断层下方地壳分层结构对地震动模拟结果的影响研究

考虑震源破裂过程的三维地震动数值模拟一般需将震源包含在计算区域中,这样的计算模型区域大,计算量大,尤其是对于断层埋深较大的情况。本文对破裂断层下地壳分层结构引起的反射波的影响进行了分析,分别对改变断层下方介质的密度和波速两个参数的模拟结果进行了对比,结果表明:断层下方地壳分层结构引起的反射波对地表观察点地震动时程的影响很小,可以忽略。因此进行三维地震动数值模拟可以不考虑断层下介质的影响,从而可以大大减小计算区域,提高计算效率。

利用重力资料研究地壳分层结构的遗传反演方法

根据模型分解的思想，采用变密度多层地壳密度模型，据此推导了相应的重力异常正演计算公式。以遗传算法为基础，结合上述重力异常正演公式，形成了地壳多层密度结构的遗传反演方法。利用多种深部地球物理资料，采用正演拟合与遗传反演相结合的方法得到了郑州～临汾剖面的地壳密度结构。根据所得结果，对该剖面的重力异常机制做了分析。

地热学岩石圈厚度计算方法综述

地热学岩石圈厚度体现了长时间尺度上的岩石圈热学作用,可以反映地球深部动力学过程。介绍了地热学岩石圈厚度的计算方法,探讨了这种方法的参数选取和影响因素,并对比了地热学岩石圈厚度与其他类型岩石圈厚度的差异及其原因。结果表明:地热学岩石圈厚度的计算结果受地壳分层结构、岩石生热率、岩石热导率以及地表热流的影响;地质历史时期内的地壳分层结构要结合岩石学、岩石地球化学等领域最新研究成果得出;地表热流较低(42mW·m-2)时,岩石圈地幔生热率对计算结果的影响非常显著,岩石圈地幔生热率变化0.02μW·m-3,地热学岩石圈厚度计算结果最高变化40km,岩石圈地幔热导率每变化0.2W·(m·K)-1,地热学岩石圈厚度变化15km;地表热流为60mW·m-2时,岩石圈地幔生热率每变化0.02μW·m-3,地热学岩石圈厚度变化3km,岩石圈地幔热导率每变化0.2W·(m·K)-1,地热学岩石圈厚度变化5km;地表热流增高1mW·m-2,地热学岩石圈厚度约增加3km;地热学岩石圈厚度与岩石学、地震学岩石圈厚度略有差异,其差异取决于流变边界层的厚度。

拉分盆地形成机制三维数值模拟--以海原断裂带老龙湾盆地为例

拉分盆地是走滑断层系中受拉伸作用形成的断陷盆地.一般在两条平行断层控制下发育.盆地形似菱形,几何形态主要受两条主控走滑断层错距和叠接长度影响.本文以青藏高原东北缘海原断裂带老龙湾拉分盆地第四纪所处的构造环境为基础,参考盆地周围断层几何分布,建立了三维有限元数值模型,模拟该拉分盆地的演化过程;进一步分析了断层力学性质、地壳分层结构等各因素对盆地形成和演化的影响.模拟结果显示,盆地地表沉降伴随有下地壳物质的上涌,此上涌对盆地地表沉降存在阻碍作用.各因素的影响具体表现为：（1）断层力学性质（弹性模量和黏滞系数）越弱,其对构造应力较低的传递效率导致盆地两端差异性运动越明显,从而形成较大的盆地地表沉降和明显的上地壳减薄.（2）平行主控断层的叠接长度反映盆地形成的拉伸作用范围,叠接长度越大,相同的差异性运动在单位面积形成的拉伸应力越小,盆地地表沉降较小.（3）下地壳流变性影响其物质的上涌量,下地壳黏滞系数越小,其对上部拉伸作用的响应越明显,上涌量越大,此上涌对上地壳沉降形成的阻碍作用也越明显.根据老龙湾拉分盆地所处的构造格局,将平行断层的叠接长度取20km,当断层黏滞系数取值为周围基岩的1/10,参考该盆地第四纪构造演化历史,模拟得到的盆地第四纪下沉量与盆地内第四系沉积层厚度在规模上近似,下地壳黏滞系数取值在（2.5～5.0）×10^21 Pa·s范围内时,盆地下沉量模拟结果与老龙湾拉分盆地第四系地层厚度吻合较好.

利用GPS资料反演汶川Mw 7.9级地震滑动分布

2008年5月12日,青藏高原东缘龙门山断裂带发生Mw7.9级汶川地震,该地震使得北川—映秀断裂、灌县—江油断裂带发生了同震破裂。本文主要利用"中国地壳运动观测网络"项目组提供的GPS同震位移资料,采用基于敏感度迭代拟合法(SBIF)及分段发震断层模型,分别应用均匀半空间和分层地壳结构两种方法反演分析该次地震的精细同震滑动分布。结果表明:①SBIF反演方法应用于相对较小的GPS数据集仍然可以获得理想的同震滑动分布;②采用考虑分层地壳结构模型的反演结果整体上要优于均匀半空间模型的结果;③同震滑动主要发生在10～19km深度以上,且存在五个滑动峰值区域及北川断裂南西端存在明显的深部滑动区,与震后野外考察结果及余震分布相吻合,同时能够较好地解释GPS观测数据;④青川断裂存在明显的右旋走滑分量,其平均滑动量为1.99m,北川断裂主要发生逆冲滑动,平均滑动量为3.35m,灌县断裂的平均滑动量为0.65m;⑤反演得到的地震矩为8.74×1020Nm(Mw7.90),与地震学结果吻合。

准噶尔盆地深部构造人工地震探测

穿越西准噶尔造山带、准噶尔盆地和博格达山布设了奇台—克拉玛依—额敏、五彩湾—三台—博格达人工地震测深剖面,获得了二维速度结构、深部地壳构造和沿探测剖面的地壳分层结构,确定了B、G、C1、C、M等界面和P波、S波分层速度结构和波速比结构,将地壳分为上地壳和下地壳;上地壳包括准噶尔盆地基底之上的沉积层(G界面之上)、G-C1、C1-C界面,下地壳介于C和M界面之间;沿剖面发现了达尔布特、克拉玛依、大拐东、阜康和博格达北缘地壳深断裂带以及盆地腹部4条产状近陡立的超壳断裂,发现了西准噶尔造山带之下T界面埋深11.6～12.4km,向西倾的加依尔冲断推覆构造底部逆冲断层面;确定了博格达山壳幔分界面的明显不连续性,M面埋深由50.6km向南急剧倾斜加深至69.0km,博格达山北缘断裂带浅表倾角较缓,向深部倾角变陡,形成深浅部造山的不协调。