北京地区上地壳三维细结构层析成像

利用三维不分块地震层析成像技术对北京东北部地区的三维人工地震莫霍反射波走时数据进行反演,得到了该区上地壳的三维P波、S波慢度及波速比结构图像,三种结构不同深度的切片图像揭示出慢度和波速比分布有呈北东向和北西向展布的特征.断裂活动引起沉积不均匀造成现今的速度分布,地震大多分布在波速比较低的块体内,说明地震不仅与断裂活动有关,有可能还与物质结构和性质相关;北京地区上地壳速度结构、断裂活动和物质性质三者之间存在密切关系.     

2D多尺度非线性地震速度成像

将遗传算法和单纯形算法相结合,得到了一种高效、健全的2D混合地震走时反演方法.把速度场划分为不同的空间尺度,定义网格节点上的速度作为待反演参数,采用双三次样条函数模型参数化,正问题采用有限差分走时计算方法,反问题采用多尺度混合反演方法.首先在较大的空间尺度内反演,然后减小空间尺度,将大尺度的反演结果作为次一级尺度反问题的初始模型,再进行混合反演,如此类推逐次逼近全局最优解.一个低速度异常体的数值模拟试验和抗走时扰动试验表明该方法是有效和健全的.我们将该方法应用到青藏高原东北缘阿尼玛卿缝合带东段上部地壳速度结构研究中,并与前人的成果进行了对比.     

不同构造环境下的壳─幔过渡带结构

位于中国西北部的天山造山带与准噶尔盆地是典型的盆岭构造。通过对横跨天山造山带与准噶尔盆地的沙雅-布尔津地学断面地震宽角反射、折射资料进行小波分析,获得了天山造山带与准噶尔盆地壳-幔过渡带的详细结构。结果表明,天山造山带的壳-幔间是以多个薄层过渡的。这些薄层的层厚度2～3km不等,层速度高低相间,总厚度约20km,平均速度较低,接近塔里木盆地下地壳的速度。塔里木盆地北缘与准噶尔盆地的壳-幔间不具有这种特点,其壳-幔间主要表现为一级间断面。而位于中国东北部的间阳-海城-东沟深地震测深剖面所揭示的辽东台隆-辽河盆地-燕山台褶带壳-幔过渡带的结构似乎具有完全相反的特征：辽河盆地的壳-幔过渡带比较复杂,它由数个薄层叠合而成,总厚度达15km;辽东台隆与燕山台褶带壳-幔过渡带结构十分简单,皆以一级间断面过渡为主。研究认为,造成二者差异的主要原因是它们所处的构造环境不同：前者为挤压环境,而后者为伸展环境。在挤压环境下,复杂的壳-幔过渡带形成于造山带的下面;而在伸展环境下,复杂的壳-幔过渡带形成于盆地的下面。壳-幔过渡的复杂程度与构造活动性相联系,在一定程度上反映了岩石圈目前的构造活动水平。     

伽师强震群区上地壳三维速度层析成像——人工爆破和天然地震的联合反演

伽师震区位于天山褶皱、帕米尔构造弧与塔里木块体三个构造单元的交接地带,近年来该区发生了一系列的强震活动.为进一步获得该震区详细的地壳速度结构,本文利用人工爆破和天然地震资料联合反演的方法,对1997年新疆伽师震区布设的三维人工地震透射台阵和流动地震台网的资料进行处理,重建了台阵下方上地壳三维速度扰动图像,并结合地震活动分布,对伽师强震群的地震成因作出进一步分析.结果表明研究区上地壳速度结构在纵向和横向上具有明显的非均匀性,随着深度的逐渐加深,震区下方以萨如锡为中心的低速异常体逐步被高速异常体所替代.自12 km深度开始,在与强震群震中相应的位置上,明显出现沿北北西向的高P波速度异常体,在其周围为相对低速分布,呈现出低速条带环绕高速条带的分布格局,V_P/V_S在相同的位置上也表现为高值分布.这种结构上的差异可能与伽师强震群发生有密切关系.16 km深度的P波速度层析图表明,伽师强震群发生在地壳相对高速扰动区内或是高速扰动向低速扰动过渡的边缘,壳内高速体的存在为强震的孕育和发生提供了重要基础.     

阿尼玛卿缝合带东段上地壳结构——马尔康-碌曲-古浪深地震测深剖面结果

位于青藏高原东北缘川北甘南地区的马尔康——碌曲——古浪深地震测深剖面穿越阿尼玛卿缝合带东段,利用该剖面获得的Pg, Sg初至折射波资料,采用有限差分成像、射线追踪反演、时间项反演和走时曲线分析等方法,对阿尼玛卿缝合带东段及其两侧的上地壳结构进行了分析. 结果表明, 研究区基底变化较大. 由南向北,基底在若尔盖盆地呈稳定的上隆状态,在阿尼玛卿缝合带内强烈下陷,在缝合带北侧一定范围内隆升之后,向北呈下陷趋势. 阿尼玛卿缝合带相对两侧整体表现为南倾的低速带结构,且内部速度存在非均匀性. 库赛湖——玛沁断裂、武都——迭部断裂和舟曲——两当断裂均表现为不同规模的低速带. 库赛湖-玛沁断裂和舟曲——两当断裂位置处基底界面埋深有明显变化,是区隔阿尼玛卿缝合带南北两侧的主要断裂. 武都——迭部断裂发生在基底界面深度变化带上,它与舟曲——两当断裂可能具有同一深部构造背景. 阿尼玛卿缝合带所呈现的强烈下陷的基底低速结构和非均匀性体现了上地壳受挤压的破碎结构特征.      

地壳和上地幔三维速度与界面结构层析成像——理论部分

提出了一种三维模型参数化方法,使得正问题和反问题可以用解析式表达．地壳和上地幔速度与界面结构分别由一组非常光滑的函数描述．在正问题和反问题中,使用了初值射线追踪方法,走时对模型网格节点参数的偏微商在射线追踪的同时进行了解析计算．由于速度和界面函数具有二阶连续偏微商,由射线路径的发散和聚焦在地表引起的影区可以避免．射线追踪之后,可以获得由矩阵和矢量组成的反问题．解决反问题使用了具有阻尼因子的奇异值分解法．一组由几条纵剖面组成的合成数据被用来进行数值模拟计算,结果表明方法是健全的．与二维方法比较,在地壳模型非常复杂的情况下,三维反演方法可以给出准确的速度结构和界面位置．      

3-D seismic tomography for velocity and interface structure of the crust and upper mantle (theoretical part)

Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ３－Ｄｓｅｉｓｍｉｃｔｏｍｏｇｒａｐｈｙｈａｓｂｅｅｎａｐｐｌｉｅｄｔｏｖａｒｉｏｕｓｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｂｌｅｍｓ．ＡｋｉａｎｄＬｅｅ（１９７６）ａｎｄＨａｗｌｅｙｅｔａｌ．（１９８１）ｉｎｖｅｒｔｅｄ３－Ｄｍｏｄｅ...     

华北地区布格重力异常的多尺度分解特征与地震活动性

采用小波变换多尺度分解技术 ,对华北地区布格重力异常进行分解 ,获得自地表至 Moho界面深度范围内不同尺度的密度异常体产生的重力异常。讨论了各阶变换异常细节特性及相应地质构造特征 ,认为各阶小波变换细节分别反映了地壳不同深度在一定尺度意义上的介质密度的分布特性 ,表明华北地区很多断裂 ,特别是深大断裂两侧的岩性密度确实存在着较大差异 ,记录了地壳形成演化的历史。还对该区 MS≥ 7.0以上强震震源的深部环境进行了讨论     

长白山-镜泊湖火山区地壳结构接收函数研究

利用71个远震的波形资料,用接收函数方法提取了布设在长白山—镜泊湖火山区的34个宽频带流动数字地震台站的接收函数,通过对接收函数反演,获得了台站下方的S波速度结构.研究结果表明,沈阳—敦化一线莫霍面深度32～33km,向西地壳厚度加厚,到长春附近地壳厚度约为36km.在天池火山口莫霍面深度为达38km,而镜泊湖火山口森林的莫霍面深度约为39km.总体看研究区的地壳厚度是南浅北深.长白山天池火山口附近地下10km左右有一明显的低速层存在;镜泊湖火山口森林附近30km也可能有低速体存在;研究发现莫霍面上S波速度梯度在火山口附近和远离火山口有明显区别.在火山口附近其莫霍面的S波速度梯度比非火山口地区的S波速度梯度明显小,说明火山口下与一般的地壳莫霍面结构有差别.研究发现沈阳—敦化一线两侧的莫霍面深度有较大变化,其位置与地表的敦化—密山断裂基本一致,说明敦化—密山断裂是研究区的一条非常重要的地质构造带.     

青藏高原东北缘莫霍界面的三维空间构造特征

通过在青藏高原东北缘设计专门的三维地震观测系统而获得的莫霍界面反射波,利用三维反演方法反演重建了该区莫霍(M)界面的构造形态,得到了研究区M界面的三维构造图像和地壳深断裂的展布,研究区M界面总体上由东北向西南方向呈逐渐下倾趋势,而在不同的块体内部又具有不同的倾斜态势,反映了不同块体之间的差异和复杂程度的不同.鄂尔多斯块体M界面变化平缓,内部结构完整且坚硬;弧形构造区M界面的倾斜趋势发生了逆转,此现象可视为该区域在挤压、变形构造作用下M界面发生了明显的扭曲变形;秦祁块体M界面呈现出较陡的倾斜趋势,在本块东南端与弧形区结合部,M界面所显示出的局部隆起可视为地壳发生了强烈扭曲变形的迹象.综合二维、三维结果认为,特殊而复杂的构造变形环境,为海原8.6级大地震的孕育和发生提供了地质条件和深部背景.