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.     

2012年新源-和静MS6.6地震前后 地壳介质泊松比变化

文中利用远震P波接收函数,联合接收函数H-κ叠加方法和时间窗滑动方法,分析了2012年6月30日新疆新源-和静MS6. 6地震震中距200km内11个固定地震台2009年1月—2012年12月(石场台为2006年1月—2012年12月)的地壳介质泊松比的变化特征,分析了乌苏、石场和新源3个台站准重复接收函数的莫霍面Ps转换波到时(tPs)变化,获得了以下认识:1)在新源-和静MS6. 6地震前2～3a的不同时段,5个震中距130km的台站的地壳介质泊松比相继出现了较为明显的持续下降过程,与台站平均地壳泊松比相比,下降幅度为0. 003～0. 014,4个台站的下降幅度大于均值误差,乌苏台(震中距最小,为77km)的下降起始时间(2009年7月)最早; 6个震中距150km的台站的地壳介质泊松比在均值上下波动,没有出现明显的下降和持续低值现象; 2)出现泊松比低值异常的台站,其接收函数tPs在震前变小(Ps转换波在地壳内的走时变小),在震后变大(Ps转换波在地壳内的走时变大); 3)综合分析泊松比下降的幅度、持续时间、后续变化过程及接收函数tPs的变化,推测这种异常变化的原因是地震孕育、发生过程中出现的地壳介质物性变化,这一观测结果表明,在高密度台网的支撑下,接收函数方法可能成为探测强地震前地壳介质泊松比变化的一种新的技术途径。     

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.     

利用远震接收函数研究辽宁地区的地壳厚度及泊松比

文中利用辽宁省数字地震遥测台网15个台站记录的远震P波波形资料,用频率域反褶积方法提取接收函数,由H-Kappa叠加方法得到了各台站下方的地壳厚度和泊松比。研究结果表明,辽宁地区的地壳泊松比在0.25～0.29之间,地壳厚度介于31～36km之间,东部褶隆带的地壳厚度从北向南由31km增至35km。松辽构造盆地地壳厚度变化不大,平均厚度为31km。辽西褶隆带与东部褶隆带的地壳厚度均比哈尔滨构造盆地厚约2～4km     

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。     

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.

     

巽他大陆及其邻区的地壳结构及其构造意义: 来自远震接收函数的约束

巽他大陆位于欧亚板块、印度-澳大利亚板块和太平洋板块俯冲汇聚区域,其地壳结构特征是揭示洋陆过渡带演化及物质能量交换机制的重要依据.本文对巽他大陆及其周缘19个宽频带地震台站记录的远震波形进行P波接收函数分析和H-κ叠加处理,获取了每个台站下方的地壳厚度和平均地壳波速比信息.为了减少参数的主观选择对结果带来的不确定性,研究采用了多种参数组合、综合约束策略.将本文结果与前人146个宽频带台站接收函数的研究结果进行整合,我们获得了巽他大陆地区地壳厚度和平均地壳波速比分布,并统计分析了两者的相关性.结果显示：巽他大陆地壳总体较薄,平均地壳厚度约为32 km,远低于全球造山带平均值,而与全球拉张型地壳平均厚度较为接近,可能反映研究区地壳整体处于拉张应力状态;而呵叻高原盆地地区地壳相对较厚,平均约38 km,与周缘地区明显不同.火山弧地区平均地壳波速比普遍大于1.81,甚至达1.87以上,并且壳内广泛分布低速层,可能受到了火山弧地区熔融物质的影响;非火山弧地区平均地壳波速比则普遍小于1.76,反映地壳组分以长英质成分为主;局部地区高于1.81,甚至高达1.99,表明地壳以铁镁质成分为主或存在部分熔融,可能与铁镁质岩浆底侵作用或地幔热物质上涌有关.中南半岛中西部、婆罗洲西北部和马来半岛中部莫霍面Ps转换波和多次波不明显而且具有多峰特征,可能表明该区域经历了复杂的壳幔相互作用.巽他大陆地区地壳厚度和平均地壳波速比总体无明显相关性,说明上地壳和下地壳结构和成分横向变化复杂;但中南半岛内部呵叻高原附近和东南部火山区两者均呈负相关性,与周围地区明显不同.综合区域构造背景和其他多种地球物理观测,推测稳定的呵叻高原盆地阻挡了印支地块的侧向挤出,处于挤压应力环境并发生上地壳增厚;而东南部火山区则处于拉张应力环境并存在基性岩浆底侵,可能与地幔物质上涌有关.

     

山东地区各向异性、地壳厚度及泊松比分布特征

山东地区位于华北东部,包含沂沭断裂带、鲁西隆起等重要构造单元,地质构造演化非常复杂,但目前尚缺乏对山东地区整体的地壳结构、壳内形变、壳幔耦合等方面的研究.本文基于该地区52个地震台站两年的波形记录,采用接收函数Ps转换波分裂和H-κ叠加的方法得到了研究区地壳各向异性、平均地壳厚度以及泊松比特征,为该地区的构造演化提供了重要的地震学约束.结果 表明,研究区地壳结构存在较强的横向不均匀性.鲁西隆起南部地壳各向异性方向可能与断裂和地壳内部的构造拆离有关.泰山地区地壳厚度与泊松比呈现负相关,地壳各向异性不明显,表明泰山处在快速隆升阶段.胶东地区东部较小的地壳厚度和泊松比与地幔上涌和苏鲁造山带发育的超高压变质岩有关.沂沭断裂带南北段的地壳结构具有显著差异,南段地壳厚度与泊松比存在明显的横向变化,表明南段可能存在剧烈的地幔上涌.较厚的沉积层使得济阳凹陷内台站下方的泊松比偏小,而较薄的铁镁质下地壳层则可能是胶北隆起部分台站下方泊松比偏小的主要原因.     

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.     

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.     

利用接收函数研究滇西北地区地壳厚度及泊松比特征

计算了滇西北地区的16个固定地震台和喜马拉雅台阵项目的103个流动台站(共119个地震台站)记录的238个5.8级以上的远震事件,从中挑选了5558个信噪比高、震相清晰的接收函数,采用人工读取震相到时的方法,获得了各个台站下方的地壳厚度和泊松比.结果显示:滇西北地区地壳厚度等值线呈ES向舌状突出,地壳厚度和泊松比横向变...     

垂直分量P波接收函数确定宝清台地壳厚度

利用宝清台记录的9个同一方位深远地震资料,使用垂直分量P波接收函数技术,成功分离出莫霍面多次反射透射震相Pp Pmp,根据其到时计算出宝清台下方地壳厚度约33.5 km,与前人研究结果基本一致。     

鄂尔多斯块体及其东南缘剪切波速度结构与波速比研究

利用深源远震的纯S波波形拟合方法研究了鄂尔多斯块体及其东、南缘的剪切波速度结构。结果显示，鄂尔多斯块体内部榆林台站下方速度结构相当稳定，没有很明显的高低速层变化，随着深度的增加，剪切波速度稳步升高；在该台下方25km深处有一个厚度达12km的层位(ys=3．90km／s)，该层的波速度相对其东部同等深度处的波速度偏低(以≥4．00km／s)。鄂尔多斯地块东部边缘的地壳厚度都比榆林厚，而且呈现高、低速层相间结构，低速层明显增多，与块体内部比较一致的特征为下地壳是一个厚达10km的速度较低的下地壳(yS=3．8km／s)，但埋深在35km左右。另外反演得到了各个台站的P波速度结构，并对相应的波速比(Vp/Vs)进行了研究，发现位于鄂尔多斯块体内部的榆林台波速比平均值仅为1．68，上地壳波速比处在非常低的状态(1．60左右)，中下地壳一直到上地幔的波速比稳定在1．73左右，反映介质均匀稳定，处于一种刚性状态；而鄂尔多斯块体东、南边缘的台站，都有几个波速比较高(1．80左右)的层位，其中东部边缘苛岚和离石地区的波速比平均值系统超过一般的弹性体波速比平均值1．732，反映了边缘地区地壳活动相对比较活跃，介质层中可能有其他物质的影响。     

利用SH波和P波振幅比测定中小地震的震源机制

用SH波和P波振幅比测定地震震源机制具有诸多优点,但它对台站布局要求较高。通过适当处理资料,降低该方法对台站分布的依赖程度,用此方法测定了几个地震的震源机制解并与其它方法得出的震源机制解进行了分析对比,结果表明,这样处理是可行的,一般只要有5个以上台站(震中距<120 km)记录到的地震都可以反演出较合理的震源机制解。     

Crustal Thickness and Velocity Ratio beneath National Seismic Stations in the Sichuan-Yunnan Area Based on Receiver Function Analysis

By using the teleseismic receiver function method, this paper analyzes the crustal thickness and v_P/v_S ratios beneath the 4 National seismic stations (KMI, TNC, CD2 and PZH) in the Sichuan-Yunnan area. This study gives the variance of Moho depths and velocity ratios of the 4 stations in different directions. The results show that the Moho depth beneath the Kunming station is around 50km, and the velocity ratio varies between 1.62 and 1.69. The thickness of crust and the velocity ratio do not change much with the direction. The crust beneath Tengchong station shows clear directivity, being 40.7km thick in the northeast and 49.7km thick in the southeast. The difference of the v_P/v_S values is remarkable between the two directions, reaching 0.2. The Chengdu station also has shallow Moho, about 40km, but is 8km deeper in the northeast and southwest and the velocity ratio has a change of 0.13 between the two directions. The crust beneath the Panzhihua station is stable. In all directions, the Moho depth is around 60km and the v_P/v_S ratio doesn't change significantly.     

用接收函数研究川滇地区国家地震台下地壳厚度及波速比

本文利用远震接收函数的方法,对川滇地区的昆明、腾冲、成都和攀枝花等4个国家地震台的台基下方不同方向的莫霍面深度及波速比进行了研究和分析。结果表明:昆明地震台台基下方的莫霍面深度基本在50km左右,波速比为1.62～1.69,地壳厚度和波速比不因方向不同而发生明显的变化;腾冲地震台台基下方的地壳厚度有着比较明显的方向性,东北方向厚为40.7km,东南方向为49.7km,两个方向的波速比相差也很大,差值达到0.2;成都地震台台基下方莫霍面的深度在40km左右,但是东北和西南方向要加深8km,两个方向波速比相差0.13;攀枝花地震台台基下方的地壳厚度比较稳定,厚度在60km左右,波速比变化也不明显。     

利用接收函数研究河北及邻区地壳厚度与泊松比分布特征

本文收集了河北及邻区174个宽频地震仪2007年1月到2011年12月记录到的全球范围内体波震级6.0级以上、共488个远震事件的波形资料。利用H-k叠加搜索方法得到河北及邻区143个台站下方接收函数、地壳厚度和泊松比值分布特征。结果表明,河北及邻区地壳厚度具有明显的分块特征并与区域构造背景有较好的相关性,泊松比值在0.25上下变化,与全球的泊松比估计值相当。河北及邻区地壳厚度以太行山山脉为界呈现出东薄西厚的特征并与地表地形起伏呈正相关;山西地震带南北地壳厚度存在明显差异,大同、宁武及安泽盆地地区泊松比值超过0.3;张-渤地震带地壳厚度由东至西逐渐增厚,泊松比值存在较强的横向变化。华北平原地震带呈现出的薄地壳和低泊松比值特征可能与华北克拉通拆沉作用相关联。     

利用接收函数研究青藏高原东南缘的地壳上地幔结构

本文使用位于青藏高原东南缘的25个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台站下方的Moho深度、泊松比以及地幔过渡带的厚度.计算结果表明：① 青藏高原东南缘的地壳厚度由松潘—甘孜地体和羌塘地体的约60 km,向邻区的印支地体以及扬子板块分别减薄为约38 km和约42 km; ② 羌塘地体的泊松比主要集中范围为0.25～0.28,地壳物质组分主要为中基性岩石,推测与下地壳镁铁质成分的增加有关.松潘—甘孜块体、印支块体和扬子板块的泊松比为0.25～0.26,主要为中酸性岩石组分.缺乏高的泊松比(≥0.30)分布表明青藏高原东南缘的地壳不存在广泛的部分熔融,但是不排除局部部分熔融的存在;③ 青藏高原东南缘的羌塘地体内存在一个比较明显的、异常变化范围为10～26 km的地幔过渡带增厚区域,其对应着地幔过渡带内100℃～260℃的温度降低,可以推断与此异常区域的地幔过渡带内存在俯冲的板块有关.     

Study on Shear Wave Velocity Structure and Velocity Ratio Beneath Ordos Block and Its Eastern and Southern Margins

Using pure S wave fitting method, we studied the shear wave velocity structures under the Ordos block and its eastern and southern marginal areas. The results show that the velocity structure beneath Yulin station in the interior of Ordos block is relatively stable, where no apparent change between high and low velocity layers exists and the shear wave velocity increases steadily with the depth. There is a 12km thick layer at the depth of 25km under this station, with an S wave velocity (Vs=3.90km/s) lower than that at the same depth in its eastern and southern areas (Vs≥4.00km/s). The crust under the eastern margin of Ordos block is thicker than that of the Yulin station, and the velocity structures alternate between the high and low velocity layers, with more low velocity layers. It has the same characteristic as having a 10km-thick low velocity layer (Vs=3.80km/s) in the lower crust but buried at a depth of aout 35km. Moreover, we studied the Vp/Vs ratio under each station in combination with the result of P wave velocity inversion. The results show that, the average velocity ratio of the Yulin station at the interior of Ordos block is only 1.68, with a very low ratio (about 1.60) in the upper crust and a stable ratio of about 1.73 in the mid and lower crust, which indicates the media under this station is homogenous and stable, being in a state of rigidity. But at the stations in the eastern and southern margins of the Ordos block, several layers of high velocity ratio (about 1.80) have been found, in which the average velocity ratio under Kelan and Lishi stations at the eastern margin is systemically higher than that of the general elastical body waves (1.732). This reflects that the crust under the marginal areas is more active relatively, and other materials may exist in these layers. Finally, we discussed the relationship among earthquakes, velocity structures beneath stations and faults.     

利用横波分裂分析方法研究地壳各向异性综述

利用横波分裂分析获取地下介质的各向异性参数,已成为研究壳幔介质变形特征最为有效的方法之一。本文首先介绍横波分裂理论方程的推导过程;然后阐述目前几种较为常用的拾取横波分裂参数的方法;最后总结近年来横波分裂分析方法的发展现状及其在地壳介质各向异性研究方面取得的成果。我们认为尽管横波分裂分析方法被广泛应用于地壳介质各向异性研究,但是它也存在一些固有的局限性,期望未来能发展一种更为可靠、有效的方法以及数据处理流程来准确拾取横波分裂参数。