银川盆地深地震断层的三维透射成像

为了获得三维地震透射成像技术在活断层探测中的有效性和应用价值的评价,在银川盆地中北部布设了一个三维地震透射台阵,利用该台阵获得的基底初至折射波和莫霍界面反射波资料,采用有限差分反演、时间项反演和连续速度模型反演方法,对台阵区域基底及上地壳结构进行了分析.结果表明：研究区基底呈东西浅、中部深的界面形态,且西陡东缓,最深处大致位于芦花台至西大滩一带,埋深达7 km.芦花台断层、银川—平罗断层、黄河断层在研究区内均表现为北北东走向的速度差异条带,且断层两侧基底及沉积界面埋深存在显著变化.芦花台断层东倾,倾角较陡,延伸至研究区基底之下;银川—平罗断层倾向西,是一条超基底的隐伏断层;黄河断层西倾,延伸深度超过研究区基底.本探测结果证明,初至折射波与莫霍面反射波探测相结合的三维地震透射台阵技术能够给出研究区上地壳三维细结构图像,不仅可以揭示主要断裂的展布位置、浅部空间形态和特征,而且可以揭示断裂向基底之下的延伸状况.     

山西五台山地区地壳深部结构特征研究

利用穿过山西断陷带及五台山区的宽角反射/折射地震测深剖面所获得的资料对该区地壳结构进行研究,结果表明：五台山地区地壳呈明显的分层结构,上下地壳的分界是以壳内较为连续可靠的反射波P3所反映的界面为标志的,上地壳的厚度为23～28km,莫霍界面的深度为39～43km,五台山区是本区M界面最深的地区;地壳结构非均匀变化强烈的地区发生在五台山及其邻近地区,上地壳内较大范围低速异常体的存在和壳内强反射波组的出现可视为地壳深部岩浆活动的一种标志;壳内界面的中断、Pm波的局部不连续和地壳深断裂的存在等诸多现象均表明该地区地壳结构发生了强烈的挤压、变形和构造活动,从而形成了该地区复杂的地形地貌和地壳深浅部异常的结构特征.     

秦岭造山带与沉积盆地和结晶基底地震波场及动力学响应

秦岭-大别造山带横贯中国大陆中部,并将我国东部分为南北两部;即华北克拉通和扬子克拉通.在南、北相向运动力系驱动下构成了一个极为复杂的复合、叠加构造带、成矿带和地震活动带.同时导致了该地域异常变化的沉积建造和强烈起伏的结晶基底.然而对它们形成的地球物理边界场响应,岩相和结构的异常变化尚不清晰,特别对盆山之间的耦合响应更缺乏深层动力过程的理解.为此本文通过该区榆林-铜川-涪陵长1000 km剖面的地震探测和研究结果提出：（1）沉积建造厚度变化为4~10 km,结晶基底起伏强烈,幅度可达4~6 km;（2）一系列基底断裂将该区切割为南鄂尔多斯盆地和秦岭北缘前陆盆地、秦岭-大巴造山带和南缘前陆盆地与东北四川盆地,其中前陆盆地为秦岭北渭河盆地和秦岭南通江-万源盆地;（3）秦岭造山带是北部华北克拉通向南推挤、南部扬子克拉通向北推挤下隆升的陆内山体,并构筑了其南、北前陆盆地;（4）秦岭造山带的南、北边界并非是一条边界断层,而应是包括前陆盆地在内的组合界带;（5）秦岭与大巴弧形山系源于同一深部结晶基底,即同根生.这一系列的新认识对深化理解秦岭-大巴造山带形成的深层动力过程和演化机理及厘定扬子克拉通的真实北界具有极为重要的意义.     

秦岭造山带与邻域华北克拉通和扬子克拉通的壳、幔精细速度结构与深层过程

秦岭造山带与其南北两侧华北克拉通和扬子克拉通属三大构造单元,不论其各构造单元体还是其界带构造均甚为复杂,并受到多期次构造运动的制约,形成了大陆内部特异的造山过程.尽管在这一地域曾做过大量的地表地质工作和一些相关的地球物理工作,但对其壳、幔精细结构、深层动力过程,特别是同步穿越华北克拉通、秦岭-大巴造山带和扬子克拉通系统的耦合研究甚少.为了研究和探索该地域的壳、幔精细速度结构和其形成的深层过程,专门布置了一条北起榆林,向南经咸阳、宁陕直抵涪陵长达1000 km的高精度地震宽角反射、折射波场探测剖面.通过剖面辖区高分辨率的数据采集,数据处理、反演和壳、幔层、块精细速度结构,发现剖面辖区深部壳、幔结构存在特异的速度和结构变化,并厘定了一系列的新认识.研究结果表明:(1)秦岭—大巴造山带具有同一基底,其形成乃为结晶基底隆升所致,即它的形成仅涉及到上地壳的受力变形和空间状态.造山带与其南、北两侧的前陆盆地为陆内造山过程中同一深层过程的产物,但其沉积速率和形态却不相同.华北克拉通与秦岭造山带之间前陆盆地B_fc拉张为该区Moho界面的局部隆升所致.(2)首次提出了沿1000 km长剖面连续的沉积建造、结晶基底、上地壳、下地壳和上地幔顶部的层、块速度结构和各界面的起伏变化与空间状态.基于地震波边界场响应厘定了华北克拉通、秦岭—大巴造山带和扬子克拉通的分区界带.论述了三大构造单元各自的内部结构和其相邻界域的速度变化特征.(3)该区大陆内部速度结构和不同类型断裂分布及层序在华北克拉通、秦岭—大巴造山带、扬子克拉通三大块体地域存在显著差异.不同规模、层次与产状的断裂分布反映出它们在变形行为和机制上及所受构造运动的制约上均存在明显的差异.     

玉树震区及邻近地区壳幔速度结构特征

对获得的玉树震区的人工地震测深资料,利用正演拟合地震测深方法进行处理与计算,获得了玉树震区的地壳速度结构和构造的基本特征。结果表明,不同区域的地壳速度结构在纵向和横向上均具有明显的非均匀性。 地壳呈层状结构,研究区结晶基底界面起伏较大,玉树附近下方较厚达8km左右,在400.0km桩号向北至温泉方向基底结构逐渐减薄为2.5km。基底界面的凹陷、隆起与不同的地质构造单元具有较好的对应关系;地壳厚度由囊谦、玉树附近的72km向南、北逐渐减薄为62km。在200.0～400.0km桩号之间二维速度等值线及壳内界面起伏变化较大,在玉树附近下方莫霍面有一弧形凹陷。     

宜宾-金川剖面地壳上部速度结构及构造含义

利用有限差分和时间项两种方法对宜宾-金川人工地震剖面沿线8炮Pg波走时进行反演,得到沿测线结晶基底起伏变化特征和上地壳顶部覆盖层速度分布变化特征。结果表明,剖面东南段四川盆地内基底埋深约3～5 km,覆盖层较厚,速度较低;剖面西北段川西高原内结晶基底埋藏深度逐渐减浅至0～3 km,覆盖层变薄,局部出露地表,速度大部分区段明显增大;沿剖面多个部位基底的埋深出现明显的隆起或下凹,上部地壳速度结构横向出现剧烈的上下起伏变化,结晶基底界面起伏变化强烈的位置分别与该地区分布的龙泉山断裂、名山-成都断裂以及龙门山地区的断裂构造有较好的对应关系,结晶基底速度结构和界面形态变化特征为该区活动断裂构造深浅耦合关系和强震孕育机制研究提供参考。     

北京西北地区壳幔结构的非均匀性特征与地震活动

利用在北京西北部地区穿过张家口——渤海地震带北西段地震测深剖面进行了综合解释和研究, 揭示了延庆——怀来、 张北——尚义地震活动区异常的深浅地壳结构特征. 结果表明: 研究区基底结构具有明显的起伏变化, 不同的地质构造单元基底埋深存在着较大差异. 基底埋深在局部地段呈现出的急剧变化可视其为基底断裂存在的一种标志, 基底断裂与地壳深断裂的存在为岩浆的上溢提供了条件, 从而导致了地壳结构强烈的非均匀性. 延怀地区壳内复杂反射波组序列和局部强弱不连续反射带现象的出现, 表明该地区地壳结构发生了强烈的挤压变形, 从而构成了该地区复杂的地壳结构, 为该地区地震的发生提供了动力来源; 张北——尚义地区壳内不同深度范围低速异常体和局部的C1界面的存在, 可以认为是岩浆多期活动的产物, 在区域构造活动的作用下脆性的上地壳内, 当局部应力积聚到一定的程度从而引发了地震的发生.      

菏泽地区地壳结构特征与地震

本文利用菏泽～长治剖面东段和襄城～章丘剖面中段深地震测深资料进行二维计算与分析解释。结果显示菏泽地区地壳速度结构在横向上、纵向上具有明显的差异。莫氏界面起伏变化大,在菏泽附近其埋深约35km。统计结果显示本区地震多发生在中上地壳,表示它与深地壳结构特征十分密切。     

唐山滦县震区的三维地震透射研究──中、上地壳速度层析成像

利用布设在唐山滦县震区３０ｋｍ×４０ｋｍ范围内的由８８台数字和模拟地震仪组成的临时台阵，接收来自不同方向６个炮点激发产生的莫霍界面反射波走时，重建了台阵下１—９ｋｍ深度的Ｐ，Ｓ波速度和Ｖｐ／Ｖｓ图像．结果表明。中、上地壳结构存在明显的横向不均匀性．北北东走向的滦县—卢龙断裂自地表向下至少延伸到８ｋｍ深度处，并向北西方向倾斜．中、上地壳存在着近东西向的低速异常条带．这两组构造控制着该区的地震活动．     

长白山天池火山研究区地壳三维界面与速度分布联合成像

迅速发展并得到广泛应用的空间深地震测深技术通过采用三维数据采集的观测系统,利用三维层析技术,以求获得区域地壳三维分层结构和三维速度分布图像。它与传统的二维宽角反射－折射剖面技术相结合,可以有效地研究区域性地壳结构,特别是壳内深断裂和低速层的空间展布特征。Kanasewich等(1985)给出了利用空间深地震测深资料重建地壳三维界面的方法,我们在其方法的基础之上,进一步提出地壳三维界面和速度分布联合反演的方法。正问题的计算是在Chander(1977)关于三维平界面的快速两点追踪算法上的改进,在获得界面三维反演结果的基础之上,利用剩余走时残差,采用模型不分块反演技术(Tarantola,Nercession 1986)重建地壳三维速度图像。 1998年国家地震局地球物理勘探中心在长白山火山区实施了三维深地震测深观测,目的是研究天池火山的岩浆系统。利用本次实验所获得的780余个PmP波走时数据,采用上述的方法重建了研究区莫霍界面和地壳三维速度分布图像。研究结果表明,本区莫霍界面由北东方向向南逐渐加深,在天池火山口下达最深,并且被一些可能存在的地壳厚度陡变带(或深断裂)所切割。在东西方向莫霍面由西向东缓缓加深,其变化较南北方向缓和。特别值得注意的是,存在着一条近北东方向的莫霍面深度陡变带(或深断裂带)从天池火山口西部穿过,相应位置与马鞍山—三道白河地堑型断裂相一致,该断裂带可能对天山火山喷发时岩浆的运移起到重要作用。深度为15km和25km的P波速度图像表明,在天池火山口下分布着近南北走向明显的低P波速度分布,其南北方向延伸的范围约为80－90公里左右。比较这两个深度上的低P波速度体的分布特点,可以看出这个低P波速度体尺度随深度逐渐变小,但在25km深度处仍清晰可见,这表明该区岩浆自上地幔侵入地壳的“痕迹”,这也意味着,长白山天池火山的岩浆系统极有可能延伸到上地幔或更深一些。