青藏高原东北缘深地震测深震相研究与地壳细结构

通过对青藏高原东北缘不同构造单元深地震测深资料震相的综合分析,利用反射率理论地震图方法对实际记录模拟计算,进一步研究东北缘区域内部不同构造单元地壳细结构.结果显示：西秦岭褶皱造山带分隔了南北不同性质的地壳结构,北侧为相对稳定的临夏—兰州新生代盆地、南侧为强烈改造的松潘—甘孜地块;松潘—甘孜地块在青藏高原东北缘的构造演化过程中改造为萎缩的若尔盖高原盆地和盆地边缘褶皱造山两类不同的地壳结构;青藏高原东北缘中下地壳普遍存在以多层高低速相间、低速度结构为主的破碎松弛结构,这种特征在缝合带和造山带尤为明显,显示为地壳形变增厚、流变滑动的重要场所;结合二维速度结构及GPS研究结果,对青藏高原东北缘地壳形变及动力学过程进行了讨论.     

青藏高原东北缘地壳三维速度结构

本文用1980—2000年M≥1.5的2 032个天然地震事件的38 052个〖AKP-〗、〖AKS-〗、Pm、Sm、Pn和Sn震相到时及人工地震测深给出的Moho面形态资料,利用地震层析技术反演了32°~40°N, 100°~108°E区域内地壳地震波速度结构.从层析成像图象中可以得到,本区的地壳可分成4个层位.第1层（埋深约在0~3 km）为沉积层, 速度梯度约为0.2 s-1;第2层（埋深约在3~17 km）为上地壳, 其顶部速度梯度约为0.1 s-1, 下部速度横向变化较大且存在低速块体;第3层（埋深约在17~36 km）为中地壳, 速度梯度约为0.03 s-1;第4层（埋深约在36 km—Moho）为下地壳, 是一个契形层,总的趋势是西厚东薄,青藏高原较厚逐渐向鄂尔多斯地块和扬子准地台方向变薄,各处的地震波速度梯度不尽相同.     

青藏高原东北缘深地震测深研究成果回顾

本文回顾了在青藏高原东北缘(32°-40°N,100°-108°E)地区深地震测深研究的主要成果,给出了这一地区地壳中地震波速度结构的特征和莫霍面的形态。     

青藏高原东北缘地质构造背景及地壳结构研究

利用地质和人工地震测深剖面资料,研究了青藏高原东北缘的地质构造背景、地壳结构和莫霍面形态．主要结果是：① 给出了青藏高原东北缘的大地构造分区和主要深大断裂的特征;② 主要利用人工地震测深资料得到莫霍面的基本特征;③ 地表断裂与莫霍面的某些特征有较好的对应关系,这种复杂的地壳结构可能是强烈地震的孕育环境．     

青藏高原东北缘和鄂尔多斯地区的均衡重力异常

青藏高原东北缘地区是青藏高原块体与华北板块和华南板块相互作用的交汇地区.在青藏高原隆升并向北东方向扩展的过程中,与华北板块和华南板块发生相互碰撞、挤压,在这里形成了强烈的构造变形和复杂的构造格局,这里也是中国大陆上强震多发的地区,己经多次发生8级和更大地震.     

利用虚拟地震测深法约束青藏高原东北缘及周边地区地壳厚度

青藏高原东北缘作为高原向外扩张的最前缘地区,代表了高原最新的变形状态,是研究青藏高原变形加厚的关键地区.本文利用"中国地震科学台阵探测"项目在南北地震带北段布设的密集宽频带流动台阵资料,采用虚拟地震测深方法（VDSS）,对青藏高原东北缘及周边地区的地壳厚度进行了研究,以期为研究青藏高原东北向扩展的前缘位置,以及扩展的动力学模式等提供地球物理学依据.波形模拟的结果显示,研究区地壳厚度变化剧烈.其中,祁连和西秦岭地块内地壳厚度存在明显的东西向横向变化,以103°E为界,东部地区为45~50 km,而西部地区地壳已明显增厚,约达到55 km以上.与祁连造山带相邻的阿拉善块体南缘地壳也明显加厚,接近55 km,而阿拉善块体内部地壳厚度约为45~50 km.与其他研究地区相比,鄂尔多斯地块地壳相对要薄,但整体而言,鄂尔多斯地块地壳呈现南北薄（约45 km）、中央厚（约50 km）的形态特征.此外,在六盘山断裂带台站下方观测到复杂的SsPmp震相,推测为双Moho界面结构.结合其他地球物理学证据,我们认为青藏高原东北缘地区地壳增厚方式以均匀缩短增厚为主,且高原向北东扩展的前缘已越过祁连山北缘断裂,进入阿拉善块体南缘地区.     

用接收函数方法反演青藏高原东北缘地壳结构

利用ASCENT计划于2007年布设在青藏高原东北缘的18个宽频带流动台站约一年的观测资料获得了2547个接收函数.使用H-?域的搜索算法,得到了14个台站下方的地壳厚度.对于数据质量较差的3个台站,通过Moho的Ps转换波的到时估算出地壳厚度值.计算结果表明,研究区的地壳结构复杂,Moho深度变化范围为40~60 km.海原断裂附近Moho模糊,而且较两侧明显地加深.秦祁地块由西向东Moho逐渐变浅,105°E以东,Moho平均深度约为45 km,以西则在50 km以上.结合面波研究结果推测,在105°E附近可能存在一个秦岭与祁连分界线.以Crust 2.0作为初始模型,把计算得到的地壳厚度值作为约束,用线性反演方法得到了15台站下方的S波速度结构.通过与研究区人工源地震测深结果比较,发现二者具有较好的一致性,表明反演结果可靠.综合分析认为:在青藏高原区,青藏高原与西秦岭过渡带和西秦岭北段均存在中下地壳低速层,推测它们可能与附近断裂和深部物质运移有关.从青藏高原内部到边缘,中下地壳速度逐渐升高.再结合研究区地壳的速度(尤其是低速层)的分布特点以及与地壳物质成分相关的泊松比的变化规律等综合分析,认为地壳流在青藏高原东北部的边缘地带可能不存在,地壳可能是通过在挤压方向上的缩短而加厚.     

利用虚拟地震测深法约束青藏高原东北缘及周边地区地壳厚度

青藏高原东北缘作为高原向外扩张的最前缘地区,代表了高原最新的变形状态,是研究青藏高原变形加厚的关键地区.本文利用"中国地震科学台阵探测"项目在南北地震带北段布设的密集宽频带流动台阵资料,采用虚拟地震测深方法（VDSS）,对青藏高原东北缘及周边地区的地壳厚度进行了研究,以期为研究青藏高原东北向扩展的前缘位置,以及扩展的动力学模式等提供地球物理学依据.波形模拟的结果显示,研究区地壳厚度变化剧烈.其中,祁连和西秦岭地块内地壳厚度存在明显的东西向横向变化,以103°E为界,东部地区为45~50 km,而西部地区地壳已明显增厚,约达到55 km以上.与祁连造山带相邻的阿拉善块体南缘地壳也明显加厚,接近55 km,而阿拉善块体内部地壳厚度约为45~50 km.与其他研究地区相比,鄂尔多斯地块地壳相对要薄,但整体而言,鄂尔多斯地块地壳呈现南北薄（约45 km）、中央厚（约50 km）的形态特征.此外,在六盘山断裂带台站下方观测到复杂的SsPmp震相,推测为双Moho界面结构.结合其他地球物理学证据,我们认为青藏高原东北缘地区地壳增厚方式以均匀缩短增厚为主,且高原向北东扩展的前缘已越过祁连山北缘断裂,进入阿拉善块体南缘地区.     

青藏高原东北缘地壳S波速度结构与泊松比及其意义

利用甘肃地震台网16个台站记录的远震资料,采用最大熵谱反褶积方法,得到了各个台站的接收函数. 采用接收函数扫描法和线性反演方法对研究区的壳幔结构进行了研究,这两种接收函数方法得出的结果具有很好的一致性. 青藏高原东北缘地壳厚度变化剧烈,祁连块体为50～55 km、柴达木块体和河西走廊为45 km左右（合作台除外）,由北向南,Moho界面呈中央下凹的准对称状. 研究区地壳VP/VS介于1.66～1.85（σ=0.215～0.294,均值0.254）,其均值接近或略低于全球平均值;S波速度结构可见壳幔过渡带具有明显的突跳,结合其他地球物理学证据,推断该区可能不存在岩浆底侵作用和地壳部分熔融现象. 该区地壳VP/VS值与地壳厚度呈反相关关系,推断该区地壳的主要组成成分以中酸性岩石为主,其45～55 km厚的地壳可能主要是通过上地壳的叠置形成的.     

青藏高原东北缘地壳上地幔速度结构的地震层析成像研究

本文收集了甘肃、青海、宁夏、陕西和四川台网的130个台站1980-2002年间记录的3 229个区域地震(Ms≥1.5)和168个远震资料,从55 024个区域地震震相中挑选出了51 210个最大走时残差为3.0s的震相,选取了2 651个远震震相.层析成像结果显示:(1)青藏高原东北缘地区下地壳存在大范围的P波速度低速异常,上地幔顶部多数地区平均P波速度为8.05 km/s左右,接近于大陆下方全球的Pn波平均速度8.1 km/s,使得莫霍间断面比较清晰,莫霍面反射波能量较强;(2)研究区内发生大震的震中大多位于深度图中10 km的低速区、30 km的高速区附近和50km的低速区附近,表明这些区带为孕震区;(3)青藏高原东北缘地区的主要断裂带均是逆冲兼走滑断裂,多数位于速度正负异常的过渡区上,且很可能是超壳断裂;(4)从张掖经海原、平凉再向南拐的弧形地带可能就是青藏高原的边缘地带;且预示着阿拉善地块有地台活化的迹象;(5)从层析成像结果中切出的二维速度扰动剖面与人工地震测深剖面吻合较好.     

唐山地震区的地壳形变及强震重复时间预测

无论是地震前、还是地震后，在国内所有大震区中，唐山地震区的垂直形变资料都是最丰富的。作者在研究这些资料以后发现，唐山地震区的地壳形形变，在１９６７年以前经历了相当长的缓慢奖速的变化过程，１９６７－１９６９年全区出现了加速上升，紧接着转为快速下降和不稳定变化，根据宁河的流动水准测量资料推测，临震前地震断层发生了无震蠕动。大震发生时，全区出现了大幅度的同震形变。大震发生之后，地壳形变的速率随着余震的衰     

唐山地震深浅构造关系研究

地表观察和浅层高分辨率地震探测表明 ,唐山断裂与地震地表主破裂带的位置、产状均一致 ,且具有高角度西倾的逆冲走滑性质 ,发生过右旋水平错动和向东逆冲的垂直活动 ,而次破裂带与褶皱构造活动引起的其他断裂直接相关。根据瞬变磁场和深地震探测结果分析 ,唐山地区存在莫霍面斜坡和地壳“背斜”、中地壳水平滑脱和扩展断裂、上地壳高角度逆冲走滑断裂和背向斜构造 ,它们组成 1幅多层次、多级序的复式逆断裂 -扩展背斜构造图像 ,控制了唐山地震的孕育和发生     

THE COMPREHENSIVE ANALYSIS AND RESEARCH OF RECENT GRAVITY AND CRUSTAL DEFORMATION IN NORTHEASTERN EDGE OF THE TIBETAN PLATEAU

In this study, we systematically analyzed the relationship between regional gravity changes, 3D crustal deformation, regional tectonic environment and strong earthquakes based on the relative gravity measurements(2011-2014), GPS data and the background vertical deformation from the leveling measurements conducted from 1970 to 2011. Subsequently, we further characterized the temporal-spatial patterns and discussed the mechanism of regional gravity changes and the crustal deformation. The results can be summarized as follows:1)The regional gravity changes, the GPS-derived horizontal deformation and the vertical deformational obtained from leveling data showed a close spatial relationship:The gravity increased along with the direction of horizontal movement, and the gravity decreased with the crustal uplift and vice versa, which reflects the inherited characteristics of neotectonic activities. 2)The crustal deformation was closely related to the active faults. The contour lines of gravity changes and vertical deformation were generally along with the Qilian-Haiyuan Fault(the strike is NWW), and the crustal horizontal deformation showed left-lateral strike slip motion near the Qilian-Haiyuan Fault. 3)The strong earthquakes usually occur in the active faults where intensive gravity change and vertical and/or horizontal deformation occurred. The extrusion deformation, surface compression rate and gravity changes were obvious near the epicenter of 2016 Menyuan earthquake. The 2013 Minxian-Zhangxian M_S6.6 earthquake occurred in the direction-turning area of intense gravity gradient zone and the transitional area of surface compression and vertical deformation. The first author of this paper has made a medium-term forecast before the Minxian and Menyuan earthquakes, especially the location of the earthquake. Based on the above understandings, we emphasized that:there are still possibilities of strong or huge earthquakes within medium-long term in the areas of crustal deformation anomalies in the study region.     

唐山震区深反射剖面分析

为了进一步研究唐山地区深部地壳构造与唐山大地震孕育及发生的关系,国家地震局地球物理研究所在石油部物探局的协助下,于1985年1月在唐山震区完成了64km长的深反射剖面野外观测,获得了高分辨率的整个地壳结构的详细资料。分析结果表明,唐山震区内深度500m以上的沉积层十分破碎;结晶基底为前震旦纪地层,埋深2—7km不等,覆盖地层倾斜,且断层发育,其中陡河断裂为正断层,延深至6—7km,推断该断层为1976年唐山发震的重要构造之一。测线上大约21km深处普遍存在一反射层;莫霍面深度在31—32km左右,与该地区折射剖面得到的结果相当一致。     

唐山震区深反射剖面分析

为了进一步研究唐山地区深部地壳构造与唐山大地震孕育及发生的关系,国家地震局地球物理研究所在石油部物探局的协助下,于1985年1月在唐山震区完成了64km长的深反射剖面野外观测,获得了高分辨率的整个地壳结构的详细资料。分析结果表明,唐山震区内深度500m以上的沉积层十分破碎;结晶基底为前震旦纪地层,埋深2-7km不等,覆盖地层倾斜,且断层发育,其中陡河断裂为正断层,延深至6-7km,推断该断层为1976年唐山发震的重要构造之一。测线上大约21km深处普遍存在一反射层;莫霍面深度在31-32km左右,与该地区折射剖面得到的结果相当一致。     

唐山地震区地壳结构和构造:深地震反射剖面结果

1976年7月28日,在唐山地区发生了7.8级大地震.为了研究该区的地壳结构和断裂的深浅构造关系,2009年,我们在唐山市南部的丰南地区,跨唐山断裂带完成了1条道间距40m、炮间距200m、50次覆盖的深地震反射探测剖面.结果表明:研究区的地壳厚度为32 ～ 34km,莫霍面自东向西逐渐加深,在丰南县和宣庄镇之间,中-...     

鄂尔多斯北缘断陷盆地区强震孕育的卫星遥感影像研究

利用多时相、多波段卫星图像,研究1979年五原6.0级地震、1989年大同-阳高6.1级地震和1996年包头西6.4级地震震区的构造活动信息,结合前人的烈度调查资料,探讨这些强震发生的地质构造环境。研究表明:1979年五原6.0级地震发生在NE向海子堰断裂与NW向五原西断裂交会的部位。五原6.0级地震高烈度区等震线长轴呈NE向,与海子堰断裂一致,是五原地震的发震构造。1996年包头西6.4级地震发生在由陡崖和沟槽地貌显示的NEE向乌拉山北缘断裂与NW向新生砂石厂断裂交会的部位。包头西6.4级地震高烈度区等震线长轴呈NE向,与乌拉山北缘断裂接近,该断裂是包头西6.4级地震的发震构造。2次地震高烈度区长轴与低烈度区长轴走向相差近90°,这是因为除发震构造外,烈度区还受一组与之交会的共轭断裂活动的影响。1989年大同-阳高6.1级地震,发生在从六棱山腹地向大同-阳高盆地延伸的NNE向大王村-西要泉断裂上,该断裂是大同-阳高地震的发震构造     

青藏高原东北缘海原弧形构造区地壳电性结构探测研究

对青藏高原东北缘海原弧形构造区（105deg;～107deg;E，36deg;～37.5deg;N）的5条大地电磁测深剖面进行处理分析和二维反演，得到研究区内东西宽约160 km、深约60 km范围的地壳电性细结构. 结果表明: 研究区呈现南西——北东的带状分布特征. 由南西——北东可分为6个电性区块，依次为西吉盆地(Ⅰ)、西、 南华山隆起(Ⅱ)、兴仁堡-海原盆地(Ⅲ)、中卫-清水河盆地(Ⅳ)、中宁-红寺堡盆地(Ⅴ)和鄂尔多斯西缘带(Ⅵ). 各区块在平面上呈北西撒开、 南东收缩的ldquo;扫帚状rdquo;形态；弧形构造区弧顶附近构造完整、规模大，自弧顶向北西、南东两端构造规模逐渐减小. 地表到深度10 km左右，西、南华山隆起和鄂尔多斯西缘带呈高阻特性，西吉、兴仁堡-海原、中卫——清水河和中宁-红寺堡4个盆地的电阻率较低且呈盆地凹陷形状. 其中兴仁堡-海原盆地电性基底最深，显示为南西深北东浅的ldquo;簸箕状rdquo;起伏形态. 研究区发育不连续的壳内低阻带，与该区中、强震活动密切相关. 1920年海原大震区存在明显的电性结构差异，震区南西侧和上部区域为相对高阻，北东侧和下部区域为相对低阻.      

青藏高原东北部的库仑应力积累演化对大地震发生的影响

假定地震可以模拟为多层弹粘性介质中的位错，考虑大地震(Mge;7.0)和GPS数据得出的长期构造加载为形变源，依据多层麦克斯韦弹粘性介质中位错产生的应力变化，计算得到了地震产生的应力变化，给出了青藏高原东北部1920年以来积累库仑破裂应力演化. 地震破裂的断层长度、宽度和滑动量根据前人统计公式和野外地质调查得到. 研究表明，20次Mge;7.0地震中， 除1990年共和地震、1952年当雄地震和1976年松潘双震的后一个事件外，17次大地震均发生在库仑破裂应力变化为正的区域， 触发率达85%. 本研究为中长期地震危险性估计在一定程度上提供了基础数据.      

唐山地震前华北地区的构造活动信息

本文综合分析了华北地区18幅630张不同时相、不同波段的卫星图象,发现唐山地震前,卫星图象上显示出了压扭性的构造活动信息及张性的构造活动信息。这些信息出现在唐山地震前13—16个月之间,是一种地震中期前兆信息。运用我国地面站卫星图象,监测京津及敏感点上的构造活动信息,捕捉未来大地震的中期前兆信息,对地震减灾是十分必要