利用重力/GPS联合观测数据计算地壳垂向构造应力的新方法

本文提出一种基于重力/GPS联合观测数据计算垂向构造应力的新方法.计算步骤如下:(1)通过重力/GPS联合观测数据计算布格重力异常;(2)依据布格重力异常数据推算莫霍面深度;(3)依据GPS观测数据,通过均衡理论计算均衡面深度;(4)依据莫霍面与均衡面之间剩余物质(壳幔物质密度差)所承受的附加浮力,计算地壳承载的垂向构造应力.本文利用上述构造应力新算法,计算了巴颜喀拉块体东边界及周边地区垂向构造应力分布,发现龙泉山断裂带以东地区垂向构造应力基本为零,龙泉山断裂带与龙门山断裂带之间地区垂向构造应力为正值,巴颜喀拉地块东部垂向构造应力为负值.鲜水河断裂带东南段周边蓄积了-40~-50 MPa的垂向构造应力,且梯度变化剧烈;松潘高原蓄积的垂向构造应力大约为-10~-20 MPa,相对较小.     

基于GPS观测研究2010年青海玉树MS7.1地震震后地壳形变特征及其机制

2010年4月14日青海玉树M_S7.1地震发生在青藏高原东南部甘孜-玉树地震带,在震后7~10天内,我们快速建立了由15个GPS测站组成的跨地震破裂带观测剖面,包括1个连续站,3个半连续站和11个流动站,对所有站进行了240多天的观测,获取了该次地震的震后形变时空特征.采用欧拉矢量和位错模型解算了背景速度场,并从GPS观测的形变场中扣除该分量.采用分层黏弹性位错模型计算余震引起的地表形变,结果表明余震对部分测站的位移造成不可忽视的影响.采用对数模型拟合位移时间序列,表明特征衰减时间为6.7±1.2天.利用最速下降法反演震后余滑时空分布,反演结果表明震后断层活动以左旋滑动为主,断层南盘具有少量的抬升.在空间分布上,余滑主要位于同震破裂区的两侧,西北侧的余滑几乎达到地表,而东南区的余滑基本在同震破裂区的下方,余滑最大的区域位于结古镇东南下方10~20 km的深度范围.随着震后离逝时间的增加,2个余滑区在空间上保持不变,余滑区的面积逐渐扩大.余滑的矩释放为（1.5~5.1）×10¹⁸Nm,相当于1个M_W6.1~6.4地震释放的能量.分层岩石圈黏弹性模型计算的地壳孔隙弹性反弹形变与地表观测值相差较大,不能解释观测到的震后变形.采用麦克斯维尔流变体模型计算下地壳和上地幔松弛引起的地表形变,显示出其对地表形变的贡献较小.GPS观测得到的震后形变所具有的快速衰减特征,以及余滑模型能够较好地拟合GPS地表形变,表明2010年玉树M_S7.1地震后早期阶段的地壳形变主要是由余滑机制决定的.     

利用宽角反射/折射地震剖面揭示芦山M_S7.0地震震区深部孕震环境

2013年4月芦山地震发生后,中国地震局迅速成立了芦山地震科学考察指挥部,要求查明芦山地震的深部构造环境和孕震背景.为此,中国地震局地球物理勘探中心于2013年9月至11月在芦山震源区布设了一条长约410km的人工地震高分辨宽角反射/折射探测剖面,获得了信噪比较高的人工地震探测数据,采用地震射线走时正演拟合构建了该区的地壳及上地幔二维P波速度结构模型,结果显示:扬子块体和松潘—甘孜块体显示出迥异的速度结构特征,地壳厚度由南向北逐渐加厚.沉积盖层在四川盆地厚达7.8km,而进入松潘—甘孜块体沉积层最薄处只有几百米厚,几乎出露地表;在中上地壳,扬子块体平均速度比松潘—甘孜块体高0.2km·s-1,在盆地与高原耦合部位(构造转换带)以北深度大约20km左右有一厚度为8.0km的软弱层(低速层),该层内的速度为5.80km·s-1,明显低于周围介质的平均速度6.00~6.10km·s-1;构造转换带内,震相显示紊乱、不清晰、不能连续对比,由地表至上地幔顶部壳内界面不连续、速度结构异常紊乱且呈现低速异常特征;在中下地壳,沿剖面速度呈现正梯度垂向增大变化;壳内界面在扬子块体内部起伏变化不大,但在构造转换带以北呈现急速加深的趋势,特别是Moho界面起伏变化较为明显,界面深度在距离50km范围内由扬子块体的36.2km迅速变化至松潘—甘孜块体下方的45.8km,形成一陡变带.芦山MS7.0级地震震源位置位于二维速度结构异常紊乱和界面起伏变化的地带,研究表明,壳内界面及速度结构差异、起伏变化的特征与该区域的地震活动性关系密切.     

郯庐断裂带鲁苏皖段构造应力场及分段特征研究

利用Snoke方法求解和收集得到的77次中小地震的震源机制解资料, 采用Gephart应力张量反演方法, 获得了郯庐断裂带鲁苏皖段构造应力场, 最大主压应力方位角为80°, 最小主压应力方位角为172°, 最大、 中等和最小主压应力倾角分别为15°、 65°和19°, 反映了研究区处于近EW向水平作用和近NS向的水平拉张作用环境下。 根据地震活动、 地质构造及震源机制解差异, 我们将郯庐断裂带鲁苏皖段分5个区段开展研究, 结果显示: 5个分区应力场存在局部差异, 最大主压应力方位角处于63°～88°之间, 从北往南总体方向成顺时针偏转的趋势。 跨郯庐断裂带两侧的应力场研究结果显示, 从西到东最大主压应力方向有一个逆时针偏转的趋势, 西侧最大主压应力方向更接近EW向, 东侧更接近NE向, 郯庐断裂带内处于两侧的过渡地段。     

南海北部神狐海域天然气水合物成藏模式研究

南海北部陆坡神狐海域是我国海洋天然气水合物勘探开发研究的重点靶区,独特的水合物成藏特征,难以利用当前观测到的沉积速率和流体流动条件对其成藏机理进行解释和量化说明,对其形成演化模式和控制因素尚不明确.本文构建了海洋天然气水合物形成演化过程的动力学模型,模型的主控参量为海底沉积速率和水流速率,以此计算了神狐海域天然气水合物聚集演化过程,并与饱和度的盐度测试值进行对比.最后,在研究神狐海域地质构造活动和水合物成藏动力学基础上建立了神狐天然气水合物形成演化模式.认为神狐海域当前的天然气水合物是在上新世末—更新世早期断裂体系水合物基础上继承演化而来的,神狐海域天然气水合物形成演化具有典型的二元模式.第一阶段水合物形成发生在距今1.5 Ma之前构造活动形成的断裂体系中,高达50 m/ka的孔隙水流动携带了大量的甲烷进入水合物稳定带,导致了水合物的快速生成,在4万年内形成了饱和度达20%的甲烷水合物;第二阶段发生在1.5 Ma以来,泥质粉砂沉积使沉积体渗透率骤减,0.7 m/ka的低速率水流使甲烷供给不足,在海底浅层新沉积体中无法生成水合物,仅在水合物稳定带底部有缓慢的水合物继承增长,并因此形成了神狐海域当前观测到的水合物产出特征,而且水合物资源量仍在减少.     

滁州地区构造活动特征分析

通过对安徽滁州地区主要断层活动特征调查、坳陷与断坳发育演化的分析,得出两类构造活动具有一致性,且第四纪以来整体表现为弱活动特点。考虑研究区西侧的郯庐断裂带和东北侧的苏北盆地两个中强构造活动区影响,认为滁州地区处于协调区域构造应力释放的活动状态,地震活动水平较低。     

唐山7.8级地震前的震中迁移与远台前兆的关系

以震中迁移始发点的前兆讨论了唐山7.8级地震震中位置的预测,并以此为例分析了汶川8级地震和芦山7级地震的前兆问题。另外,从震中迁移延长线上的前兆来讨论了唐山大震的发生时间。     

The relationship between extension of lower crust and displacement of the shelf break

With deep sea petroleum explorations become more and more popular,some geological phenomena have emerged:extension of lower crust and upper crust is inhomogeneous;shelf break has been moved rapidly after crustal stretching.These geological phenomena are important to the continental margin evolution.To investigate the thinning of the whole crust and the contribution of the upper crust versus the lower crust to the crustal stretching since the Cenozoic,we calculated the stretching factors of the upper and the lower crust based on the 13 seismic lines in the Baiyun Sag from CNOOC.The results indicated that the whole crustal thickness decreases seaward while the whole crustal stretching factor increases from shelf to slope.Our calculations showed that the lower crustal stretching factor is higher than that of the upper crust in the Baiyun Sag.In the Cenozoic,deformation of the Baiyun Sag is controlled mainly by ductile shearing rather than brittle shearing.Based on the numerical modeling,we can conclude the initial crust in the Baiyun Sag is thermally attenuated.The stretching factor(β)of the lower crust increases from the north to the south of the continental margin,indicating two stretching centers:the Baiyun Sag and the Liwan Sag.The geometry of the shelf break and theβisoline trap have the similar trend in 23.8 and 13.8 Ma,both located in the intense deforming zone of the lower crust,and therefore we conclude the stretching and flowing of the lower crust cause the displacement of the shelf break before and after 23.8 Ma.     

Chronology and petrogenesis of the Hejiazhuang granitoid pluton and its constraints on the Early Triassic tectonic evolution of the South Qinling Belt

The Hejiazhuang pluton is located in the South Qinling Tectonic Belt(SQTB)in the north side of the Mianxian-Lueyang Suture Zone,and consists dominantly of granodiorites.LA-ICP-MS zircon U-Pb dating and Lu-Hf isotopic analyses reveal that these granodiorites of the Hejiazhaung pluton emplaced at~248 Ma,and show a large variation in zirconεHf(t)values from4.8 to 8.8.These granodiorite samples are attributed to high-K to mid-K calc-alkaline series,and characterized by high SiO2(66.6%–70.0%),Al2O3(15.04%–16.10%)and Na2O(3.74%–4.33%)concentrations,with high Mg#(54.2–61.7).All samples have high Sr(627–751 ppm),Cr(55–373 ppm)and Ni(17.2–182 ppm),but low Y(5.42–8.41 ppm)and Yb(0.59–0.74 ppm)concentrations with high Sr/Y ratios(84.90–120.66).They also display highly fractionated REE patterns with(La/Yb)N ratios of 18.9–34.0 and positive Eu anomalies(δEu=1.10–2.22)in the chondrite-normalized REE patterns.In the primitive mantle normalized spidergrams,these samples exhibit enrichment in LILEs but depletion in Nb,Ta,P and Ti.These geochemical features indicate that the granodioritic magma of the Hejiazhuang pluton was derived from the partial melting of hybrid sources comprising the subducted oceanic slab and sediments,and the melts were polluted by the mantle wedge materials during their ascent.The emplacement ages and petrogenesis of the Hejiazhuang pluton prove that the initial subduction of the Mianlue oceanic crust occurred at~248 Ma ago,and the SQTB was still under subduction tectonic setting in the Early Triassic.     

祁连山中段构造应力场特征研究

试图通过水系、构造和现代资料的反演来对祁连山中段中晚更新世以来及现代构造应力场特征的研究,来表明构造应力场具有明显的分区性,且主压应力方向由北向南发生渐变,角度逐渐增大。