深至33.0 km.政和-海丰断裂带东侧下地壳为一层梯度结构,西侧下地壳则大约以23 km深度为界呈两层结构.西侧速度总体低于东侧,且在约22 km深度处存在速度最低为6.25 km s?1的低速层,可能由部分熔融物质组成.政和-海丰断裂是一条地壳深大断裂,应为深部物质上涌的通道,与福建地区始于元古代,结束于晚第三纪的多期岩浆活动和华南大陆的多期次地质构造运动有着直接关系.     

腾冲火山地热区地壳结构的地震学研究

根据腾冲火山地热区实施的人工地震测深剖面资料 ,用有限差分反演和正向走时拟合方法确定了地壳二维 P波速度结构 .地壳模型显示 ,在腾冲的热海热田附近上地壳存在低速异常体 ,它与火山地热活动可能有关 .测线的二维地壳结构上显示出两条地壳断裂 :龙陵—瑞丽断裂和腾冲断裂 ,其中腾冲断裂可能切穿莫霍界面 .同时 ,根据远震波形资料反演腾冲热海热田地区的 S波速度结构 ,也显示出该地区上地壳存在 S波的低速异常 .本文从深部结构方面探讨腾冲火山的成因 .腾冲火山地热区地壳具有低 P波和 S波速度、低电阻率、高热流值和低 Q值 ,以及上地幔也具有低 P波速度的特点 .由此推测地壳内岩浆来源于上地幔 ,腾冲附近地区存在的上地壳低速度异常可与岩浆的分异作用相联系 .与地球上大多数的活动火山一样 ,腾冲火山位于移动板块之间的边界附近 ,属于“板块边界”火山     

大别造山带的地壳结构研究

介绍横穿大别造山带的深地震测深剖面的地壳P波速度结构和密度结构.地表高程最大的岳西至晓天之间存在约5km厚的山根,在晓天-磨子潭断裂下方莫霍界面达4.5km垂直错断表征三叠纪碰撞的古缝合线,在超高压带3km深度以下的相对高速异常区,可能与含量较高的超高压变质岩有关.     

2-D crustal Poisson's ratio from seismic travel time inversion in Changbaishan Tianchi volcanic region

Based on the inversion method of 2D velocity structure and interface, the crustal velocity structures of P-wave and S-wave along the profile L1 are determined simultaneously with deep seismic sounding data in Changbaishan Tianchi volcanic region, and then its Poisson's ratio is obtained. Calculated results show that this technique overcomes some defects of traditional forward calculation method, and it is also very effective to determine Poisson's ratio distribution of deep seismic sounding profile, especially useful for study on volcanic magma and crustal fault zone. Study result indicates that there is an abnormally high Poisson's ratio body that is about 30 km wide and 12 km high in the low velocity region under Tianchi crater. Its value of Poisson's ratio is 8% higher than that of surrounding medium and it should be the magma chamber formed from melted rock with high temperature. There is a high Poisson's ratio zone ranging from magma chamber to the top of crust, which may be the uprise passage of hot substance. The lower part with high Poisson's ratio, which stretches downward to Moho, is possibly the extrusion way of hot substance from the uppermost mantle. The conclusions above are consistent with the study results of both tomographic determination of 3D crustal structure and magnetotelluric survey in this region.     

2-D crustal Poisson’s ratio from seismic travel time inversion in Changbaishan Tianchi volcanic region

Based on the inversion method of 2D velocity structure and interface, the crustal velocity structures of P-wave and S-wave along the profile L ₁ are determined simultaneously with deep seismic sounding data in Changbaishan Tianchi volcanic region, and then its Poisson’s ratio is obtained. Calculated results show that this technique overcomes some defects of traditional forward calculation method, and it is also very effective to determine Poisson’s ratio distribution of deep seismic sounding profile, especially useful for study on volcanic magma and crustal fault zone. Study result indicates that there is an abnormally high Poisson’s ratio body that is about 30 km wide and 12 km high in the low velocity region under Tianchi crater. Its value of Poisson’s ratio is 8% higher than that of surrounding medium and it should be the magma chamber formed from melted rock with high temperature. There is a high Poisson’s ratio zone ranging from magma chamber to the top of crust, which may be the uprise passage of hot substance. The lower part with high Poisson’s ratio, which stretches downward to Moho, is possibly the extrusion way of hot substance from the uppermost mantle. The conclusions above are consistent with the study results of both tomographic determination of 3D crustal structure and magnetotelluric survey in this region. Foundation item: Key Project from China Earthquake Administration and the Project (95-11-02-01) from Ministry of Science and Technology (2001DIA10003). Contribution No. RCEG200401, Geophysical Exploration Center, China Earthquake Administration.     

Two-step interface and velocity inversion

This paper studies the computation method of two-step inversion of interface and velocity in a region. The 3-D interface is described by a segmented incomplete polynomial; while the reconstruction of 3-D velocity is accomplished by the principle of least squares in functional space. The computation is carried out in two steps. The first step is to inverse the shape of 3-D interface; while the second step is to do 3-D velocity inversion by distributing the remaining residual errors of travel time in accordance with their weights. The data of seismic sounding in the Tangshan-Luanxian seismic region are processed, from which the 3-D structural form in depth of the Tangshan seismic region and the 3-D velocity distribution in the crust below the Tangshan-Luanxian seismic region are obtained. The result shows that the deep 3-D structure in the Tangshan seismic region trends NE on the whole and the structure sandwiched between the NE-trending Fengtai-Yejituo fault and the NE-trending Tangshan fault is an uplifted zone of the Moho. In the 3-D velocity structure of middle-lower crust below that region, there is an obvious belt of low-velocity anomaly to exist along the NE-trending Tangshan fault, the position of which tallies with that of the Tangshan seismicity belt. The larger block of low-velocity anomaly near Shaheyi corresponds to a denser earthquake distribution. In that region, there is an NW-trending belt of high-velocity anomaly, probably a buried fault zone. The lower crust below the epicentral region of the Tangshan M _S=7.8 earthquake is a place where the NE-trending belt of low-velocity anomaly meets the NW-trending belt of high-velocity anomaly. The two sets of structures had played an important role in controlling the preparation and occurrence of the M _S=7.8 Tangshan earthquake. Contribution RCEG97006, Research Center of Exploration Geophysics, China Seismological Bureau, China. This project is supported by the Chinese Joint Seismological Science Foundation.     

长白山天池火山区及邻近地区壳幔结构探测研究

对长白-敦化深地震测深剖面资料利用二维射线追踪程序包进行走时拟合及地震图计算,得到了长白山天池火山区及邻近地区地壳上地幔速度结构和深部构造. 结果表明,以C2界面为标志,研究区地壳可分为上部地壳和下部地壳. 上部地壳厚1-23km,P波速度为6.00-6.25km/s;下部地壳厚12-17km,它是由一个较均匀的速度层和一个厚6-km的壳幔过渡层构成. 地壳厚度由敦化一带31-33km向东南逐渐增厚,至天池火山区最深达3km. 在天池火山区地壳存在低速体,其速度较周围介质低约为0.15km/s. 利用地震剖面探测、地震CT和大地电磁测深等结果显示,在天池火山区地壳内存在低速、低密度及低阻异常体,该异常体可能表明壳内岩浆囊的存在.     

2-D crustal structure of Changbaishan-Tianchi volcanic region determined by seismic traveltime inversion

IntroductionTrial-and-error forward modeling of wide-angle seismic reflection/refraction traveltimes for 2-D velocity structure is extremely time-consuming, even for experienced data interpreters. For wide-angle seismic reflection/refraction experiments that consist of numerous shots along a single line, it is quite difficult through repeated trial-and-error forward modeling to construct a 2-D model that fits the data within acceptable limits (Cerveny, et al, 1977; ZHANG, et al, 200 . In ad…     

Seismological study on the crustal structure of Tengchong volcanic-geothermal area

Introduction The Tengchong volcanic-geothermal area is located on the northeast edge of the collision zone between Indian and Eurasian plates, and belongs to Eurasian volcanic zone (the MediterraneanHimalayanSoutheast Asia volcanic zone). In Tengchong area, the Quaternary volcanic, geothermal and seismic activities are all intensive. These phenomena have been drawing the attention of many geoscientists in the world. Their studies are concerned with geology, geophysics, geochemistry, and cr…     

用地震走时反演长白山天池火山地区的二维地壳结构

应用一种同时获得地壳上地幔二维速度结构和界面形态的地震走时反演算法，对在长白山天池火山区L1剖面获得的人工地震折射和宽角反射走时数据进行反演，得到了该剖面的地壳上地幔二维速度结构和构造．结果表明:长白山天池火山口下方中下地壳存在一倒三角状的低速体，壳内反射界面和莫霍面一致呈下凹形态，幅度2～6km不等，形成一个地壳根，推测是长白山天池火山系统．最后将所得结果与SEIS83正演试错模拟结果进行了比较．      

安徽贵池矿集区深部精细结构——来自综合地球物理探测结果的认识

安徽贵池矿集区是长江中下游成矿带中重要的铜多金属矿集区,随着浅表找矿难度的加大,急需了解矿集区深部结构为深部找矿提供深部找矿提供指示.为揭示贵池矿集区深部地壳结构格架、控岩、控矿构造和岩浆系统的空间结构,深化对成矿作用的认识,在该区实施了两条长度各约60km垂直于构造走向的反射地震和MT探测剖面,通过对MT数据有针对性的去噪和反演,获得了研究区10km以浅的地电结构;通过对反射数据的层析反演静校正、叠前保幅多域去噪、精细速度分析和叠前时间偏移等处理,获取了该地区地壳结构的地震成像剖面.结合区域地质构造背景和针对性处理的区域重磁数据,对两条综合探测剖面的反演处理结果进行了分析与解释,研究发现了本区地层的构造反射特征、地壳结构特征和Moho特征,厘定了盖层与基底之间的区域滑脱面、中下地壳滑脱面和Moho面的深度和形态.发现了地壳上冲和俯冲的反射特征,可能是华夏块体与扬子块体晋宁期发生板内碰撞的痕迹.高坦断裂是一个深达地壳级的断裂,其南北两侧具有不同的重磁特征、电性结构特征和地震反射特征,该断裂可能是深部流体上涌的通道,岩浆和地幔热液沿断裂上涌并沿地层和裂隙侵入中上地壳,形成岩基或岩体,或与围岩发生强烈矿化作用形成贵池矿集区多金属矿床.