Present-day tectonic movement in the northeastern margin of the Qinghai-Xizang (Tibetan) plateau as revealed by earthquake activity

IntroductionAccording to the division of Neo-tectonically active blocks northeastern Qinghai-Xizang (abbreviated as QX thereafter) plateau is a juncture region where 3 intra-continental subplates, the Qinghai-Xizang, Xinjiang and North China subplate, meet with each other (DING, 1991). The subplates generally consist of blocks. Specifically, around the Yinchuan-Haiyuan (quasi-trijuncture( (TIAN, DING, 1998), where the 3 subplates meet, to the south locates the Gansu-Qinghai (GQ) blo…     

Present-day tectonic movement in the northeastern margin of the Qinghai-Xizang (Tibetan) plateau as revealed by earthquake activity

Characteristics of present-day tectonic movement in the northeastern margin of Qinghai-Xizang plateau (Tibetan) are studied based on earthquake data. Evidence of earthquake activity shows that junctures between blocks in this area consist of complicated deformation zones. Between the Gansu-Qinghai block and Alxa block there is a broad compressive deformation zone, which turns essentially to be a network-like deformation region to the southeast. The Liupanshan region, where the Gansu-Qinghai block contacts the Ordos block, is suffering from NE-SW compressive deformation. Junction zone between the Ordos and Alxa block is a shear zone with sections of variable trend. The northwestern and southeastern marginal region of the Ordos is under NNW-SSE extension. The above characteristics of present-day tectonic deformation of the northeastern Qinghai-Xizang plateau may be attributed to the northeastward squeezing of the plateau and the resistance of the Ordos block, as well as the southeastward extrusion of the plateau materials. Foundation item: State Natural Science Foundation of China (49732090) and the Development Program on National Key Basic Researches under the Project Mechanism and Prediction of Continental Strong Earthquakes (95-13-02-05). Contribution No. 00FE2003, Institute of Geophysics, China Seismological Bureau.     

Relationship between the regional tectonic activity and crustal structure in the eastern Tibetan plateau discovered by gravity anomaly

The eastern Tibetan plateau has been getting more and more attention because it combines active faults, uplifting, and large earthquakes together in a high-population region. Based on the previous researches, the most of Cenozoic tectonic activities were related to the regional structure of the local blocks within the crustal scale. Thus, a better understanding of the crustal structure of the regional tectonic blocks is an important topic for further study. In this paper, we combined the simple Bouguer gravity anomaly with the Moho depths from previous studies to investigate the crustal structure in this area. To highlight the crustal structures, the gravity anomaly caused by the Moho relief has been reduced by forward modeling calculations. A total horizontal derivative (THD) had been applied on the gravity residuals. The results indicated that the crustal gravity residual is compatible with the topography and the geological settings of the regional blocks, including the Sichuan basin, the Chuxiong basin, the Xiaojiang fault, and the Jinhe fault, as well as the Longmenshan fault zone. The THD emphasized the west margin of Yangtze block, i.e., the Longriba fault zone and the Xiaojiang fault cut through the Yangtze block. The checkboard pattern of the gravity residual in the Songpan-Garze fold belt and Chuandian fragment shows that the crust is undergoing a southward and SE-directed extrusion, which is coincident with the flowing direction indicated from the GPS measurements. By integrating the interpretations, the stepwise extensional mechanism of the eastern Tibetan plateau is supported by the southeastward crustal deformation, and the extrusion of Chuandian fragment is achieved by Xianshuihe fault.     

青藏高原东北缘地壳及上地幔顶部速度结构研究

本文利用青藏高原东北缘71个固定台站与418个流动台站记录到的天然地震事件资料,采用双差层析成像方法对近震走时数据进行反演,获得了研究区高分辨率的三维P、S波速度结构和地震重定位结果.研究结果表明,本文给出的P、S波速度模型较已有的全球模型能更好的解释体波走时与面波相速度观测资料.松潘—甘孜和祁连构造带下方20～40 ...     

青藏高原东南缘地壳速度结构及云南漾濞MS6.4地震深部孕震环境

青藏高原东南缘岩石圈变形强烈、地震活动频繁,对其深部结构进行研究有助于提高对其演化及强震发震机理等问题的认识.本研究利用青藏东南缘固定和流动观测台站记录的地震P波走时数据,采用体波走时层析成像方法得到研究区地壳、上地幔顶部三维P波速度结构.结果显示,峨眉山大火成岩省内带范围呈明显的高速异常,推测为二叠纪时期地幔柱活动残留在地壳内的基性和超基性幔源物质.川西北次级块体和大火成岩省内带东西两侧存在低速带,可能是壳内部分熔融存在和中下地壳流动的证据:高原物质向南运移时受大火成岩省壳内高速体阻挡后分为两支,东支沿安宁河断裂—则木河断裂—小江断裂延伸,西支沿红河断裂向上地壳运移并逐渐穿过红河断裂.云南漾濞M_S6.4地震序列全部位于西支低速通道之上,推测构造块体SE向运动和地壳流作用使得应力在上地壳震源区进一步集中,共同驱动断裂活动导致漾濞地震发生.     

Re-appraisal of seismicity and seismotectonics in the north-eastern Algeria Part II: 20th century seismicity and seismotectonics analysis

The main objective of the research work isthe homogenisation of the two recentAlgerian earthquake catalogues for thecommon covered period of time, from 1900 to1990, for the region under considerationlimited by [33^°N–38^°N,4^°E-9.5^°E] and the updatingof the catalogue for the twentieth century(1900–2000). To mitigate the deficiencyof the incompleteness of catalogue, aneffort was made to establish a correlationbetween surface-wave magnitude Ms andbody-wave magnitude m_b in the form ofMs = a + b (m_b). A complete, exact andhomogeneous earthquake catalogue as much aspossible, comprising 870 seismic events,has been compiled. Seismicity analysis ofthe region shows a strong concentration ofseismicity along a band of no more than400 km width oriented mainly in theeast-west direction parallel to the coast.Moreover, earthquakes in this zone arerather associated to strike-slip mechanism.The focal mechanism show a regional stressregime that corresponds to horizontalcompression in NW-SE to N-S direction. As aresult of the review of the seismicity ofnorth-eastern Algeria from the compilationof checked and corrected data and itscorrelation with other geologic andgeophysical investigations based ondocumentary sources, it was possible toconstruct a most complete seismotectonicmap. It leads also to delineate fourseismogenic zones in the Tellian Atlas, aless important zone in the Saharan Atlas, asixth zone at the boundary of both Atlasand finally, a seventh one along thecoastal zone. The seismicity-active faultscorrelation of some of these defined zonesis examined in details with a specialattention to the Saharan Atlas zone, theHodna and Biban zone as well as Soummam andBabor zone where further research workallowed to find some neotectonic featuresconsidered as a significant sign of recenttectonic activity.     

青藏高原上地幔速度结构及其动力学性质

利用地震层析成像结果分析了中国西部地区的上地幔速度结构,发现青藏高原北部至东南边缘上地幔顶部速度普遍偏低;随着深度的增加,低速区主要分布在羌塘、松潘—甘孜和云南西部地区,而印度大陆、塔里木、柴达木、鄂尔多斯和四川盆地均显示出较高的速度.上述速度分布与青藏高原及周边地区的岩石层结构和深部动力性质密切相关:其中羌塘地区的低速异常反映了青藏北部的地幔上涌和局部熔融,起因于印度大陆岩石层的向北俯冲;松潘—甘孜地区的低速异常与青藏东部的深层物质流动及四川盆地刚性岩石层的阻挡有关;而滇西地区的低速异常可能受到印缅块体向东俯冲作用的影响.以上三个区域构成青藏高原和周边地区的主要地幔异常区.相比之下,印度大陆、塔里木、柴达木、鄂尔多斯和四川盆地的高速异常反映了大陆构造稳定地区的岩石层地幔特点.根据速度变化推测,地幔上涌和韧性变形并非贯穿整个青藏高原,而是主要集中在羌塘、松潘—甘孜和滇西地区,上述构造效应不仅导致岩石层厚度减薄且引发了火山和岩浆活动.     

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.     

青藏高原中部地壳和上地幔各向异性分析

对布设于青藏高原中部INDEPTH-III宽频带数字地震台阵的41个台站记录的远震体波资料所提取出的P波接收函数和SKS波形资料做偏振分析,并采用以误差为权的叠加分析方法求得每一个台站的Pms和SKS快波偏振方向和快慢波的时间延迟,获得了从拉萨块体中部,经喀喇昆仑—嘉黎断裂系和班公湖—怒江缝合带,到羌塘块体中部的地壳和岩石圈地幔的地震波各向异性图像.从各向异性分析结果可以看到:Pms快慢波的时间延迟为0.3~0.5 s,在拉萨块体,快波方向主要为NE-SW向,在羌塘块体,快波方向为近E-W向.SKS快慢波的时间延迟为1~2 s,主要分布在拉萨块体的北端和羌塘块体,并且向靠近班公湖—怒江缝合带和昆仑—嘉黎断裂带的方向时差增大,快波方向基本与Pms快波方向一致.在喀喇昆仑—嘉黎断裂带以南的拉萨块体中部没有测量到明显的SKS分裂,这可能与该区存在双层快轴方向近垂直的各向异性层有关.结合研究区已有的研究成果可以推测:拉萨块体地壳各向异性层的快轴方向与印度—欧亚板块汇聚方向一致,可能与地壳较强刚性有关,其在板块汇聚过程中不易发生流展变形;而羌塘块体地壳和岩石圈中各向异性层的快轴方向与青藏高原物质逃逸方向一致,表明这一块体流变性均较强,在板块汇聚挤压力的作用下发生了侧向流变变形.     

青藏高原区域地震波研究综述

区域地震波携带着大量的信息,可以很好地反映地壳和上地幔结构的变化.本文简要总结了青藏高原地区区域地震波的研究方法与进展;对青藏高原区域地震波研究的结论进行了总结,并探讨了它们的地质意义.最后分析了目前青藏高原区域地震波研究中存在的一些问题.     

青藏高原三维地壳结构的重力正演模拟

青藏高原地壳结构的重力学研究主要集中于莫霍面深度反演及单个剖面的重力正演,但是,在亚东-格尔木与下察隅-共和之间没有地震测线的区域,地壳结构的研究受到限制.为了探讨从青藏高原中部到东部的地壳结构特征,本文采用三维重力正演的方法,对青藏高原三维地壳结构进行了重力正演模拟.研究结果显示,地壳各层界面起伏较大,表明高原地壳变形强烈.研究区域中,藏南喜马拉雅地体界面相对较浅,处于界面陡变带,往北进入拉萨地体,界面相对变深.正演剖面中,大的界面起伏与大的断裂构造有关,莫霍面的陡变也暗示着莫霍面存在错断现象.东构造结莫霍面有抬升现象,在玛多附近莫霍面有下凹现象.地壳分层正演显示,32 km以下地壳产生的重力异常占总异常的80%以上,低速层及高速体产生的重力异常最大可占到总异常的10%左右.     

青藏高原通道流模型动力环境的数值模拟

"中、下地壳流"模型作为一种可能的动力学演化机制,在解决诸如喜马拉雅造山带和青藏高原东缘、南缘等区域地壳中岩层的通道流或韧性剪切挤出等方面的解释给出了相应的模型和阐述.本文基于青藏高原壳、幔介质平均速度模型,采用二维黏弹性数值模型对高原下地壳物质流动的动力学边界条件进行探讨.研究结果表明:(1)青藏高原下地壳与上地幔盖层物质作为坚硬的固态物质相接,不具备可运动的边界条件,难以在Moho界面处任意地域发生相互运动.壳、幔介质中需存在可供物质高速运动的边界条件,即以上地壳底部的低速层为上滑移面,以上地幔软流圈顶部为下滑移面,才有可能在足够强的力系作用下促使"下地壳+岩石圈盖层"物质发生同步运移;(2)若不具备这样的初始与边界条件是难以产生深部物质运移的.因此,青藏高原深部壳、幔物质运动不可能是普遍存在的,只能是局部和在特异环境下才能实现.     

青藏高原东南缘深部多参数属性变化与中强震孕育响应关系

本研究通过反演294,777高质量纵-横波震相走时数据对,获得了青藏高原东南缘地壳及上地幔的高分辨率P波、S波速度和泊松比多参数三维结构图像,同时结合多参数的梯度场,分析了深部多参数属性变化与近50年来强震（震级≥ 5.0,M5+）孕育之间的响应关系.研究表明：（1）青藏高原东南缘多参数结构呈现出明显的横向不均性,松潘-甘孜块体的中下地壳为低速和高泊松比异常,反映了具有塑性特征的物质存在,该属性特征对强震的触发具有较显著的影响;（2）通过对过去50年内发生在青藏高原东南缘的强震（M5+）空间分布特征研究发现,绝大多数强震发生在地震层析成像边界带（Tomographic Edge Zone,TEZ）.本研究结果表明,63.3%~78.4%的强震事件发生在P波速度和泊松比TEZ上,而8.4%~20.1%和11.7%~16.7%的强震事件分别发生在参数高异常带（High-Value Zone,HVZ）和参数低异常带（Low-Value Zone,LVZ）上.S波速度参数的TEZ孕震构造特征比例与P波相比有一定的下降（45.7%~46.3%）,相应的HVZ和LVZ孕震构造特征比例稍有上升趋势（36.4%~36.7%、17.3%~17.6%）.以上两个特征表明,在青藏高原东南缘,强震触发的主要控制因素可能是块体间的强烈的相互作用,同时,孕震区流体侵入在地震诱发中扮演了重要的角色.根据本次及作者前期的研究认为,青藏高原东南缘区域内绝大多数强震事件与TEZ之间的正相关的响应关系并不是一个偶然现象,可能是地震孕育和地壳构造之间存在的某种关联性.本研究所揭示的地震孕育特征为青藏高原东南缘乃至整个青藏高原的中长期防灾减灾以及重大工程建设等提供了重要的参考信息.

     

青藏高原东缘地壳上地幔电性结构研究进展

经过数十年的努力,中国学者针对青藏高原东缘地壳上地幔探测,累积完成超过20000 km的大地电磁测深剖面,取得了一系列重要科学数据和认识,为青藏高原东缘构造格局、地壳上地幔电性结构、地震机制和动力学研究奠定了基础.根据青藏高原东缘的主要构造和断裂分布特征,本文重点对龙门山构造带、川滇构造带和三江构造带三个构造带分区进行研究,主要依据大地电磁探测工作成果和壳幔电性结构特征,系统地对青藏高原东缘地壳上地幔电性结构、与扬子西缘接触关系、汶川地震和芦山地震的电性孕震环境及弱物质流通道等几个方面进行了梳理和分析.一是青藏高原东缘地壳表层岩块和物质沿壳内高导层向龙门山造山带仰冲推覆,表现为逆冲推覆特征的薄皮构造;二是高原东部地壳中下部及上地幔顶部向龙门山造山带和上扬子地块西缘岩石圈深部俯冲,呈现刚性的上扬子地块西缘高阻楔形体向西插入柔性青藏块体的楔形构造;三是将汶川地震和芦山地震的震源投影到大地电磁剖面上,发现震源位于剖面下方的高阻块体与低阻体之间靠近高阻体的一侧,龙门山构造带岩石圈表现出高阻、高密度和高速的"三高"特征,这种非均匀电性结构可能构成地震孕育发生条件;四是川滇和三江地区的多条大地电磁剖面探测结果表明,在青藏高原东缘中下地壳存在下地壳流和局部管道流,大地电磁结果对其空间分布形态、位置及大小进行了较好的刻画.根据研究区壳幔电性结构特征的构造解析和综合实例分析,总结了青藏高原东缘六类壳幔电性结构模型,提出了下一步重点研究领域和目标.总之,青藏高原东缘壳幔电性结构的研究对揭示研究区岩石圈结构和构造格局提供了重要依据,对油气及矿产资源远景评价提供了背景资料,对"Y"型多地震区的构造关系和发震机理研究具有重要指导意义.     

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10~60 s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50 km.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10 s)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15 s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20~30 s)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40~60 s)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10~60 s一直为较低的速度,尤其是到40 s以后,相速度随周期的变大增速明显放缓,至60 s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100 km).     

基于光学与被动微波遥感的青藏高原地区土壤水分反演

青藏高原地区高精度的土壤水分反演对高原能水循环、全球大气循环研究有着极大的影响.因此,获取青藏高原土壤水分时空布信息是一个迫切需要解决的问题.温度植被干旱指数（TVDI）,是基于光学与热红外遥感通道数据反演土壤水分的重要方法,但在研究区域较大、地表覆盖格局差异显著时,TVDI模型反演精度会受到地表温度（Ts）等因素的影响.被动微波AMSR-E数据精确记录了像元内的土壤水分信息,但空间分辨率低.本文利用同时期的MODIS与被动微波数据,发展了针对青藏高原地区高精度土壤水分反演算法.首先,在TVDI模型中,利用修正型土壤调整植被指数（MSAVI）代替归一化植被指数（NDVI）,以改进NDVI易饱和的缺点;其次,利用ASTER GDEM数据,对地形高程和纬度差异引起的地表温度变化进行了校正;然后,通过神经网络训练建立基于TVDI、被动微波以及辅助气象数据的土壤水分反演模型,并应用该模型反演了青藏高原地区三个观测网（CAMP/Tibet、玛曲和那曲）的土壤水分;最后,利用实测土壤水分数据对反演结果进行验证,结果表明该模型的精度均方根误差（RMSE）数值可达到0.031~0.041 m³·m^-3.本文还应用该算法反演了青藏高原连续的土壤水分的空间分布,并比较了土壤水分的变化趋势与实测降水变化趋势,结果表明二者变化量的正负关系一致.

     

青藏高原中南部岩石圈扩张应力场与羊八井地热异常形成机制

青藏高原中南部地区有着丰富的地热资源,其中羊八井地区存在着温度高达93℃以上,热流值高达364mW/m2的地热奇观.本文利用国际以及中国地震台网资料,详细分析了青藏高原中南部地震活动性和岩石圈脆性破裂深度范围,进而讨论了高地热异常区的岩石圈应力场背景及其动力学机制.研究结果表明,青藏高原地热异常区有高于高原内部平均活动水平的震级为6级左右的中强地震活动,其震中分布呈现出与地热活动相似的、沿近南北向断陷带的带状特征;并且在高热流区域内有高原内部罕见的中深地震活动,地震震源从100km左右深处到地表呈现柱状地震群活动的空间分布等特征.震源机制与应力场研究结果表明,虽然高原中南部应力场主压、主张应力方向与青藏高原的整体特征相符,但是地震发生类型与青藏高原周缘的挤压逆断层型地震完全不同,均属于东西向扩张力作用下的正断层型地震活动,特别是在羊八井高热流区域附近,东西向扩张应力场在岩石圈应力场中起到主导性作用,推测其控制深度可达岩石圈底部100多公里处.青藏高原地热异常区在强烈的近东西向扩张应力场作用下,岩石圈东西向扩张并发生一系列的大规模正断层活动,致使深部软流圈高温热流可以沿着活动正断层及其形成的深裂隙上涌,穿过岩石圈到达地表面,形成了高地热异常区.     

The thickness and structural characteristics of the crust across Tibetan plateau from active-sources seismic profiles

The Tibetan plateau as one of the youngest orogen on the Earth was considered as the result of continent-continent collision between the Eurasian and Indian plates.The thickness and structure of the crust beneath Tibetan plateau is essential to understand deformation behavior of the plateau.Active-source seismic profiling is most available geo-physical method for imaging the structure of the continental crust.The results from more than 25 active-sources seismic profiles carried out in the past twenty years ...     

利用P波接收函数研究青藏高原东南缘地幔转换带结构

研究青藏高原东南缘的深部结构对于理解印度-欧亚板块的碰撞机理和青藏高原的形成演化具有重要的科学意义.本研究对布设在研究区域内566个固定和流动地震台站的波形资料进行了处理,获得77853条高质量P波接收函数,应用接收函数共转换点（CCP）叠加技术获得了研究区域下方精细的地幔转换带间断面起伏形态及转换带厚度变化图像.结果表明：研究区域南北方向上具有两个明显的转换带增厚异常区,南侧异常区位于滇中次级块体与印支块体下方,可能是新特提斯洋板片与上部印度板块间断离并部分滞留在转换带底部的结果;北侧川西地区异常增厚可能与上方岩石圈拆沉并降至转换带有关;腾冲火山起源可能是板块俯冲过程中发生断离造成软流圈物质部分熔融,湿热物质上涌所致.

     

青藏高原东缘及东北缘S波速度结构和径向各向异性

青藏东缘和东北缘是高原生长和扩张的前缘,研究其地下物质及变形特征有助于理解青藏高原生长机制.本文收集187个固定地震台站记录的长达7年的三分量连续波形数据,辅以189个流动台站3年的数据,开展噪声瑞利波和勒夫波群速度层析成像工作.基于8~40 s周期瑞利波和勒夫波群速度,通过线性反演方法得到地下50 km深度范围的三维SH和SV速度结构.我们定义径向各向异性ψ=2（v_SH-v_SV）/（v_SH+v_SV）,以此来展示地下物质变形以水平方向（v_SH>v_SV）还是垂直方向（v_SH<v_SV）为主.径向各向异性显示青藏高原东缘和东北缘具有完全不同的变形机制.青藏东北缘以垂向变形为主,地壳流模型不太可能是该区域主要的变形机制.青藏东缘以水平变形为主,支持中下地壳流变模型.柴达木盆地和四川盆地下方径向各向异性差异显著,说明高原边缘稳定的地块在高原扩展中起到不同的作用.