华北克拉通北缘—西伯利亚板块南缘的地壳速度结构特征

华北克拉通北缘—西伯利亚板块南缘（张家口—中蒙边界）的深地震测深剖面长600 km,跨越华北板块、内蒙造山带和西伯利亚板块.沿测线采用8个1.5t的爆炸震源激发地震波,使用300套数字地震仪接收,取得了高质量的地震资料.通过资料分析和处理,识别出沉积层及结晶基底的折射波（Pg）、上地壳底面的反射波（P2）、中地壳内的反射波（P3）、中地壳底面的反射波（P4）、下地壳内的反射波（P5,仅在镶黄旗—苏尼特右旗下方出现）和莫霍面的反射波（Pm）等6个震相.采用地震动力学射线方法（seis88）得到的地壳速度结构表明：（1）在华北板块与内蒙造山带之间,内蒙造山带与西伯利亚板块之间,上地壳中存在明显的高速度局部变化,在地表发育大量的古生代花岗岩体、超基性岩体.（2）在中下地壳华北板块南缘的地震波速度大,为6.3~6.7 km/s,西伯利亚板块北缘的速度小,为6.1~6.7 km/s,且界面比较平缓.原因是在内蒙造山带内地壳的缩短和隆升造山引起了中下地壳界面的剧烈起伏,不同海陆块的拼合和物质交换导致了不同区域速度的不均匀性.（3）莫霍面在赤峰断裂带（F2）以南和索伦敖包—阿鲁科尔沁旗断裂带（F4）以北较为平缓,平均深度为40~42 km.在F2—F4之间呈双莫霍面,莫霍面1明显上隆,深度为33.5 km,层速度为6.6~6.7 km/s.莫霍面2明显下凹,在西拉木伦河断裂带（F3）下方,最深达到47 km,速度达到最大为6.8~6.9 km/s,这可能是由壳幔物质混合引起的.依据莫霍面的特点,本文认为双莫霍面以南为华北板块北缘,以北为西伯利亚板块南缘,拼合位置在赤峰断裂带（F2）与索伦敖包—阿鲁科尔沁旗断裂带（F4）之间的区域.     

大兴安岭造山带及两侧盆地的地壳速度结构

内蒙新巴尔虎左旗-黑龙江齐齐哈尔深地震测深剖面长630 km,跨越海拉尔盆地、大兴安岭造山带和松辽盆地.本文根据沿测线爆破地震的9炮记录截面图中,5个震相的到时资料,结合地震记录中的振幅信息,确定了沿剖面的二维纵波地壳速度结构,海拉尔盆地的地壳厚度为39.0~41.0 km,大兴安岭造山带西侧莫霍面深度为38.5~43.5 km.东侧的莫霍面深度为34.5~36.4 km.松辽盆地的莫霍面深度为32.4~36.2km.整个地壳形态东浅西深,松辽盆地最浅的莫霍面深度为32.4 km,大兴安岭西侧最深的莫霍面深度为43.5 km.最后讨论了本区的深部特征和盆山结构关系.     

深反射地震资料的偏移处理

本文在对偏移理论和相关算法进行概括性的梳理和总结之外,主要针对深反射地震资料叠前偏移方法进行介绍,对初始数据的规则化、偏移孔径、去假频因子以及速度模型等关键参数进行详细的测试和深入地探讨.适当的规则化处理能提高深反射地震资料中反射信号的连续性和剖面整体能量的均一性;合理的偏移孔径能让波场能量很好地收敛、陡倾角反射层能够准确归位以及岩石圈中、深部的精细结构能较好地成像,同时又不至于引入严重的偏移噪音;通过选择适当的去假频因子来减少剖面上的高频干扰,使得整个剖面的高、低频能量分布适中;精确的速度模型是影响偏移结果的关键性因素,通过对速度模型的不断迭代优化,能显著地提高深反射地震剖面的中、深部偏移成像的精度和准确性,为后续深反射地震资料的综合解释打下良好基础.     

深地震测深数据子库

基于Microsoft Access97数据库开发工具和支持ActiveX,OLE与自动化对象的通用语言VBA开发的以查询，调用，处理和共享为目的的深地震测深数据库管理系统和基于国土资源部国际合格与科技司下发的深地震测深专业方法数据入库技术规定，收集，抢救了原地质矿产部“九五”以前完成的14条宽带深地震测深剖面的原始记录和文字资料，通过编辑，整理，统一地震道集记录存取格式与入库，建立了原始数字地震道集记录，成果目录与图形数据管理，维护与预处理平台，实现了让深地震测深数据活起来，达到能再次开发利用的科研目标。     

新疆地学断面深地震反射剖面揭示的西昆仑-塔里木结合带岩石圈细结构

横过西昆仑-塔里木结合地带的深地震反射剖面, 首次揭露出新疆地学断面南部山盆结合部位地壳与上地幔顶部的精细结构, 发现了塔里木岩石圈下部南倾、西昆仑山岩石圈下部北倾的强反射特征,它们相向倾斜、相互交织,构成了塔里木岩石圈挤入到西昆仑北带之下,与青藏高原西北缘岩石圈相碰撞的地震证据.深地震反射剖面还揭示出西昆仑山与塔里木盆地在岩石圈尺度呈"V"型的盆山耦合关系, 这种"V"型的耦合关系代表了陆内陆-陆碰撞变形过程的一种样式.     

塔里木盆地与青藏高原西北缘碰撞构造--西昆仑山地质、地球物理多学科调查新成果

青藏高原西北缘一西构造结(大拐弯)东侧的碰撞造山是当前国际地学界关注热点之一,本文根据我国"九五"期间在西昆仑一塔里木南缘关键地带实施的地震测深等地球物理探测,结合地质、地球化学研究指出:西昆仑与塔里木南缘相互间均不存在长距离俯冲的证据,它们的碰撞接触具有"双向水平挤压(Oppositedirectional-horizontalcompression)"特征,由于挤压,岩石圈下部压密,从而发生"拆沉作用(Delamination)",并导致青藏高原西北缘较广泛的碱质基性火山岩的喷溢.青藏高原西北缘"双向水平挤压"模式能较好地解释该区陆一陆造山的过程和机制以及岩浆活动,进而否定了目前国际上流行的所谓青藏高原形成、地壳加厚和隆升的"南北双俯冲(Two-sidedsubduction)"模式.     

沙茨基海隆(ShatskyRise)白垩纪玄武岩的地球化学特征及其地幔柱-洋中脊相互作用过程

沙茨基海隆(Shatsky Rise)是白垩纪早期形成的西北太平洋大火成岩省, 其成因和演化过程目前仍存在较大争议。本次研究对沙茨基海隆白垩纪玄武岩进行了全岩主量、微量元素、Sr-Nd-Pb同位素的分析。沙茨基海隆玄武岩主要属于拉斑玄武岩, 具有较亏损的大离子亲石元素和轻稀土元素以及较富集的重稀土元素的特征, 没有明显的Eu异常(δEu=0.99~1.29), 与正常洋中脊玄武岩(N-MORB)的微量元素配分模式较为相似。然而该系列玄武岩却具有相对较富集的初始⁸⁷Sr/⁸⁶Sr(0.702986~0.703991)和¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd(0.513034~0.513194)同位素比值、较富集的²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb(15.439~15.508)和²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb(37.853~38.488)同位素比值, 与富集的洋岛玄武岩(OIB)和岛弧火山岩的同位素成分较为相似, 且源区混入高U/Pb比值(HIMU型)的富集地幔成分。稀土元素部分熔融模拟反演表明沙茨基海隆火山岩的原始岩浆可能起源于尖晶石相二辉橄榄岩源区, 且具有较高程度的部分熔融作用(>10%)。在以上研究基础上, 本文提出地幔柱-洋中脊相互作用模型来解释沙茨基海隆拉斑玄武岩较亏损的不相容元素成分和较富集的同位素成分这一特殊地球化学特征。由于来自扩张洋中脊的强大拉张应力的影响, 地幔柱岩浆物质将流向洋中脊并发生减压部分熔融, 导致不相容元素的高度亏损, 但由于放射成因元素(Sm、Rb和U)的半衰期相对较长, 同位素成分则难以在较短时间内被改变, 因此本文推测沙茨基海隆同位素富集的N-MORB拉斑玄武岩可能是地幔柱-洋中脊相互作用的产物。

     

起伏地形下的高精度反射波走时层析成像方法

全球造山带及中国大陆中西部普遍具有强烈起伏的地形条件.复杂地形条件下的地壳结构成像问题像一面旗帜引领了当前矿产资源勘探和地球动力学研究的一个重要方向.深地震测深记录中反射波的有效探测深度可达全地壳乃至上地幔顶部,而初至波通常仅能探测上地壳浅部.为克服和弥补初至波探测深度的不足,本文基于前人对复杂地形条件下初至波成像的已有研究成果,采用数学变换手段将笛卡尔坐标系的不规则模型映射到曲线坐标系的规则模型,并将快速扫描方法与分区多步技术相结合,发展了反射波走时计算和射线追踪的方法.进而利用反射波走时反演,实现起伏地形下高精度的速度结构成像,从而为起伏地形下利用反射波数据高精度重建全地壳速度结构提供了一种全新方案.数值算例从正演计算精度、反演中初始模型依赖性、反演精度、纵横向分辨率以及抗噪性等方面验证了算法的正确性和可靠性.

     

影响松潘地区深反射地震数据品质的几种因素

深反射地震剖面技术是揭示岩石圈精细结构的有效手段,获得高质量的原始资料是揭示岩石圈精细结构探讨地球动力学过程的前提和基础.松潘地块地表条件和地下地质构造复杂,资料信噪比低.本文针对松潘地区地表地质条件、激发接收条件及环境等因素,通过实例数据对比分析影响该工区原始单炮记录品质的主要原因,为反射地震勘探数据采集工作提供几点参考和建议.     

基于ALOS-PALSAR卫星数据对青藏高原东缘龙日坝断裂带地表构造伸展的研究及其大地构造指示意义

龙日坝断裂带位于青藏高原最东缘,呈北东-南西向延伸,平行于其东侧的龙门山断裂带,二者大约相距150 km。与龙门山断裂带不同的是,龙日坝断裂带在青藏高原东缘相关GPS测量中表现为一明显的速度梯度带,说明龙日坝断裂带可能具有很重要的构造属性。然而有关龙日坝断裂带的地表结构构造延伸问题一直悬而未决,目前还存在许多的争议,这在一定程度上也阻碍了我们对青藏高原东缘相对于印度-欧亚板块碰撞地球动力学响应的了解。在本次研究中,我们将首次采用ALOS-PALSAR卫星数据,并结合地表地质和前人的地球物理学研究成果,来监测与龙日坝断裂带的构造活动相关的细微地表形变,并由此控制龙日坝断裂带的延伸范围。研究结果表明,龙日坝断裂带与其西南侧的抚边河断裂带相交且近乎垂直,而非前人研究所认为的龙日坝断裂带延伸至其西缘的鲜水河断裂带。综合研究结果也为了解龙日坝断裂带的大地构造属性提供了数据支持。