京津唐及邻区地壳结构的中新生代构造运动响应

以华北地块作为实施“国际地壳与上地幔模型计划（IGCP-474）”示范区,我们综合京津唐及邻区的8条宽角反射地震剖面地壳速度结构, 计算了该区域不同构造域上、中及下地壳平均速度和厚度.利用格里金插值技术构建上、中、下地壳平均速度、厚度和底界深度在空间上变化图像.这些图像指示出,京津唐及邻区发育沿近东西和北东两个方向展布的隆起与拗陷,发育受北东向断裂控制的断隆和断坳.这些地质构造的形成与该区域发生在中生代以来的构造运动密切相关,推断京津唐及邻区在中新生代至少发生三期较强烈的构造运动.结合区域构造研究成果得出,近东西向展布的隆起和拗陷形成于三叠纪,北东向展布的隆起和拗陷形成于侏罗纪,受北东向断裂控制的断隆和断坳则形成于白垩纪以来.由于中地壳为壳内低速层,与上、下地壳的变形规律截然不同,以塑性变形为主,造成中地壳在隆起部位厚度大、速度低,拗陷部位厚度小、速度高,其厚度较大的部位地壳强度整体降低,在后期构造运动中易发生断裂变形,进而控制京津唐及邻区现今地震活动.     

GPS展示的中国大陆主要相对变形特征及强震活动研究

根据GPS观测结果,对全球板块运动特征进行了描述,并分析了其对中国大陆构造及深大断裂形成所产生的影响,指出以南北带为界,西部多以北西向和近东西向断裂为主,东部以南北向和北东向断裂为主,形成这一格局主要是印度板块和北美板块相对欧亚大陆板块长期运动的结果.继而通过张、压、剪切等不同的变形特征讨论了板块运动、断层构造与强震孕育发生之间的关系,结合华北1999-2009年期间多期GPS给出的区域无旋转基准下的水平形变场,从孕震机理上分析了强震孕育的可能性,并分析了5.12汶川地震和3.11日本地震可能对华北产生的影响,认为对华北应该进一步加强研究,对山西断陷带中南部应该给予特别关注.     

青藏高原东南缘三江地区上地壳各向异性初步研究

三江地区位于青藏高原东南缘,川滇菱形块体的西侧.受陆-陆板块碰撞作用的影响,构造活动强烈,地震活动频繁.为研究该区的应力环境、构造特征及二者间的关系,本文使用三江流动线性地震台阵SL-Array（2016-12—2017-05）和国家固定地震台网（2015-01—2017-12）记录到的地震波形资料,运用剪切波分裂分析技术研究三江地区上地壳各向异性研究.计算得到该区域快剪切波优势偏振方向为NNW向,与区域主压应力方向一致.结果显示各向异性特征有分区性,以维西—乔后断裂和小金河—丽江断裂为界,将线性台阵划分为A、B和C三个区域.A区快波优势偏振方向表现出与区域主压应力方向的一致性.B区局部构造复杂,快波优势偏振方向表现为近NS向.C区结果比较离散,无明显快波优势方向.自西向东,研究区域快波优势偏振方向表现为NNW至近NS向的变化趋势.计算得到研究区域慢剪切波时间延迟为2.8±1.7 ms·km^-1,其中B区最大,A区最小,反映了该区地壳介质各向异性强度的不均匀分布,也揭示了区域构造复杂程度与地震各向异性强度的关系.

     

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．      

青藏高原东缘川西地区的现今构造变形、应变分配与深部动力过程

青藏高原东缘的川西地区是中国大陆南北地震带的中段,构造变形复杂,断裂活动强烈,控制着一系列历史强震的发生,2008年5月12日汶川8．0级地震就发生在南北地震带中段的龙门山断裂带．川西地区构造变形图像、运动特性和深部驱动机制的研究,不仅对于理解青藏高原东边界的动力过程具有重要意义,还有助于认识南北带未来强震危险性．研究表明,北西西走向的鲜水河断裂是中国大陆内部活动最强烈的断裂带之一,左旋走滑速率达9-11mm/a,其左旋走滑运动在东部的石绵一带被分解到了安宁河、大凉山和则木河等断裂带之上,仍以左旋走滑为主;再向南,左旋剪切走滑运动沿小江断裂带发生,并以8-9mm／a的走滑速率进入云南,跨过著名的红河断裂,延伸入缅甸境内．龙门山断裂则以地壳缩短和右旋走滑为特征,但其总体滑动速率只有约3mm/a．GPS观测结果也证实了这种运动方式和应变分解图像．青藏高原东边界的构造变形可能是一种近似连续的旋转弧形构造,以左旋剪切为主要特征,只是在向北东方向突出的弧顶部位出现少量的挤压逆冲构造．造成这种弧形左旋走滑运动的深部驱动机制可能是中下地壳的流动．因为川西高原的中下地壳流变强度比正常地壳软弱,并且其与临近四川盆地和华南地块的地壳厚度差达20—30km、地貌高度差达3000—4000m,从而形成能够驱动中下地壳软弱层发生流动的横向压力差,从底部拖曳着被断裂切割的上部脆性地壳,发生以左旋走滑为主的变形和运动,并导致应变在不同的断裂上积累和释放,形成强烈地震．这种由北西西走向左旋剪切转换为近南北向左旋剪切兼挤压的变形模式在中国大陆具有普遍意义．     

大兴安岭西坡德尔布干断裂地球物理特征与构造属性

对1∶250万重力异常向上延拓不同高度并分别计算135°方向水平导数,德尔布干断裂表现为北东向延伸的重力场分界线,采用基于DCT法欧拉反褶积对1∶10万高精度重磁数据向上延拓0~20 km追踪断裂轨迹,并进行1∶100万大地电磁测深反演和海拉尔盆地地震剖面解释,识别出德尔布干断裂具有向南东倾斜,切割深度至下地壳的特征.结合实测地质剖面和显微构造研究,认为德尔布干断裂的构造属性不是地块之间和不同时期造山带之间的拼接带,而是在晚侏罗世-早白垩世切割至下地壳北东向延伸的大型伸展变形带,也是晚中生代隆起区与根河-拉不大林-海拉尔盆地之间的控盆边界断裂带.     

安徽霍山地震区深部电性结构和发震构造特征

霍山地震区位于大别造山带北缘华北板块与扬子板块接触带上,是大别造山带及周边地震活动最频繁、最集中的地区.83个大地电磁测点组成的大地电磁三维阵列覆盖了整个霍山地震区.用多重网格法、印模迭代重构法和非线性共轭梯度法对阵列数据进行三维带地形反演,获得了地震区深部三维电性结构.电性结构显示,北大别、北淮阳区的中上地壳为电阻率1000Ωm以上的高阻区,中下地壳为电阻率数十欧姆米的相对低阻区;六安盆地电阻率整体较低,中地壳存在显著的电阻率为几欧姆米的壳内高导层.北西向的晓天—磨子潭断裂分隔了北大别高阻层和北淮阳高阻层,在浅部向NE倾,深部向SW倾;北东向的落儿岭—土地岭断裂切穿北大别上地壳高阻层.小震双差定位结果表明,地震主要发生在NE向延伸的落儿岭—土地岭断裂附近的北大别、北淮阳中上地壳的高阻区,并集中于NW向的晓天—磨子潭断裂运动所造成的构造薄弱带中;2014年M S4.3霍山地震震源深度较深,位于北大别高阻区内部的电性梯度较大的区域.综合上述结果我们认为,霍山地震区的主要发震断裂为落儿岭—土地岭断裂,断裂的运动变形充分利用了晓天—磨子潭断裂早先活动所形成的构造薄弱带,断裂下方壳源高导体中的流体沿断层传播使断层强度弱化,使得这些薄弱带区易于发生小地震.由于北大别、北淮阳构造区显著高阻层的存在,我们认为霍山地震区存在发生6级以上中强震的深部孕震环境.     

廊固凹陷深部剪切破裂构造的地震学证据

基于区域地震台网观测数据,采用近震波形反演方法,确定2018年2月12日河北永清M4.3地震的最佳双力偶源震源机制解为：节面Ⅰ走向297°,倾角58°,滑动角-32°;节面Ⅱ走向45°,倾角63°,滑动角-144°;是一个略带正断分量的右旋走滑地震.结合近震转换波测定主震的震源深度在19 km附近.地震序列的双差定位结果显示：永清地震序列震中呈北东向窄带展布,表明此次地震主要向北东向破裂;深度集中分布在17~19 km,整体形态近于铅直,显示发震断裂具有走向北东、倾向南东、倾角陡立的特征,与节面Ⅱ的性质比较吻合,推测节面Ⅱ为发震断层面.将发震断层面参数与震源区附近断裂性质进行对比分析,形成了关于廊固凹陷附近区域地震构造的一些认识：（1）推测永清地震的发震构造不是地壳浅部发育的先存正断裂,而是震源区下方一条地壳尺度的深断裂,该深断裂为新生断裂,具有右旋走滑正断性质,倾角陡峭、近于直立、宽度较大,向上与夏垫断裂相通.（2）综合震源区附近多条深地震反射剖面探测结果,推测永清地震的发震断裂与新夏垫断裂同属一条断裂,称为：新夏垫深断裂.该断裂从夏垫向西南方向延伸至文安,并可能与霸县-束鹿-邯郸断裂带相联系,总长度超过150 km.（3）基于2006年文安M5.1地震与2018年永清M4.3地震在震源机制上的相似性及震源位置上的关联性,结合区域构造条件,认为两次地震的发震构造均为新夏垫深断裂.（4）根据研究区几次显著地震的震源深度分布特征,参考区域断层构造、电性结构和流变学模型,推测活化克拉通块体新生断裂的脆韧性转换界面深度在15 km附近.

     

利用大地电磁技术揭示2016年1月21日青海门源MS6.4地震隐伏地震构造和孕震环境

2016年1月21日01时13分在青海省海北州门源县发生了M_S6.4地震,震中位置位于青藏高原东北缘地区祁连造山带内的祁连—海原断裂带冷龙岭断裂部分附近,震源深度约11.4 km,震源机制解显示该次地震为一次纯逆冲型地震.我们于2015年7—8月期间完成了跨过祁连造山带紧邻穿过2016年1月21日青海门源M_S6.4地震震中区的大地电磁探测剖面（DKLB-M）和古浪地震大地电磁加密测量剖面（HYFP）.本文对所采集到的数据进行了先进的数据处理和反演工作,获得了二维电性结构图.结合青藏高原东北缘地区最新获得的相对于欧亚板块2009—2015年GPS速度场分布特征,1月21日门源M_S6.4地震主震与余震分布特征以及其他地质与地球物理资料等,探讨了门源M_S6.4地震的发震断裂,断裂带空间展布、延伸位置,分析了门源M_S6.4地震孕震环境与地震动力学背景等以及祁连山地区深部构造特征等相关问题.所获结论如下：2016年门源M_S6.4地震震源区下存在较宽的SW向低阻体,推测冷龙岭断裂下方可能形成了明显的力学强度软弱区,这种力学强度软弱区的存在反映了介质的力学性质并促进了地震蠕动、滑移和发生;冷龙岭北侧断裂可能对门源M_S6.4地震主震和余震的发生起控制作用,而该断裂为冷龙岭断裂在青藏高原北东向拓展过程中产生的伴生断裂,表现出逆冲特征;现今水准场、重力场、GPS速度场分布特征以及大地电磁探测结果均表明祁连—海原断裂带冷龙岭断裂部分为青藏高原东北缘地区最为明显的一条边界断裂,受控于青藏高原北东向拓展和阿拉善地块的阻挡作用,冷龙岭断裂附近目前正处于青藏高原北东向拓展作用最强烈、构造转化最剧烈的地区,这种动力学环境可能是门源M_S6.4地震发生的最主要原因,与1927年古浪M_S8.0地震和1954年民勤M_S7.0地震相似,2016年门源M_S6.4地震的发生同样是青藏高原北东向拓展过程中的一次地震事件.     

宁化-大田-惠安地壳构造与速度结构特征

福建地处欧亚大陆东南缘,新构造活动强烈,区内北东向断裂带异常发育,是华南震区中、强地震活动的频发区.为深入认识我国东南沿海地壳上地幔速度结构特征及其深部构造背景,福建省地震局联合中国地震局地球物理勘探中心于2010年至2012年在福建陆域实施由18次人工爆破、四条北西向原生纵测线和四条北东向集成纵测线构成的三维人工地震测深实验.本文对该实验中以北西-南东走向近似垂直穿过政和-海丰断裂的宁化-大田-惠安深地震测深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地壳速度模型.结果显示,沿剖面地壳厚度由西向东逐渐减薄,其西北侧地壳厚约31.8 km,东南侧地壳厚达28.4 km.剖面上地壳P波速度从5.90 km·s-1逐渐增加至6.20 km·s-1,上地壳厚度横向变化不大,厚度在16~17 km左右,但是下地壳厚度由西向东减薄较为明显.地壳以政和-海丰断裂为界,东西两段具有明显不同的速度结构,呈西段速度偏低、东段速度较高的特性,且西段在上下地壳分界面下方存在一个低速层.研究表明,剖面不同区段呈现出的速度结构差异与该区大地构造单元的划分基本吻合,剖面解释结果和以往远震接收函数研究结果均印证了作为闽西南坳陷带和闽东火山断陷带分界线的政和-海丰断裂是一条切割至下地壳底部的深大断裂.     

福建政和-海丰断裂带地震活动特征分析

通过对1971年以来福建政和-海丰断裂地震活动特征分析,认为政和-海丰断裂的地震活动是:在主体北东向政和-海丰断裂带和次级北西向永安-晋江断裂带相互交汇的构造格局下,形成了4～5级中强地震反复发生的潜在震源区.     

桐柏断裂地震勘探资料研究

桐柏断裂是廊固凹陷的北边界,向东延伸与河西务断层相接,向西与北东向的大兴隆起以大角度相交,为廊固凹陷内重要的横向转换断层。浅部地震勘探剖面揭示,桐柏断裂的主断裂走向近东西,其上断点埋深为200m左右,错断早更新统底界地层,最新活动时代为早更新世;桐柏断裂分支断裂走向近东西,其上断点埋深为150m左右,错断中更新统底界地层,最新活动时代为中更新世。     

台湾海峡及两岸发震断裂的对比研究

对比研究了台湾海峡西岸福建沿海北东向龙海角美－白云山断裂、台湾海峡北东向平潭牛山岛－东山兄弟屿断裂和台湾海峡东岸台湾岛北东向中央山脉等断裂晚更新世以来的活动性及其与地震的关系。结果表明，作为欧亚大陆板块与太平洋菲律宾海板块的边界断裂之一的中央山脉断裂第四纪以来乃至现今仍具有强烈的活动，因而发生了4次M≥7地震；作为台湾海峡沉降带与福建武夷－戴云复式生起的边界断裂的平潭牛山岛－东山兄弟屿断裂全新世晚期（2500a以来）仍具有强烈的活动，从而发生了3次M≥7地震；作为北东向长乐－诏安断裂带西界断裂组成部分的龙海角美－白云山断裂晚更新世期间具有强烈的活动，因而发生了5次M＝5－6 1/2地震。     

利用重磁资料研究莺-琼盆地构造分界及其两侧断裂特征

莺-琼盆地(即莺歌海盆地和琼东南盆地)位于印支地块与华南大陆交汇处,该区域地质构造复杂,为南海西北走滑型和伸展型陆缘的交汇区,也是印澳-欧亚板块碰撞“挤出-逃逸构造区”和“古南海俯冲-拖曳构造区”.莺-琼盆地的北部以红河断裂带中1号断裂为界,前人对其认识比较统一,但莺-琼盆地南部由于地质和地球物理资料较少、研究程度低,以致其构造格局及分界位置不明确.通过对重、磁资料的处理,认为在莺-琼盆地分界的北段存在明显的重力异常和磁力异常梯级带,该梯级带与1号断裂位置相对应;在其南段存在明显的重力异常和磁力异常高值带,推断该高值带为一“中建凸起”,结合重、磁对应分析技术确定了该“中建凸起”的分布范围.采用重、磁异常归一化总水平导数垂向导数技术识别出控制莺-琼盆地分界两侧的断裂构造,在分界以西断裂走向主要为北北西向,分界以东主要为北东向.通过地质和地球物理综合研究认为莺-琼盆地的北段以1号断裂为界,南段以“中建凸起”为界.     

太行山东缘汤阴地堑地壳结构和活动断裂探测

采用深、浅地震反射和钻孔地质剖面相结合的探测方法,对太行山东缘汤阴地堑的地壳结构和隐伏活动断裂进行了研究.结果表明,该区地壳厚度约36~42 km,莫霍面从华北平原区向太行山下倾伏.汤阴地堑是一个受汤东断裂控制的半地堑构造,其基底面形态与莫霍面展布呈"镜像"关系.汤东断裂是1条继承性的隐伏活动断裂,该断裂向上错断了埋深约20 m的中更新世晚期地层,向下延伸至上地壳底部.综合分析深地震反射和已有深地震宽角反射/折射剖面结果,发现深地震反射剖面上的中-下地壳强反射层和壳幔过渡带反射,与深地震宽角反射/折射剖面上出现的中-下地壳正负速度梯度变化层有着较好的对应关系,这表明本区中-下地壳和壳幔过渡带可能为一系列速度递变层或高低速物质的互变层,埋深约15~16 km的强反射带为上地壳与中-下地壳的转换带,壳幔过渡带的底界为地壳与地幔的分界.研究结果为深入理解该区的深部动力学过程、分析研究深浅构造关系、评价断裂的活动性提供了依据.     

三河—平谷8.0级地震区地壳结构和活动断裂研究——利用单次覆盖深反射和浅层地震剖面

跨1679年三河—平谷8.0级地震区完成的单次覆盖深地震反射剖面和浅层地震反射剖面,揭示了三河—平谷地震区的地壳结构和断裂的深、浅构造特征.结果表明,该区地壳以TWT6~7 s左右的强反射带为界分为上地壳和下地壳,上地壳厚约18~21 km,下地壳厚约13~15 km.剖面揭示的地壳深断裂和浅部活动断裂具有上下一致的对应关系,其中,陡倾角的深断裂切割了下地壳和壳幔过渡带,向上延伸至上地壳,将地壳深部构造与浅部活动断裂联系在一起,这种深、浅共存的断裂构造体系是控制该区地震孕育和发生的重要因素,也是三河—平谷8.0级地震的深、浅构造背景.     

2011年盈江Ms≥4.0地震序列震源机制解与发震构造研究

基于云南数字地震台网和腾冲火山台网宽频带波形记录,采用CAP方法反演了2011年盈江Ms5.8地震序列主震及Ms≥4.0前震、余震的震源机制解.结果显示:主震震源深度为9 km,与该事件的定位结果相一致;震源机制解的节面之一走向248.,倾角77.,滑动角19..结合余震、烈度分布以及震区的活动构造,判定该节面代表了主震的发震断层面,相应的发震断层应是震区附近的北东向大盈江断裂.主震主压力轴方位为20.,除Ms4.7余震为正断型地震外,其他7次地震都为纯走滑型地震,都具有NNE-SSW向近水平的P轴,与该区历史地震震源机制主压应力优势方向一致.综合应力场及构造分析表明,盈江Ms5.8地震的发震动力学环境是:受印度板块向欧亚板块北东向挤压和缅甸弧对保山—腾冲地块北东向俯冲的双重作用,保山—腾冲地块呈现北东向水平运动,导致的大盈江断裂带左旋走滑错动的结果.     

中朝与扬子地块结合带东部的卫星重力异常特征研究

中朝板块与扬子板块碰撞结合带过黄海向东延伸方式一直是国内外学者关注的问题.本文采用最新的地球重力场模型(GGM03C)计算了中国东部海域及朝鲜半岛的360阶卫星布格重力异常,通过异常分离、水平梯度及其垂直导数等位场资料处理和边界识别技术的应用,获得与研究区地块边界及断裂相关的各种信息.结合地质资料,对中国东部海域及朝鲜半岛进行地质构造单元划分与断裂系统分析,探讨了中朝与扬子地块结合带在海区位置与东部延伸模式.对京畿地块的深部结构及地质构造的认识是探讨中朝-扬子地块结合带在朝鲜半岛所在位置的关键.分析认为,五莲-青岛-荣城断裂和嘉山-响水断裂构成中朝-扬子地块结合带的海区段,南黄海南部断裂带与绍兴-勿南沙断裂带构成中朝-华南地块结合带;在京畿地块中部可能存在近南北向的断裂带,与临津江构造带、沃川构造带和上述两个结合带共同构成中朝、扬子与华南地块结合带;南黄海属于扬子地块,而北黄海与朝鲜半岛大部分仍属于中朝地块,其南界位于济州岛南缘断裂带附近,济州岛南缘断裂带南部海域为华南地块.     

北京地区地壳精细结构的深地震反射剖面探测研究

长度100 km、NW向穿过三河—平谷8.0级地震区和北京地区主要断裂构造的深地震反射剖面,揭示了该区地壳精细结构图像和断裂的深浅构造特征.结果表明,该区地壳以TWT6～7 s左右的强反射带为界分为上地壳和下地壳,上地壳厚约18～21 km,下地壳厚约13～15 km.剖面TWT3～4 s以上,反射层位丰富,构造形态清晰,且在剖面上具有明显不同的构造特征;在三河—平谷地震区以西,剖面揭示了2～3组反射能量较强的反射震相和一系列错断基底面的断裂,在三河—平谷地震区以东,为一套自东向西倾伏的密集强反射层,这套反射具有典型的沉积盆地特征,盆地最深处约为8～9 km.剖面揭示的地壳深断裂倾角陡直,该断裂切割、扰动了下地壳物质和壳幔过渡带,向上延伸至上地壳,将地壳深部构造与浅部断裂联系在一起,构成了该区最主要的深浅构造特征.     

从反射地震剖面中认识芦山地区的地壳精细结构和构造

采用深地震反射剖面探测,结合地表地质信息,本文对芦山地区的地壳结构、深浅构造和隐伏活动断裂进行了分析.研究结果表明：该区上地壳结构特征清晰,深度约为15 km左右;区内断裂由于受青藏高原向东南方向的推挤和坚硬的四川盆地阻挡的联合作用均属逆冲断裂,其中双石-大川断裂以低角度向深部延伸,主要表现为纯逆冲的运动学性质,并与周边小断裂共同组成叠瓦状断层构造.而广元-大邑断裂为上陡下缓式逆冲断裂,与其六条分支断裂共同组成了“正花状”构造,断裂活动是以逆冲为主,并伴随着小的水平滑动,是一条斜向逆冲的断裂.在芦山地震发震断裂的2 km范围内推测存在一陡一缓两条断裂,并根据三者形态推测其在18 km或以上收敛到一起并向深部延伸,从而使它们在芦山地震中被同时激活.研究结果揭示了研究区近地表活动断裂和地壳深部构造之间的关系,为进一步研究龙门山断裂带的深部构造环境、深浅构造关系以及断裂的活动性提供了有利的依据.