Circumjacent distribution pattern of the Lungmachian graptolitic black shale (early Silurian) on the Yichang Uplift and its peripheral region

Stratigraphic hiatuses of variable time intervals within the Rhuddanian to early Aeronian (Llandovery, Silurian) are identified in the area bordering East Chongqing, West Hubei and Northwest Hunan in central China. Their distribution suggested the existence of a local uplift, traditionally named the Yichang Uplift. The diachronous nature of the basal black shale of the Lungmachi Formation crossing different belts of this Uplift signifies the various developing stages during the uplifting process. The present paper defines the temporal and spatial distribution pattern of the Yichang Uplift, which might be one of the important controlling factors for the preservation and distribution of the shale gas in this region, as it has been demonstrated that the shale gas exploration is generally less promising in the areas where more of the basal part of the Lungmachi Formation is missing. Therefore, better understanding of the circumjacent distribution pattern developed throughout the uplifting process may provide the important guidance for the shale gas exploration. The present work is a sister study to the published paper, “Stage-progressive distribution pattern of the Lungmachian black graplolitic shales from Guizhou to Chongqing, Central China”. These two studies thus provide a complete Ordovician-Silurian black shale distribution pattern in the Middle and Upper Yangtze, a region with the major shale gas fields in China.     

Paleogeographic evolution of the Lower Yangtze region and the break of the “platform-slope-basin” pattern during the Late Ordovician

Wide distribution of the black shales and diversification of the graptolite fauna in South China during the Late Ordovician resulted from its unique paleogeographic pattern, which was significantly affected by the paleogeographic evolution of the Lower Yangtze region. In the study, 120 Upper Ordovician sections from the Lower Yangtze region were collected, and a unified biostratigraphic framework has been applied to these sections to establish a reliable stratigraphic subdivision and correlation. Under the unified time framework, we delineate the distribution area of each lithostratigraphic unit, outline the boundary between the sea and land, and reconstruct the paleogeographic pattern for each graptolite zone. The result indicates that, with the uplift and expansion of the ‘Jiangnan Oldland' in the beginning of the late Katian, the oldland extended into the Yangtze Sea gradually from south to north, which finally separate the Jiangnan Slope and the Yangtze Platform. Consequently,the longstanding paleogeographic pattern of "platform-slope-basin" in South China was broken. The paleogeographic change led to sedimentary differentiation among the two sides of the ‘Jiangnan Oldland' during the Late Ordovician. This event also led to the closure of the eastern exit of the Upper Yangtze Sea, and formed a semi-closed, limited and stagnant environment for the development of the organic-rich black shales during the Late Ordovician. The major controlling factors of these paleogeographic changes in the Lower Yangtze region were not consistent from the Katian to the Hirnantian. In the late Katian, the sedimentary differentiation between the east and west sides mostly resulted from regional tectonic movement-the Kwangsian Orogeny.However, during the Hirnantian, the whole Yangtze region became shallower, which was mostly influenced by the concentration of the Gondwana ice sheet and the consequent global sea level drop.     

1303年山西洪洞8级地震震源断层研究

1303年在山西洪洞附近发生的8级巨大地震, 是中国根据现存较为详细的文献记载史料所确定的最早的一次8级地震。 这次地震距今已有700多年的历史, 而地震所在区域至今仍有持续不断的小地震活动。 本文根据地震破裂区1981年至2013年的中小地震精定位地震目录, 采用震源断层面拟合方法, 反演得到了1303年山西洪洞地震的震源断层面参数: 走向19.3°、 倾角88.5°、 滑动角-170.0°。 断层面长75.5 km, 宽26.2 km, 深度为地下11.12 ～37.35 km。 将地震破裂区的地震精确定位资料以近东西向的洪洞断裂为界划分为地震北段和地震南段, 分段进行地震震源断层拟合, 反演得到洪洞地震北段震源断层面参数: 走向13.7°、 倾角76.6°、 滑动角-157.6°。 断层面长32.7 km, 宽21.7 km, 深度为地下11.97～32.86 km; 南段震源断层面参数: 走向20.3°、 倾角87.1°、 滑动角-154.6°。 断层面长45.9 km, 宽16.6 km, 深度为地下9.32 km～25.50 km。 无论是分段还是不分段, 反演得到的洪洞地震震源断层均是右倾的近直立断层, 属于右旋走向滑动性质。 分段计算得到的地震北段震源断层深度比南段更深, 将反演得到的震源断层与临汾盆地深部构造最新研究成果进行了分析对比, 北段震源断层深度及倾角大小与深地震剖面推测得到的深大断裂几乎相同。 震源断层在地表的投影与洪洞地震的高烈度区能够较好地对应。     

云南数字地震台站下方的S波速度结构研究

通过对云南数字地震台站的宽频带远震接收函数反演，获得了云南地区数字地震台站下方0-0km深度范围的S波速度结构.结果表明，云南地区地壳厚度变化剧烈，中甸、丽江等西北部地区，地壳厚度达62km左右，景洪、思茅和沧源等南部地区，地壳厚度仅为32-34km.厚地壳从西北部向东南方向伸展，厚度和范围逐渐减小，至通海一带地壳厚度减为42km，其形态和范围与小江断裂和元江断裂围成的川滇菱形块体相一致.地壳厚度较小的东、南部地区Moho面速度界面明显；在地壳厚度较大或变化剧烈的地区，Moho面大多表现为S波速度的高梯度带.云南地区S波速度结构具有很强的横向不均匀性.km深度以上，北部地区S波速度明显低于南部地区，在-20km深度范围内，北部地区的S波速度比南部地区高.地壳内部S波速度界面的连续性较差，低速层的深度和范围不一，近一半的台站下方不存在明显的低速层.受南部地区上地幔的影响，40-50km深度范围内，S波速度南部高、北部低，高速区随深度增加逐渐向北推移，低速异常区形态与川滇菱形块体的形态趋向一致.70-80km深度的上地幔速度分布与云南地区大震分布具有一定的相关性.     

昆仑山脉和喀喇昆仑山脉地区的地壳上地幔电性结构特征

本文简介从新疆叶城至西藏狮泉河的大地电磁测深剖面．它北起塔里木盆地，横跨昆仑山脉和喀喇昆仑山脉地区到冈底斯西段，全长８００余公里．探测结果表明，不同测点的地壳内部有的有两个低阻层，有的则只有一个低阻层，壳内第１低阻层的埋藏深度约１０－３５ｋｍ，第２低阻层的埋藏深度约３０－６５ｋｍ。在南昆仑缝合带以南，壳内低阻层的埋藏深度有从南向北不断加深的趋势；而在其以北的壳内低阻层的埋藏深度则与此相反．上地幔第１低阻层的埋藏深度约在１００－１５０ｋｍ之间，第２低阻层的埋藏深度约在３５０－５５０ｋｍ之间．     

敖汉旗地区震群精定位及其空间分布特征

以敖汉旗地区震群作为研究对象,选取内蒙古测震台网2018—2019年的震相观测报告,分别利用单纯型定位法、Hypo2000定位法和双差定位法对其进行重定位和对比分析。结果显示,双差方法的定位精度最高。根据双差方法定位结果,敖汉旗的震群在赤峰?开源断裂的南北两侧均有1个集中分布区,2个区域的震源深度范围均为4～12km;其中,73%的地震位于断裂北侧,震中位置沿NW?SE向呈条带状展布,延伸长度约6.8km,震源深度由西向东逐渐变深、由南向北逐渐变深再变浅;而断裂南侧的地震其震中位置聚集呈簇状,SN向最大扩展长度约0.98km,震源深度无明显沿EW或SN方向的变化特点。敖汉旗震群的精定位结果与对该序列地震空间分布特点的认识,可为该地区发震构造的研究与三维精细速度结构的建立提供更为精确的震源参数与参考依据。     

安徽及邻区地震震源深度分布特征研究

选择安徽及邻区观测精度相对较高的地震资料作为样本,统计分析不同空间范围内的震源深度分布特征,初步讨论了震源深度与地质构造,地壳结构的关系。结果表明:安徽及邻区平均震源深度10 km左右。中小地震震源深度在空间分布是不均匀的,大体上从西到东,从南到北逐渐增加,深度优势分布为5～15 km。其中霍山地区震源深度优势分布为5～10 km。总体上,安徽及邻区地震多发生在5～20 km地壳的中上部,为浅源地震。     

MATCH AND LOCATE FOR SMALL EVENT DETECTION OF NINGXIA SHIZUISHAN EARTHQUAKE SWARM AND INVESTIGATION OF ITS SEISMOGENIC FAULT

In this paper, a new method for small event detection named Match & Locate(M&L)is used to detect and locate the small earthquakes that are missing in the catalogue of the February 28, 2014 Shizuishan M_L4.4 earthquake swarm. A total of 34 earthquakes were detected, which is nearly 3 times as much as the number(13)of earthquakes from Ningxia seismic network. The number of earthquake swarm sequence is greatly increased. Then, it provides the possibility for the fine study of the earthquake swarm activity and seismogenic fault. The best double couple solution of the main shock obtained by the cut and paste method is strike 354°, dip 70° and slip 166° for nodal plane I, and strike 89°, dip 77° and slip 21°for nodal plane Ⅱ. The main shock is a dextral strike-slip earthquake with a small amount of thrust component. And, the depth of the main shock is 7~8km, which is a shallow earthquake, derived from the results of the double difference relocation and the best fitting depth of focal mechanism. Together with the results of deep 3-D seismic tomography of the Yinchuan Basin, our results show that the main shock and the largest aftershock more likely occurred in the upper crust, and the rest of earthquakes mainly occurred at the bottom of sedimentary layer or on the top of the upper crust crystallization basement. We find some interesting phenomena on the pattern of time-space evolution of the earthquake swarm. The distribution of earthquake swarm is in the near north-south direction. Aftershocks are mainly concentrated in the north region of the main shock, which show an obvious trend of extending gradually from the south to the north. Also, the result shows the general trend of shallower focal depth with the development of aftershocks to the north. The results of distribution and depth profile of the earthquake swarm and the focal mechanism of the main shock all show that the sequence probably occurred in the fault at the east foot of Helan Mountain with an eastward dip and a larger dip angle. Surface projection image of the earthquake sequence shows that the epicenter distribution extends northward from the northern end of the fault. This may suggest that the deep part of the fault is likely to extend northward.     

基于钻探的芦花台隐伏断层晚第四纪活动特征

The Luhuatai fault is one of the important buried tectonics in the Yinchuan basin. Based on the results of shallow seismic exploration, we conducted composite drilling section exploration and dating of the samples from boreholes. Some useful data was obtained, such as the depth of the upper breaking point, the latest activity age, displacement in the late Quaternary, and slip rates, etc. This study shows that the activity is different between the north and south segment along the Luhuatai fault. The north segment is a Holocene fault, while the south segment is a late mid-Pleistocene fault. From north to south along the north segment of Luhuatai fault, the activity has been enhanced, and the faulting is stronger in late Pleistocene than Holocene.     

龙门山断裂带域上地壳各向异性及其变化

龙门山断裂带上发生了2008年汶川8.0级和2013年芦山7.0级地震,为了研究芦山地震前后该区域地壳各向异性的空间分布和变化,以及较大地震对快剪切波偏振方向造成的影响,本文运用剪切波分裂系统分析方法,结合固定地震台网（2010-01—2017-10）和川西流动地震台阵（2006-10—2009-07）的小震波形数据,得到了龙门山断裂带及邻近地区上地壳各向异性参数.结果表明,慢剪切波时间延迟主要分布在0.65~7.39 ms·km^-1之间,横向上具有不均匀性,地壳20 km以上的介质对各向异性的贡献较大.快剪切波优势偏振方向主要为NW或NWW和NE向,具有明显的分区特性.位于龙门山断裂带附近台站的快剪切波偏振方向自北向南由NWW转变为NW、NE向,在南段又变为NWW、NE向,指示了龙门山断裂带的分段特性是其构造属性.根据得到的有效事件数据,本文使用的49个台站中有19个台站的各向异性参数与反方位角、深度、震级和路径长度等显示出一定的相关性.研究区内的芦山地震及其他较大地震可能影响了局部快剪切波偏振方向.研究表明,更多的有效事件数据将有益于定量分析局部构造应力场和断裂属性的变化情况,从而有益于断裂带地震学特性及地震预测研究.     

地球物理剖面揭示大兴安岭域壳幔结构及其地质意义

大兴安岭域,包括大兴安岭及其两侧盆地,穿过额尔古纳地块、兴安地块、松嫩地块和辽源地体.本文在东北地区已有的近东西向的全球地学断面（GGT）资料基础上,在大兴安岭两侧补充了2条近南北向的地球物理剖面,组构了综合地球物理栅状图;又结合区域内其他7条经综合解译的地球物理剖面,分析讨论了研究区壳幔结构特征及其地质意义.论文得到如下初步结果：（1）研究区莫霍界面以大兴安岭重力梯级带为分界,西部和东部深度有明显差异;以索伦山-西拉木伦河缝合带为界的南北岩石圈-软流圈界面（LAB）深度、软流圈有明显差异.呈现出地壳东西分带、岩石圈地幔南北分块的特征.（2）额尔古纳-兴安微板块具有较稳定的岩石圈地幔组构,与南部的中朝板块的岩石圈地幔具有较大差别;额尔古纳地块与西伯利亚板块的岩石圈特征更为接近.（3）获得古缝合带位置线索.林西以南的翁牛特下方存在明显的LAB南北向抬升,这是古亚洲洋闭合在岩石圈尺度上留下的遗迹;索伦山缝合带东延至西拉木伦河,是古亚洲洋闭合的场所.（4）大兴安岭域跨过两条板块缝合带,该区域北部与中部岩石圈组构特征相近,但它们的岩石圈地幔基底并不相同,这是在塔源-喜桂图缝合带于早古生代的拼合之后由数亿年的长期壳幔物质横向均衡作用所致.     

川西龙门山及邻区地壳上地幔远震P波层析成像

本文利用川西地震台阵记录到的远震P波走时数据和非线性层析成像算法,获得龙门山地区400 km深度范围内的三维P波速度结构.为了适应川西地区复杂的地质结构,本文的层析成像方法采用了快速行进三维走时计算算法和Tarantola非线性反演算法.我们的结果揭示了川滇地块、松潘-甘孜地块和四川盆地三个不同地块构造差异及该区深部动力学特征.本文的研究表明：1）研究区地壳上地幔P波速度结构具有较为明显的分区特征,松潘-甘孜地块和川滇地块岩石圈速度较低,四川盆地岩石圈速度较高,四川盆地的岩石圈厚度从南250 km向北逐渐减薄至100 km.松潘-甘孜地块上地幔存在地幔上涌的特征.2）川滇地块和四川盆地仅是垂直接触关系,而在龙门山地区四川盆地前缘存在减薄的现象,并伴随松潘-甘孜地块上地幔低速物质有侵入四川盆地岩石圈下方的特征,这显示了四川盆地与松潘-甘孜地块和川滇地块的动力学关系的差异.3）以映秀为界,龙门山断裂带被从松潘-甘孜侵入的低速异常分为南北两段：龙门山南段和龙门山北段,汶川大地震及其余震序列均分布在龙门山断裂带的北段.在青藏高原向东挤压和地幔上涌的双重作用下造成松潘-甘孜地块隆升,由于汶川处于龙门山北段的最南端,应力容易在此集中.这些因素可能是汶川M_S8.0地震的基本动力学背景.本文的结果不支持四川盆地的俯冲及层间流动的动力学模型.     

地幔上涌对鄂尔多斯西缘岩石圈的改造:来自远震多尺度层析成像的证据

本文利用喜马拉雅二期科学探测台阵的678个地震台站及26个固定台站记录到的9,641个地震共约160000条远震P波走时数据,采用基于稀疏约束的多尺度层析成像方法,获得了鄂尔多斯西缘及邻区上地幔800 km深度范围内P波速度结构.结果显示,在东经104°附近阿拉善地块与鄂尔多斯盆地间存在岩石圈深度的构造边界,这表明阿拉善地块与鄂尔多斯可能分别从属于不同的大地构造单元.以北纬38°线为界,鄂尔多斯地块西缘在岩石圈范围内南北存在明显的速度差异,鄂尔多斯南部上地幔200~300 km深度范围显示为高速异常,而鄂尔多斯北部上地幔显示大面积的低速异常.这一现象表明,鄂尔多斯地块南北两部分经历了不同的构造演化过程.根据本文的结果可以进一步推断,由于青藏高原、阿拉善地块向东北方向推挤以及岩石圈的拆离引起的上地幔扰动导致了地幔上涌,上涌的热物质改造了鄂尔多斯西北缘地区的岩石圈,并使该区的岩石圈减薄.地幔上涌也可能是东经104°边界带和北纬38°构造带形成的深部动力学因素.     

藏北高原地壳及上地幔导电性结构——超宽频带大地电磁测深研究结果

为了研究西藏中、北部壳、幔导电性结构,讨论高原中、北部岩石圈热状态,1998年和1999年（INDEPTH（Ⅲ） MT）在西藏中、北部完成了德庆—龙尾错（500线）和那曲—格尔木（600线）超宽频带大地电磁深探测剖面的研究.研究结果表明,西藏中、北部以昆仑山断裂为界,其南北壳、幔电性结构有很大差异.昆仑山断裂以北地壳和上地幔为高阻区.而昆仑山以南,地壳和上地幔的导电性有明显的分层结构：地壳上部以不连续的高阻体为主,夹有局部低阻异常体,沿南北方向上地壳的电性结构复杂,具有不连续、分块的特点;但中、下地壳为大范围的高导异常区,区内发育有大规模、不相连续、产状各异的高导体,其电阻率均小于4Ωm;在班公—怒江和金沙江缝合带之下,壳内高导体都具有向上地幔延伸的趋势,存在连通壳、幔的低阻通道.根据西藏高原中、北部壳、幔电性结构的研究推断：如同藏南一样,这里也普遍存在部分熔融体和热流体,它们的成因主要与班公—怒江和金沙江缝合带的壳-幔热交换、热活动有关,这是两期形成的壳-幔热交换通道.其中,班公—怒江缝合带的壳-幔热交换通道形成时间比金沙江缝合带早.因此,研究区壳、幔的热活动是从南边和西边开始,向北、向东扩展,导致现今西藏中、北部地壳和上地幔的热流分布由西向东、由南向北增大.     

鄂尔多斯盆地上地壳速度分布与沉积建造和结晶基底起伏的构造研究

基于在鄂尔多斯盆地与其北部造山带地域,即沿延川—包头—满都拉地带进行的地震宽角反射和折射波场探测,取得了高分辨率的Pg波震相.通过走时差分层析成像方法进行Pg波波场走时反演,给出了沿剖面辖区的上地壳速度分布,求得了沉积建造和结晶基底折射界面的起伏变化,并给予了解释.研究结果表明,鄂尔多斯盆地上地壳为双层结构,上下层之间存在明显的折射界面,上层速度低,纵向变化梯度大;下层速度高,变化较为均匀.基于沿剖面辖区上地壳的速度分布特征提出自南向北应分为：榆林南凹陷、榆林—刀兔隆起、刀兔北至鄂尔多斯北缘断裂为箕形凹陷及其内部的次级构造、呼包凹陷以及伴随的断裂等沉积建造和结晶基底的起伏变化.阴山造山带上地壳速度明显比两侧地区高,速度呈纵向条带状展布,故呈现出结晶基底结构的分布特征和乌拉山、色尔腾山、和教岩体及白云鄂博群陆壳拼合及增生现象.内蒙造山带上地壳亦为双层结构,但基底折射界面不如鄂尔多斯块体明显.本文基于对该区沉积建造和结晶基底的起伏,讨论了沿剖面各有关凹陷的沉积特征与油气前景.     

华北克拉通岩石圈三维密度结构

显生宙以来华北克拉通岩石圈遭到破坏,这一现象的科学问题已受到世界地学家广泛关注.本文首先将地震层析成像反演得到的P波速度扰动转化为密度扰动,以此作为初始密度模型,然后利用布格重力异常反演得到了华北克拉通岩石圈高分辨三维密度结构.为了避开大型稀疏矩阵求逆计算,提高计算效率,我们将代数重构技术用于密度反演解算.反演结果表明:华北克拉通岩石圈密度在横向和纵向上均存在明显的不均匀性,密度分布形态与地表构造格局有很好的相关性;研究区地壳整体表现为低密度异常,地壳以下岩石圈部分则以高密度异常为主;鄂尔多斯块体地壳范围内以低密度异常为主,80~120 km深度上为呈南北两端集中分布的高密度异常,并分别与秦岭造山带和阴山造山带的高密度异常分布相连,这暗示了鄂尔多斯块体可能受到了来自其南北两端造山带深部动力学过程的影响;80~120 km深度上,华北克拉通东部地区呈现出显著的南北向非均匀的高密度异常,这表明遭到破坏后该地区上地幔物质分布具有强烈的南北向非均匀性.     

长岛震群b值随深度变化特征

利用双差定位方法对2017年2月~2018年5月长岛震群进行重定位, 根据重定位结果计算长岛震群地震集中活动区域b值在深度上的变化分布。 结果显示: 长岛震群重定位的结果主要表现为北、 南两个地震活动区域。 北部地震活动区域的地震数量多, 时间跨度长; 南部地震活动区域的地震数量较少, 形成时间较晚, 震源深度主要集中在地壳深度4~25 km之间; 长岛震群北、 南两个地震活动区域的b值总体上均随深度增大而减小, 在8.5 km深度左右均存在转折上升的情况。 长岛震群b值的深度变化特征表明, 其应力主要受围岩静压力影响, 受断裂活动影响较小。     

龙门山高倾角逆断层结构与孕震机制

针对汶川8.0级地震的主破裂面是否以陡立倾角延伸至地壳深部的争议,我们的研究旨在明确发震断层形态随深度分布的二维结构特征, 即断层的倾角及相应段落的深度, 并在此基础上分析发震断层的孕震和发震机理. 利用子空间置信域非线性反演方法, 通过拟合近场的同震水准变形, 获得了分别对应于清平-北川和南坝-青川发震断层的二维弹性位错模型. 结果显示, 此次龙门山中央断裂带的发震断层系统存在明显的南北分区特征. 以北川-南坝为过渡带, 北川以南至清平的发震构造为二元结构, 包括两部分:一是浅部高倾角的逆断层, 倾角在70°~80°以上, 底部深度可达10~15 km, 同震位错主要发生在10 km以上深度, 平均位错超过6 m;二是深部缓倾角的逆断层, 反演得其倾角约25°, 底部可达30 km深度, 位错主要分布于断层的顶部和底部, 平均位错约4 m. 南坝以北的发震断层为单一结构的逆断层, 倾角约60°~70°, 逆断层位错分布于10 km深度以上, 平均位错小于2 m.余震分布和主震震源机制也支持清平以南发震断层为二元结构的推论. 有限元模拟显示,在二元结构的逆断层系统中, 通过提高断层面上正的库仑应力, 深部缓倾角的逆断层活动对浅部高倾角逆断层有明显的促震作用. 模拟还显示地壳缩短不是现今松潘地块地表垂直变形的主要原因, 垂直变形更可能反映了青藏高原东缘相对四川盆地的差异抬升. 对高倾角逆断层的库仑应力作用显示, 差异抬升对龙门山逆断层活动有重要的促进作用.     

云南红河断裂带中小地震重定位及其与地质构造的关系

运用双差精确定位方法对1999—2003年间发生在云南红河断裂带上的中小地震进行了重新定位,并分析了精确定位结果与地质构造的关系,结果显示,红河断裂带上重定位前与重定位后的震中分布变化不大,只是重定位后震中分布略向两端集中,北段地震多于南段。说明当前红河断裂带北段比南段、中段地震活动性强,可能受洱源断裂带～程海断裂带的影响。但重定位前、后震源深的分布差异较大,在以洱源为中心的区域上存在一个10km深的条带,这可能与红河断裂在北段形成的拉张区有关。     

Toward a stepwise Kwangsian Orogeny

The Kwangsian Orogeny originated along the southeast coast of China and stepwise developed in a northwest direction. It includes two stages, a long locally varying uplift from the Late Ordovician to the early Silurian and a finally tectonic movement near the Silurian and Devonian transition. The Kwangsian uplift event shows a stepwise delay northwestwards from the southeastern coast area in Nemagraptus gracilis Biozone (Sa1) to the south side of the Xuefeng Mountains in or later than Cystograptus vesiculosus Biozone (R3) to Coronograptus cyphus Biozone (R4). In the southern of Yangtze Platform, the Yichang Uplift was droved by the Kwangsian Orogeny forming a diachronous stratigraphical break through Rhuddanian and Aeronian. The distribution of the early Telychian lower marine red beds indicates a northwestward increase of the Cathaysian Oldland. Stratigraphical evidence may explain why the Kwangsian movement was marked by an angular disconformity during the Pridoli to earliest Devonian interval.