大地电磁测深揭示的1668年郯城8.5级地震震中地壳精细结构

了解1668年郯城8.5级大地震震区深部电性结构,对获得郯城大地震的发震原因有重要的作用。在距离该震中20km远的南侧位置,布置了1条大地电磁剖面。剖面长度约50km,由17个测点组成,点距平均3km。观测采用十字形布极,测量时间为20h。在对数据进行处理后,利用高斯-牛顿反演理论对TE+TM模式数据进行反演,获得了剖面地壳范围内的电性结构。分析认为:剖面域郯庐断裂带由5条断裂组成,自东向西依次编号为F_0到F_4;其中F_1为主控断层,W倾,高角度,穿透岩石圈,但该断层已经转化为隐伏断层,为E倾的断层F_0所推覆;F_2、F_3E倾,倾角在45°左右,深部被F_1截断;F_4浅部E倾,但深部逐渐转为W倾,并断穿整个地壳,在莫霍面与F_1会合为1条深大断裂。F_2、F_3、F_4与F_1形成的整个断裂呈现花状构造特征,反映了郯庐断裂带的走滑性质,表明自燕山晚期—喜山早期郯庐断裂带发生了强烈拉张正断活动;而主控断层F_1W倾,并为E倾F_0断层所推覆,预示扬子地块受太平洋板块W向俯冲挤压而俯冲到华北板块下,郯庐断裂带由原先的拉张走滑特征叠加了现今的挤压特征。结合本次研究成果,推测1668年8.5级地震发生在断裂F_1和F_3相交位置,震源深度15km。正是由于上述断层结构及构造应力场的变化和转换,特别是太平洋板块向W俯冲挤压,导致苏鲁隆起沿F_0逆冲,诱发深部F_1的活动,连带造成F_3活化形成1668年大地震,并调整应力分布状态的过程。

深地震反射剖面揭示的天津地区张渤带地壳精细结构

穿过天津地区张渤带的长86 km、NE向深地震反射剖面揭示了该区清晰的地壳精细结构图像和断裂的深浅构造特征,为研究张渤地震构造带的深部孕震环境和构造模式提供了地震学证据,对探讨晚中生代以来华北裂陷盆地的深部动力学过程及演化具有重要意义.结果表明,天津地区张渤带地壳以结晶基底反射T G为界,分为上下两部分;上地壳反射波组丰富,分层特征明显,界面起伏形态清楚,清晰地刻画出冀中坳陷新生代沉积分层、箕状沉积凹陷的底界、潮白河断裂、蓟运河断裂及丰台—野鸡坨断裂的几何结构;地壳内部结晶基底(T G)至Moho之间,显示出近于“反射透明”的地震波场特征,无明显震相,这与华北其他地区的深地震反射剖面结果明显不同;地壳厚度为30.0~34.5 km,总体变化趋势为中段地壳厚而南北端相对较薄,Moho在横向上显示出明显的不均匀和横向间断特征,在Moho被错断处存在两个明显的反射事件R A和R C,R A可能是软流圈热物质上涌的侧向残留物,叠层状反射震相R C则表现出壳幔过渡带特征;剖面揭示了2条错断Moho的超壳深大断裂(F D1和F D2)和9条上地壳断裂,深大断裂应是软流圈热物质上涌,造成上地幔隆起而形成的,上地壳断裂与地壳垂直运动及侧向引张力有关;超壳深断裂(F D1和F D2)为本区深部热物质的上涌与能量交换提供了通道,而与之对应的地壳浅部断裂(F 3和F 9),则为能量调整提供了可能的条件,断裂邻近区域可能是未来发生强震的地区,值得注意.

中国地壳、上地幔精细结构和大陆动力学研究的序幕——从1958年柴达木沉积盆地深部地震反射探测看半个世纪来该科学领域的发展导向和启迪

喜马拉雅山系的崛起、青藏高原的隆升以及与成山、成岩、成盆、成矿和成灾相关的深层过程是东亚乃至全球地球动力学研究中最为重要的科学事件.1958年始在柴达木盆地的地震反射探测与地壳、上地幔精细结构和大陆动力学研究开启了青藏高原地球内部研究的先河,半个世纪以来它影响并引导着我国这一科学领域的发展和前进.本文为纪念地壳与上地幔精细结构和大陆动力学在中国的诞生而作.柴达木盆地壳、幔精细结构地震反射探测结果表明：柴达木盆地的沉积层巨厚可达15～19 km,且存在着迴折波和不同类型与路径的多次波.地壳厚达50～52 km,且存在着高速梯度夹层和低速层.Moho界带为由高、低速相间的薄层束组构,且上地幔顶部纵波速度为8.1 km/s.从这一基点出发,对包括柴达木盆地在内的青藏高原地球深部与地球动力学研究中的几个科学问题进行了思考!为今后青藏高原地球物理深化研究的内涵和布局提出了初步的见解.

HQ-E爆破地震测深剖面的地壳浅部精细结构及其地质构造研究

HQ E爆破地震测线的地壳浅部的精细结构研究结果表明 ,上地壳的速度结构由疏松盖层、沉积层、加里东褶皱构造层及元古宙结晶基底等 4个构造层构成 ,且大致以武夷山为界 ,宁都以西的低速凹陷区与中新生代沉积盆地相对应 ,加里东褶皱基底底部剧烈起伏 ,其最大埋深可达 10km ;而在宁都以东地区 ,地表速度明显增大 ,且加里东褶皱基底底界的深度明显变浅 ,仅为 3～ 5km。笔者根据地壳浅部速度精细结构的变化特征对剖面沿线的构造单元进行了划分 ,并对邵阳盆地、衡阳盆地、茶陵盆地及泰 (和 )兴 (国 )盆地等盆地的分布范围、性质。

巴颜喀拉块体地壳结构多样性探测

青藏高原内部地壳岩性的改造、岩性随深度变化及形变构造是探索研究地壳增厚、物质运动问题的关键.巴颜喀拉块体位于青藏高原中北部,地域广袤,通过对块体内中、东部不同区域的深地震广角反射/折射震相的综合分析,利用反射率理论地震图方法对不同性质震相走时及振幅特征进行细致的模拟计算,进一步研究巴颜喀拉块体内部不同区域地壳精细结构.结果显示:巴颜喀拉块体地壳厚度50~60 km、整体向西逐渐增厚,结晶地壳平均速度6.07~6.18 km·s^(-1)、岩层速度大幅降低,壳内多强反射界面结构、但不同区域差异明显;东部若尔盖盆地地壳介质速度整体低速、壳幔边界较为清晰;中部玉树一玛多段下部地壳发现约6.8 km·s^(-1)的"高速度"介质结构,壳幔边界不清、被改造为2~4 km厚的高速度梯度层,显示了巴颜喀拉块体内部地壳增厚、介质岩性结构被改造的差异性.地壳内部多组强反射、低视速度走时震相揭示了介质岩性的低速破碎、弱化蠕变以及可能的壳内解耦构造.局部地区下地壳的高视速度震相特征显示了青藏高原地壳改造增厚大背景下可能存在稳定的"原始地壳"结构残留或是与上地幔物质的浸入交流.巴颜喀拉块体内不同区域地壳增厚、岩性结构、结晶基底及壳幔边界性质被改造的多样性为深入认识青藏高原地壳形变及动力学过程带来新的启迪.

大容量气枪震源陆地反射地震探测--以长江中下游铜陵地区为例

为了实验大容量气枪震源陆地水体流动激发反射地震探测效果,在长江中下游安徽省铜陵段,采用气枪船长江航道流动激发、沿江岸布设反射地震仪器接收的非纵弯线工作方式,得到了反映测线经过地区地壳深部结构和构造特征的反射地震数据。原始资料信噪比较低,但部分资料不同部位仍可辨认出来自地壳及莫霍面反射波组。就传播距离而言,地震波传播的水平距离最大可达21km,垂直深度可达30km以上。在数据处理中,根据原始资料特点,针对性采用了非纵弯线面元定义、三维层析静校正、叠前多域去噪及组合反褶积技术,最终得到的叠加时间剖面上具有丰富的壳内反射波组。结果显示,测线经过地区的地壳结构为双层结构,总厚度为30.0~36.0km。上地壳呈现隆坳相间的反射特征,下地壳存在多组叠层状弧型反射波组,莫霍面反射特征清晰,由2~3个反射同相轴组成,呈现SW端向NE段抬升的形态。剖面经过地区存在一个切穿下地壳和莫霍面的深部断裂,应该是长江深断裂的反映。研究结果充分说明,大容量气枪震源可应用于陆地流动水体地壳精细结构的深地震反射探测。

波形反演遗传算法及其在地震测深数据解释中的应用

为了更好地利用地震测深波形数据,提出了地震体波波形反演的遗传算法.正演使用能精确快速计算互层结构响应的广义反、透射系数理论地震图算法;反演采用遗传算法,实现了地震体波波形反演的遗传算法.数值试验表明,该算法具有分辨壳内低速层、高低速薄互层结构和一定的抗噪能力.青藏高原东北缘泽库、夏河、临洮3炮地震测深P波波形反演,得到了上地壳底部低速层和中、下地壳,以及上地幔顶部薄互层的细结构图象.

深地震反射剖面揭示的兰聊断裂带中南段深部特征

长70km、近EW向穿过兰聊断裂带中南段及其邻区的深地震反射剖面,揭示了该区地壳的精细结构和断裂的深、浅构造特征,对深入了解该区的深部地震构造环境、探讨东濮凹陷的深部动力学过程及其构造演化都起着十分关键的作用。研究结果表明,兰聊断裂带的深、浅部构造特征及其两侧的地壳反射结构特征区别较大,该区地壳由脆性的上地壳和韧性的下地壳组成。上地壳反射波组特征明显,构造形态清晰可辨:兰聊断裂以西存在大量向E倾斜的强反射同相轴,代表了中生代以来不同时代的沉积界面,其中一套起伏变化形态向E缓倾的基底斜坡是箕状沉积凹陷的底界;兰聊断裂以东,基底反射波表现为一组近水平的连续性较好的强反射波组,平行不整合于古生界奥陶系或更古老的地层之上;在兰聊断裂上盘还发育有同向及反向次级断裂,共同控制了箕状沉积盆地东濮凹陷的构造格局。下地壳反射结构较为简单,整体上以弧状反射为主,其能量较强、延续长度较短。莫霍面表现为横向上分段连续、纵向上持续一定时间的强反射条带,在兰聊断裂下方的莫霍面反射波组能量明显减弱,与两侧反射特征截然不同。剖面揭示了2条错断莫霍面的深大断裂(F_(D1)和F_(D2)),向下延入上地幔顶部,为本区上地幔软流物质的上涌与能量交换创造了条件,也可能是下地壳弧状反射产生的原因。

短周期密集台阵被动源地震探测技术研究进展

近十年来,短周期密集台阵被动源探测技术日益成长为国内外深部结构探测领域的一项重要手段.该技术相较于传统宽频带地震探测具有高分辨、省时省钱、绿色环保等优点.尽管低频信号不足,对岩石圈地幔以深结构探测能力有限,但密集的台站间距使得地壳精细结构成像成为可能;台阵下方不同方位射线形成密集的交叉覆盖,从而可通过反演和叠加偏移等手段获取稳定的壳幔结构图像.因此,短周期密集台阵探测技术已广泛应用于深部速度和界面结构成像,以及矿产资源勘查、火山活动监测、微震精定位、发震断层的几何学和运动学特征研究等多种不同领域.本文系统的总结了短周期密集台阵在地壳结构研究和微震定位检测等方面的研究进展.展望未来,以科学问题为导向,利用天然地震及背景噪声观测、重力测量、InSAR数据、GPS测量等多种地球物理数据,开展联合反演和成像,并提取研究对象的多属性特征正日益成为减少解的非唯一性、揭示地质体真实赋存状态的有效途径;该领域方法技术的迅速提升有望大大促进地震学及地球动力学研究,在深部结构成像、矿产资源勘查等领域具有广阔应用前景.