沉积盆地深部过程的研究方法

介绍了沉积盆地深部过程和物质状态研究的主要依据和方法, 包括火山岩、深反射地震、天然地震数字层析成像、科学深部钻探、全地幔层析成像及其它地质、地球物理、地球化学和地质测试方面的技术和方法。     

鄂尔多斯及周边地区上地幔三维P波速度结构及其构造意义

利用中国地震科学台阵密集流动地震台站和固定地震台站记录的远震P波资料,采用走时层析成像方法反演获得了鄂尔多斯及周边地区上地幔的精细速度结构。结果显示,鄂尔多斯地块下方存在较厚的高速异常,其中西部深度约为180 km,北部约为150 km,中部的局部地区可达300 km,表明鄂尔多斯地块总体上仍保持克拉通特性。鄂尔多斯地块北部相对较薄的岩石圈可能与地幔物质上涌对岩石圈进行了加热和改造有关,其西部岩石圈的减薄可能与青藏高原东北缘上地幔热物质的横向扩展有关。华北克拉通东部地块、中部地块及鄂尔多斯地块东北部的上地幔表现出大范围的低速异常,推测可能与太平洋板块后撤导致的伸展构造背景、滞留板片脱水以及板片前缘局部对流有关。在该地区的伸展背景下,岩石圈或软流圈的熔融物沿着软弱带上涌并形成了包括大同火山在内的火山群。     

小地震精定位与层析成像揭示的邢台地震区深部构造特征

1966年河北邢台M_S7.2地震发生后小地震持续不断,为开展该地区的深部构造研究提供了便利条件。文中基于河北省地震台网1991—2021年间的观测数据,采用双差定位法获得了邢台及其邻区9 644次地震的精定位结果,清晰地刻画出深部断裂的空间形态;结合华北流动地震台阵2006—2008年的观测数据,采用38 578个P波到时数据,获得了研究区高分辨率走时层析成像结果。研究表明：研究区的地壳速度结构存在较强的横向不均匀性,新河断裂与元氏断裂之间的上地壳存在明显的低速异常,中下地壳存在高速异常,邢台地震位于高、低速异常体交界处,该位置具备积累大量应变能的介质条件,易发生破裂,释放应力;邢台震区小地震密集带与高、低速异常体东边界的总体展布趋势比较一致,推测沿高、低速体东边界展布的深、浅部断裂已上下贯通,速度异常体的边界位置同样也是速度变化相对强烈的部位,易发生地震破裂;综合多种地震、地质调查成果,揭示出邢台震区下方存在一条贯通整个地壳的深大断裂,倾向SE,上断点位于东汪附近,邢台地震促使深浅部的先存断裂上下贯通。     

索伦-西拉木伦缝合带中段及周边区域面波层析成像

索伦-西拉木伦缝合带中段及周边区域先后经历了古生代古亚洲洋闭合、中生代蒙古鄂霍茨克洋闭合和中新生代太平洋俯冲等构造复合叠加,导致该区深部构造异常复杂。本研究从该区近年来累积的宽频地震探测资料的地震面波和环境噪音互相关格林函数中提取瑞雷波群速度频散,并据此反演区域尺度的三维横波速度。结果发现：区域地壳厚度横向变化不大,松辽盆地和下辽河盆地地壳比大兴安岭薄,地壳厚度与地形吻合表明这些地区基本达到重力均衡状态;而辽东隆起和渤海湾盆地地壳厚度与地形高度呈反相关,表明这些地区可能仍处于构造改造过程中。在80 km深度之下,波速分布则呈现与索伦-西拉木伦缝合带走向近似平行的东西向展布。以索伦-西拉木伦缝合带为界,南北两侧横波速分布复杂程度明显不同且南侧的东西两部分复杂程度也不同。这些结果表明区域受太平洋俯冲体系冲破坏程度存在明显差异,同时索伦-西拉木伦缝合带以南可能仍有古亚洲洋板片残留。     

四川泸定地区三维速度结构与精定位研究

基于四川数字地震台网记录到的该研究区域(27.5°～31.5°N,100°～104°E)103 990个地震的震相数据,运用双差层析成像方法对泸定M_S6.8地震震源区及周边地区执行地震层析成像和精定位。结果表明：(1)余震序列主要分布于鲜水河断裂西南侧,长度约60 km,整体沿鲜水河断裂呈北西向展布,震源深度多集中在5～15 km,呈现出由北向南逐渐加深的迹象。根据余震序列空间分布特征及主震位置,提出鲜水河断裂东南段为发震断层,并且发现余震序列南北两端或许存在分支断层。根据背景地震的空间分布特征,推断其或许为泸定主震的前震。(2)主震的西北侧存在高速异常体,其或许阻挡了泸定地震向西北向破裂,结合鲜水河断裂东南段力学性质较弱,其滑动方向为首选的传播方向,推断泸定地震为单侧破裂,方向为东南。(3)泸定地震震源区下方30 km深度处存在弱S波低速层和高波速比,已有结果得知研究区中下地壳存在明显的高导层和低阻层,泸定主震位于热流值为65 mW·m²的大地热流等值线附近,综合推断震源区下方30 km或许存在地壳流体。同时,泸定地震发生在应力易积累,同时...     

基于福建地区环境噪声瑞利面波群速度的层析成像分析

利用福建及其周边3省(浙江、江西、广东)数字地震监测台网的69个宽频带台站一年的噪声记录,采用互相关技术提取两两台站间的瑞利面波格林函数,反演得到了福建及其周边地区3个周期段(T=4s、T=10s、T=15s)的瑞利面波群速度分布图像。所得结果可为研究该地区的地壳构造、地热分布、地震活动等提供重要依据。     

太原盆地及周边地区双差层析成像

山西断陷带位于鄂尔多斯与华北地块交汇处,是我国著名的历史强震活动带之一,尤其是断陷盆地中部区域,6级以上地震频发.本研究旨在揭示忻定盆地中南部、太原盆地及临汾盆地中北部交汇处的深部结构特征,分析盆地的形成和演化,探讨该区域孕震环境.利用山西地震台网观测数据以及固定地震台站融合流动台站得到的地震数据,共7455个地震事件,采用双差层析成像方法,反演得到了太原盆地及周边地区的三维P波速度结构及精定位结果.层析成像结果显示,忻定盆地、太原盆地的中上地壳为明显的低速异常,被高速的石岭关隆起隔开,深部结构特征相对简单.太原盆地、临汾盆地及灵石隆起之间的深部结构特征较为复杂,反映了两个盆地演化过程的复杂性.穿过忻定盆地的速度剖面显示,在中地壳存在明显的低速异常体,且大部分地震都发生在该低速体上方;穿过太原盆地北部的剖面显示,该区域在20~25 km深度范围内有较密集的地震分布,并勾画出交城断裂呈犁形的断层特征;穿过太原盆地中部的剖面显示,太原盆地自西向东沉积层逐渐减薄;穿过临汾盆地的剖面揭示,汾东断裂在浅部倾角较陡,随深度增加倾角逐渐变小,倾向向东.     

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.     

基于密集台阵的青藏高原东北缘地壳精细结构及九寨沟地震震源区结构特征分析

基于青藏高原东北缘密集宽频带野外流动观测台阵以及固定台站资料,利用双差层析成像方法对地震位置和研究区的地壳速度结构进行了反演.最终用于联合反演的地震事件合计9644个.结果显示青藏高原东北缘速度结构具有明显的横向不均匀性.从整体上看,青藏高原地区表现为低速异常,鄂尔多斯表现为高速异常,而扬子地块亦表现为高速异常.不同深度处速度结构表现不一致,同一深度处P波速度结构和S波速度结构也有明显差异.由西秦岭北缘断裂带、临潭-宕昌断裂以及礼县-罗家堡断裂围限的地震活动强烈的区域中,P波速度结构由深度0 km时呈现的低速异常,逐渐过渡到5 km时高低速相间分布的特征;而S波速度结构在此区域中,由近地表0 km时高低速相间分布的特征,逐渐过渡到30 km时几乎表现为低速异常.2017年8月8日九寨沟7级地震所在的塔藏断裂、岷江断裂和雪山断裂围限区域,在深度20 km处的P波速度结构和周围存在明显差异,九寨沟地震处于高速异常与低速异常的过渡带内.此外,2013年7月22日发生在青藏高原东北缘的岷漳县6.6级地震,震源区所在的临潭-宕昌断裂附近的P波速度结构在15 km深度处也有明显特征,震源位置所在区域也处于高低速过渡带.该区域这种地壳内部高低速过渡带可能是应力比较容易积累而发生中强地震的一个重要场所.     

地幔上涌对鄂尔多斯西缘岩石圈的改造:来自远震多尺度层析成像的证据

本文利用喜马拉雅二期科学探测台阵的678个地震台站及26个固定台站记录到的9,641个地震共约160000条远震P波走时数据,采用基于稀疏约束的多尺度层析成像方法,获得了鄂尔多斯西缘及邻区上地幔800 km深度范围内P波速度结构.结果显示,在东经104°附近阿拉善地块与鄂尔多斯盆地间存在岩石圈深度的构造边界,这表明阿拉善地块与鄂尔多斯可能分别从属于不同的大地构造单元.以北纬38°线为界,鄂尔多斯地块西缘在岩石圈范围内南北存在明显的速度差异,鄂尔多斯南部上地幔200~300 km深度范围显示为高速异常,而鄂尔多斯北部上地幔显示大面积的低速异常.这一现象表明,鄂尔多斯地块南北两部分经历了不同的构造演化过程.根据本文的结果可以进一步推断,由于青藏高原、阿拉善地块向东北方向推挤以及岩石圈的拆离引起的上地幔扰动导致了地幔上涌,上涌的热物质改造了鄂尔多斯西北缘地区的岩石圈,并使该区的岩石圈减薄.地幔上涌也可能是东经104°边界带和北纬38°构造带形成的深部动力学因素.