五大连池火山群新期火山渣丘成因的探讨

火山渣丘,是火山区内的一种特殊的地质现象,以前地其成因国内外尚无详细探讨和描述,有的学者曾经统称为副火山。笔者通过实地调查,对这一结论提出新的见解,认为火山渣丘的形成是一复杂的地质现象,其成因具有多元性。这对探讨火山喷发规律,对火山地质地貌的准确描述与具有积极作用。     

松辽盆地北缘的上地幔速度结构及该区火山成因探讨

中国东北是研究板内新生代火山活动及其成因的天然场所.以往的研究根据不同的壳幔速度结构,提出多种模型用以解释中国东北地区的火山活动.由于松辽盆地北缘的观测台站相对较少,导致这些模型对盆地北缘的约束较弱.我们利用近年来覆盖松辽盆地北缘的流动宽频带观测台站数据开展远震体波走时层析成像研究,获得了深达800 km的深部速度结构,在盆地北缘的火山群区域内得到如下认识：诺敏河和五大连池火山群共用一个200~300 km深处的地幔岩浆房.该地幔岩浆房内的低速异常为水平展布,未下延至地幔转换带内,并仅在该区域上地幔的局部范围内有所体现.结合前人的研究结果分析,我们认为该水平的局部低速异常可能是中生代晚期岩石圈拆沉导致的软流圈上涌热物质.

     

大兴安岭诺敏河火山群远震P波衰减研究

板内火山活动是板内下方深部物质组成的重要视窗,而中国东北是研究板内火山的热点场所.中国东北火山活动主要沿大兴安岭及松辽盆地周缘分布,隐匿在大兴安岭内的各火山群落鲜有地球物理观测.本研究聚焦于大兴安岭北部的诺敏河火山群,利用围绕诺敏河火山布设的43个流动台站记录到的17个远震事件数据,通过时间域波形匹配法计算了300条直达P波震相的Δt^*,并进一步采用贝叶斯蒙特卡洛方法反演得到了研究区的二维Δt^*模型,为约束诺敏河火山地区的深部结构提供了新的观测证据.结果显示研究区高衰减区域与火山活动在空间位置上有很好的一致性.诺敏河火山与研究区北端临近小古里河火山区域均观测到高Δt^*值,可能由区域下方热地幔物质上涌导致.诺敏河火山东部、科洛河火山西部区域观测到低Δt^*值,与高衰减区域最大Δt^*差值达约0.3±0.05 s,可能由两部分原因导致：该区域下方残留未被侵蚀的岩石圈,以及局部区域或存在的部分熔融导致的残留地幔矿物脱水.

     

中国东北诺敏河火山岩石圈变形:来自剪切波分裂的证据

中国东北新生代板内火山广泛发育,其中诺敏河火山由于上地幔结构研究的匮乏,火山成因尚不明确.利用布设在诺敏河火山周围的40个流动台站所记录到的远震剪切波数据,测量得到82对各向异性参数和219个无效分裂结果.结果表明,研究区快慢波延迟时间变化范围为0.4~1.4 s,平均0.78±0.21 s;各向异性快波方向范围为N77°W-N18°E,绝大多数快波方向集中在N6.9°W±9.87°,平行于中生代晚期岩石圈伸展变形方向,推测由残留在岩石圈中的化石各向异性所引起.同时,在火山中心及周边部分台站,只观测到无效分裂而没有观测到有效分裂结果,可能是由于残存在岩石圈内的古老形变被上涌的热地幔物质所侵蚀.

     

山西大同火山深部细结构及深部起源

我国大陆有很多火山,如五大莲池火山、长白山火山、腾冲火山、海南火山、大同火山和昆仑山火山等,其中五大莲池火山、长白山火山和腾冲火山被认为是活火山。随着我国流动地震台站和省级地震台站的发展,利用地震层析成像等地震学手段在上述火山区开展了大量研究工作,     

长白山火山区地壳S波速度结构的背景噪声成像

利用探测深俯冲的中国东北地震台阵NECsaids的60个流动台与固定地震台2010年7月至2014年12月的垂向连续波形数据,采用地震背景噪声成像方法获得了研究区6~40 s周期的瑞雷波相速度分布,并通过相速度频散反演得到了研究区下方0~50 km的三维S波速度结构.结果表明：研究区下方地壳S波速度结构存在明显的横向和纵向不均匀性,浅部速度结构与浅表地质构造单元有较好的对应,深部速度结构较好地反映了区域火山活动及深部热物质作用的结构特征;在长白山火山下方9~30 km深度范围内存在明显低速区并有向下延伸的趋势,推测可能为长白山火山地壳岩浆囊;在龙岗火山下方12~30 km深度范围内发现较弱的低速区,可能代表火山喷发后的残留物,而在镜泊湖火山下方没有明显的低速异常,说明镜泊湖火山地壳内可能不存在部分熔融的岩浆物质.

     

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（     

中国大陆几个活火山深部细结构及深部起源

中国大陆有很多火山,如五大连池火山、长白山火山、腾冲火山、海南火山、大同火山和昆仑山火山等,其中五大连池火山、长白山火山和腾冲火山被认为是活火山(刘嘉麒,1999;刘若新,2000).人们对这些火山区已开展了大量研究工作,但深部起源问题还一直不太清楚.     

第26章：夏威夷冒纳罗亚火山与基拉韦亚火山的地壳三维P波速度成像

火山地震监测的主要目的和成果之一就是追踪震源、识别和解释那些可以预测未来火山喷发的火山地震活动（Koyanagi et al，1988；Harlow et al，1996）。建造传统的火山监测网是为了准确确定与岩浆运移有关的震群。在构造活动区域内地震监测网的运行，一项基本要求是具有准确记录和测量地震波初动的能力。     

基于三重震相拟合的华南地区上地幔P波与S波速度结构

利用中国数字测震台网（CDSN）记录到的台湾地区两个地震事件6°~30°震中距范围的三重震相波形资料,基于观测与理论波形拟合法,获到华南地区上地幔P波和S波的最佳波形拟合速度模型及其V_P/V_S比值.与AK135模型相比,华南地区410 km深度上方存在明显低速层：S波低速区厚度约为70 km,速度降为2%~5%;而P波低速区厚度为70~230 km,速度降为5%~6%.另外,410 km间断面整体表现为一个梯度层,厚度约为10~40 km,V_P跃增量为4.0%~5.4%,而V_S跃增量为2.6%~11.7%.研究区内,低速层的V_P和V_S异常值大小和410 km间断面速度跃变量由北向南逐步减小.结合以往的接收函数和地震层析成像结果,华南地区410 km间断面上方的低速区可能与太平洋俯冲板块脱水有关.

     

天山—帕米尔结合带的地壳速度结构及地震活动研究

利用流动地震台阵记录的地震数据,通过地震层析技术反演了天山—帕米尔结合带的P波速度结构,揭示出地壳结构的非均匀特征及其与地震活动的对应关系. 分析结果表明,天山和西昆仑的双向挤压导致塔里木西部边缘地壳严重变形,在山前地区形成基底隆起带,地壳深部则被断裂分割成为若干块体,有的块体可能卷入造山带内部;喀什坳陷地壳深部结构相对完整,变形程度较弱;天山和西昆仑的地壳结构显示出缩短增厚的波速特性,在与塔里木接壤的局部地区,壳幔边界附近存在热物质的侵入迹象. 大部分地震都发生在塔里木西部边缘的壳内高速块体周围,推测块体之间的相互作用和应力调整是导致天山—帕米尔结合带频繁发生地震的主要原因,伽师地震则与构造变形由天山向塔里木内部扩展以及该地区的地壳非均匀结构有关.     

松辽盆地营城组火山机构-岩相带的地震响应

松辽盆地徐家围子断陷多期次喷发的火山岩在纵向和横向上相互叠置,造成火山岩地震响应特征复杂,影响了对火山岩储层的地震预测精度和地质规律的认识.本文基于钻井和连片三维地震资料,结合区域构造认识,建立了徐家围子断陷营城组火山机构-岩相带的地震响应模式,并利用相干体和地层切片等属性分析技术实现了火山机构-岩相带的空间识别.从火山口到远源相带火山岩体非均质性减弱,在三维相干体切片上表现为相干属性变化率的降低.研究区主要发育四种火山机构-岩相带,其地震响应特征分别为,①火山口穹窿多种岩相迭合相带:表现为杂乱反射带、自下而上呈放射状、围绕火山喷口厚度向外减薄、相干性强、剖面和平面形态多变;②近源爆发相与溢流相叠置相带:具有断续层状、中强振幅、低频反射特征,呈环带状围绕火口中心相带分布;③远源爆发相带:火山机构一侧具有上拱的板状外形,表现为楔形层状连续中强振幅反射特征;④远源火山沉积相带:具有板状外形,亚平行反射结构,能量较强和同相轴连续的响应特征.这些反射特征是火山作用喷出物堆积过程中,内部层结构和层形态呈规律性变化的地震表象.     

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.

     

长江中下游成矿带三维S波速度结构及对深部过程的约束

利用73个固定台站记录的163个远震事件数据,采用多道互相关技术挑选了5524条S波到时数据,并对S波到时数据进行地壳校正,在此基础上采用天然地震层析成像方法和远震S波到时信息,获得了长江中下游成矿带上地幔的三维S波速度结构模型.研究结果表明:(1)研究区域上地幔存在着明显的低速异常,且走向与成矿带相同,可能为上涌的软流圈热物质;(2)研究区域地幔过渡带和上地幔底部存在着明显的高速异常,可能为俯冲的古太平洋板块和拆沉的岩石圈;(3)成矿带上地幔的低速异常呈现由南向北逐渐变浅的空间分布特征,该特征表明软流圈热物质由南向北上涌.综合分析认为,成矿带中生代大规模岩浆活动和成矿作用的深部过程主要与岩石圈的拆沉密切相关.     

准噶尔盆地陆东—五彩湾地区石炭系火山岩电性与地震响应特征

勘探实践证实,准噶尔盆地石炭系已成为一套现实勘探层系;陆东－五彩湾地区石炭系火山岩体规模大、分布广,是重要的天然气储集体;火山岩储层有效性主要受不整合、岩性、岩相控制,识别火山结构、火山岩岩性、岩相成为判别储层有效性的关键.由于主要目的层巴塔玛依内山组特殊的三段式火山岩组合层序结构,为通过测井、地震物探手段识别火山岩岩性、岩相创造了条件.基性熔岩具高密度、高电阻率、高自然伽玛电性特征,中基性熔岩具高电阻率、高密度、低自然伽玛电性特征,中酸性熔岩具中电阻率、中等密度、较高自然伽玛电性特征,火山角砾岩相具低电阻率、中低密度、高自然伽玛电性特征,凝灰岩具低电阻率、低密度、高自然伽玛电性特征.上、下火山岩段表现为不连续的丘状反射或杂乱反射;中部沉积岩段表现为较强振幅、较连续的平行与亚平行结构反射;依据波组反射结构特征,能够识别出层状火山、锥状火山、浅成侵入体三类火山岩结构.火山岩储层均属风化壳型储层;储层有效性受岩性与岩相控制.近口亚相带主要发育于滴南凸起带、滴北凸起带、石西—石南凸起带、五彩湾凹陷南北缘、白家海北缘;远火山口亚相多发育于火山后亚相的东西两侧;溢流相带主要沿主断裂由南向北展布.近源的构造、岩性、岩相匹配的风化壳储层发育区,最有利于成藏;形成构造背景下的地层-岩性型原生火山岩天然气藏.     

火山岩地层地震反射特征和地震-地质联合解释:以徐家围子断陷为例

火山岩地层的地震反射特征可通过地震参数、反射结构与地震相、地震地层结构进行地质解释.徐家围子断陷营城组是一套以火山岩占优势的火山岩地层.钻遇营城组钻井与地震资料匹配给出了各种地震属性、反射结构和地震相的地质解释.在徐家围子断陷地震三维工区开展的火山岩地层的地震-地质联合解释包含三个层次:地震参数、反射结构与地震相、地震地层结构,反映火山作用和与相关的沉积作用的地层记录,其中反射结构与地震相是解释的重要环节.平行和发散反射结构可出现在自火山斜坡至盆地的环境,是火山物质较连续的展布和平稳堆积.前积反射结构可出现在火山斜坡至盆地的过渡环境,是火山物质的不连续和快速堆积.丘状和披盖反射结构可出现在火山口至盆地的各种环境中,与岩浆穹窿和基浪沉积有关.充填反射结构可出现在许多环境中,是火山物质下切冲蚀作用形成的.火山岩地层地震-地质解释遵循由大到小和由粗而细的原则,对应地震参数、反射结构与地震相和地震地层结构.     

云南地区地壳速度结构的层析成像研究

利用地震波到时和体波层析成像方法反演了云南地区的P波速度结构,根据不同深度的速度异常分析了主要断裂和区域动力作用的深部效应,揭示出壳内低速层的分布范围以及与下地壳流动的联系.研究结果表明,哀牢山—红河断裂两侧的地壳速度结构存在明显的差异,滇中地区的速度异常分布与小江断裂、元谋断裂、程海断裂等南北走向的断裂一致,反映了青藏东部地壳块体顺时针旋转产生的构造效应;滇西南的速度异常分布与哀牢山—红河断裂、无量山断裂、澜沧江等断裂的走向平行,显示了印支块体朝东南方向挤出产生的影响;沿着南汀河断裂分布的低速异常则与印缅块体侧向挤压引起的构造活动有关.壳内低速异常具有分层和分区特征:在哀牢山—红河断裂西侧和澜沧江之间主要分布在地壳中上部,在小江断裂和元谋断裂附近分布在地壳中下部,在滇中地区则广泛分布于地壳底部至莫霍面附近,东、西两侧分别受到小江断裂和哀牢山—红河断裂的限制.其中攀西地区的低速异常与小江断裂和元谋断裂在此附近交汇形成的热流传输通道以及张裂时期强烈的壳幔热交换有关;在哀牢山—红河和澜沧江地区,除了印支块体向东南方向的挤出之外,印缅块体的侧向挤压和向东俯冲也对地壳深部的构造变形产生了一定的影响,由此引发的地幔上涌将导致热流物质沿着断裂通道进入地壳形成低速层.因此,哀牢山—红河断裂不仅在地壳浅部是分隔印支块体和华南块体的地质界限,也是控制两侧区域深部构造变形和壳内韧性流动的分界.     

唐海-商都地震台阵剖面下方的地壳上地幔S波速度结构研究

2006年底,我们沿“张渤地震带”布设了一条从唐海—北京—商都的宽频带地震台阵剖面.本文利用台阵记录的远震波形资料,通过接收函数和面波联合反演对剖面下方100 km深度范围内地壳上地幔S波速度结构进行了研究.结果表明剖面东段莫霍面深度约30～34 km,西段深度约38～42 km,平原与山区的过渡地带地壳厚度变化较快.地壳内部10～20 km深度范围内存在多个低速体.在唐山7.8级地震震区附近Moho面出现小幅度隆起,中地壳存在明显的S波低速体.张家口以西,剖面下方10～20 km范围内存在两个S波低速体,张北6.2级地震发生在这两个低速体之间狭小的高速区. 在观测剖面附近,历史上发生的4个大震都与壳内低速体的分布有关. 张家口以东,上地幔普遍存在低速层,顶部埋深在60~80 km之间,并表现出明显的东部浅西部深的特点.     

3-D velocity structure beneath the crust and upper mantle of Aegean Sea region

The region of the Aegean Sea and the surrounding areas in the Eastern Mediterranean lies on the boundary zone between the Eurasian and the African plates. It is a zone of widespread extensive deformation and, therefore, reveals a high level of seismicity.Three-dimensional velocity structure, beneath the crust and upper mantle of the region between 33.0°N–43.0°N and 18.0°E–30.6°E, is determined.The data used are arrival times ofP-waves from 166 earthquakes, recorded at 62 seismological stations. In total, 3973 residual data are inverted.The resultant structure reveals a remarkable contrast of velocity. In the top crustal layer, low velocities are dominant in Western Turkey and on the Greek mainland, while a high velocity zone is dominant in the Ionian Sea and in the southern Aegean Sea.In the upper mantle, high velocity zones dominate along the Hellenic arc, corresponding to the subducting African plate and in the northern part of the region, corresponding to the subducting African plate and in the northern part of the region, corresponding to the margin of Eurasian plate.A low velocity zone is dominant in the Aegean Sea region, where large-scale extension and volcanic activity are predominant, associated with the subduction of the African plate.