华北及邻区地壳上地幔三维速度结构的地震走时层析成像

利用华北及邻区475个地震台站的区域地震走时资料,反演了该地区的地壳上地幔三维P波和S波速度结构。地震走时的计算用近似弯曲射线追踪方法,三维速度模型的反演用LSQR算法。用检测板方法对走时数据进行成像分辨率分析,结果表明反演模型在水平方向上以0.5°×0.5°的节点分布,垂直方向上以1km、10km、25km、42km、60km为节点作网格划分是合理的。研究区域内,秦岭—大别造山带两侧的华北块体与扬子块体有不同的速度异常特征:华北块体地壳速度结构复杂,而扬子块体则相对简单。华北块体地壳内存在较明显的低速异常,而扬子块体则正常或高速异常。自中新生代以来华北块体地壳经历挤压到伸展的强烈变形,而扬子块体相对稳定。华北块体的构造活动依然强烈,表现为频繁的地震活动。华北地块地壳速度结构的主要特征是:①主要构造带(如燕山构造带、太行山山前构造带、汾渭构造带、郯庐断裂带以及秦岭一大别构造带)位于地壳上地幔的低速或高低速过渡区内;②在唐山及附近地区25 km、42 km和60 km深处连续的低速异常,可能意味着上地幔热的物质上涌,到达上地壳的下部后停止上升过程。

滇西地区地壳上地幔速度结构特征的研究

本文描述滇西８６－８７工程资料处理解释的初步结果，结果表明，滇西地区自南向北速度结构有明显的横向不均匀性，莫霍界面深度从剖面南端的３８ｋｍ加深到北端５８ｋｍ。地壳的平均速度南低北高，在６．１７－６．４５ｋｍ／ｓ之间，固结地壳为上、中、下三层结构，Ｐ１＾０界面是上地壳中的一个弱界面，Ｐ２＾０和Ｐ３＾０界面分别是中、上地壳和中、下地壳的分界面，个别地区。

汶川M_s8.0地震:地壳上地幔S波速度结构的初步研究

2008年5月12日我国四川省汶川地区发生了震惊世界的M_S8.0地震.历史上,同类地震在大陆内部极为罕见.该地震深部构造背景的研究对理解其成因极为重要.本文利用中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室在川西地区布设的大规模密集流动宽频带地震台阵记录的远震P波波形数据和接收函数非线性反演方法,得到了沿北纬31°线的19个台站下方120 km深度范围内的S波速度结构及台站下方地壳的平均泊松比.该观测剖面穿越了主震区,总长度约为420 km. 我们的结果揭示了川滇地块、松潘—甘孜地块和四川盆地三个不同地块构造差异.上述三个地块的地壳结构特征可以概括为:(1)四川盆地前陆壳幔界面向西侧倾斜并有较为明显的横向变形.地壳厚度存在46-52 km的横向变化,中下地壳S波速度存在横向变化,地壳平均泊松比值较高(0.28-0.31),但在龙门山断裂带附近,显示了坚硬地壳的特征,地壳平均泊松比仅为0.2;(2)松潘—甘孜地块地壳厚度由西侧靠近鲜水河断裂的60 km,向东减薄为52 km,在14-50 km深度范围内存在S波速度2.75-3.15 km/s的楔状低速区,其厚度由西侧的-30 km向东逐渐减薄为-15 km,相应区域的地壳平均泊松比高达。0.29-0.31;(3)鲜水河断裂西侧,川滇地块地壳结构相对简单,地壳厚度为58 km,并在26 km深度存在约10 km厚度的高速层,地壳内平均泊松比约为0.25; (4)汶川大震区在12-23 km深度上具有近乎4.0 km/的S波高速结构.而其下方的地壳为低速结构.地壳平均泊松比0.31-0.32,汶川大震的余震序列主要分布在高速介质区域内. 本文的结果表明松潘—甘孜地块的地壳相对软弱;而且并不存在四川盆地向西侧的俯冲.我们认为在青藏高原东向挤压的长期作用下,四川盆地强硬地壳的阻挡作用可导致松潘—甘孜地块内部蓄积很大的应变能量以及上、下地壳在壳内低速层顶部边界的解耦,在龙门山断裂带附近形成上地壳的铲形逆冲推覆.汶川大地震及其邻近区域所具有的坚硬上地壳和四川盆地的阻挡作用为低应变率下的高强度应力积累创造了必要条件,而松潘—甘孜地块长期变形积累的高应变能构成了孕育汶川大地震的动力来源.

青藏高原及邻近地区地壳与上地幔剪切波三维速度结构

本文利用30个基准台所记录的238条长周期面波资料,经过适配滤波和分格频散反演,得到中国大陆及邻区147个分格10—105s的纯路径频散,进而反演出青藏高原及邻近地区深至170km的剪切波三维速度结构.研究表明,青藏高原中西部地区和东部地区的地壳平均厚度分别为70±7km和65±7km,地壳平均剪切波速度分别为3.55和3.62km/s,上地幔顶盖平均速度分别为4.63和4.61km/s; 岩石层厚度均为120±10km;东部地区下地壳内30—40km深度处普遍存在低速层;青藏高原及其东侧的上地幔低速层内有横贯东西且明显向上隆起的低速腔.滇西缅北地区的地壳厚45±5km,上地壳及下地壳内都有低速层;上地幔顶盖的速度为4.42km/s,比青藏高原本体及恒河平原都低.恒河平原地壳厚34±2km,速度平均为3.45km/s;上地幔顶盖厚86±10km,速度平均为4.63km/s,顶盖内55—83km深处有一个低速夹层.

青藏高原地壳与上地幔成层速度结构与深部层间物质的运移轨迹

在印度洋板块与欧亚板块碰撞、挤压作用下,促使深部物质重新分异、调整和运移,并导致了地壳的短缩增厚,而且造成了高原的整体隆升和深部壳、幔物质的侧向流展。基于青藏高原腹地和周边地域地壳与上地幔的成层速度结构,特别是其特异层序的展布研究表明,青藏高原地壳巨厚,但岩石圈却相对较薄;地壳中于深20±5km处存在一低速层,层速度为5.7±0.1km/s,厚度为8±2km;上地幔软流圈顶部深度为110±10km;下地壳与上地幔盖层物质以地壳低速层为上滑移面,以岩石圈漂曳的上地幔软流圈顶面为下滑移面,在印度洋板块N-NNE向力源作用下在同步运移,即形成了青藏高原腹地和周边地域特异的大陆地球动力学环境。

中国南北带地壳上地幔三维面波速度结构和各向异性

本文用长周期763地震仪面波群速度资料反演了中国南北带及邻区的三维速度结构.其中采集238条瑞利波和358条勒夫波混合频散曲线,使用均等显示滤波方法,并以4°×4°为一格将我国境内分为147格.用随机逆反演方法得到了研究区16格的纯路径频散.面波速度结构及演结果表明:1.莫霍界面深度一般在40—50km之间,最深达65km.总趋势是从东到西加深,且在南北带西侧南北两端向中部明显加深,东侧变化小.2.地幔顶部普遍出现很厚的低速层,上界面一般埋深60—80km.上地幔顶盖厚度一般为20—60km,速度为4.30—4.50km/s.3.研究区普遍存在各向异性,而且勒夫波和瑞利波速度的差值(V_(SV)—V_(SH))的绝对值随深度有增大的特点,在南北带南部和西北部V_(SV)—V_(SH)各向异性现象更为明显.

中国大陆及其邻域的瑞利波群速度分布图象与地壳上地幔速度结构

利用中国数字化地震台网 (CDSN) 1 1个台站和周边地区的 1 1个 IRIS数字化地震台站记录的长周期面波资料 ,用多重滤波方法测定了在 6 4 7条不同路径上周期从 1 0～ 92 s的基阶瑞利波群速度频散曲线 .采用 Dimtar- Yanovskaya方法 ,反演得到北纬 1 8°～ 5 4°、东经 70°～1 40°范围内 ,2 5个中心周期的群速度分布图象 .结果表明 :在 1 0～ 1 5 .9s周期范围内 ,群速度分布存在着明显的横向不均匀性 .其分区分块特征与大地构造单元有着密切的对应关系 ,两个明显的低速区域分别位于塔里木盆地和东海及北部邻域 ;从 2 1～ 3 3 s逐渐显示出深部构造块体的格局 ;在 3 6 .6～ 40 s周期附近的群速度分布图象中 ,十分清晰地显示出中国大陆岩石圈结构的分区特征 ,南北地震带、青藏高原、华北、华南块体及东北地块的边界非常明显 .本文给出了沿 3 0°N、 3 8°N纬线和沿 90°E、 1 2 0°E经线剖面的群速度随周期分布图象 .在这些剖面上 ,较明显地展示出中国大陆及其邻域地壳上地幔速度结构的基本特征 .各构造块体的深部速度结构差异较大 ,在青藏高原东部地区的地壳中部存在局部低速区域 ;塔里木盆地、扬子地台的上地幔速度较高 ,显示出稳定地台特征 ;华北平原上地幔低速层的埋深浅、厚度大 ;

新疆伽师强震群区三维地壳上地幔S波速度结构及其地震成因的探讨

１９９７年１月２１日至４月１６日（北京时间）新疆伽师地区连续发生了７次６级以上 强烈地震．为了深入研究该强震群形成的构造背景，我们在伽师强震群区及其邻域大约 １１ ０００ｋｍ~２的范围内布设了由 ３０台宽频带数字地震仪组成的流动地震台阵，台站的间距约５－ １０ｋｍ．利用远震体波接收函数的叠加偏移分析及其非线性反演技术，研究了台阵下方０－ １００ｋｍ深度范围内地壳、上地幔的三维Ｓ波速度结构．结果表明：１）Ｍｏｈｏ界面的深度在塔里 木盆地一侧为４０—５２ｋｍ，而在靠近天山一侧的褶皱变形区为６０—７６ｋｍ，南天山山前折皱变形 区的地壳厚度明显增大，地壳内部产生了明显变形；２）塔里木盆地北缘存在明显的不均匀性， 塔里木盆地与天山之间的接触变形关系显示了塔里木盆地向北北西方向的挤压作用，台阵下 方壳幔界面的地形与地表的地貌特征有较好的相关性，山前弧形褶皱带的形成与地下深部结 构及挤压作用有关；３）伽师强震群分布在壳幔界面梯度带的上方，该震群的成因可能与震源 区附近的隐伏断裂活动有关；４）由于震源处于褶皱变形区的地壳上部，相应的剪切模量较小， 这可能是伽师强震群应力降明显偏低的主要原因．伽师强震群的形成不但与塔里木盆地的

京津唐张地区地壳上地幔三维P波速度结构

采用作者最近新提出的频谱参数化方法,对北京电信传输台网2447个远震P波到时残差数据进行了反演,说明新的参数化方法能有效地应用于实际数据.反演结果表明,京津唐张地区深部100多km内存在明显的速度横向不均匀性;50 km以上部分的结构与地表的地质构造有较好的对应关系:在燕山隆起区下部表现为高速异常区,而凹陷区下部则呈现低速异常区;深度100 km以下,地表构造的痕迹逐步消失,异常蝠度也相应降低.研究区域范围内存在三个大的低速异常块体,其中以天津、唐山附近的水平尺度为100 km左右的低速异常区幅度最大,向下一直延伸到约100 km的深度,而且在100 km以下存在一低速异常构造与之对应.研究区域内发生的强震大部分都位于低速异常区边缘向高速区过渡的梯度带上.

北京—怀来—丰镇剖面地壳上地幔构造与速度结构研究

近期完成的近东西向的北京—怀来—丰镇宽角反射／折射剖面斜穿北西向的张家口—渤海地震带，并在延怀盆地与一条深反射剖面重合，其目的是探测研究延怀盆地及外围地区的地壳上地幔构造、速度分布及其与地震活动的关系．结果表明：地壳呈层状结构，地壳厚度由顺义的３５．０ｋｍ向西逐渐加厚至４２．０ｋｍ；壳内界面近于水平或由东向西缓倾；在延怀盆地地壳呈高低速相间的特征．上地壳的下部存在明显的低速体，并有两条地壳深断裂带延伸至莫霍面，这与延怀地区地震活动密切相关．

青藏高原及其邻区地壳上地幔S波速度结构

利用CDSN、IRIS、GEOSCOPE等台网 33个数字台站及部分数字流动台的长周期面波资料 ,采用改进的Occam网格反演方法 ,在获得中国大陆及其邻近区域 (5°～ 5 5°N ,6 8°～ 15 0°E) 1°× 1°的 7～ 184s周期Rayleigh波群速度频散的基础上 ,进一步反演青藏高原及邻区 (2 0°～ 40°N ,75°～ 10 5°E)内每个经纬度节点介质的S波速度结构 ,获得了 0～ 42 0km深度地壳上地幔的三维速度分布。研究结果显示 :青藏高原不但具有厚壳 (6 0～ 70km)和厚岩石圈 (超过 2 0 0km) ,而且高原深部结构和速度分布存在明显的横向变化和分区特征。

中国大陆及其邻域地壳上地幔速度结构的面波层析成像研究

利用中国数字化地震台网 (CDSN) 1 1个台站和 IRIS在中国周边的 1 2个数字地震台站的长周期瑞利面波资料 ,根据面波群速度层析成像方法反演得到的 1 0～ 92 s周期范围内的2 5个中心周期的群速度分布资料 ,用光滑约束的遗传算法反演得到了中国大陆及其邻域的地壳上地幔横波三维速度结构 ;给出了沿北纬 30°、 38°两条东西向剖面和沿东径 90°、 1 2 0°两条南北向剖面的地壳上地幔横波速度结构 ,并在

中国东部海域地壳-上地幔瑞利波速度结构研究

为了进一步了解中国东部沿海及相邻海域的地壳－上地幔结构特征，对该区域的构造演化历史、地震活动及深部构造等方面研究提供一些基础资料，利用３１个数字地震台记录的高质量瑞利波资料，采用一种新的混合路径频散的网格反演方法（Ｏｃｃａｍ方法），对中国东部海域瑞利波群速度横向不均匀分布进行了初步研究．根据反演得到的１０—１５０ｓ共３６个中心周期的群速度分布特征，以及几个典型地点的剪切波速度结构的深度变化，对研究区域内各构造单元的划分以及它们在速度结构和上地幔低速层埋深等方面的特征进行了讨论。

新疆富蕴—库尔勒剖面地震层析图像与地壳上地幔的速度结构

利用在2002-2004年新疆天山地区富蕴一库尔勒布设的流动地震台，经过连续两年的观测所采集的数据，挑选远震P波到时数据，进行了地震层析反演处理，获得此剖面地震层析图像推断地壳上地幔的速度结构。反演结果表明，富蕴-库尔勒剖面上塔里木板块向北的推进相对于西部有所减弱，在西部表现强烈的造山作用，向东逐步减缓，在天山的底部不过100km上下。地震活动集中在此范围内。岩石圈物质移动方向发生变化部分向东推移，自然也降低了天山的隆升作用，从而造成天山西段和东段的差异。在本剖面范围内天山的Moho面结构复杂有重叠、斜插特征，深度最大在天山地区达80km，准噶尔盆地和本剖面范围内塔里木盆地北部Moho面深度为40～50km。

中国北部及其邻区地壳上地幔三维速度结构

本文利用中周期和长周期瑞利面波资料分别反演得到中国北部及其邻区的三维Ｓ波速度结构．结果表明，地壳中横向非均匀性非常明显，许多地区显示出构造活动的特征；上地幔速度结构的横向变化相对减小．研究区的地壳厚度从东向西逐渐增大，地壳平均速度分布的格局与地壳厚度分布大体一致．地壳厚度与地壳平均速度的突变带处与布格重力异常梯级带基本一致．从数据上看，地壳厚度远比地壳平均速度与布格重力异常的一致性程度高，因此可以确定莫霍界面的起伏是控制布格重力异常的主要因素．

根据接收函数反演得到的首都圈地壳上地幔三维S波速度结构

利用2002-2003年中国地震局地质研究所台阵实验室以唐山大震区为中心布设的40个流动宽频带地震台站和首都圈数字台网的33个宽频带台站的远震数据,采用接收函数非线性反演方法得到其中72个宽频带台站下方60 km深度范围内的S波速度结构.根据得到的各台站下方地壳上地幔的S波速度结构,并综合刘启元等(1997)用接收函数非线性反演方法得到的延怀盆地15个宽频带流动台站下方的地壳上地幔S波速度结构模型,给出了39°N-41°N ,114°E-7.19. 5°E区域内沿不同走向、不同深度S波速度分布.由于综合了利用首都圈数字地震台网的宽频带台站以及流动地震台阵的观测数据,本文给出了较前人同类研究空间分辨率更好的结果.结果表明:(1)研究区的速度结构,特别是怀来以东的速度结构十分复杂.在10-20 km深度范围内,研究区地壳具有高速和低速异常块体的交错结构.研究区中上地壳速度结构主要被与张渤地震带大体重合的NW向高速条带和穿越唐山大震区的NE向高速条带所控制,而其中下地壳的速度结构主要为延怀一三河一唐山地区上地幔隆起所控制.(2)研究区内存在若干壳内S波低速体,它们主要分布在唐山,三河及延怀盆地等地区.在这些地区,壳内低速体伴随着壳幔界面的隆起和上地幔顶部速度结构的横向变化.(3)地表断层分布与地壳速度结构分区有较好的相关性,表明断层对不同块体有明显的控制作用.其中,宝坻断裂,香河断裂和唐山断裂均为超壳断裂.(4)首都圈内大地震的分布与壳内低速体及上地幔顶部的速度结构有密切关系.对于唐山大地震的成因,仅考虑板块作用引起的水平应力场是不够的,有必要充分重视由于上地幔变形引起的地壳垂直变形和上地幔物质侵人造成的热效应.

中国东北地区地壳、上地幔速度结构及其对矿产能源形成的控制作用

中国东北地区处于古亚洲洋和滨太平洋构造域叠合部位,地质构造极其复杂.利用东北及华北地区部分台网所接收的近震及远震走时资料获得东北地区地壳与上地幔三维P波速度结构,成像分辨率在80 km左右.成像结果表明东北地区地壳与上地幔具有较强的横向不均匀性.P波速度异常走向大体呈北东向,与该区地表构造走向一致.5 km深度的速度异常与地表起伏形态有很好的对应关系:阴山、燕山与大兴安岭造山带表现为高速异常;渤海湾盆地,松辽盆地表现为低速异常,渤海湾低速异常一直延伸至>200 km深度.东北地区呈现两个明显的低速异常条带,分别是沿着长白山一线与松辽盆地地区,其中长白山低速异常延伸至400 km深度附近.地幔转换带(410～660 km)表现为显著高速异常体,这与西向俯冲的高速太平洋板块在地幔转换带中的滞留相对应.较高分辨率的三维速度成像结果表明东北地区构造演化(如岩浆活动、岩石圈演化、深震与火山活动等)与东北亚地区大地幔楔内软流圈上涌与西太平洋板块在地幔转换带中的滞留密切相关.东北地区的岩浆活动在矿产与油气资源的形成过程中起着提供物源和深层控制作用。

帕米尔及邻区地壳上地幔P波三维速度结构的研究

研究了帕米尔及邻区 ( 65°E— 80°E ,30°N— 45°N ,深度 0— 2 1 0km)的P波三维速度结构 .所使用的 5 90 5 4条初至P波到时数据取自ISC的 73个台站对 5 4 0 2个地震的记录报告 ,这些地震和台站都在研究区内 .以水平面上 1°× 1°和不等的深度间隔 (随深度在2 0— 90km之间变化 )划分网格并设置初始三维速度模型 ,用近似弯曲快速射线追踪方法计算走时和射线路径 ,用LSQR方法进行反演 .反演结果的分辨率用检验板方法进行了讨论 ,并引入了定量描述还原程度质量的两个参数 .初步结果表明 :( 1 )天山山脉的 1 0km深度处 ,在东部和西部各有一个明显高速区 ,而在 74°E、41°N附近的低速区可能与天山地表大断层在该处被大幅错开相关 .在 75°E附近的天山山脉下 ,波速在 40— 60km深度偏高 ,而在 60—90km深度 (或更深 )又偏低 ,反映了天山下方构造和物性的复杂性 .( 2 )在由帕米尔构造“结”南侧往北直至天山以北的速度纵剖面上 ,显示了印度 -欧亚板块在帕米尔构造“结”地区的强烈碰撞挤压作用 :在抬高地面形成高原的同时 ,也把浅部速度较低的地壳岩石层介质俯冲拖曳到了深部 .

华北地区地壳上地幔P波速度结构

本文利用近震体波资料,研究了华北地区地壳和上地幔P波速度结构。根据华北地区的大地构造特征,分四个区域研究。结果表明,各区之间P波速度结构存在明显差异,在较活动地区壳内和地幔顶部均有低速层存在,而稳定地区则没有,作者认为,这种横向不均匀性和低速层的存在可能是构造活动区的最主要的特征。

由深源远震体波记录反演华北北部地壳上地幔速度结构

重点研究的地区为河北省北部包括京津地区，以及山西、内蒙的部分地区，在此区选取了２９个台站；在向东延伸的背景区，选取了６个台站。利用这些台站的深源远震体波记录资料，通过选取介质结构模型，计算理论地震图，与观测图进行拟合，以确定地震台下介质结构的可接受模型。在拟合时，对每个地震台站都选择若干次深源远震的体波记录作为观测图。对每个地震台站一般都算出６０个不同模型的理论图。实际上做出的结果比地壳深，为大约８０ｋｍ（即大致相当于岩石层或称岩石圈）厚度内的地壳上地幔介质结构，它们大都由１０层左右的介质组成。通过波形拟合共给出了上述３５个台站下的壳幔介质分层结构。并由此给出了Ｍｏｈｏ面的轮廓。