基于短周期密集台阵的北川地区浅层地壳结构研究

北川地区位于龙门山中央断裂带的中北段,2008年M_S8.0汶川地震发震断裂(映秀—北川断裂)穿北川老县城而过,对当地造成了毁灭性的破坏.除北川老县城以外,北川县内多处为汶川地震极震区,汶川地震摧毁了县内多个镇落.本研究在北川地区布设了由242台短周期地震仪组成的一条一维长测线和一个小孔径的二维面状密集台阵,进行了22天的连续记录.利用这些数据分别开展了背景噪声层析成像和水平垂直向谱比法(HVSR)研究,最终得到了北川地区浅层地壳结构.首先我们从背景噪声连续数据中提取了0.1~1 Hz的瑞利面波信号,然后反演得到了研究区的三维浅层横波速度结构,结果显示研究区存在三个低速区,其中汶川地震的地表破裂带附近存在深约2 km的低速区.同时我们提取了各台站的HVSR曲线,结果显示位于地表破裂带附近的台站HVSR曲线具有双峰特征,而远离地表破裂带台站的HVSR曲线总体呈现单峰特征,研究区沉积层最厚可达200 m.

     

滇西北地区地磁台阵观测的短周期变化特征研究

<正>滇西北地区位于欧亚板块和印度板块相互作用的边缘地带,构造环境复杂、地震活动频繁,一直以来都被作为研究大陆动力学、大陆强震孕育环境和预测未来强震危险区的理想场所。由于学科背景的差异和研究思路的不同,对滇西北中下地壳和上地幔普遍存在的低速高导层的成因、地震的形成机制以及地球动力学机制等问题还存在着争议和分歧。因此,本研究在滇西北开展地磁短周期变化特征的研究具有重要的     

胶东地区晚中生代伸展构造与金成矿:短周期密集台阵背景噪声成像的启示

晚中生代以来,华北克拉通东部经历了以岩石圈减薄作用为主要特征的大规模岩石圈破坏.在此背景下,位于华北克拉通东部的胶东地区形成了大规模的伸展构造、广泛发育的花岗岩类侵入体和巨量的金矿化.为揭示胶东地区控矿构造在上地壳层次的发育特征及其与金成矿之间的联系,本文基于跨胶东半岛的NWW-SEE向短周期密集地震台阵剖面,开展了背景噪声成像研究,获得了胶东地区8 km以浅的上地壳S波速度结构,其主要特征为：（1）胶东地区沉积层较薄,基底平均深度为1~2 km左右;（2）垂向速度梯度显示胶西北基底/浅层高速间断面错断特征显著,与主要拆离断层对应关系良好,且相对速度扰动显示沿主要拆离断层发育SE倾向的条带状低速异常;（3）牟乳成矿带下方S波速度具有横向分块特征,与五莲—烟台等控矿断裂的陡倾特征吻合,且东部苏鲁造山带上地壳平均速度较胶西北地区明显偏高.综合本文成像结果及已有地质、地球物理资料,我们认为胶西北成矿带的控矿构造深部以大规模拆离断层为主要特征,而东部牟乳成矿带则以高角度的脆性（走滑）断裂为主,故控矿断裂构造的差异可能是胶东成矿区域性差异的主要控制因素.

     

基于短周期密集台阵的广州—佛山地区地壳浅部三维S波速度结构研究

广州—佛山地区位于珠三角经济区的核心地带, 三条区域性断裂从中交错穿过. 广州—佛山地区精细的地壳浅部三维S波速度结构, 对于研究区内的城市规划建设、地震灾害评估、强地面运动模拟等具有重要意义. 本文利用布设于广州—佛山地区短周期密集地震台阵中的1104个台站记录到的连续波形数据, 采用背景噪声互相关方法计算了台站对间的互相关函数并进一步提取到周期范围在0.1~5 s内的39488条高质量面波群速度频散曲线, 然后通过基于射线追踪的面波直接反演方法计算得到了研究区内0.3~3 km深度的高分辨率三维S波速度结构. 结果显示: 研究区内地壳浅部S波速度横向差异显著, 其中南部的珠江三角洲断陷盆地S波速度结构相对较为复杂, 而北部的广花盆地内部S波速度结构则表现相对简单. 研究区内的低速异常主要位于断裂附近, 且大都位于断裂的下降盘. 珠江三角洲内三水盆地东缘表现为马鞍状低速异常, 向下最大延伸至2 km, 低速体南北两侧边界与控盆断裂位置基本一致. 广花盆地内部存在两个平行排列的高速异常, 中间夹持一平行构造走向的低速异常, 总体速度结构特征符合广花盆地为一复式向斜的地质构造背景. 低速异常向下延伸至1.4 km深度处, 可能指示了卷入向斜地层的最大埋深. 沿广州—从化断裂发育条带状低速异常, 与沿断裂形成的沉积地层有关. 条带状异常在浅部分为两段, 表明广州—从化断裂在历史上可能具有分段活动性. 玉带公园周围被高速异常环绕, 异常向上延伸至距地表约1.3 km处, 结合研究区已有资料推测该高速异常可能为早期岩浆侵入在地壳浅部的反映.

     

短周期密集台阵在郯庐带北段(辽宁段)的架设

本文基于局所合作项目"郯庐断裂带海城地震区地震活动性与精细结构探测研究",通过在郯庐带北段(抚顺地区、沈阳地区)布设2期60套短周期密集台阵的相关工作,介绍了辽宁地区野外短周期流动台阵布设的工作方案、流程、布设过程等内容,并探讨了野外布设过程中遇到的常见问题,以及在东北地区或其他季节温差较大的区域,野外工作中需要注意的事项等.     

基于无监督机器学习的噪声信号聚类分析——以郯庐断裂带潍坊段短周期密集台阵观测为例

非构造活动震源所引起的地面震动通常被看成是地震记录中的噪声信号,此类噪声与微震或非火山震颤等弱构造活动信号往往在时间域或频率域都难以区分,从而会影响利用常规方法对弱构造活动信号的识别与检测.即使利用最新的机器学习方法对微地震信号检测,若缺乏对噪声信号特性的了解,也会对监督模型的训练产生不利的影响.因此,有必要剖析地震噪声信号,理解其特征属性,以及背后可能的物理震源.本研究中,我们利用一个布设于华北东部地区的短周期密集观测台阵,使用K-means算法聚类分析不同类型的地震噪声信号.分析表明密集台阵可以观测到6类噪声信号,噪声来源包括轨道交通、风和附近的电力输送线.

     

基于密集台阵的则木河断裂带地震活动性研究

利用2019—2021年布设在则木河断裂带的20个宽频带流动测震台和周边6个固定台站的波形数据,对连续波形记录进行P和S震相识别、震相自动关联和初步定位,并应用传统的绝对定位技术得到了研究区绝对地震目录,再运用双差定位法对检测出的1 075个地震事件进行重定位。结果表明：(1)研究区地震活动分布不均匀,多数地震沿着深大断裂带呈条带状分布,显示出断裂在地表的展布形态;(2)研究区地震的震源优势深度范围为5—15 km,说明本区地震发生在中上地壳;(3)地震在各个剖面深度的分布特征显示出断裂在深部的构造特征。从重定位后的震中空间分布可见,则木河断裂带中段存在倾向为60°左右的NW向小震密集带,分析认为研究时期以来小震活动频繁,该地区的局部应力较高,构造活动较强。     

基于短周期密集地震台阵观测的空间自相关法及其在粤港澳大湾区的应用

基于空间自相关法从粤港澳大湾区短周期密集台阵的21个观测点记录的微动信号中提取了瑞雷波频散曲线,并反演得到了广州市番禺区内布设的台阵下方1 km深度范围内的浅层S波速度结构。结果显示：台阵下方0.25 km深度以内的速度明显偏低,介于1.17 km/s到1.59 km/s之间;0.25—1 km深度之间的速度平稳增加至2.88 km/s,表明通过空间自相关法可以有效地获取观测台阵下方稳定可靠的浅层速度结构。因此短周期密集台阵技术与空间自相关法结合是在人口稠密的城市群地区进行地下浅层的精细结构探测的一种有效、经济、环保的手段,将在未来城市地区的浅层结构探测中发挥重要作用。     

西南印度洋岩浆补给特征研究:来自洋壳厚度的证据

西南印度洋中脊为典型的超慢速扩张洋中脊,其岩浆补给具有不均匀分布的特征.洋壳厚度是洋中脊和热点岩浆补给的综合反映,因此反演洋壳厚度是研究大尺度洋中脊和洋盆岩浆补给过程的一种有效方法.本文通过对全球公开的自由空气重力异常、水深、沉积物厚度和洋壳年龄数据处理得到剩余地幔布格重力异常,并反演西南印度洋地区洋壳厚度,定量地分析了西南印度洋的洋壳厚度分布及其岩浆补给特征.研究发现,西南印度洋洋壳平均厚度7.5 km,但变化较大,标准差可达3.5 km,洋壳厚度的频率分布具有双峰式的混合偏态分布特征.通过分离双峰统计的结果,将西南印度洋洋壳厚度分为0~4.8 km的薄洋壳、4.8~9.8 km的正常洋壳和9.8~24 km的厚洋壳三种类型,洋中脊地区按洋壳厚度变化特征可划分为7个洋脊段.西南印度洋地区薄洋壳受转换断层控制明显,转换断层位移量越大,引起的洋壳减薄厚度越大,减薄范围与转换断层位移量不存在明显相关性.厚洋壳主要受控于该区众多的热点活动,其中布维热点、马里昂热点和克洛泽热点的影响范围分别约340 km,550 km和900 km.Andrew Bain转换断层北部外角形成厚的洋壳,具有与快速扩张洋中脊相似的转换断层厚洋壳特征.

     

六盘山地区新生代构造演化：来自锆石和磷灰石裂变径迹的证据

青藏高原的隆升与扩展不仅导致欧亚大陆内部发生强烈的构造变形,亦对高原周缘的地貌格局及气候变化产生了重大影响.青藏高原东北缘新生代以来的隆升时代与响应过程一直备受争议,而界定青藏高原东北缘构造带隆升时序是解决争议的关键之一.本研究围绕青藏高原东北缘,在陇中盆地、六盘山褶皱逆冲带和鄂尔多斯地块西南缘地区进行了磷灰石和锆石裂变径迹测试分析和热史模拟.测试分析结果表明研究区样品的磷灰石裂变径迹年龄范围分布于136～16 Ma,裂变径迹的长度范围介于11.9～13.3μm;锆石裂变径迹年龄结果为258～79 Ma,但多数样品的年龄介于160～99 Ma;热史模拟结果揭示了研究区新生代以来至少经历了两期隆升和冷却降温事件,即始新世期间(55～30 Ma)和中中新世(17～12 Ma)以来.始新世期间(55～30 Ma)发生的隆升事件可能是印度大陆与欧亚大陆陆陆碰撞远程效应的直接响应,表明印度与欧亚大陆碰撞之初或不久,其应力即已传导至东北缘边界;中中新世(17～12 Ma)以来的隆升剥露冷却事件奠定了青藏高原东北缘现今构造格局.     

塔里木柯坪塔格地区构造抬升的新证据——来自(U-Th)/He年龄的约束

柯坪塔格地区位于西南天山与塔里木盆地之间, 是塔里木地台的一部分, 其构造隆升与天山和塔里木盆地的演化密切相关. 本文首次将(U-Th)/He热定年技术应用于该地区构造抬升的研究, 对该区震旦系露头样品的磷灰石和锆石的(U-Th)/He进行了年龄测定和热史模拟, 结果表明柯坪塔格地区主要经历了4期构造抬升事件, 导致震旦系抬升至地表, 其中磷灰石(U-Th)/He年龄揭示了晚白垩世和中新世两期的构造抬升事件. 在早石炭世, 震旦系温度达到最大, 介于133~150°C之间, 结合沉积埋藏史得到当时的最大埋深是3400~3900 m. 在渐新世—中新世, 受印度—欧亚板块碰撞远程效应的影响, 柯坪塔格地区沿柯坪塔格—沙井子断裂向巴楚隆起上逆冲, 地层快速抬升遭受剥蚀. 在15~10 Ma时, 柯坪塔格地区震旦系已抬升至地表. 自早石炭世至今, 柯坪塔格地区总剥蚀量达6170 m. 柯坪塔格地区自中生代以来的构造-热演化史与塔里木盆地北缘是一致的, 但与天山及处于塔里木盆地内部的巴楚隆起的构造抬升过程存在差异. 中新世以后, 受喜山运动远程效应影响, 柯坪塔格和天山才同处于抬升状态; 而巴楚隆起在古近纪早期仍处于抬升剥蚀状态, 与柯坪塔格地区接受沉积相反. 本文利用(U-Th)/He热定年技术成功地揭示了柯坪塔格地区自震旦纪以来的构造-热演化史, 这些结果有利于人们对这一地区构造抬升的正确认识. 同时, 本研究对塔里木盆地的油气勘探及天山地区的构造研究具有指导意义.     

山西地震带内强震迁移活动与地堑系的掀斜运动

山西地震带是在一个古老背斜基础上于新生代发育起来的一个活动构造带。是由一系列不同方向的活动断裂组成的断裂带,并由这些活动断裂控制形成一条地堑带,深部构造是上地幔隆起带。山西的许多强震都是在上述背景下发生的。 本文对山西地震带内强震活动特征和发震条件进行了讨论,认为山西地堑系强震在时间上和空间上表现出自北向南的趋势性迁移活动的特点,这个特点与第四纪以来整个地堑系自北向南的掀斜运动的方向相一致。     

粤北存在早侏罗世的岩浆活动——来自霞岚杂岩SHRIMP锆石U-Pb年代学的证据

报道了粤北梅州地区霞岚杂岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄,花岗岩（196±2）Ma,辉长岩（195±1）Ma,为中国东南部缺少200～180Ma期间的岩浆岩报道增添了新资料,又表明了滨太平洋构造域至少在195Ma左右已经开始作用于中国东南部．野外揭露的新鲜露头上,辉长岩与花岗岩之间有岩浆部分混合作用现象．辉长岩局部发育20～30cm的细粒边,从辉长岩往花岗岩方向逐渐变细;花岗岩中发育大量暗色细粒．微粒闪长质岩浆包体,形态多样、大小不一,边部有暗色矿物集中现象,部分界线呈截然、模糊或过渡关系：包体中出现针状磷灰石;辉长岩类与花岗质岩石的稀土配分模式基本一致,其微量元素特征也具有明显的一致性;二者年龄十分接近,且基性岩略晚于花岗岩形成。这些特征均表明,早侏罗世基性岩浆注入引起了深部陆壳物质的熔融,并形成了酸性岩浆,然后二者发生混合产生了霞岚杂岩．     

粤北存在早侏罗世的岩浆活动——来自霞岚杂岩SHRIMP锆石U-Pb年代学的证据

报道了粤北梅州地区霞岚杂岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄,花岗岩(196±2)Ma,辉长岩(195±1)Ma,为中国东南部缺少200~180Ma期间的岩浆岩报道增添了新资料,又表明了滨太平洋构造域至少在195Ma左右已经开始作用于中国东南部.野外揭露的新鲜露头上,辉长岩与花岗岩之间有岩浆部分混合作用现象.辉长岩局部发育20~30cm的细粒边,从辉长岩往花岗岩方向逐渐变细;花岗岩中发育大量暗色细粒-微粒闪长质岩浆包体,形态多样、大小不一,边部有暗色矿物集中现象,部分界线呈截然、模糊或过渡关系;包体中出现针状磷灰石;辉长岩类与花岗质岩石的稀土配分模式基本一致,其微量元素特征也具有明显的一致性;二者年龄十分接近,且基性岩略晚于花岗岩形成.这些特征均表明,早侏罗世基性岩浆注入引起了深部陆壳物质的熔融,并形成了酸性岩浆,然后二者发生混合产生了霞岚杂岩.     

青藏高原东北缘中新生代构造演化: 来自磷灰石和锆石裂变径迹的证据

青藏高原东北缘隆升机制和过程一直以来备受争议,本文为了进一步限定北祁连山及其北缘地区山体的隆升历史,在旱峡、白杨河和红山以及酒泉盆地以北的黑山和金塔南山进行了磷灰石和锆石裂变径迹分析.测试结果表明,研究区基岩样品的磷灰石裂变径迹年龄分布在晚白垩世—上新世（82~4.2 Ma）,径迹长度介于9.6~13.6 μm;锆石裂变径迹年龄分布范围为106.3~480.5 Ma,多数介于106~195 Ma.结合镜质体反射率,热史模拟曲线揭示了中新生代三期主要的冷却降温事件：早白垩世期间（140~100 Ma）、始新世期间（55~30 Ma）、中新世（10~8 Ma）以来.早白垩世期间的隆升剥露冷却过程可能由于拉萨地块的北向拼贴碰撞引起;始新世期间的隆升剥露冷却事件可能是印度与欧亚板块碰撞远程快速响应的结果;中新世以来的隆升剥露冷却过程与北祁连山逆冲断层的构造活动有关.

     

从鹤壁地区岩浆活动与断裂的关系探讨地震活动性

0 引言鹤壁地区有多处岩浆岩出露景观,且类型较多,国内许多地学工作者不断前来考察。本文试图根据鹤壁地区展布的断裂构造形迹和岩浆岩分布图象特征,从地表至地壳深部讨论控岩断裂系统和成生关系,从中导出该区多期岩浆喷溢的构造模式和地震构造,这将有益于地震危险性的深入研究。     

东祁连山北缘断裂带基于深度学习的密集台阵地震事件快速检测与定位研究

为监测东祁连山北缘断裂带附近的地震活动性,布设包含240台短周期地震仪的面状密集台阵,进行约30 d的连续观测。首先使用基于深度学习的多台站地震事件检测算法（CNNDetector）进行地震事件检测,然后使用震相拾取网络（PhaseNet）对地震事件进行P波和S波到时拾取,其次使用震相关联算法（REAL）进行震相关联及初定位,最后使用双差定位（hypoDD）进行地震重定位,最终的精定位地震目录中共有517个地震。在密集台阵观测期间,中国地震台网正式地震目录中共有39个位于台阵内的地震事件,相比而言,密集台阵检测到大量小于0级的地震。因此通过布设密集台阵,可提高活动断裂微地震活动性的监测能力。与历史地震空间分布相比,密集台阵地震精定位分布具有较好的一致性,表现出更明显的线性分布特征。基于地震分布,发现研究区域存在与地表断层迹线走向不同的隐伏活跃断裂。     

青藏高原东北部龙首山晚新生代剥露历史:来自磷灰石(U-Th)/He的证据

龙首山位于阿拉善地块南缘,也是青藏高原东北部最外围的山脉之一。揭示龙首山新生代构造变形与隆升过程对于理解青藏高原东北部的隆升与向外扩展及其动力学机制具有重要意义。文中利用磷灰石(U-Th)/He方法,对青藏高原东北部龙首山南、北两侧岩石的侵蚀与隆升过程开展研究。采集自龙首山南缘的11个磷灰石的(U-Th)/He年龄结果显示,在其南缘断层的控制下,龙首山约于14Ma BP发生了强烈隆升或剥蚀,导致上部岩石快速冷却。而在龙首山北缘采集的3个样品的年龄较老(220～240Ma),但年龄非常相近,表明其北侧活动较弱,龙首山整体表现为掀斜模式。龙首山中中新世由南向北的掀斜式抬升不仅揭示了青藏高原东北部挤压应变可能由南向北扩展,同时也限定了青藏高原在中中新世已向NE扩展至阿拉善地块南缘,使龙首山成为高原东北部现今构造与地貌的边界。     

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.     

基于密集流动台阵构建的川滇地区高分辨率公共速度模型2.0版本

川滇地区位于青藏高原东南缘,构造运动强烈,深大断裂交错展布,地震活动性较强,地震灾害严重. 21世纪以来,川滇地区发生的几次7.0级及以上地震均造成了巨大的人员伤亡和经济损失,尤其是2008年汶川Ms8.0级地震.目前,地震监测与震源参数反演、强震危险性分析、地震灾害评估等仍是川滇地区地震学研究的重点.区域高精度三维公共速度模型是这些研究的重要基础.本文通过收集该区域的固定台站及多个密集流动台阵观测资料,利用人工智能到时拾取和背景噪声互相关方法,获得了约706万条体波走时数据(包括绝对到时和地震对双差走时)和约10万条瑞利波相速度频散数据(周期5～50s).利用这些数据,在川滇公共速度模型1.0版本(SWChinaCVM-1.0)的基础上,采用考虑地形的体波和面波走时联合反演方法,获得了川滇地区地壳及上地幔顶部三维V_p及V_s模型(川滇地区公共速度模型2.0版本, SWChinaCVM-2.0).相较于SWChinaCVM-1.0,新模型在横向分辨率及数据拟合上都有较大提升.新模型显示:地壳浅部的速度异常存在较强的横向不均一性;中下地壳存在两个...