云南腾冲火山区上部地壳三维地震速度层析成像

根据1999年腾冲火山区人工地震探测资料，用层析成像方法反演了腾冲火山区上地壳三维P波速度结构．层析成像结果显示出，在腾冲火山区下方的上地壳内存在明显的P波低速区，该低速区在地下7～8km深度，可能与上地壳内的岩浆囊或部分熔融体有关．层析结果还显示出低速区主体在热海地区的东北侧．地表附近的低速区可能是构造破裂发育地区形成了有利于深部热流体上升的通道，因此，在热海形成最活跃的地热显示．      

腾冲地区地壳速度结构的有限差分成像

利用流动台网和固定台站的地震观测数据,采用有限差分层析成像方法反演了腾冲及邻近地区的地壳P波速度结构,分析了腾冲火山区的岩浆活动和龙陵七级地震的深部构造成因.研究结果表明,腾冲火山区的地壳结构具有明显的非均匀性,浅表层偏低的速度主要为盆地内部的松散沉积层、新生代火山堆积及断裂附近的流体裂隙和热泉活动所致;5～15 km之间的高速体可能代表了早期火山通道内冷却固结的岩浆侵入体或难挥发的超铁镁质残留体;地壳深部的低速体则反映了熔融或半熔融的岩浆体,推断火山区下方的岩浆活动与龙陵七级地震震源区地壳深部的岩浆侵入来自同一源区——现今壳内岩浆活动的主要区域.龙陵震源区的地壳速度结构横向变化较大,怒江断裂东侧和龙陵断裂西侧为高速特征,介质应变强度较大,为应力积累的主要载体;两断裂之间的低速区向下延伸至下地壳,可能与地壳深部的岩浆侵入有关;龙陵断裂和怒江断裂明显控制了这一区域的岩浆活动,七级地震正是发生在断裂下方的速度边界附近.地壳介质强度的横向变化导致了震源区应力积累的不均一性,深部岩浆的聚集和动力作用是龙陵地区发生强震的主要原因.     

腾冲火山区的地震层析成像及其构造意义

利用滇西南临时台网和固定台站的地震数据反演了腾冲及邻近地区的P波速度结构,着重分析了腾冲火山区和龙陵7级地震震源区的地壳结构特点.研究结果表明,腾冲火山区下方10~20 km深度范围存在明显的低速区,其横向尺度大约在20~30 km之间;推测这一低速区代表了仍处于活动状态的壳内岩浆源,热流通道有可能通过腾冲断裂延伸至地壳深部.地壳速度结构自东向西的变化显示出与不同时期的火山活动的关系,腾冲东侧偏高的速度结构反映了龙川江一带上新世时期火山通道内冷凝固结的岩浆侵入体或不易挥发的高密度残留物质,腾冲西侧的低速异常揭示了更新世以来持续至今的岩浆作用和热流活动.龙陵7级地震震源区的地壳结构存在明显的横向非均匀性,M7.3级和M7.4级地震与怒江断裂和龙陵断裂两侧的结构差异密切相关,它们分别发生在高速区和低速区的分界附近.怒江断裂东侧和龙陵断裂西侧具有较高的速度,是震源区应力积累的主要载体;两断裂之间地壳速度明显偏低,有可能是多期次的岩浆侵入导致地壳结构强度降低,使得怒江断裂和龙陵断裂易于受构造应力作用而引发强烈地震,估计地震的震源深度在10~12 km之间.     

滇西地区壳幔解耦与腾冲火山区岩浆活动的深部构造研究

根据青藏东部边缘的深部地球物理资料,分析了滇西地区壳幔耦合和腾冲火山区岩浆活动的深部构造特征,确认了地幔各向异性与上地幔速度结构(包括P波速度和S波速度)的内在联系,指出产生这一结果的原因与以腾冲火山区为中心的地幔热物质上涌有关:上地幔顶部平均温度升高导致介质强度降低,在印支块体的侧向挤压或印缅块体的向东俯冲作用下发生韧性变形,造成滇西地区地幔各向异性的快波方向与青藏东部地壳块体的旋转方向不一致.此外,鉴于中下地壳低速层的横向非均匀性,估计韧性流动并非贯通青藏高原的东部边缘,而是被不同的构造块体和边界断裂限定在局部地区.总体而言,滇西地区下地壳的地震波速度和电阻率偏低,具备发生韧性变形的构造条件.作为地壳和上地幔之间的解耦层,它使得青藏东部地壳块体旋转产生的构造应力未能传输至上地幔.腾冲火山区的地壳结构与不同时期的岩浆活动有关,火山区东侧的高速结构代表了上新世时期火山通道内冷凝固结的岩浆侵入体或难以挥发的高密度残留物质,火山区西侧的低速结构反映了更新世以来持续至今的岩浆活动,壳内岩浆源主要分布在10～20km的深度范围内,横向尺度约为15～20km,有可能通过地壳深部的断裂与上地幔岩浆源区相连,估计腾冲火山区下方的岩浆活动将持续进行.     

腾冲火山及周边地区双差层析成像

利用云南腾冲火山地区15个固定台站记录到的7923次地震的P波到时资料,采用双差层析成像方法,反演得到腾冲火山及周边地区地壳及上地幔顶部三维P波速度结构和地震重定位结果.研究发现,腾冲火山区域地壳内存在明显的地震波低速区,P波速度低于整个区域地壳速度平均值超过15%,上地幔顶部存在规模较大的低速异常区.推测腾冲火山地区存在较大规模的地幔热物质上涌以及向地壳的侵入,热物质在地壳内以岩浆囊形式存储,并且壳内岩浆囊之间可能存在岩浆通道.通过联合反演获得的地震重定位结果显示,丛集地震位置更加集中,其展布特征与断裂构造具有显著的对应关系,表明研究区域断裂构造比较活跃.获得的高分辨率三维P波层析成像结果,为进一步认识火山地区岩浆存储特征以及地震分布与区域构造之间的关系提供了新的地震学依据.

     

S-wave velocity structure inferred from receiver function inversion in Tengchong volcanic area

IntroductionTengchongvolcanicclusterisoneofthefamousvolcanicactiveareasinourcountry.LocatedatthenortheasternsideoftheimpingingmarginofIndianandEurasiaplates,TengchongvolcanicareabelongstoBurmaarc-shapeseismictectonicsystemofHimalayasstrongseismicactivezone.Thiskindofcomplextectonicenvironmentmakesitanareaoffrequentearthquake,volcanoandhotspringactivitiesforonewhole.Itisoneoftheyoungestvolcanicareasinourcountrywithmorevolcanoes,widerangeandcompleteeruptionstyles.Thevolcanoactedfrequentlyfrom…     

The P-wave velocity structure of Deception Island,Antarctica, from two-dimensional seismic tomography

Deception Island is a volcanic island with a flooded caldera that has a complex geological setting in Bransfield Strait, Antarctica. We use P-wave arrivals recorded on land and seafloor seismometers from airgun shots within the caldera and around the island to invert for the P-wave velocity structure along two orthogonal profiles. The results show that there is a sharp increase in velocity to the north of the caldera which coincides with a regional normal fault that defines the northwestern boundary of the Bransfield Strait backarc basin. There is a low-velocity region beneath the caldera extending from the seafloor to > 4 km depth with a maximum negative anomaly of 1 km/s. Refracted arrivals are consistent with a 1.2-km-thick layer of low-velocity sediments and pyroclastites infilling the caldera. Synthetic inversions show that this layer accounts for only a small portion of the velocity anomaly, implying that there is a significant region of low velocities at greater depths. Further synthetic inversions and melt fraction calculations are consistent with, but do not require, the presence of an extensive magma chamber beneath the caldera that extends downwards from ≤ 2 km depth.     

腾冲火山地质研究述评

在综合分析前人有关腾冲火山研究成果的基础上，对该区火山活动的研究现状，火山活动特征，火山活动背景及火山活动与深部岩浆侵入活动的关系等进行了评述。认为腾冲火山群中存在全新世活火山，现今处于休眠状态，具有再次喷发的潜在危险性，因此，进一步深入研究腾冲火山在全新世活动的时间分布规律，对于在该区开展火山活动监测，减灾防灾等方面具有重要意义。     

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.

     

云南腾冲火山区地震/次声台阵建设

在中央级公益性科研院所基本科研业务专项《地震重点监视区地震与次声联合台阵探测对比试验》支持下,在云南腾冲火山区建设了一个由4个子台组成的三角形地震/次声台阵,首次将宽频带地震计及次声传感器联合部署在强地震活跃区及火山区。本文详细介绍了腾冲火山区地震/次声台阵的建设及其观测系统组成,特别是与次声观测有关的次声降噪滤波系统,并提出了下一步研究工作。     

环渤海地区的地震层析成像与地壳上地幔结构

利用环渤海地区的天然地震P波到时资料,采用纬度和经度方向分别为0.5°×0.6°的网格划分,反演了该地区地壳上地幔的三维P波速度结构.初步结果表明,环渤海地区地壳上地幔的速度结构具有明显的横向不均匀性：京津唐地区地壳中上部的速度异常反映了浅表层的地质构造特征,造山带和隆起区对应于高速异常,坳陷区和沉积盆地对应于低速异常;地壳下部出现大规模的低速异常与华北地区广泛存在的高导层相对应,估计与壳内的滑脱层和局部熔融、岩浆活动有关;莫霍面附近的速度异常反映了地壳厚度的变化及壳幔边界附近热状态的差异;上地幔顶部大范围的低速异常可能是上地幔软流层热物质大规模上涌所致.     

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MS8.0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.     

甘肃天水地区地壳上部二维速度结构成像研究

利用有限差分和不规则网格最小二乘正反演算法,对青藏高原东北缘暨西秦岭天水－武都地区两条高分辨人工地震测深剖面的Pg波走时进行层析成像反演,结果显示该区基底界面起伏较大,构造复杂,断裂丰富、较陡且延伸较大,多数断层切割基底.礼县-西和之间的低速异常反映了沉积盆地的结构特征,结晶基底深度在5 km左右.武山以东速度等值线横向变化明显,表现为褶皱.成县盆地速度变化平缓且速度值相对较高,基底埋深较浅,深度不到3 km.礼县附近存在一条近南北断裂,5 km深度以下有明显的上涌低速异常,可能为青藏高原深部幔源物质上升的通道.     

云南腾冲火山地区的地震类型

详细记述了与腾冲火山活动有关的历史地震资料,重点分析了１９６１年６月１２日腾冲玉壁山Ｍ５．８级地震和１９７６年７月２１日腾冲Ｍ５．１级地震的类型,半讨论了腾冲火山地下介绍与周边地区的差异性,结果表明,发生于腾冲火山地区的地震,有部份属于火山地城类型,腾冲火山不是死火山,火山下部的岩浆仍在活动。     

腾冲火山地区的地震活动特征

对腾冲火山地区的地震活动时空分布及震情参数的研究结果表明，与火山活动区有关的地震活动具有以下特征：周围构造地震活动频繁而火山群地区则处于地震活动相对平静的背景，震级较低（最高为５．０～６．０级）；地震活动以小的震群活动为主，微震主要发生在腾冲县城南部的热海热田地区。长期的地震频率ｂ值高，达１．２左右；震源深度在０～２０ｋｍ范围，受周围构造大地震的影响，导致火山区地壳内部岩浆活动引起的岩浆冲击型地震发生；火山体地下低速层的存在与地下热物质有关。从腾冲火山活动区地震的时空分布特征和震情参数特征表现出与世界上其它火山地震的相似关系，表明腾冲火山不是死火山，火山体地壳内部存在的岩浆囊或岩浆移动通道内岩浆仍在活动。     

Three—dimensional P velocity structure in Beijing area

A detail three-dimensional P wave velocity structure of Beijing,Tianjin and Tangshan area(BTT area)was deter-mined by inverting local earthquake data.In total 16 048 Pwave first arrival times from 16048 shallow and mid-depth crustal earthquakes,which occurred in and around the BTT area from 1992to 1999were used.The first arrival times are recorded by Northern China Unived Telemetry Seismic Network and Yanqing-Huailai Digital Seismic Network.Hypocentral parameters of 1 132 earthquakes with magnitude ML=1.7-6.2 and the three-dimensional P wave velocity structure were obtained simultaneously.The inversion result reveals the com-plicated lateral heterogeneity of P wave velocity structure around BTT area.The tomographic images obtained are also found to explain other seismological observations well.     

3-D velocity images of the crust and upper mantle of the Tianshan area

（胥颐，朱介寿，刘志坚，张华卿，朱燕）３－ＤｖｅｌｏｃｉｔｙｉｍａｇｅｓｏｆｔｈｅｃｒｕｓｔａｎｄｕｐｐｅｒｍａｎｔｌｅｏｆｔｈｅＴｉａｎｓｈａｎａｒｅａ￥ＹｉＸＵ；Ｊｉｅ－ＳｈｏｕＺＨＵ；Ｚｈｉ－ＪｉａｎＬＩＵ；Ｈｕａ－ＱｉｎｇＺＨＡＮＧａｎｄＹａ...     

华北地区地壳上地幔S波三维速度结构

利用华北地区大型流动地震台阵的记录资料,采用近震和远震联合成像方法,得到了水平分辨率0.5°×0.5°、深至600km的S波速度结构.研究结果表明,上地壳S波速度结构与地表地质构造基本一致,燕山—太行山山脉均呈现高速异常,延庆—怀来盆地、大同盆地表现为低速异常,华北盆地内部的拗陷和隆起分别呈现低速和高速.唐山地区中地壳、山西裂陷盆地中下地壳存在明显的低速异常,可能分别与流体和热物质作用有关,有利于形成孕育强震的地质构造环境.90km的速度结构图像依然与地表的构造特征有较大的相关性,可能说明深部结构对地表构造有一定的控制作用.燕山隆起区岩石圈的厚度可达120～150km左右,华北盆地的岩石圈厚度可能在80km左右,太行山地区的岩石圈厚度介于两者之间.山西裂陷盆地上地幔低速层较厚,反映了该区不稳定的构造环境造成了地幔热物质的上涌.华北盆地下方220～320km出现的高速异常体,可能揭示了华北盆地上地幔仍然存在拆沉后残留的难熔、高密度的古老岩石圈地幔.研究区东部地幔转换带呈低速异常,推测可能与太平洋板块俯冲至该区下方地幔转换带前缘120°E左右的俯冲板块相变脱水有关.     

云南腾冲地区的岩石圈热结构

腾冲地区是喜马拉雅地热带的重要组成部分。本文综合温泉资料研究了该区的水热活动特征，并从地震波速入手研究了岩石圈生热率随深度的分布以及深部热流结构组成和深部地温分布。同时也探讨了该区目前幔源原生玄武岩岩浆的起源问题。     

三峡库区上地壳三维速度结构的双差层析成像研究

本文利用三峡水库诱发地震遥测台网22个子台在2009年初至2016年底期间记录的2093个地震事件直达P、S波到时数据,采用双差层析成像方法联合反演了三峡水库库区及近邻地区上地壳P波三维速度结构,并讨论了库水渗透对速度结构的影响和库区地震活动与速度结构的关系.研究结果表明三峡库区上地壳存在着明显的沉积盖层与结晶基底层的双层结构,两个层的深度与P波速度结构与前人的研究结果基本一致,黄陵背斜西侧当前仍然存在较明显的低速异常区.上地壳浅表层P波速度结构横向差异变化较大,0~5 km深度层P波高速区主要分布在秭归盆地及周缘,8 km深度层高速区主要分布在周家山-牛口断裂东侧至仙女山断裂中段西侧一带,8 km内的高低速区分布与11 km深度层比较存在明显差异.与三峡水库蓄水前与蓄水初期比较,当前库区上地壳沉积盖层内的P波速度结构受到蓄水渗透的影响较明显,主要表现为0~8 km深度内秭归盆地及周缘的水库近岸区存在较大范围高速区,这一现象可能与库水长期渗透改变了上地壳沉积盖层内岩层孔隙裂隙的物理性质从而使地震P波速度增加有关.三峡库区地震事件重新定位后显示,较大地震事件主要分布在P波高速区或高低速区交界地带,而低速区内通常很少发生地震.