云南腾冲火山区地壳及岩石圈厚度研究

使用云南腾冲火山监测台网9个宽频带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腾冲火山区的地壳厚度、泊松比值以及岩石圈和软流圈分界面(LAB)深度.研究结果表明: 1) 云南腾冲火山区的地壳厚度约在33.5~38.0 km之间; 2) 火山区的泊松比主要集中范围为0.26~0.32,其中6个台站均大于0.29,推测与地壳镁铁质成分的增加有关并且可能存有2个岩浆囊; 3) 火山区的岩石圈厚度在78.2~88.0 km,较周边地区明显隆起且横向差异较大.腾冲火山区岩石圈的明显穹隆,由软流圈上涌(地幔热物质上升)引起岩石圈的拉张与减薄所致.     

广东及其邻域的地壳厚度和泊松比分布

利用广东及其邻域福建、江西、湖南、广西、海南、台湾共82个宽频带数字地震台的远震资料,计算获得了所有台站下方的体波接收函数,并通过接收函数H-κ搜索叠加方法反演了这些台站下方的地壳厚度和平均泊松比.研究结果表明,广东及其周边地区的地壳厚度为26.8 ～ 33.6km,平均为29.5 km.由西北到东南逐渐变薄,表现出大陆地壳向大洋地壳的缓慢过渡过程.珠江三角洲、粤西、粤桂琼交界、广西南宁、广东南澳等地区地壳厚度较薄,为25.0～28.0km;海南的翁田、广东的湛江、上川岛等地壳厚度最薄,在26km左右;福建明溪、湖南永州周边地区地壳厚度较厚,为31.0～34.0km.研究区域内地壳泊松比为0.20～0.29,海南岛的东南部、粤东和闽西的沿海地区以及江西南部具有明显的高泊松比,这可能与这些地区具有广泛的温泉分布和高热流值的特性有关.地壳厚度和泊松比分布的分块特征明显,并与断层和历史地震的分布有关.     

广东及其邻域的地壳厚度和泊松比分布

利用广东及其邻域福建、江西、湖南、广西、海南、台湾共82个宽频带数字地震台的远震资料, 计算获得了所有台站下方的体波接收函数,并通过接收函数 搜索叠加方法反演了这些台站下方的地壳厚度和平均泊松比。研究结果表明,广东及周周边地区的地壳厚度介于26.8～33.6km之间,平均为29.5km。由西北到东南逐渐变薄,为大陆地壳向大洋地壳的缓慢过渡。珠江三角洲、粤西、粤桂琼交界、广西南宁、广东南澳地区地壳厚度较薄,为25.0－28.0km;海南的翁田、广东的湛江、上川岛地壳厚度最薄,在26km左右;福建明溪、湖南永州周边地区地壳厚度较厚、地壳厚度在31.0～34.0km间。研究区域内地壳泊松比为0．20～0．29,海南岛的东南部,粤东和闽西的沿海地区,以及江西南部具有明显的高泊松比,这可能与这些地区具有广泛的温泉分布和高热流值的特性有关。地壳厚度和泊松比的分布具有明显的分块特征,并与断层和历史地震的分布相关。     

华北地区地壳厚度与泊松比研究

华北地区地壳结构和物理性质是研究华北克拉通破坏机制的重要依据.本文通过收集分布在华北克拉通区域的323个宽频带地震台记录到的2007年8月到2009年3月间发生在全球范围内6.5级到8.5级的共93个远震事件的波形资料,较完整地得到了华北及其周边区域台站下方的接收函数、地壳厚度和泊松比分布情况.研究发现:(1)华北克拉通地壳厚度大范围减薄不仅仅发生在东部,而是已经到达南北重力梯度带附近; (2)在鄂尔多斯的周边裂谷盆地,地壳也出现了减薄现象; 周边裂谷区的泊松比大于鄂尔多斯内部,局部区域的泊松比高达0.3左右; (3)从地壳厚度和地形的相关性来看,华北地区的地壳厚度与地表地形存在着明显负相关的关系,这与艾利均衡假说相一致,可能意味着华北地区的地壳正在经历着缓慢的破坏与均衡同时进行的过程; 而华北克拉通中西部和东北部则显示出明显的不均衡现象.     

云南地区地壳厚度和泊松比研究

利用中国地震局地壳应力研究所2010～2011年期间在云南腾冲地块、保山地块、思茅地块和扬子块体布设的21个流动地震台站记录到的732个5.0级以上远震事件,得到1939条接收函数.采用H-κ叠加搜索技术,获得了各台站下方的地壳厚度和波速比.结果显示,研究区内地壳厚度和由波速比得到的泊松比变化明显,均显示出块体的深部结构特征.除腾冲地块外,其他三个块体地壳由南向北均呈现出增厚趋势,且由西向东不同块体之间也呈现出明显增厚趋势.扬子块体的泊松比与地壳厚度显示出由南向北明显加大相一致的趋势,这可能暗示该区地壳增厚以下地壳变化为主.与扬子块体不同,保山地块和思茅地块的泊松比变化相对平稳,这种差别证实了金沙江-红河断裂是华南块体的南部边界.腾冲地块的三个流动台站H-κ搜索结果整体上表现为高泊松比特征,但随方位角变化明显,可能暗示出台站下方地壳介质存在着强烈的各向异性.     

宾川地区的地壳厚度和泊松比分布特征研究

This paper presents the changes of crust thickness and Poissons ratios distribution in the Binchuan region,where the first air-gun transmitting station and its a small dense array were deployed.From September 2011 to January 2014,more than 239 teleseismic events of M≥6.0 were recorded in 16 stations in the Binchuan region.Their P-wave receiver functions were analyzed respectively.The high spatial resolution result shows that the average crust thickness of Binchuan region is 45.3km,it follows the rule of"deeper in the north and east part,shallower in the south and west part."The deepest region is in Xiaoyindian Station;the crust thickness is 47.9km;the shallowest region is in Paiying Station,it has the thickness of 42.1km.It shows that the deeper Moho surface nearby the Chenghai fault and shallower nearby the Honghe fault;the isoline distribution of thickness changes greatly nearby the Chenghai fault and slowly nearby the Honghe fault.From the distribution of Poissons ratios,it is unevenly in the study area with a great difference from the north part to the south part,which shows a characteristic of"lower in the north,higher in the south".The Poissons ratio nearby the Honghe fault is medium too high(0.26≤σ≤0.29);lower nearby the Chenghai fault(σ≤0.26).This paper concludes the possible reason of different characteristic between Poissons ratio and crust thickness is thicker in the upper crust in the Binchuan region.     

华南沿海地区地壳厚度与泊松比研究

华南沿海地区地壳厚度和泊松比分布是了解该地区板块运动和地球内部物质结构的重要依据.本文利用广东台网和福建台网共75个固定地震台记录到的2001—2008年远震波形的接收函数,通过H-κ叠加法获得了74个台站下方平均地壳厚度和泊松比值的有效估计,结合该区断裂分布、地震活动和地形地貌特征,得出以下结论:(1)该区地壳厚度范围在26~32 km之间,由陆向洋、自北向南减薄.泊松比0.23~0.28,由陆向洋增加,地壳厚度与泊松比变化分别和地表地形呈正相关和负相关;(2)地壳厚度和泊松比呈块状和带状分布,对应该区的断裂活动,其过渡带变化地区与地震分布一致,震群区和地幔上隆区对应泊松比的急剧增加;(3)该区主要以中、酸性地壳物质为主,地壳厚度与泊松比在近海区的构造伸展作用和褶皱区的逆冲推覆作用影响下,分别呈正、负消长关系,揭示该区不同时代和不同区域构造演化模式的差异.     

云南宾川地区的地壳厚度和泊松比分布特征研究

利用宾川主动源项目16个地震台站2011年9月～2014年1月期间记录的5.8级以上远震波形资料, 提取各台站下方的P波接收函数, 并据此计算、 分析宾川地区地壳厚度变化情况和泊松比分布特征。 高空间分辨率的结果显示: 宾川地区平均地壳厚为45.3 km, 地壳厚度呈“北深南浅”、 “西浅东深”的特征。 地壳厚度最深的是小银甸, 47.9 km, 最浅的是排营台, 42.1 km, 两者相差5.8 km。 程海断裂附近Moho面较深, 红河断裂附近Moho面较浅; 程海断裂附近地壳厚度变化较明显, 红河断裂附近变化较缓。 从泊松比的分布情况来看, 研究区内泊松比分布是不均匀的, 自南向北存在较大差异, 呈“北低南高”的特征。 红河断裂附近, 泊松比属于中高(0.26≤σ≤0.29), 程海断裂附近, 泊松比较低(σ≤0.26)。 泊松比分布特征和地壳厚度相反, 表明宾川地区的增厚方式主要由上地壳增厚所致。     

南襄盆地及邻区地壳厚度与泊松比研究

利用河南、湖北、陕西地震台网共27个固定台站记录到的2014～2016年远震波形的接收函数,通过叠加获得了南襄盆地及邻区26个台站下方的地壳厚度和泊松比,结合该区地形地貌特征、断裂分布和地震活动,得出以下结论:(1)南襄盆地及邻区的地壳厚度与地形变化关联紧密,呈现出由NE向SW方向增厚的趋势,地壳厚度为30～41km;(2)泊松比高值集中在房县-兴山附近,为0.31～0.34,这可能与区域内大量出露寒武-奥陶系的辉长岩、苏长岩等铁镁质基性岩相关;低值为0.18～0.24,分布在商南-西峡-淅川一带,与区域内存在大量的长英质岩有关,它们与南襄盆地内的新生代沉积地层形成整合接触关系。由此可推断,在淅川、西峡一带存在因介质的较大差异而导致地震射线在传播过程中出现反射的可能。     

利用接收函数H-k-c叠加方法研究新源地震台下方地壳厚度和泊松比

以新源地震台2016—2020年记录的震中距在30°～90°的远震波形数据为基础,用时间域迭代反褶积方法提取远震P波接收函数,采用一种具有谐波校正的广义接收函数H-k叠加方法H-k-c计算台站下方的地壳厚度及泊松比。结果表明H-k-c方法明显改善地壳厚度和泊松比的估计,新源地震台下方地壳平均厚度约56.3 km,泊松比约0.25。     

接收函数揭示的兴蒙造山带西南部的地壳结构特征

针对构造演化历史甚为复杂的兴蒙造山带的地壳结构探测较为有限的问题,本研究利用2016-2018年布设在兴蒙造山带西南部的第3期NECsaids地震台阵和固定地震台及NECESSArray的流动台数据,采用时间域最大熵谱反褶积方法提取到研究区的24027条高质量P波接收函数,进而采用H-κ和共转换点（CCP）叠加方法以及分层剥离转换震相分析地壳各向异性的方法来辨识研究区的地壳结构特征.分析表明：研究区地壳各向异性整体呈近NW向和近EW向,与区域速度场和板块绝对运动方向一致,表明现今地壳结构主要受控于太平洋板块构造域;大兴安岭-太行山重力梯级带是明显的地壳结构差异过渡区,其西侧地壳厚度明显高于东侧且呈降低趋势,而平均波速比则呈现东西两侧盆地较高的分布特征;局部地区的高波速比和不同的各向异性特征则显示受到新生代火山和断裂活动的改造作用,二连盆地的厚地壳和复杂的各向异性特征则展现出古亚洲洋闭合及蒙古-鄂霍茨克和古太平洋等多期构造作用的可能影响.

     

兴蒙造山带诺敏河火山群地壳厚度与波速比研究

利用布设于兴蒙造山带诺敏河火山群地区的宽频带流动地震台站资料,基于接收函数方法,获取了该地区的地壳厚度与波速比值.研究结果显示,该地区的地壳厚度介于32~38 km,莫霍面深度在空间上分布特征与五大连池为中心的火山带分布具有较好的一致性：沿着火山带延展方向地壳较薄.该地区的波速比介于1.74~1.84,波速比在空间上与地壳厚度变化具有一致性：高波速比主要集中于靠近五大连池火山带地区,向诺敏河火山和小古里河火山延展.研究认为：诺敏河火山与五大连池火山带可能具有相同的岩浆来源,可能与富钾岩石圈地幔拆沉作用造成的地幔热物质上涌有关.研究区地壳厚度与波速比呈现负相关关系,暗示该地区可能发生过岩浆底侵作用.

     

首都圈地区的地壳厚度及泊松比

利用2002~2003年中国地震局地质研究所台阵实验室以唐山大震区为中心布设的40个流动宽频带地震台站和首都圈数字台网的107个固定台站的远震数据,采用接收函数叠加搜索方法测定了首都圈地区地壳厚度和平均泊松比.综合利用首都圈数字地震台网的宽频带和短周期台站,以及流动地震台阵的观测数据,使我们的结果具有较前人更好的空间分辨率,为我们研究首都圈地壳的变形及其与地震的关系提供了重要的数据平台.结果表明: (1)首都圈地区地壳厚度和泊松比具有明显的横向分块特征,并与断层切割的地质块体有较好的相关性,地壳厚度变化形成了由涵盖北京—三河—唐山的NE向地壳厚度变化过渡带与张家口—北京—天津的NW向壳幔界面凹陷带构成的交汇构造,后者与所谓的张家口—渤海地震带基本吻合,而且本文给出的深部构造背景与首都圈地区的NE向和NW向地震带的交汇特征相吻合;(2)首都圈地区地壳厚度具有较大的差异,区域内地壳厚度的变化达15 km.其中,台站SZJ下方地壳厚度达到43.8 km,而台站BDH下方地壳厚度仅为28.8 km,总体上研究区西北侧的张家口—怀来地区的地壳厚度较大(~40 km),而唐山以东地区地壳较薄(28~32 km);(3) 研究区地壳的平均泊松比值为0.26左右,其最大值偏离泊松介质（σ=0.25）21%以上,而最小值偏离标准泊松比值9.6%,北京周边地区被高泊松比的介质环绕,而唐山东侧为低泊松比介质,地壳泊松比的分布特征反映了华北克拉通裂解过程中地幔物质的侵入;(4)研究区中强地震大多发生在地壳厚度和泊松比变化的陡变带,且偏于低泊松比的一侧,首都圈地震的成因仅考虑由于板块作用引起的水平应力场是不够的,有必要充分重视由于上地幔变形引起的地壳垂直变形和上地幔物质侵入造成的地壳变形运动与热效应.     

Crustal thickness and vP/vS ratio in Shanxi Graben,China

Shanxi Graben is in the middle part of the North China Craton, from south to north. With the teleseismic data recorded by Regional Seismograph Networks and the temporary ZBnet-W Seismic Array around east part of Shanxi Graben, we measured the crustal thickness and v_P/v_S ratio beneath each station using the H-κ stack of receiver functions. The observed crustal thickness shows obvious lateral variation, increasing gradually from east to west in the Shanxi Graben. Beneath the Shanxi Graben the crust is relatively thicker than both sides of the south and the north. In addition, the v_P/v_S ratio in the north of study zone is higher than that in the south. The highest v_P/v_S ratio exists in the crust of the Xinding basin and the Datong basin. Our study also suggests that high velocity ratio might result from the strong activities of the magmation and volcanism.     

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H-κ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）可能与地表沉积岩的存在相关.四川盆地内部的平均地壳波速比（约1.71~1.8）与全球大陆地盾/克拉通地区相当.但其周围地区地壳平均波速比明显增高（1.81~1.95）,推测可能是克拉通形成过程中岩浆的底侵引起下地壳组分以铁镁质麻粒岩为主.华夏块体西部表现为薄的地壳厚度和低的地壳平均波速比（1.65~1.75）,暗示该区基性下地壳物质的缺失可能与增厚的地壳发生拆沉有关.华夏块体东南段呈现出较高的地壳平均波速比（约1.77~1.86）,地壳组成以中基性铁镁质为主,推断可能与晚中生代铁镁质岩浆底侵作用密切相关.

     

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个观测台站下方的地壳厚度和泊松比,揭示了中国福建地区地壳结构和泊松比变化特征.结果显示：（1）研究区内地壳厚度整体较薄,在27.4~34.3 km之间,平均值为31.4 km.地壳厚度从西北往东南减薄,具有明显条带和块状特征,与地壳主要深大断裂的分布有一定相关性.本文以更为密集的台站结果进一步验证了研究区具有由陆壳向洋壳逐渐减薄的过渡特征,并揭示了地壳新的局部起伏.这也意味着福建地区从内陆到沿海并非线性减薄,存在小尺度横向非均匀性.（2）研究区内泊松比平均值为0.25,范围为0.20~0.30,北部整体偏高,南部整体较低,泊松比分布特征与该区地壳物质组成和矿物含量密切相关.沿海地区泊松比明显高于内陆地区,推测与沿海地区较高的热流值和幔源物质底侵过程有关.（3）地壳厚度与泊松比成负相关,推测在地壳伸展背景下,古太平洋板块俯冲华南大陆,幔源物质进入地壳,在造成莫霍面抬升的同时提高了泊松比.

     

基于接收函数方法研究川滇块体东边界的地壳厚度和泊松比

本文使用沿川滇块体东边界主要断裂带(安宁河、则木河、小江断裂带)布设的37个临时台站和四川区域台网14个固定台站记录的远震波形资料,用时间域迭代反褶积方法提取接收函数,采用接收函数H-κ反演方法得到了30个台站下方的地壳厚度和泊松比。研究结果表明,川滇块体东边界的地壳厚度表现为自西向东由60km左右向华南块体(35km左右)逐渐减薄的过渡带特征:以安宁河—大凉山断裂带为界,以西地壳厚度平均在54km左右,以东作为华南块体与川滇块体的交界前缘,地壳厚度在42~48km之间。以小江断裂带与则木河断裂带交汇处为界,其南北两侧的地壳岩性和组分差异明显。小江断裂带北段泊松比值在0.20~0.27之间,表明其地壳物质组分主要为中基性岩石。而以北的安宁河、则木河及马边—盐津断裂带的泊松比值大多位于0.27~0.32之间。安宁河—则木河断裂带附近多数台站的泊松比值0.30,可能是部分熔融造成的。     

腾冲火山区的地震层析成像及其构造意义

利用滇西南临时台网和固定台站的地震数据反演了腾冲及邻近地区的P波速度结构,着重分析了腾冲火山区和龙陵7级地震震源区的地壳结构特点.研究结果表明,腾冲火山区下方10~20 km深度范围存在明显的低速区,其横向尺度大约在20~30 km之间;推测这一低速区代表了仍处于活动状态的壳内岩浆源,热流通道有可能通过腾冲断裂延伸至地壳深部.地壳速度结构自东向西的变化显示出与不同时期的火山活动的关系,腾冲东侧偏高的速度结构反映了龙川江一带上新世时期火山通道内冷凝固结的岩浆侵入体或不易挥发的高密度残留物质,腾冲西侧的低速异常揭示了更新世以来持续至今的岩浆作用和热流活动.龙陵7级地震震源区的地壳结构存在明显的横向非均匀性,M7.3级和M7.4级地震与怒江断裂和龙陵断裂两侧的结构差异密切相关,它们分别发生在高速区和低速区的分界附近.怒江断裂东侧和龙陵断裂西侧具有较高的速度,是震源区应力积累的主要载体;两断裂之间地壳速度明显偏低,有可能是多期次的岩浆侵入导致地壳结构强度降低,使得怒江断裂和龙陵断裂易于受构造应力作用而引发强烈地震,估计地震的震源深度在10~12 km之间.