辽宁及邻区地壳上地幔三维速度的地震成析成像

引言在过去的 2 0年中层析成像技术应用于许多科学和技术领域 ,其中 ,70年代 CT的出现 ,引起了医学放射诊断学的革命 ,并产生了巨大的影响。自那时以来 ,CT技术在许多学科 ,如在地球物理勘探、射电天文学、遥感技术及各应用科学中得到了广泛应用。在地球物理学中 ,地震层析成像的研究大约开始于 70年代后期 ,是取得地壳上地幔三维速度结构图像的一种有效方法 ,我国很多地区采用这种方法对地壳速度结构进行了研究 ,取得了良好的效果。如刘福田用近年来发展的正交投影算子方法对中国大陆中东部地区进行了速度结构成像研究。辽宁及邻区的地震…     

山东地区地壳P波三维速度结构及其与地震活动的关系

利用山东及周边区域地震台网1975—2014年1月期间记录到的1369个地震的13781个P波到时数据对山东地区地壳结构进行了层析成像研究.结果表明,山东地区地壳速度结构存在明显的不均匀性.沂沭断裂带介质速度结构复杂,呈现明显的分段特征,两侧块体速度存在差异,具有块体边界的构造特征.鲁西断块20km以下深度处存在大规模的低速异常区,这与该地区始新世发生的大规模滑脱拆离构造有关,可能产生于太平洋板块的西向俯冲导致地幔热物质沿沂沭断裂带向上并向西涌动.历史大震及ML4.0以上中强震大部分为走滑型地震,主要发生于高低速异常过渡带且有深大断裂穿过的地区.震群主要发生于低速体上部或周边,且震源深度优势分布在中上地壳,这与地下介质富含流体并导致应力集中有关.     

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.     

华北及邻区地壳上地幔三维速度结构的地震走时层析成像

利用华北及邻区475个地震台站的区域地震走时资料,反演了该地区的地壳上地幔三维P波和S波速度结构。地震走时的计算用近似弯曲射线追踪方法,三维速度模型的反演用LSQR算法。用检测板方法对走时数据进行成像分辨率分析,结果表明反演模型在水平方向上以0.5°×0.5°的节点分布,垂直方向上以1km、10km、25km、42km、60km为节点作网格划分是合理的。研究区域内,秦岭—大别造山带两侧的华北块体与扬子块体有不同的速度异常特征：华北块体地壳速度结构复杂,而扬子块体则相对简单。华北块体地壳内存在较明显的低速异常,而扬子块体则正常或高速异常。自中新生代以来华北块体地壳经历挤压到伸展的强烈变形,而扬子块体相对稳定。华北块体的构造活动依然强烈,表现为频繁的地震活动。华北地块地壳速度结构的主要特征是：①主要构造带（如燕山构造带、太行山山前构造带、汾渭构造带、郯庐断裂带以及秦岭-大别构造带）位于地壳上地幔的低速或高低速过渡区内;②在唐山及附近地区25 km、42 km和60 km深处连续的低速异常,可能意味着上地幔热的物质上涌,到达上地壳的下部后停止上升过程。     

渤海海峡及周边区域地壳结构的层析成像特征

渤海海峡是连接中国东部山东半岛和辽东半岛的重要途径,其跨海通道的地壳稳定性研究受到高度关注.本文利用地震层析成像方法重建三维P波速度模型,揭示了渤海海峡及周边区域地壳和上地幔的构造特征.结果表明,渤海海峡的速度结构存在明显的非均匀性,海峡北部地壳速度较高,结构较为完整,断层活动不明显,与现今较弱的地震活动相吻合,但是地壳底部存在低速薄层,它有可能成为地壳和上地幔之间的滑脱带,需要开展进一步的研究加以确认.相比之下,海峡南部地壳速度偏低,附近区域地震活动频繁,与张家口-蓬莱断裂带通过于此有着密切的联系,该断裂持续不断的地震活动对海峡南部的地壳结构产生了较大的影响.在渤海南部,郯庐断裂带东、西两侧的地壳结构明显不同,西侧速度偏高,东侧至渤海海峡速度偏低,这一特征可能与此地区广泛发育的断层和地震活动有关.另外,受华北克拉通破坏及地幔上涌的影响,渤海地区地壳深部和上地幔速度偏低,郯庐断裂带及渤海海峡附近显示出深部热流的活动迹象,反映了岩石圈减薄和软流圈的局部抬升.

     

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.     

胶东半岛地壳速度结构及其构造意义

胶东半岛地处华北平原东北部沿海地区,北东向断裂带异常发育,该区不仅是华北震区中、强地震活动的频发区,又是中-新生代地壳构造活动的大陆边缘带.中国东部最大规模的郯庐断裂带纵贯胶东半岛西部,苏鲁超高压变质带位于该半岛南侧,彰显其地理位置重要而特殊.为深入认识我国近海与海陆过渡带地壳结构特征及其深部动力学背景等基础科学问题,2013年在胶东半岛东部实施了海陆联合探测项目.本文对布设的北西向宽角反射/折射探测剖面进行了计算处理,获取了该测线的地壳精细结构及其构造特征.结果表明:胶东半岛地壳结构复杂,该区基底埋深较浅,地表速度偏高,地壳速度结构呈现东西迥异的非均匀性特征,具有横向分层、纵向分块的典型特性.作为郯庐断裂带重要组成部分的牟平—即墨断裂带是胶东半岛上非常重要的断裂带,该断裂带东西两侧的地壳结构特征差异非常明显,断裂带东侧速度偏低,而西侧速度偏高,地壳各分层界面形态在该断裂带两侧起伏变化明显,地壳结构整体上呈现南东浅北西较深的结构特征.总体来看,胶东半岛不同区段呈现出的结构差异与该区大地构造单元的划分基本相符,在界面起伏变化明显的区域与地表穿过的断裂带遥相呼应.作为华北板块和扬子块体相互碰撞的边缘地带,胶东半岛复杂的深部结构特征与西太平洋板块对其的俯冲挤压有着密切的关联,该研究对了解本区地壳构造变化的深部动力学背景有着重要的研究意义.     

中国大陆及其邻域地壳上地幔速度结构的面波层析成像研究.

利用中国数字化地震台网（CDSN）11个台站和IRIS在中国周边的12个数字地震台站的长周期瑞利面波资料，根据面波群速度层析成像方法反演得到的10～92ｓ周期范围内的25个中心周期的群速度分布资料，用光滑约束的遗传算法反演得到了中国大陆及其邻域的地壳上地幔横波三维速度结构；给出了沿北纬30、38两条东西向剖面和沿东径90、120两条南北向剖面的地壳上地幔横波速度结构，并在４个不同深度的水平切片上展示了中国大陆及邻域的横波速度分布图象．      

根据地震面波衰减讨论大陆地壳与上地幔的滞弹性结构和演化

上地壳和上地幔剪切波固有品质因子Ｑμ的区域性变化是显著的。在古老而稳固的克拉通中的值比构造活动区中的值在两个深度范围都大一个或一个以上的量级。Ｑμ依赖于频率,至少在１Ｈｚ附近是如此,而这种频率相关在上地壳也有区域性变化。它在构造活动区较低而在稳定区较高。由于Ｑμ在各地区有大的变化,对上地壳的Ｑμ和由Ｌｇ尾波（ＱＬｇ＾ｃ）估计得到的Ｑ绘制区域性变化图是容易做到的,尽管这两种方法都可能有很大的不确定性     

P-wave crustal velocity structure in western Sichuan and eastern Tibetan region

A deep seismic sounding profile located in the western Sichuan and eastern Tibetan region extends from Batang (Zhubalong) to Zizhong, Sichuan. It passes through the Songpan-Garzê Fold System and the Longmenshan Tectonic Zone, and ends in the Yangtze Craton. Based on the travel times of phases on the profile, incorporating information on the relevant amplitudes, we determined 2-D P-wave crustal velocity structure along the profile, analyzed the principle differences between the crustal and upper mantle structure in the Western Sichuan Plateau and Sichuan Basin, discussed the deep feature of the major faults on the profile, the tectonic relation between the Yangtze Craton and the Tibetan Plateau and the deep structural environment where strong earthquakes occurred.     

Crust and upper mantle structure of the Ailao Shan-Red River fault zone and adjacent regions

Using arrival data of the body waves recorded by seismic stations, we reconstructed the velocity structure of the crust and upper mantle beneath the southeastern edge of the Tibetan Plateau and the northwestern continental margin of the South China Sea through a travel time tomography technique. The result revealed the apparent tectonic variation along the Ailao Shan-Red River fault zone and its adjacent regions. High velocities are observed in the upper and middle crust beneath the Ailao Shan-Red River fault zone and they reflect the character of the fast uplifting and cooling of the metamorphic belt after the ductile shearing of the fault zone, while low velocities in the lower crust and near the Moho imply a relatively active crust-mantle boundary beneath the fault zone. On the west of the fault zone, the large-scale low velocities in the uppermost mantle beneath western Yunnan prove the influence of the mantle heat flow on volcano, hot spring and magma activities, however, the upper mantle on the eas     

福建地壳运动与地震关系初探

利用福建地震台网88个地震台站于2015年记录的10个月的连续波形数据,基于台网约束下的长短窗特征触发式震相检测的模板事件识别方法和匹配滤波自动检测方法,识别出模板事件919个,匹配滤波后重新识别和定位了共计2 243个地震事件,其中M_L1.0以上地震1 991次,主要集中在M_L1.0—1.5之间,这极大扩充了该震级范围内的福建地震台网目录。重新定位的地震震源深度分布在0—20 km之间,多数发生在10 km内的上地壳。沿长乐—诏安断裂带和永安—晋江断裂带,地震分布集中且表现出明显的分段活动性。在长乐—诏安断裂带上检测到较福建台网目录更多的地震,且地震活动性表现为西南段较强、东北段较弱,沿断裂带的震源深度分布由南向北逐渐变浅,与莫霍面深度的变化相一致;在与之共轭的永安—晋江断裂带上则北西段地震活动更为集中,而东南段地震活动稍显分散。重新识别与精定位后的地震与福建地区地壳水平形变南强北弱、东强西弱的特点相一致。     

沧州地区地壳上地幔的远震P波三维速度结构成像

利用架设在沧州地区的20台流动地震台站于2006年12月至2010年7月间记录的271个远震事件,读取的2308个P波到时数据,采用地震层析成像方法反演得到沧州及其邻区(38.0°N~39.0°N,116.5°E~117.5°E)的地壳上地幔P波三维速度结构。层析成像结果表明,沧东断裂两侧的地壳介质的速度分布表现出明显的横向差异,浅层速度分布同地表地质结构分布相一致。沧东断裂西北侧沧县隆起的地壳速度较高,表明其基底抬升;断裂带东南边的黄骅拗陷速度较低,说明基底埋藏较深。本文的远震层析成像研究结果和前人使用重力、电磁和人工地震的探测结果都表明,沧东断裂带两侧的地质构造和地球物理性质有明显的变化,这种构造差异在整个地壳中都有体现。     

Group velocity distribution of Rayleigh waves and crustal and upper mantle velocity structure of the Chinese mainland and its vicinity

Introduction A lot of results have been achieved on the study of crust and upper mantle structure in Chinese mainland by the surface wave dispersion. The seismometer can be classified into three types based on the development from the analog to digital instrument. FENG, et al (1981) measured the dispersion curves of group and phase velocity along 28 paths, with 19 earthquakes recorded by 15 base analog seismic stations, subdivided the Chinese mainland into 5 blocks and obtained the average c…     

Study and review on crust-mantle velocity structure in Bohai Bay and its vicinity

Introduction Bohai Bay, along with its adjacent areas, is one of the seismically active areas in North China. Understanding its crust/upper-mantle structural characteristics and lateral heterogeneity of the medium in this area is of great significance to the study of seismogenic environment, thus improvimg the level of earthquake prediction. For years, scientists have studied the area by gravity and magnetic methods (FENG, et al, 1989), geothermal field (WU, et al, 1988; TIAN, ZHANG, 19…     

丽江-清镇剖面上地壳速度结构及其与鲁甸MS6.5级地震孕震环境的关系

2014年8月3日,云南省昭通-鲁甸地区发生M_S6.5级地震,造成了重大的人员伤亡和财产损失.鲁甸震区位于扬子块体的西缘,小江断裂带的东侧北东向的昭通-莲峰断裂带内.由于至今没有穿越该断裂带的人工源深地震测深剖面,而丽江-攀枝花-清镇650 km长深地震测深剖面距离鲁甸主震区不超过50 km,利用宽角地震资料的初至波震相,通过有限差分反演揭示该地区上地壳速度结构,可以为鲁甸震区的地震定位、地震孕育机制等提供深部速度模型.速度剖面显示：剖面结晶基底厚度平均为2 km左右;小江断裂带速度较低,东西两侧的速度较高;因此小江断裂带区域地壳强度比较低,加上断裂两侧的应变速率很高,所以小江断裂带和旁边的鲁甸-昭通断裂带,未来具有发生较大地震的可能,值得关注.     

Tomographic imaging of P wave velocity structure beneath the region around Beijing

The three-dimension crustal and upper mantle structures in the region around Beijing were studied by seismic tomography. We used the P wave arrival times from local and teleseismic events. These events were recorded by 250 stations of the North China Seismic Array and 108 stations of the Beijing Telemetry Seismic Network. 118 869 P wave arrivals from 10 285 local events and 12 189 P wave arrivals from 107 teleseismic events were used in the inversion. We obtained the 3-D P wave velocity structure of the cru...     

华北地区地壳上地幔三维P波速度结构

利用华北地震科学台阵和首都圈地震台网记录的4511次近震和625次远震的P 波到时数据,采用纬度和经度方向分别为0.5deg;times;0.5deg;的网格划分,反演得到了华北北部地区（111deg;E——120deg;E,37deg;N——42deg;N）深至400km 的地壳上地幔三维P 波速度结构.层析成像结果表明,研究区的速度存在明显的横向不均匀性,随着深度增加横向不均匀性总体呈现减弱趋势.燕山隆起带在60——120km 深度内存在明显的高速异常,这与较大的岩石圈厚度有关;山西裂陷盆地、华北平原下方60km 深度存在明显低速异常,与软流圈的出现有关.燕山隆起带岩石圈厚度在120km 以上,明显比太行山隆起的岩石圈厚度大,与稳定大陆地区的岩石圈厚度一致.太行山山前断裂已切穿莫霍面,贯入岩石圈.研究区上地幔顶部大范围的低速异常反映了软流圈上隆的特点.在华北平原及燕山隆起下方200——300km 存在高速异常可能与太古代大陆板块岩石圈的残留体有关.