云南腾冲火山区上部地壳三维地震速度层析成像

根据1999年腾冲火山区人工地震探测资料，用层析成像方法反演了腾冲火山区上地壳三维P波速度结构．层析成像结果显示出，在腾冲火山区下方的上地壳内存在明显的P波低速区，该低速区在地下7～8km深度，可能与上地壳内的岩浆囊或部分熔融体有关．层析结果还显示出低速区主体在热海地区的东北侧．地表附近的低速区可能是构造破裂发育地区形成了有利于深部热流体上升的通道，因此，在热海形成最活跃的地热显示．      

腾冲火山区某些地震学参数特征

测定了腾冲火山区地震震中位置和震源深度,对火山区及附近的震源深度、地震时距曲线和地震波速度等地震学参数特征作了分析。结果表明,腾冲火山区地震震源深度相对较小,向周围地区逐渐增大,震源深度分布的低值区,又是环境剪应力场的值分布区。腾冲火山区Ｐ、Ｓ波平均速度,明显比外围地区小,腾冲火山区存在低速区。这些地震学参数分布的差异,一方面反映出地区作为火山区的固有特征及其地域分布的大小,同时也揭示出腾冲火山在     

腾冲地区地壳速度结构的有限差分成像

利用流动台网和固定台站的地震观测数据,采用有限差分层析成像方法反演了腾冲及邻近地区的地壳P波速度结构,分析了腾冲火山区的岩浆活动和龙陵七级地震的深部构造成因.研究结果表明,腾冲火山区的地壳结构具有明显的非均匀性,浅表层偏低的速度主要为盆地内部的松散沉积层、新生代火山堆积及断裂附近的流体裂隙和热泉活动所致;5～15 km之间的高速体可能代表了早期火山通道内冷却固结的岩浆侵入体或难挥发的超铁镁质残留体;地壳深部的低速体则反映了熔融或半熔融的岩浆体,推断火山区下方的岩浆活动与龙陵七级地震震源区地壳深部的岩浆侵入来自同一源区--现今壳内岩浆活动的主要区域.龙陵震源区的地壳速度结构横向变化较大,怒江断裂东侧和龙陵断裂西侧为高速特征,介质应变强度较大,为应力积累的主要载体;两断裂之间的低速区向下延伸至下地壳,可能与地壳深部的岩浆侵入有关;龙陵断裂和怒江断裂明显控制了这一区域的岩浆活动,七级地震正是发生在断裂下方的速度边界附近.地壳介质强度的横向变化导致了震源区应力积累的不均一性,深部岩浆的聚集和动力作用是龙陵地区发生强震的主要原因.     

腾冲火山区S波速度结构接收函数反演

腾冲火山区临近印度板块与欧亚板块碰撞、俯冲的边界，火山活动与构造环境关系密切．采用远震接收函数反演的方法揭示了该区域的深部结构特征. 结果显示, 腾冲火山区S波低速结构明显受到NE向大盈江断裂的影响，断裂的南部存在明显的S波低速构，断裂的北部低速结构不十分明显．火山区存在浅部的低速结构，低速结构与地震活动性存在对应关系．证实了低速结构是火山区热活动的直接因素, 并认为腾冲火山区存在再次活动的基本条件．      

腾冲火山区S波速度结构接收函数反演

腾冲火山区临近印度板块与欧亚板块碰撞、俯冲的边界, 火山活动与构造环境关系密切. 采用远震接收函数反演的方法揭示了该区域的深部结构特征. 结果显示, 腾冲火山区S波低速结构明显受到NE向大盈江断裂的影响, 断裂的南部存在明显的S波低速结构, 断裂的北部低速结构不十分明显. 火山区存在浅部的低速结构, 低速结构与地震活动性存在对应关系. 证实了低速结构是火山区热活动的直接因素, 并认为腾冲火山区存在再次活动的基本条件.     

腾冲火山区地震构造应力场研究

通过对腾冲火山区强震和中小地震震源机制制解分析,对火山区构造应力场方向空间分布,以及震源类型和破裂特征作了研究。利用腾冲火山区中小地震地震波资料,计算得到的地震震源处剪应力强度值,对火山区应力场强度或初始应力状态进行了研究。腾冲火山区构造庆力场主要为北北东－北东－北东东向,接近水平的压应力场。腾冲火山区凛环境剪应力场高值区所包围的低剪应力值分布区。腾冲火山区地震震源具有多种类型,震源破裂具有多种形     

滇西地区壳幔解耦与腾冲火山区岩浆活动的深部构造研究

根据青藏东部边缘的深部地球物理资料,分析了滇西地区壳幔耦合和腾冲火山区岩浆活动的深部构造特征,确认了地幔各向异性与上地幔速度结构(包括P波速度和S波速度)的内在联系,指出产生这一结果的原因与以腾冲火山区为中心的地幔热物质上涌有关:上地幔顶部平均温度升高导致介质强度降低,在印支块体的侧向挤压或印缅块体的向东俯冲作用下发生韧性变形,造成滇西地区地幔各向异性的快波方向与青藏东部地壳块体的旋转方向不一致.此外,鉴于中下地壳低速层的横向非均匀性,估计韧性流动并非贯通青藏高原的东部边缘,而是被不同的构造块体和边界断裂限定在局部地区.总体而言,滇西地区下地壳的地震波速度和电阻率偏低,具备发生韧性变形的构造条件.作为地壳和上地幔之间的解耦层,它使得青藏东部地壳块体旋转产生的构造应力未能传输至上地幔.腾冲火山区的地壳结构与不同时期的岩浆活动有关,火山区东侧的高速结构代表了上新世时期火山通道内冷凝固结的岩浆侵入体或难以挥发的高密度残留物质,火山区西侧的低速结构反映了更新世以来持续至今的岩浆活动,壳内岩浆源主要分布在10～20km的深度范围内,横向尺度约为15～20km,有可能通过地壳深部的断裂与上地幔岩浆源区相连,估计腾冲火山区下方的岩浆活动将持续进行.     

腾冲火山及邻区速度结构的三维层析成象

利用１９８４～１９９８年新间期间发生在腾冲火山及邻区３０个台站记录的数知个地震的Ｐ波资料,采用地震层析成象法重建了腾冲火山及邻区地壳、上地幔不同深度的三维速度结构层析成象图。结果给出,在腾冲火山区下面地壳内约３～９ｋｍ存在低速带,扰动量达－２０％;１０～１５ｋｍ深度为高波速带,扰动量达７．３％;１６～２４ｋｍ深度为低波速带。扰动量达－９．１％;２５～４０ｋｍ为波速带,扰一达１０％;大于莫霍面深度（     

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.     

腾冲火山地震群的活动特征

根据 1998 ,1999和 2 0 0 2年腾冲火山区流动数字地震台网的 3期观测资料 ,从中选择出 30个与岩浆活动有关的地震事件 ,这些事件主要以地震群的形式出现。从地震群的时空强分布特征、各观测台的地震波记录特征、震源参数和震源机制等方面 ,分析研究区内火山地震群的活动与岩浆囊体位置的关系。结果表明 ,腾冲火山区存在 2个岩浆囊体 ,一个位于北纬 2 5 0°～ 2 5 1° ,东经 98 4 2°～98 4 8° ,深度约 4～ 6km ;另一个位于北纬 2 4 9°～ 2 5 0 5° ,东经 98 4 5°～ 98 5 5°,深度约 8～ 14km以下。地震群活动主要围绕在岩浆囊体的周围 ,与岩浆活动密切相关。岩浆囊体的存在主要控制了腾冲南部火山区的地热活动及微小构造破裂     

利用区域双差层析成像方法研究川滇南部地壳结构特征

本文联合使用云南、四川和贵州地震台网的85个地震台站在2008年1月—2017年12月期间记录的49130个地震、317366个初至Pg震相绝对到时数据和2674110条高精度的相对到时数据,采用区域双差地震层析成像方法联合反演了川滇南部地壳三维P波速度结构和39621个地震的震源参数,探究了川滇南部中下地壳流和腾冲火山区岩浆囊的分布特征.研究结果表明：（1）川滇南部上地壳的速度异常特征与地表地形密切相关;（2）小江断裂带的中下地壳存在一条绵延近二百多公里的低速异常结构,最南端受到红河断裂带的阻挡而终止于断裂带南段北侧,这可能是川滇南部的一条中下地壳流,低速异常结构在红河断裂带南段转而向南东流动反映了红河断裂带可能为川滇菱形块体的西南边界;（3）红河断裂带各段速度异常存在明显的差异,重定位后的震源分布显示红河断裂带中段和南段虽然不如北段地震活动强烈,但地震震源深度分布较北段深;（4）腾冲火山区西侧和北侧下方10~20 km深度范围内存在的低速异常体推测为通过怒江断裂带形成的岩浆通道从中地壳涌入上地壳的岩浆囊,可能反映了自更新世延续至今的以橄榄玄武岩和安山岩为主要岩性的壳内岩浆活动,持续的岩浆活动为地表热活动提供了主要动力.     

腾冲火山及周边地区双差层析成像

利用云南腾冲火山地区15个固定台站记录到的7923次地震的P波到时资料,采用双差层析成像方法,反演得到腾冲火山及周边地区地壳及上地幔顶部三维P波速度结构和地震重定位结果.研究发现,腾冲火山区域地壳内存在明显的地震波低速区,P波速度低于整个区域地壳速度平均值超过15%,上地幔顶部存在规模较大的低速异常区.推测腾冲火山地区存在较大规模的地幔热物质上涌以及向地壳的侵入,热物质在地壳内以岩浆囊形式存储,并且壳内岩浆囊之间可能存在岩浆通道.通过联合反演获得的地震重定位结果显示,丛集地震位置更加集中,其展布特征与断裂构造具有显著的对应关系,表明研究区域断裂构造比较活跃.获得的高分辨率三维P波层析成像结果,为进一步认识火山地区岩浆存储特征以及地震分布与区域构造之间的关系提供了新的地震学依据.     

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.     

用接收函数方法研究汶川和芦山地震之间未破裂段的地壳结构

芦山与汶川地震之间存在约40 km的地震空区.震源区和地震空区的深部构造背景的研究对深入了解中强地震的深部孕育环境及地震空区的地震活动性具有重要科学意义.利用本小组布设的15个临时观测地震台以及21个芦山科考台站和21个四川省地震局固定台站记录的远震数据,用H-K叠加方法得到各个台站的地壳厚度和平均泊松比,并构建了接收函数共转换点(CCP)偏移叠加图像以及反演得到台站下方的S波速度模型.我们的结果揭示了震源区和地震空区地壳结构特征差异:(1)汶川震源区的地壳平均泊松比为~0.28;芦山震源区为~0.29;而地震空区处于泊松比变化剧烈的区域;(2)汶川地震与芦山地震的震源区以西下方的Moho面呈现深度上的突变(这与前人的研究成果基本一致),分别从~44 km突变到~59 km,~40 km突变到~50 km,而地震空区地壳平均厚度呈现渐变性变化;(3)地震空区Moho面下凹且具有低速的上地壳.综合一维S波速度结构和H-k以及CCP的初步结果,这可能显示汶川地震的发震断裂在深部方向上向西倾斜并形成切割整个地壳的大型断裂;芦山地震则可能是由于上、下地壳解耦引起的;而地震空区处于两种地震形成机制控制区域的过渡带中.     

S-wave velocity structure in the SE Tibetan plateau

We use observations recorded by 23 permanent and 99 temporary stations in the SE Tibetan plateau to obtain the S-wave velocity structure along two profiles by applying joint inversion with receiver functions and surface waves. The two profiles cross West Yunnan block(WYB),the Central Yunnan sub-block(CYB), South China block(SCB), and Nanpanjiang basin(NPB). The profile at ~25°N shows that the Moho interface in the CYB is deeper than those in the WYB and the NPB, and the topography and Moho depth have clear correspondence.Beneath the Xiaojiang fault zone(XJF), there exists a crustal low-velocity zone(LVZ), crossing the XJF and expanding eastward into the SCB. The NPB is shown to be of relatively high velocity. We speculate that the eastward extrusion of the Tibetan plateau may pass through the XJF and affect its eastern region, and is resisted by the rigid NPB, which has high velocity. This may be the main cause of the crustal thickening and uplift of the topography. In the Tengchong volcanic area, the crust is shown to have alternate high- and low-velocity layers, and the upper mantle is shown to be of low velocity. We consider that the magma which exists in the crust is from the upper mantle and that the complex crustal velocity structure is related to magmatic differentiation. Between the Tengchong volcanic area and the XJF, the crustal velocity is relatively high.Combining these observations with other geophysical evidence, it is indicated that rock strength is high and deformation is weak in this area, which is why the level of seismicity is quite low. The profile at ~23°N shows that the variation of the Moho depth is small from the eastern rigid block to the western active block with a wide range of LVZs. We consider that deformation to the south of the SE Tibetan Plateau is weak.     

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…     

Influence of fluids and magma on earthquakes: seismological evidence

In this paper, we present seismological evidence for the influence of fluids and magma on the generation of large earthquakes in the crust and the subducting oceanic slabs under the Japan Islands. The relationship between seismic tomography and large crustal earthquakes (M=5.7-8.0) in Japan during a period of 116 years from 1885 to 2000 is investigated and it is found that most of the large crustal earthquakes occurred in or around the areas of low seismic velocity. The low-velocity zones represent weak sections of the seismogenic crust. The crustal weakening is closely related to the subduction process in this region. Along the volcanic front and in back-arc areas, the crustal weakening is caused by active volcanoes and arc magma resulting from the convective circulation process in the mantle wedge and dehydration reactions in the subducting slab. In the forearc region of southwest Japan, fluids are suggested in the 1995 Kobe earthquake source zone, which have contributed to the rupture nucleation. The fluids originate from the dehydration of the subducting Philippine Sea slab. The recent 2001 Geiyo earthquake (M=6.8) occurred at 50 km depth within the subducting Philippine Sea slab, and it was also related to the slab dehydration process. A detailed 3D velocity structure is determined for the northeast Japan forearc region using data from 598 earthquakes that occurred under the Pacific Ocean with hypocenters well located with SP depth phases. The results show that strong lateral heterogeneities exist along the slab boundary, which represent asperities and results of slab dehydration and affect the degree and extent of the interplate seismic coupling. These results indicate that large earthquakes do not strike anywhere, but only anomalous areas which can be detected with geophysical methods. The generation of a large earthquake is not a pure mechanical process, but is closely related to physical and chemical properties of materials in the crust and upper mantle, such as magma, fluids, etc.     

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).