利用背景噪声成像研究合肥-金华剖面地壳速度结构及径向各向异性的东西差异

背景噪声成像能够为地壳内部结构提供地震波速的观测证据,能够增进对地壳结构与物性的认识.本文利用背景噪声成像方法对合肥-金华流动地震台阵55个台站数据进行了分析反演,获得了华北克拉通与华南块体东部构造边界附近区域的地壳S波速度与径向各向异性结构.成像结果表明,以东经118°-118.5°附近为界,西北部表现为地壳低速异常和中下地壳正的径向各向异性,东南部表现为地壳高速异常,下部地壳存在负的径向各向异性.由此,本文推测地震波速结构差异反映了地壳内部物质与温度的差异,这种差异与两个地区自中生代晚期以来经历了截然不同的岩浆活动相关.     

川西高温水热活动区深部热结构的地球物理分析

川西高温水热活动区是地热学研究的典型地区之一,该区温泉、热泉点分布广泛,这些温泉大多沿北西-南东向的金沙江断裂、德格-乡城断裂、甘孜-理塘断裂、鲜水河三条主断裂呈条带状分布.对此高温水热活动区开展地热学分析,是研究青藏高原"东构造结"深部地球动力学过程、开发利用川西高原地热资源的重要基础,具有重要的科学研究意义和实际应用价值.本文针对实测氦同位素所发现的壳幔热结构比,依据重力、航空磁法、地震资料,采用反演莫霍面、居里面深度等方法,对川西高温水热活动区的深部热结构进行了分析.同时对中高温热泉密集出露的巴塘、理塘以及康定水热活动区的典型壳幔热流构与深部背景场进行了对比研究.结果表明,地表氦同位素热流估算的深部热流结构与地球物理异常结果保持较好的对应关系.川西地区热流结构中地壳、地幔的热贡献比较接近：巴塘地区平均Q_c/Q=51.38%、理塘地区平均Q_c/Q=54.39%、康定地区平均Q_c/Q=42.42%.川西地区表现出了"温壳温幔"型的深部热结构,但温地壳背景下形成较高地表热流的原因有待进一步研究.     

华南陆缘高热流区的壳幔温度结构与动力学背景

华南陆缘是我国重要的矿产、地热资源区.晚中生代以来,在太平洋板块西向俯冲,地幔热对流活动共同作用下,该区出现多期岩浆-热事件和大规模爆发式成矿作用.在前人研究基础上,本文利用地表热流观测资料、地震剪切波资料、重力位球谐系数,计算了壳-幔温度结构,分析了动力学背景.计算结果表明：华南陆缘东南沿海地带,地壳10 km以浅温度达200℃以上,居里点温度475℃,莫霍面平均温度550℃.地壳浅层较热,花岗岩中放射性元素衰变放热是地壳浅层地下水热活动的重要热源,但地壳总体温度不高,为"冷壳热幔"型热结构.地幔中,90 km深度,温度950~1250℃;120 km深度,温度1050~1400℃;150 km深度,温度1200~1450℃;220 km深度,温度1500~1700℃."热"岩石圈底界深度在110~150 km之间,西深东浅.岩石圈内,地幔应力场为挤压-伸展相间格局;岩石圈之下,地幔应力场为一个以南昌为中心、长轴NE-SW向的椭圆.分析认为,晚中生代以来,太平洋板块的西向俯冲,导致华南陆缘在区域性SE向地幔对流背景上叠加局域性不稳定热扰动,在175~85Ma期间,上地幔物质向上流动,形成不同的岩浆活动高峰期.同时,岩石圈地幔受俯冲洋壳流体的影响,含水量高,黏度小,在地幔流切向应力场作用下,岩石圈底界由西向东"波浪"状减薄.现今岩石圈之下仍具备地幔小尺度热对流温度条件,但除地表浅层外,地壳整体温度不高,岩石圈构造稳定.     

流速对浮游藻类生长和种群变化影响的模拟试验

采集夏季崇明岛中心湖原水,在环形有机玻璃水槽开展了不同流速对浮游藻类生长和种群变化影响的研究.相对于静止水槽,实验前期不同的流速条件均对浮游藻类的生长产生了一定的抑制作用,实验后期浮游藻类叶绿素a含量均稳定在一定水平,且流动水槽中叶绿素a含量略大于静止水槽,这可能与静止围隔中出现大量枝角类浮游动物有关,而流动条件则抑制了浮游动物的生长,减轻了对浮游藻类的捕食压力.水体流动导致了浮游藻类种群的变化,蓝藻的迅速消失、绿藻和硅藻形成生长优势是主要特征,表明持续的流动条件是导致浮游植物种属减少和群落结构变化的直接原因.该研究可为调水引流在河道、湖泊和水库中的富营养化控制和水华防治提供基础依据.     

THE INVERSION OF S-WAVE VELOCITY STRUCTURE IN NINGXIA AND ITS ADJACENT AREA USING BACKGROUND NOISE IMAGING TECHNOLOGY

In this paper, we use seismic waveform data of 90 seismic stations in Ningxia and its adjacent areas recorded between January 2012 and December 2013 to obtain the Rayleigh surface wave group velocity dispersion of the study area according to the noise imaging method and the 3-D S-wave velocity structure of the crust and upper mantle in Ningxia and its adjacent regions. The results show that within the depth range of 10~40km in Yinchuan graben and Liupanshan fault belt there exists a slow anomaly body, and with the increase of the depth this slow anomaly becomes an abnormal slow zone surrounding Lanzhou Basin between the massif arcuate structure of northeastern margin of Tibet Plateau and Alxa block. The 3-D S-wave velocity structure of the crust and upper mantle of the study area presents obvious lateral inhomogeneity. These results have important significance for the study of the dynamics of active tectonic zones and mechanism of strong earthquakes in Ningxia and its adjacent areas.     

On the robustness of the toroidal velocity theorem

In dynamo theory the toroidal velocity theorem in its classical version (Elsasser, Phys. Rev. 1946, vol. 69, pp. 106–116, Bullard and Gellman, Phil. Trans. R. Soc. Lond. 1954, vol. A247, pp. 213–278) rules out dynamo action in a spherical conducting volume provided that the fluid is incompressible, the conductivity is uniform, and the velocity field is purely toroidal. We prove in this note that this result is robust in the sense that slight compressibility of the fluid, small non-radial variations and even large radial variations in conductivity, and the presence of a small non-toroidal velocity component do not invalidate the theorem. Moreover, by proper choice of the conductivity distribution modelling the conducting volume, small deviations from spherical symmetry of the conductor can also be taken into account.     

新疆天山地区的波速比异常分析

Based on the seismic observation report data provided by the Xinjiang Digital Seismic Network from 2009 to 2014,we calculate the wave velocity ratio and its background value for medium and small earthquakes by using the multi-station method in Tianshan,Xinjiang.This paper analyzes the variation of the wave velocity ratio disturbance value to highlight the abnormal,and also back-traces 7 moderate earthquakes at the research area.The results show that:(1)the background value of the wave velocity ratio is almost 1.70,the wave velocity ratio obviously decreases in the middle-eastern part of Tianshan and the region near the Puchang fault;(2)the wave velocity ratio disturbance value is mostly low in the epicenter before four earthquakes of M≥5.0 from 2011 to 2013 in the study area;(3)before 7 moderate strong earthquakes,the earthquake events with low value of the wave velocity ratio account for over 60% of corresponding total events near the epicenters,and the low value of the wave velocity ratio is relatively obvious before moderate earthquakes.     

巴颜喀拉块体地壳结构多样性探测

青藏高原内部地壳岩性的改造、岩性随深度变化及形变构造是探索研究地壳增厚、物质运动问题的关键.巴颜喀拉块体位于青藏高原中北部,地域广袤,通过对块体内中、东部不同区域的深地震广角反射/折射震相的综合分析,利用反射率理论地震图方法对不同性质震相走时及振幅特征进行细致的模拟计算,进一步研究巴颜喀拉块体内部不同区域地壳精细结构.结果显示:巴颜喀拉块体地壳厚度50~60 km、整体向西逐渐增厚,结晶地壳平均速度6.07~6.18 km·s~(-1)、岩层速度大幅降低,壳内多强反射界面结构、但不同区域差异明显;东部若尔盖盆地地壳介质速度整体低速、壳幔边界较为清晰;中部玉树一玛多段下部地壳发现约6.8 km·s~(-1)的"高速度"介质结构,壳幔边界不清、被改造为2~4 km厚的高速度梯度层,显示了巴颜喀拉块体内部地壳增厚、介质岩性结构被改造的差异性.地壳内部多组强反射、低视速度走时震相揭示了介质岩性的低速破碎、弱化蠕变以及可能的壳内解耦构造.局部地区下地壳的高视速度震相特征显示了青藏高原地壳改造增厚大背景下可能存在稳定的"原始地壳"结构残留或是与上地幔物质的浸入交流.巴颜喀拉块体内不同区域地壳增厚、岩性结构、结晶基底及壳幔边界性质被改造的多样性为深入认识青藏高原地壳形变及动力学过程带来新的启迪.     

青藏高原东缘的地壳流及动力过程

黏滞性地壳流对地壳及上地幔变形作用及动力机制,是大陆新生代造山带的一个重要研究内容.青藏高原中下地壳存在部分熔融或含水物质的黏滞性流体,已为一系列地球物理及岩石学研究所证实.为研究青藏高原东缘地壳流的动力作用,本文用密集的被动源宽频带地震台的观测数据,反演了地壳上地幔精细速度结构和泊松比.研究表明,川西及滇西北高原的中地壳内普遍存在低速层,而高泊松比的地壳只分布在川西北地区.位于中地壳的黏滞性地壳流从青藏高原腹地羌塘高原流出,自北西向南东流入青藏高原东缘.这些黏滞性地壳流带动了上地壳块体水平移动,当它们受到刚强的四川盆地及华南地块阻挡时将发生分层作用,地壳流将分为二或更多分支不同方向的分流,向上的一支地壳流将对上地壳产生挤压,引起地面隆升,向下的一支地壳流将使莫霍面下沉加厚下地壳·黏滞性地壳流的运动在地壳中产生应变破裂发生强烈地震活动,地震的空间分布与震源机制也受到地壳流动力作用控制.     

青藏高原东北缘及周边地区基于程函方程的面波层析成像

利用"中国地震科学台阵探测"在南北地震带北段布设的670套宽频带地震台站记录到的面波资料,使用新近发展的程函方程面波层析成像方法,获得了青藏高原东北缘及周边地区12~60 s周期范围比以往成像结果具有更高分辨率的瑞利面波相速度分布图像.青藏高原东北缘的祁连褶皱系西段、秦岭褶皱系西段和松潘一甘孜褶皱系,在16~60s周期范围内均显示出明显的低速异常分布,表明该地区的地壳力学强度较低,在强烈的构造应力作用下易发生形变.与西段不同,祁连褶皱系东段和秦岭褶皱系中段的相速度分布特征揭示,其中下地壳的速度明显高于高原内部区域.鄂尔多斯块体整体上表现为稳定块体具有的高速特征,但其西部边缘在中上地壳的速度比块体中部地区偏低,且存在一定的不均匀性.鄂尔多斯块体西北缘的临河断陷盆地和西缘的银川断陷盆地,在较短的周期范围内(12~20 s)表现为局部低速特征,但与银川断陷盆地不同,临河断陷盆地的低速特征可一直延续至60 s周期以上,表明该盆地下方地壳及上地幔速度明显偏低,可能与深部热作用有关.阿拉善块体与其北部地区的速度差异主要表现在中上地壳,这一现象值得今后进一步探讨.基于程函方程面波层析成像方法给出了青藏高原东北缘及周边地区高分辨率的成像结果,揭示了以往面波层析成像难以获得的深部细节特征,为该地区的深部构造研究提供了新的信息.