地震背景噪声成像技术研究进展与展望

背景噪声成像技术是21世纪以来地震学研究最为重要的突破性进展之一.该方法不依赖于天然地震事件的发生,利用连续地震记录中普遍存在的"背景噪声",通过不同台站对间连续时间信号的互相关来提取经验格林函数并用以进行地下介质结构成像研究.与传统的天然源地震探测手段相比,背景噪声成像技术从随机场源信号中提取介质结构的信息,具有成像...     

青藏高原通道流模型动力环境的数值模拟

"中、下地壳流"模型作为一种可能的动力学演化机制,在解决诸如喜马拉雅造山带和青藏高原东缘、南缘等区域地壳中岩层的通道流或韧性剪切挤出等方面的解释给出了相应的模型和阐述.本文基于青藏高原壳、幔介质平均速度模型,采用二维黏弹性数值模型对高原下地壳物质流动的动力学边界条件进行探讨.研究结果表明:(1)青藏高原下地壳与上地幔盖层物质作为坚硬的固态物质相接,不具备可运动的边界条件,难以在Moho界面处任意地域发生相互运动.壳、幔介质中需存在可供物质高速运动的边界条件,即以上地壳底部的低速层为上滑移面,以上地幔软流圈顶部为下滑移面,才有可能在足够强的力系作用下促使"下地壳+岩石圈盖层"物质发生同步运移;(2)若不具备这样的初始与边界条件是难以产生深部物质运移的.因此,青藏高原深部壳、幔物质运动不可能是普遍存在的,只能是局部和在特异环境下才能实现.     

龙门山造山带及邻区重力场特征与动力学响应数值模拟

龙门山造山带重力场研究表明它处于不均衡的状态,为此,构建了横贯松潘-甘孜块体、龙门山造山带和四川盆地的二维剖面的数值模型,采用黏弹性模型对重力场响应对研究区构造演化过程及动力学效应进行探讨.研究结果表明:(1)重力均衡调整导致了深部物质的垂向复杂动力学响应.在印度板块碰撞挤压效应与青藏高原东缘重力势能差的共同作用下,使得高原东缘深部物质在龙门山深处向东运移时潜入地幔,构成了青藏高原物质向东运移的另一种补偿方式;(2)流变结构及应变能的计算结果表明,龙门山上、中地壳层能量集中危险度较高的地段与汶川大震的孕震及发震方式基本一致,龙门山两侧介质属性、构造格局和流变属性的差异对汶川大地震的孕育和发生均起到了重要作用;(3)进一步开展由包含地表剥蚀的重力均衡调整效应与挤压缩短共同作用下的动力学模型,可以为合理地解释龙门山及周缘地带动力学响应提供重要的参考依据.     

地震槽波动力学特征物理-数学模拟及应用进展

复杂的地质构造和生产环境使得中国的煤业生产时常蒙受巨大的经济损失和人员伤亡,而地震槽波井下探测技术做为当前可探明煤层中局部小构造和异常体的有效技术,具备分辨率高和预测性强等特点,是煤矿生产中井下探测的一种有效的地震勘探方法.本文回顾了地震槽波勘探研究的发展概况,并基于地震槽波在煤层中传播的物理特征和影响煤层中地震槽波传播等主要因素,对地震槽波动力学特征方面已经开展的物理模拟和数值模拟工作进行了综合阐述,进而指出了地震槽波勘探存在的理论问题、应用难题和可能的发展方向.     

亚非夏季风降水与热带东风急流的关系

为研究亚非夏季风降水的时空变化特征及其与热带东风急流的相关性,利用1948-2008年61年NCEP／NCAR再分析资料,采用经验正交函数分解和奇异值分解等方法讨论了亚非夏季风降水的变化及其与热带东风急流的关系。结果表明：从包括撒赫勒在内的北非地区到印度西北部、青藏高原南部,直到中国华北东北地区,是亚非夏季降水的最主要的空间分布型式。亚非夏季风降水总体呈现出逐年递减的趋势。多年亚非季风区夏季降水分布与热带东风急流的强度有密切关系,在急流不同部位降水特征不同。亚非夏季风降水与热带东风急流呈显著正相关,二者的分布趋势在极大程度上吻合。     

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.     

青藏高原Moho界面起伏样式对通道流模型的动力学响应——基于数值模拟

青藏高原的高精度人工源深部地震探测发现：壳-幔边界（Moho）并非是一物理学上的“刚性”界面,它不仅起伏变化强烈,极为凹凸不平,而且被一系列规模不一,产状各异的深大断裂所切割,故必然会导致复杂的地表和深部物质运移动力学响应的复杂化.在常见的通道流模型中,一般均设定下地壳与上地幔之间为一平缓界面,在数值模拟工作中亦常简化为平滑的约束界面.为此,基于青藏高原实际资料提取的壳、幔介质平均速度模型,采用黏弹性数值模型讨论Moho界面起伏变换样式对通道流模型产生的响应.研究结果表明：（1）通道流效应的影响仅限于小区域内,当Moho面存在起伏样式变化时,确会对通道流产生影响,Moho界面的起伏增强了下地壳和岩石圈地幔的同步运动效应,但是其影响范围是有限的;（2）Moho界面起伏形态变化对地表和Moho界面水平位移产生的影响各异,在Moho界面发生错断的地方,呈现为地表水平位移开始发生明显加速减小的地方,即地表与深部介质水平位移解耦,模型深部动力学效应与地表的响应并非为局部性效应,而至少体现出区域性的响应.     

青藏高原东北缘六盘山构造带及邻域的动力学响应数值模拟

青藏高原东北缘地区是青藏高原向北东方向扩展的前缘部位,也是探索青藏高原深层动力过程的重点区域.本文基于该区已有的地球物理探测工作,构建了横跨青藏高原东北部块体、六盘山构造带和鄂尔多斯盆地的二维剖面的数值模型,采用黏弹性数值模型对竖直向重力场展布对其构造演化过程及动力学响应进行了探讨.研究结果表明:(1)深部竖直向异常重力场特征导致了复杂的垂向动力学响应变化,造成了深部物质的复杂运移,而印度板块向北运动的挤压推力依然是青藏高原东北部—鄂尔多斯盆地深部动力学响应的主导因素.(2)流变结构及应变能的计算结果证明,在六盘山构造带地壳内能量最为聚集的地方与海原地震的深度大致相当,而青藏高原东北部地域与六盘山构造带的物性结构、形变速率、升降幅度等方面的差异,亦是造成低速层边界岩石破裂,且导致海原强震发生的主要原因.(3)在青藏高原东北部—鄂尔多斯构造区域的特异流变性结构,并不利于下地壳物质的流动.     

江南造山带中段地壳结构与成矿启示：基于广昌-浏阳剖面接收函数的认识

江南造山带位于华南大陆扬子块体和华夏块体之间，其深部地壳结构与变形特征记录了扬子块体与华夏块体拼合与相互作用的痕迹，且在其内部与邻区发育了丰富的多金属矿床，并形成了巨型Cu-Au-Pb-Zn-Ag多金属成矿带，是深化认识华南大陆地壳演化、岩浆作用与成矿系统的关键地域。针对华南大陆地区的地壳结构与成矿过程，国家科技重点研发计划“华南陆内成矿系统的深部过程与物质响应”项目在该区实施了一条密集宽频带地震流动探测剖面，旨在探测其深部结构与物性变化特征和深部成矿背景。本文利用其中江西广昌-湖南浏阳段长320km的宽频带地震流动台站数据开展了远震P波接收函数研究，获得了剖面辖区深部地壳结构和V_p/V_s变化特征。研究结果表明：(1)剖面Moho界面深度在29～35km之间变化，呈近穹窿状分布，平均Moho界面深度为31km左右，低于全球大陆地壳平均值，且与地形高程在整体上呈镜像相关，均衡程度较好；(2)剖面沿线地壳V_p/V_s在1.64～1.83之间呈波浪状起伏变化，平均值为1.72左右，且华夏块体略高于江南造山带...