班公湖-怒江断裂带的形成——二论大陆地壳层波运动

班公湖 -怒江断裂带是由 4条断层组成的 3个巨大弧形断裂带 ,带中发育晚三叠世至白垩纪沉积地层。自北而南 ,各断裂带及其南北两盘 ,有相继隆升的剥蚀带和与之相伴的凹陷沉积带 ,表明该区地壳曾发生强弱起伏。

中天山卡瓦布拉克一带古地壳层圈结构特征

中天山卡瓦布拉克一带,受长期掀斜隆升剥蚀,显示古地壳具层圈结构。盖层为火山岩,由于剥蚀局部残留,上地壳由劈理带和结晶片岩带组成;中地壳为塑性流变层,由板状韧流带和环状重熔岩带构成;下地壳仅见呈热隆上升的环状中基性杂岩体。板状韧流带具大型韧性剪切变形特征,中基性杂岩体为下地壳热隆岩浆上升,并使中地壳岩石形成重熔型花岗岩,共同构成环状杂岩体。该地壳层圈结构形成于新疆古大陆震旦—寒武纪裂解及准噶尔洋盆发育过程中。

密度和刚度线性变化对非均匀地壳层中扭转表面波传播的影响

研究了覆盖在非均匀半无限空间上的非均匀地壳层中,扭转表面波传播的可能性.地壳层的非均匀性随着厚度线性变化,非均匀半无限空间的非均匀性表现为3种类型,即指数型、二次型和双曲型.采用封闭形式,可以分别推导出上述3种类型非均匀性的色散方程.对于覆盖在半空间上的同一地壳层,色散方程与经典案例的方程一致.研究发现,随着非均匀地壳层中密度线性变化的非均匀参数的增大,相速度减小,而由刚度引起的非均匀因素对相速度的影响相反.

三维成像揭示的青藏高原地壳流体层分布

应用三维地球物理成像技术可以揭示陆域地壳的流体分布。在青藏高原,高分辨率的地震波速度三维图像是揭示高原地壳流体层分布的主要方法。从取得的三维波速、密度和电阻率图象可见,低波速、低密度和低电阻率异常指示了地壳流体层的位置和范围。同时,高波速高密度异常也揭示上方发育的屏蔽盖层。据此,划分出高原地壳的多个流体发育层的分布范围。根据地壳高分辨率地震层析成像的结果还发现,青藏高原地壳流体发育层分布,与其下面的软流圈上涌有密切关联。

郯庐断裂带泗洪—明光段浅层地壳速度结构研究

1研究背景很多学者使用背景噪声成像方法对郯庐带中南段及邻区地壳和上地幔的速度结构进行了研究,郑现等(2012)利用中国东部494个台2009-2010年的观测波形,提取了频曲线并反演得到了大陆东部8-40 s的群速度分布,讨论了波速分布与地质构造的相关性。Luo等(2012)利用国家地震台网40个固定台站2008-2009年的噪声数据提取了8-35 s的相速度频散曲线,反演了大别造山带地壳高分辨率三维速度结构和径向各向异性,揭示了与造山运动有关的地壳特征。吴萍萍等(2015)利用连续2年的波形记录,获得了华东地区10-25 s的瑞利波群速度结构,高速和低速区域与地表构造单元具有较好的对应关系。

密集台阵背景噪声成像揭示郯庐断裂带潍坊段地壳浅层速度结构及变形特征

郯庐断裂带是中国东部最重要的一条走滑断裂带,历史上发生过多次破坏性大地震,而潍坊段(沂沭断裂带北部)有历史记录的地震较少,未来发生大地震的可能性尚不清楚.因此,研究潍坊段地壳浅层精细结构,将对该地区的地震危险性评估提供重要的参考模型,同时也将有助于深入了解郯庐断裂带潍坊段的动力学过程.我们利用302个短周期流动台站组成的密集台阵在2017年8-10月期间记录的垂向分量连续背景噪声数据,通过预处理、计算噪声互相关函数、手动提取频散曲线并进行质量控制,共得到17614条0.6~6 s周期的Rayleigh波相速度频散曲线.然后基于面波直接成像法反演了该区域地下0~7.5 km的三维各向同性和方位各向异性横波速度模型.研究结果显示,断裂带东边界条带状低速异常从近地表延续至地下4 km深度,表现出明显的高低速异常过渡的构造边界特征.地壳浅部的速度结构与地表构造单元一致性较好,其中凹陷区和隆起区分别显示低速和高速异常.0~4 km深度的快波方向主要为NNE向和NE向,且集中分布在低速异常区,可能与断裂带的左旋走滑有关.4~7.5 km深度,研究区出现大范围的NEE向和近EW向快波方向,可能与白垩世地壳NWW-SEE向伸展变形和现今华北地区最大主压应力场(NEE-SWW向和近EW向)的共同作用有关.潍坊凹陷处0~4 km呈现特殊的环绕凹陷边界的“圆环状”快波方向,可能与新生代岩浆活动形成的熔岩沿凹陷边界溢流和断裂带受EW向挤压作用而发生右行平移有关.

秦岭和华北地区地壳低速层的成因探讨──岩石高温高压波速实验证据

对秦岭和华北地区地壳主要岩类１３８个样品进行高温高压实验，测量其纵波速度的结果表明，其中５４个样品出现了纵波低速现象．对出现该现象的样品的实验产物所做的肉眼和镜下观察、电子探针分析以及综合对比显示，微裂隙不是产生低速现象的决定因素，而主要是含水矿物（角闪石、黑云母等）的脱水相交和由之引发的岩石部分熔融导致岩石出现纵波低速现象．通过实验条件与中、下地壳的温度和压力等条件的类比揭示，秦岭和华北地区中、下地壳存在的低速（高导）层也可能是由含水矿物的脱水相变或岩石部分熔融引起的．

南海北部珠江口—琼东南盆地地壳速度结构与几何分层

基于南海北部大陆边缘珠江口—琼东南盆地深水区实施的14条近垂直深反射地震探测叠加速度谱,利用Dix公式将叠加速度剖面转换为地壳层速度剖面,并利用时深转换方法构建了深度域地壳层速度模型,综合各地壳速度剖面分析了南海北部大陆边缘珠江口与琼东南盆地不同深度层次的P波速度变化趋势以及地壳几何分层特征.结果表明,琼东南盆地区可分为4-v8 km沉积层(V_p为1.7-4.7 km/s),4-10 km厚的E.地壳层(V_p为5.2-6.3 km/s)、5km左右的下地壳层(VP为6.4-7.0 km/s)以及2-6 km厚的高速下地壳底层(V_p>7.0 km/s).Vp>7.0 km/s下地壳高速层的存在被认为是岩石圈伸展、下地壳底部底辟构造或者是残存的原始华夏下地壳基性层的地震学指示;综合研究区地球物理探测成果构建了跨越华南大陆与南海北部陆坡区剖面莫霍和岩石圈底界图像,揭示出岩石圈上地幔在华南大陆与南海北部大陆边缘的减薄特征.

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。

青藏高原地壳高导层的成因及动力学意义探讨——大地电磁探测提供的证据

大地电磁探测结果显示,青藏高原的中下地壳普遍存在大规模的高导层,其电阻率低于10 Ωm,远低于稳定构造区地壳的平均电阻率值.通过对可能形成地壳内大规模低阻异常地质原因的分析认为,青藏高原地壳中的高导层不可能是由金属矿、石墨层或者单纯的含盐水流体引起的,而很可能是由于地壳岩石的部分熔融或者是部分熔融与含盐水流体共同导致的.这些高导层的形成是与板块运动等动力学过程密切相关的.地壳内的高导层可能是印度板块和亚洲板块俯冲的电性痕迹,其成因与板块俯冲过程中由于摩擦生热导致的岩石部分熔融和脱水作用有关,也可能与岩石圈拆沉造成幔源物质上涌有关.沿高原内主要缝合带均存在东西向连续分布的大规模高导体,有可能是青藏高原下地壳物质向东"逃逸"的证据;其中班公—怒江缝合带可能是最重要的物质运移"通道".

龙门山多层分层拆离地壳结构：新构造变形与深部构造证据

2008年5.12汶川地震发生后,对于龙门山地壳结构及其与汶川地震的成生联系成为构造地质学研究极为关注的科学问题。然而,现有的多种龙门山地壳结构模式在综合解释表层构造变形及深部构造时与调查和探测资料均有不符。利用前人地球物理探测成果,结合穿过龙门山主要发震构造单元彭灌杂岩及雪隆包岩体的综合构造剖面,将地表构造与深部地壳探测资料结合进行了综合解释,认为龙门山逆冲构造带中的多重冲断推覆构造由约10 km深处的拆离断层分隔,因而应该只是浅层次构造变形的组合样式;在中、下地壳韧性流壳层的主导下,扬子地块基底被动?入并形成多层拆离的韧性流变构造组合。5.12汶川地震及余震是由于以彭灌杂岩和雪隆包岩体为代表的刚性体,在上部韧性流壳层前端的持续推挤作用下,发生破裂而形成的。

龙门山后山震旦系--古生界变形变质作用：松潘-甘孜造山带中生代伸展垮塌下的中地壳韧性流壳层

中生代早期造山作用使松潘-甘孜地区地壳厚度加厚到约50-60km，因而随即经历了大规模区域性地壳伸展和减薄作用，然而迄今为止，对伸展和减薄事件的形成和发育机制还缺少深入了解。通过对龙门山前陆逆冲带腹陆地区，特别是其中发育的变质核杂岩及伸展变质穹隆体的详细构造解析，发现震旦系——古生界中普遍发育各种形式的顺层韧性流变构造，如韧性剪切带、透入性顺层面理及矿物拉伸线理、糜棱岩化及绿片岩相-低角闪岩相变质作用，并在龙门山北、中和南段造成大规模和不同程度的地层构造缺失或减薄；韧性流变构造流变方向在龙门山北段指向南或SSE，中、南段则指向SE；对志留系茂县群变质作用温压条件进行估算，其温度变化范围为265-405℃，压力变化范围为0．31-0．48GPa，代表了中地壳韧性流壳层（middle crustal ductile channel flow）的形成条件；前人用^19Ar／^40Ar和SHRIMP锆石U-Pb等方法对这一套区域动力变质岩石变质年龄的时代限定为190-150Ma，与中生代早期造山后板内伸展减薄事件相匹配。因此表明造山作用加厚地壳在中地壳层次以大规模韧性流变变形和变质作用对地壳厚度进行了调整，相对于上地壳层次变形和变质作用而言，中地壳韧性流壳层是松潘一甘孜造山带伸展和减薄的主要原因。在区域上如果消除新生代松潘-甘孜高原加厚和相对上扬子地块逆时针旋转的影响，中生代韧性流壳层流变方向总体为sSE或向南，因此代表南秦岭造山作用后的板内演化阶段，并且是造成松潘-甘孜造山带伸展垮塌的主要原因。

汶川大地震与中地壳低速、高导层的成因关系初探

四川汶川大地震给人们留下诸多困惑:大地震究竟是如何发生的,大地震能否避免?本文根据松潘—甘孜褶皱带的深部地壳构造特征表明:松潘—甘孜褶皱带的茂县(1933年)、松潘—平武(1976年)、汶川(2008年)大地震震源深度与中地壳低速、高导层深度大体一致,可能成因上相关。历史上一些大地震如银川地震、海原地震、渭南地震、海城地震、唐山地震等也均与中地壳低速、高导层有关,这一切均可能与地球排气作用有关。而通过地震、森林大火、油气资源的一体化勘查,可查明地震可能发生的区域。通过油气的勘查、开发、排放,可有效减少地震发生的可能性。

塔里木西南缘下地壳低速层的成因:斜长角闪岩的纵波速度和衰减的限制

在1 0GPa,室温～1200℃条件下,测量了新疆库地地区斜长角闪岩的纵波速度(Vp)和品质因子(Q值),得出在1 0GPa恒压下,Vp和Q值随温度和深度的变化关系。结果显示,Vp和Q值随温度的升高而下降,观察实验样品并结合Vp和Q值与熔体含量的关系,发现部分熔融是影响Vp和Q值变化的主要因素。依据实验结果,并结合区域上压力梯度和温度梯度资料计算了Vp和Q值随深度的变化。结果表明Vp和Q值先随深度的增加而缓慢增大,在32km左右开始突然减小,表明开始出现低速层。结合温度和熔体含量的关系得出,低速层的出现可能是部分熔融的结果。塔里木及周边地区的地震测深以及地震反演的结果也显示,在相同的温度和压力条件下,地壳内部32～44km的范围内存在低速层,同时高温高压的实验结果与阿拉木图地区的Vp值相当一致,可以推测塔里木西南缘下地壳的岩石成分中含有斜长角闪岩。

利用接收函数两步反演法研究小江断裂带及邻区地壳S波速度结构

文中基于2011年9月2日—2014年1月16日小江断裂带及邻区48个台站的远震三分量波形数据提取径向P波接收函数,采用两步反演法和Bootstrap重采样技术反演了各台站下方的S波速度结构,对小江断裂带及邻区的地壳深部结构进行了研究。结果表明:1)研究区地壳的S波速度在横向和垂向上都存在明显的非均匀特性,近地表处有2~4km厚的低速沉积层;中上地壳的S波速度呈高、低速相间分布;在20~35km的深度范围内存在明显的低速层,主要间断分布于小江断裂以西的川滇菱形块体和红河断裂以南的印支块体内部,另外在师宗-弥勒断裂附近也有局部分布。2)小江断裂带中、北段壳内低速层较为发育,以中段最为突出,最厚约达28km;南段在15~25km深度范围内存在明显的高速区。3)研究区的泊松比普遍较低(平均为0.24),呈不均匀分布,且横向变化剧烈,小江断裂带的泊松比总体呈北段较高、南段次之、中段低的分段特征;研究区壳内低速分布与泊松比间的对应关系不明显,大部分低速层似乎缺少发生部分熔融的条件,其地球物理结果的差异和不一致说明壳内低速层的变形演化机制及物理特性较为复杂。

滇西南地区地壳S波速度结构反演及强震孕震环境分析

基于滇西南地区31个宽频带地震台站记录的远震三分量波形数据,提取径向P波接收函数,以“中国地震科学实验场地区地壳剪切波速模型”为初始模型,进行精细化结构反演(垂向精度达2km级),并采用Bootstrap重采样技术进行统计和评估,获取了各台站下方的S波速度结构,结合地壳厚度、泊松比分布,对滇西南地区的地壳深部结构及强震孕震环境进行研究。结果表明:①研究区地壳S波速度分布在横向和垂向上均存在明显的非均匀特性。在中上地壳0~20km深度范围内存在明显且连续的低速层,平均厚度约15km,最大厚度达20km。在中下地壳20~28km深度范围内局部区域存在明显的低速层(厚度约8km),主要分布在普文断裂北端至阿墨江断裂中部区域(23°N附近),另外,在红河断裂附近和澜沧江断裂北部的局部区域也有分布;②从孕震环境来看,景谷M_(S)6.6和M_(S)5.8、墨江M_(S)5.9地震均发生在中上地壳低速层内,老挝M_(S)6.0地震发生在高、低速度的过渡区域。滇西南地区新生破裂带较为发育,地震波速的减小可能与地壳断裂或微裂隙中有流体的存在有关,研究区NW向新生破裂带的存在以及流体的长期作用,为带内高应变的突然释放提供了条件。另外,4个地震均发生在泊松比变化的高梯度带上,且地震发生处地壳厚度变化均较大。地壳厚度、泊松比变化剧烈的地区,地壳物质组成差异明显,壳内应变易于积累,有利于强震的诱发。

粤港澳大湾区浅层三维地壳结构探测(一期)项目简介

1研究背景粤港澳大湾区是与东京湾区、纽约大都会湾区以及旧金山湾区相媲美的全球第四大湾区。大湾区内有中国密度最高的城市超高层建筑群、现代化综合交通运输体系、世界级港口群、空港群,以及大亚湾核电站、港珠澳大桥等灾害敏感程度高的生命线工程。不容忽视的是大湾区近海展布着曾发生多次强震的滨海断裂带(刘以宣,1981)。大湾区城市防震减灾工作既要重视当地活动断裂带破坏性地震的发生,更应重视场地效应对于远处强震的放大作用所引发的灾害,地表松散的浅层结构是造成地震场地作用、加剧地震破坏的主要因素。

南盘江地区浅层地壳结构与金矿分布模式

南盘江地区位于大陆板块内部．受控于特提斯和濒太平洋构造两大地球动力学背景。浅层地壳主要由沉积岩构成．是与伸展构造和碰撞构造作用有关沉积盆地的产物。该区地壳属大陆地壳范畴．可分为上中下三层。上地壳结构具有“层、块、带”的规律组合和有序排布；中下地壳是“分块分带”的．并在平面上呈“币”字型。该区产有卡林型和红土型两种金矿。前者可进一步分为以沉积岩（石灰岩、砂屑岩）和火山碎屑岩为容矿岩石的两种类型．属浅成低温热液矿床；后者则分为喀斯特崩塌红土型和原地残积红土型两种，它们是特殊喀斯特环境的产物。南盘江地区的地壳结构、盆地性质和变形图象控制着该区卡林型金矿的分布．是同一碰撞造山进程中统一成矿作用的产物，具有“多层沙的构形；红土型金矿的分布则主要受气候、地形、地貌和地文期的控制，特别与地壳表面形态密切相关。

面波反演苏北—南黄海盆地地壳三维S波速度结构

区域地壳速度结构对于地震定位和地球动力学特征认识十分重要,一直是地震反演研究的主要内容。利用收集到的基于背景噪声面波成像方法的瑞利面波相速度数据,我们对苏北—南黄海地区地下三维S波速度结构开展了深度反演,进而探讨苏北—南黄海盆地地质结构与地震构造的关系。面波层析成像结果表明区域速度结构模型与地质特征基本一致,速度结构清晰刻画出了苏北—南黄海沉积盆地的主要沉积构造范围和基底起伏。反演结果还揭示了南黄海盆地中地壳内存在一显著的低速层,与历史强震集中分布区高度一致,表明浅源强震活动与壳内的低速层密切相关。

南海北部陆缘的地壳结构及构造意义

研究发现，南海北部陆缘地壳厚度从陆架、陆坡至深海平原呈阶梯状减薄。上地壳薄，下地壳厚，上地壳厚度占整个地壳厚度的百分比在１６．０％～４４．９％之间，约为１５～１３。下地壳下部存在高速地壳层，陆缘东部普遍存在，中部和西部则零星出现；推测这种地壳层在新生代前的地壳中已存在，但厚度较薄，在新生代张性构造运动中，熔融的上地幔基性岩浆侵入到地壳底部，或进入下地壳，冷却后形成高速地壳层。陆缘地壳结构存在横向变化，反映了改造陆缘地壳结构的新生代张性构造运动强度之横向变化。还发现陆缘地壳结构和广东—福建沿海地区的地壳结构存在较大差异，反映它们可能是由不同陆块经碰撞、缝合而形成的，所以，香港—南澳断裂是一条古缝合线。