论华北地区的均衡状态(二)——复合补偿与深部构造

由试验均衡的理论出发,得到了该区的均衡响应函数并建立了复合补偿模式。地形高度对重力场的影响很复杂,波长小于300km的地形起伏具有偏高的均衡响应值。 局部补偿是华北地区的主要补偿机制,所占比例达90%。区域补偿的等效弹性板厚度偏小,仅18km, 表明了华北地壳破裂程度严重和下地壳流变性突出。 均衡重力异常具有块体分布和均衡调整方向同新生代构造运动方向不完全符合等特点,其中一些成分是由于表浅层地质体的非均匀载荷所造成,不能简单地归因于欠补偿或过补偿。均衡异常的垂直导数分布清晰地揭示了华北地区几条重要的断块分界线。从深部构造上看,均衡补偿过程发生在下地壳特别是上地幔中。本文从均衡的角度探讨了地震危险性。      

亚洲中部地区岩石圈均衡补偿深度和弹性板模型反演结果分析

简要叙述了岩石圈均衡补偿深度和弹性板复合补偿的理论与方法;求出了亚洲中部地区岩石圈均衡的最佳补偿深度为75km,通过线性反演得到该区岩石圈弹性板复合补偿模型的基本参数。指出粘滞系数较低的上地幔75km附近存在的低粘滞度的软流层,可能是达到该区大范围岩石圈均衡的大体部位,并对亚洲中部地区大陆弹性板机制等问题进行了讨论。     

滇西试验场区地壳的试验均衡研究

本文利用滇西试验场区最新完全布格重力异常和地形高资料，采用设置虑拟数区和边界限定，消除趋势项，低道滤波等预处理措施，按试验均衡理论，计算了该区了地壳的均衡响应函数及试验均衡异常；结合文献（１）的研究结果，对其均衡异常分布特征，区域构造运动机制，活动的断裂与强震展布间的关系进行了研究。结果表明：１）该区均衡响应函数值高于美国。加拿大及我国华北等地区，其地壳处于亚均衡状态；２）区内各部位的均衡状态并不     

论华北地区的均衡状态(一)——方法和局部补偿

根据经典均衡的原理,本文重点分析了五种局部均衡补偿模式.在计算方法上利用频域三维重力场的理论公式,快速求得均衡校正值,据此计算了66个模型的均衡重力异常场,注意到对这许多不同参量的模型而言,它们的均衡异常场在形态与分布特征上基本一致,其中计入了地表和上下地壳密度差异分布的 Airy 模型具有最佳的补偿效果,它的均衡面在莫霍界面以下的上地幔中,标准深度50km.从整体上看,华北地台处于亚均衡状态,均衡异常的均值为1810-5m/s2.均衡重力异常的分布表现出明显的块体特征,正均衡异常区主要分布在东部胶辽地块和冀中平原北缘,在汾渭裂谷区存在负异常.模型对比表明,以莫霍界面作为均衡补偿面的模型是不可取的;Airy 模型比 Pratt 模型的补偿效果略好,这同地壳构造以层状为主而侧向变化有限的特征相符.有关复合补偿、均衡重力异常的基本特征和深部构造的关系等结果,将在文章的第二部分发表.      

康滇地区重力场分离、密度反演与地壳构造

康滇地区位于我国著名的南北向活动构造带的南端，是中蒙经向中轴强地震带和巨大的地壳厚度变化带的一部分．由于该地区是地震活动的预测危险区，且资源非常丰富，引起了广大地学工作者的关注．本文采用对地壳内部密度分布最为敏感的重力场资料进行场分离、平差、反演等数学处理，求出地壳平均密度和深度10～100km各层的密度分布；综合其它地球物理资料进行分析．结果表明，康滇菱形块体与其东侧和西侧不论在构造特征还是地球物理场特征方面皆存在差异．      

鄂尔多斯地块及邻区重力均衡研究

为更加精细地了解鄂尔多斯及其邻区的地壳均衡状态,本文在考虑地壳密度横向变化的基础上计算了该区域的重力均衡异常。首先,利用研究区内重力异常和真实莫霍面深度进行反演得到壳幔密度差分布,以艾里均衡理论为基础计算了莫霍面的理论深度;其次,通过莫霍深度理论值与真实值对比来获得研究区的重力均衡异常;最后,结合区内地震分布,讨论了重力均衡异常与地震活动的关系。结果表明:研究区内盆地以负均衡异常为主,山地则表现为正均衡异常,鄂尔多斯地块内部基本均衡;研究区内中强地震主要分布在重力均衡异常梯度带上。      

川滇地区地壳密度变化与强震孕育关系

为研究川滇地区地壳密度的时空演化特征与强震孕育的关系,本文基于2011—2014年川滇地区的重力复测资料,利用阻尼最小二乘反演算法,获得了川滇地区0—50 km深度范围内分辨率为55 km×55 km×10 km （长×宽×高）的三维动态密度变化模型。以所获取的动态密度变化为依据,分析了川滇地区三维密度变化特征与2013年四川芦山M_S7.0、2014年云南鲁甸M_S6.5和四川康定M_S6.3地震的关系,并由此对强震重点构造部位的深部地壳结构特征、孕震背景及区域动力学过程进行了深入分析。结果显示:川滇地区出现多个与主要活动断裂带展布方向基本一致的密度变化高梯度带,在三次地震的震中区及其附近观测到明显的区域性密度变化异常。15—35 km深度范围内的密度变化水平剖面显示:强震容易发生在上地壳密度变化正、负异常过渡的高梯度带和密度变化四象限分布的中心;中地壳深度密度变化低异常是强震孕育的主要介质条件;下地壳深度密度变化低异常或密度变化高梯度带均有可能是孕育地震的主要介质结构。0—50 km深度的垂直剖面上的密度变化结果显示,地震震中区及附近浅部、深部地壳呈现解耦变化。壳内垂向正负密度变化过渡带可能是强震孕育的又一个主要特征构造。      

天山及邻区Vening Meinesz均衡重力异常特征及其动力学意义

本文基于Vening Meinesz区域均衡模型,通过试验不同参数计算Vening Meinesz均衡补偿深度,将其与CRUST1.0模型给出的莫霍面深度进行拟合,得到适应于天山及邻区的平均补偿深度、"地区性指标"以及区域补偿半径.结合地球重力场模型EIGEN-6C4与地形数据,利用球冠体积分方法进行地形效应、沉积层效应计算和均衡校正,得到了研究区的Vening Meinesz均衡重力异常.结果显示天山及邻区的均衡重力异常幅值在-110～120 mGal之间,表明了天山及周边盆地岩石圈所处于的均衡状态,同时揭示了研究区的壳幔密度分布特征.天山、塔里木盆地、准噶尔盆地等块体的地壳垂向形变可能部分地由均衡调整引起,且均衡调整趋势与地面形变测量结果相契合.通过对均衡重力异常成因的解释,从地壳均衡角度分析了该地区复杂的构造背景及其新生代以来的演化历程.     

天山及邻区Vening Meinesz均衡重力异常特征及其动力学意义

本文基于Vening Meinesz区域均衡模型,通过试验不同参数计算Vening Meinesz均衡补偿深度,将其与CRUST1.0模型给出的莫霍面深度进行拟合,得到适应于天山及邻区的平均补偿深度、"地区性指标"以及区域补偿半径.结合地球重力场模型EIGEN-6C4与地形数据,利用球冠体积分方法进行地形效应、沉积层效应计算和均衡校正,得到了研究区的Vening Meinesz均衡重力异常.结果显示天山及邻区的均衡重力异常幅值在-110~120 mGal之间,表明了天山及周边盆地岩石圈所处于的均衡状态,同时揭示了研究区的壳幔密度分布特征.天山、塔里木盆地、准噶尔盆地等块体的地壳垂向形变可能部分地由均衡调整引起,且均衡调整趋势与地面形变测量结果相契合.通过对均衡重力异常成因的解释,从地壳均衡角度分析了该地区复杂的构造背景及其新生代以来的演化历程.     

四川中西部地区地壳结构与重力均衡

汶川M_S8.0地震的“孕育”、发生和发展是深部物质分异、调整和运移的产物.为此,在四川中西部地区（松潘—甘孜,龙门山断裂系和四川盆地）应用重力布格异常场资料并通过两条典型剖面的地壳厚度(Moho界面深度）分布与依据Airy均衡理论给出的理论均衡地壳厚度做对比分析,探讨四川盆地、龙门山造山带、邛崃山等川西地域的地壳均衡状态,得到龙门山及其以西地带的深部地壳结构.龙门山造山带恰处于很不均衡的状态,即与其西北和东南部相比差异明显,故地壳处于不稳定状态.为探讨该区重力场均衡与强烈地震活动之间的关系,还必须进行新一轮的高精度观测,以对该区深部精细结构、重力场效应和均衡补偿深入研究.此外,本文研究结果有益于震后确定城镇布局和为不同类型建筑物重建选址提供深部要素.     

基于接收函数约束的川滇地区莫霍面深度反演研究

本文利用川滇地区宽频地震接收函数结果和WGM2012全球布格重力场模型数据,采用正则化参数和接收函数结果交叉验证得到最优莫霍面参考深度和上下界面密度差,使用基于球坐标系下的快速非线性重力反演方法建立川滇地区莫霍面深度模型.研究结果显示,川滇地区整体莫霍面深度介于30～69km,青藏高原内部地区莫霍面深度大于50km;四川盆地莫霍面深度在36～38km;攀枝花地区莫霍面出现明显的隆起和下凹,变化范围在42～48km;川滇菱形地块莫霍面深度在40～50km;滇西和滇南地块莫霍面深度由南向北逐渐变深,变化范围在38～44km.本文反演莫霍面深度与接收函数结果平均误差为0.18km,与该区域天然地震层析成像、人工地震探测以及重力数据反演结果基本一致,但细节更加丰富,进一步确认了莫霍面在攀西裂谷地区存在隆起,小江断裂带下方存在下凹的特征.该结果可作为精细化川滇地区地壳密度界面模型,为研究该地区岩石圈结构和地质构造演化提供参考.     

琼东南盆地区的地壳密度与岩石结构

地壳岩石组成是理解地壳岩石圈演化的重要约束.我们以琼东南盆地区地壳速度结构模型为约束,正演拟合布格重力异常分布,获得了琼东南盆地区地壳密度结构模型.然后,对地壳密度模型进行温压校正,结合地壳速度模型以及全球常见地壳组成岩石的高温高压实验成果,推断了琼东南盆地区5个凹陷上地壳岩石组成.研究结果表明:琼东南盆地区地壳岩石密...     

用接收函数方法研究上海地震台阵下地壳结构

利用上海地震台阵16个台站记录的远震资料,采用接收函数线性反演方法,对台阵下的地壳速度结构进行研究,获得了研究区域内地壳厚度和地壳速度的分布特征。研究结果表明,研究区域Moho面深度约为33±2 km,Moho面深度基本不变,地幔顶部S波速度约4.4 km/s,地壳内没有发现明显的低速层。     

南北地震带南段地壳厚度重震联合最优化反演

重力反演方法是研究地壳结构和物性界面起伏的有效地球物理手段之一.本文收集了南北地震带南段67个已有的固定台站接收函数反演的Moho面深度结果,并使用基于EGM2008重力异常模型计算的布格重力异常,验证了本文提出的重震联合密度界面反演方法的有效性.利用接收函数对台站下方Moho面深度估计作为先验约束,定义了一类评价函数,通过对重力反演算法中尺度因子,平移因子和稳定性因子的最优选择,最小化重力反演结果与接收函数模型之间的差异.结果表明,本文提出的方法,可以有效地同化不同地球物理方法获得的反演模型,且通过重震联合反演可以改进由于对空间分布不均匀的接收函数结果插值可能而引起的误差.本文还通过引入Crust1.0的Moho面深度为初值,同时考虑地壳密度的横向不均匀分布,通过模型之间的联合反演有效改善了地球物理反演模型间的不一致性问题.本文反演得到的最优化Moho面深度模型与已知67个台站位置接收函数模型之间的标准差约1.9km,小于Crust1.0与接收函数结果模型之间标准差为3.73km的统计结果.本文研究结果对于同化重震反演结果、精化地壳密度界面模型,都具有十分重要的参考意义.     

One-Dimensional Thermal Modeling of the Eastern Pontides Orogenic Belt (NE Turkey)

The eastern Pontides orogenic belt is one of the most complex geodynamic settings in the Alpine–Himalayan belt due to the lack of systematical geological and geophysical data. In this study, 1D crustal structure and P-wave velocity distribution obtained from gravity modeling and seismological data in the area has been used for the development of the thermal model of the eastern Pontides orogenic belt. The computed temperature-depth profiles suggest a temperature of 590?±?60°C at a Moho depth of 35?km indicates the presence of a brittle-ductile transition zone. This temperature value might be related to water in the subducted crust of the Tethys oceanic lithosphere. The Curie temperature depth value of 29?km, which may correspond to the crustal magma chambers, is found 5–7?km below the Moho depth. Surface heat flow density values vary from 66.5 and 104.7?mW?m^?2. High mantle heat flow density value of 48?mW?m^?2 is obtained for the area should be related to melting of the lithospheric mantle caused by upwelling of asthenosphere.     

南海海盆三维重力约束反演莫霍面深度及其特征

利用南海海盆及周边最新的重力,经过海底地形、沉积层的重力效应改正,并采用岩石圈减薄模型的温度场公式,校正了从张裂边缘到扩张海盆的热扰动重力效应.通过研究区的地震剖面和少量声呐数据得到的莫霍面深度点作为约束,采用基于"起伏界面初始模型"的深度修正量反演迭代公式,反演、计算了研究区的莫霍面深度及地壳厚度.结果表明,海盆区莫霍面深度在8~14 km之间,地壳厚度在3~9 km之间;东部海盆和西南海盆残留扩张中心沿NNE向展布向西南延伸至112°E,莫霍面深度超过12 km,地壳厚度在6 km以上,而西北海盆没有明显的增厚扩张中心;在西南海盆北缘的中沙地块南侧,存在一个近EW向地壳减薄带,地壳厚度在9~10 km;莫霍面深度14 km的等深线和地壳厚度9 km的等值线可指示洋陆边界位置.     

基于抛物线密度模型的频率域三维界面反演及其在川滇地区的应用

密度界面反演作为了解地球内部结构的一种重要方法,长期以来都是重力学研究的主要内容.本文结合抛物线密度模型及频率域算法的优点,将抛物线密度函数应用于Parker-Oldenburg算法,经过理论推导得到了抛物线密度模型的频率域公式,从而建立了基于抛物线密度模型的三维密度界面重力异常正反演的算法和流程.理论模型数据试验表明本方法快速、有效,适用于大多数浅部比深部增加更快的实际地壳密度.研究中还利用该方法对川滇地区重力异常进行了反演,获得了该区的莫霍面深度分布,并与接收函数研究结果进行对比分析,进一步验证了本文方法的正确性和有效性.     

3D upper crustal density structure of the Deccan Syneclise,Central India

A constrained 3D density model of the upper crust along a part of the Deccan Syneclise is carried out based on the complete Bouguer anomaly data. Spectral analysis of the complete Bouguer gravity anomaly map of the study region suggests two major sources: short wavelength anomalies (<100 km) caused primarily due to the density inhomogeneities at shallow crustal level and long wavelength anomalies (>100 km) produced due to the sources deeper than the upper crust. A residual map of the short wavelength anomalies is prepared from the complete Bouguer anomaly using Butterworth high‐pass filter (100 km cut‐off wavelength). Utilizing the constraints from deep resistivity sounding, magnetotellurics and deep seismic sounding studies, 2.5D density models have been generated along 39 profiles of this region. The mismatch between the calculated response of the a priori 2.5D model with the residual (short wavelength) gravity anomalies is minimized by introducing high‐density intrusive bodies (≥2.81 g/cm³) in the basement. With these 2.5D density models, the initial geometry of our 3D density model, which includes alluvium, Deccan trap, Mesozoic sediment and high‐density intrusive bodies in the basement up to a depth of 7 km (upper crust), is generated. In the final 3D model, Deccan trap extends from 200 m to nearly 1700 m below the 90–150 m thick Quaternary sediment. Further down, the sub‐trappean Mesozoic sediment is present at a depth range of 600–3000 m followed by the basement. The derived 3D density model also indicates six intrusive bodies of density 2.83 g/cm³ in the basement at an average depth of about 4–7 km that best fits the residual gravity anomaly of the study area.     

3D Crustal and Lithospheric Structures in the Southeastern Mediterranean and Northeastern Egypt

Crustal and lithospheric thicknesses of the southeastern Mediterranean Basin region were determined using 3D Bouguer and elevation data analysis. The model is based on the assumption of local isostatic equilibrium. The calculated regional and residual Bouguer anomaly maps were employed for highlighting both deep and shallow structures. Generally, the regional field in the area under study is considered to be mainly influenced by the density contrast between the crust and upper mantle. Use of the gravity and topographic data with earthquake focal depths has improved both the geometry and the density distribution in the 3-D calculated profiles. The oceanic-continental boundary, the basement relief, Moho depth and lithosphere-asthenosphere boundary maps were estimated. The results point to the occurrence of thick continental crust areas with a thickness of approximately 32 km in northern Egypt. Below the coastal regions, the thickness of crust decreases abruptly (transition zone). An inverse correlation between sediment and crustal thicknesses shows up from the study. Furthermore, our density model reveals the existence of a continental crustal zone below the Eratosthenes Seamount block. Nevertheless, the crustal type beneath the Levantine basin is typically oceanic; this is covered by sedimentary sequences more than 14 km thick. The modeled Moho map shows a depth of 28–30 km below Cyprus and a depth of 26–28 km beneath the south Florence Rise in the northern west. However, the Moho lies at a constant shallow depth of 22–24 km below the Levantine Basin, which indicates thinning of the crust beneath this region. The Moho map reveals also a maximum depth of about 33–35 km beneath both the northern Egypt and northern Sinai, both of which are of the continental crust. The resulting mantle density anomalies suggest important variations of the lithosphere-asthenosphere boundary (LAB) topography, indicating prominent lithospheric mantle thinning beneath south Cyprus (LAB ~90 km depth), followed by thickening beneath the Eratosthenes seamount, Florence Rise, Levantine Basin and reaching to maximum thickness below Cyprian Arc (LAB ~115–120 km depth), and further followed by thinning in the north African margin plate and north Sinai subplate (LAB ~90–95 km depth). According to our density model profiles, we find that almost all earthquakes in the study area occurred along the western and central segments of the Cyprian arc while they almost disappear along the eastern segment. The active subduction zone in the Cyprian Arc is associated with large negative anomalies due to its low velocity upper mantle zone, which might be an indication of a serpentinized mantle. This means that collision between Cyprus and the Eratosthenes Seamount block is marked by seismic activity. Additionally, this block is in the process of dynamically subsiding, breaking-up and being underthrusted beneath Cyprus to the north and thrusted onto the Levantine Basin to the south.