玛沁—兰州—靖边地震测深剖面地壳速度结构的初步研究

为研究青藏高原块体和鄂尔多斯地块间的相互作用和构造变形的深部驱动机制 ,布设了 1 0 0 0km长的玛沁—兰州—靖边综合地球物理探测剖面 .本文只介绍由人工地震观测资料所得到的初步结果 .地壳分层性明显 ,以C界面为界 ,总体上可分为上、下地壳两大部分 ,每个部分又包含一些次一级的界面 ;横向变化的总趋势是从东北至西南地壳逐渐变厚 ,地壳厚度的变化主要由下地壳厚度的变化所引起 ;地壳平均速度 ,总的变化趋势是自东北向西南逐渐降低 ,其中在泽库以西和海原地区的速度值明显偏低 ;在泽库以西存在多个壳内低速层 ,在海原附近存在一个低速层 ;壳内反射界面 ,沿测线由东北至西南逐步增多 ;从地震反射波形来看 ,在海原地区Pc波非常强 ,且延续时间长 ;另外 ,在海原地区和泽库以西地区Pm波的复杂性系数很大 ,远远大于其他地段的值 .以上结果表明 ,泽库以西地区和海原地区地壳 -上地幔存在着明显结构异常 ,反映了巴颜喀拉地块和柴达木地块。

丽江—清镇剖面上地壳速度结构及其与鲁甸M_s6.5级地震孕震环境的关系

2014年8月3日,云南省昭通一鲁甸地区发生M_s6.5级地震,造成了重大的人员伤亡和财产损失.鲁甸震区位于扬子块体的西缘,小江断裂带的东侧北东向的昭通—莲峰断裂带内.由于至今没有穿越该断裂带的人工源深地震测深剖面,而丽江—攀枝花—清镇650 km长深地震测深剖面距离鲁甸主震区不超过50 km,利用宽角地震资料的初至波震相,通过有限差分反演揭示该地区上地壳速度结构,可以为鲁甸震区的地震定位、地震孕育机制等提供深部速度模型.速度剖面显示:剖面结晶基底厚度平均为2 km左右;小江断裂带速度较低,东西两侧的速度较高;因此小江断裂带区域地壳强度比较低,加上断裂两侧的应变速率很高,所以小江断裂带和旁边的鲁甸—昭通断裂带,未来具有发生较大地震的可能,值得关注.

大陆深俯冲带的地壳速度结构——东大别造山带深地震宽角反射/折射研究

在安徽大别山 (东大别 )进行的深地震宽角反射 折射探测获得 6条二维地壳速度结构剖面 .结果显示 ,东大别造山带地壳为一高速穹隆构造 ,在其核部中、下地壳变质岩出露于地表 ,波速高达 5 .0km s;在其翼部 ,上、中地壳发育速度约 6 .1km s的壳内低速层 (体 ) .莫霍面的起伏变化较大 ,中心部位深达 41km左右 ,周边地区则抬升到 32～ 34km .在晓天—磨子潭断裂一线下方莫霍面垂向错断 ,断距约 4km .东大别造山带具有大陆深俯冲 -碰撞造山带地壳结构的典型式样 .莫霍面错断与扬子陆块深俯冲有关 ,错断处表征扬子与华北陆块碰撞缝合的深部位置 .高速穹隆构造可能是两陆块碰撞挤压的产物 ,穹隆翼部上、中地壳发育的低速滑脱带 (面 )可能在碰撞期之后的地壳伸展、超高压变质岩从中地壳抬升出露于地表过程中起到重要作用 .

大别造山带地壳速度结构与动力学

1994年完成的大别造山带深地震测深剖面（全长420km）穿越了华北地块，大别造山带和扬子地块三个构造单元．获得了垂向成层、横向分块的地壳纵、横波速度结构．结合地质、地球化学研究成果，大别山地壳可分为三层：上地壳是多重叠覆的构造岩石层，中地壳为韧性变形层，下地壳整体成分偏酸性．大别山地表及浅部的超高压变质岩石具有典型的薄皮构造特征．本文提出大别山不同期双向俯冲造山模式和超高压变质岩石的反向加楔退拔折返机制；大别山腹地至今仍保留6-8km厚的山根．

长江中下游成矿带及邻区地壳速度结构:来自利辛-宜兴宽角地震资料的约束

为了理解长江中下游地区在中生代成矿的深部动力学过程，Sinoprobe-03-02项目于2011年9月至10月，在跨宁芜矿集区和郯庐断裂带实施了从安徽利辛至江苏宜兴450km长的宽角反射／折射地震剖面。速度剖面结果显示，Moho面深度和地壳速度结构在郯庐断裂两侧东西方向存在明显的差异：（1）在东部扬子块体内部，地壳覆盖层厚3～5km，西部的合肥盆地下方，则达到4～7km。（2）剖面平均Moho面深度为30～32km左右，在郯庐断裂下方，Moho面深度在35kin左右；在宁芜矿集区下方，Moho面整体深度偏浅，达30～31km左右，但局部范围内，Moho面深度至34kin左右。（3）剖面的下地壳平均速度在6.5～6.6km／s左右，在宁芜矿集区下方，下地壳速度偏低，为6.4～6.5km／s左右。剖面上地幔顶部的速度结构平均在8.0～8.2km／s。在宁芜矿集区下方，速度偏低，为7.9～8.1km／s左右。（4）郯庐断裂带的下方，从地表开始，还存在20多千米长的低速异常带，一直延伸到Moho面附近。剖面的宁芜矿集区下方Moho面上隆、下地壳及上地幔的低速异常等壳幔结构特征，预示下地壳不以榴辉岩残体为主，支持燕山期地幔岩浆的上涌和侵入并成矿，是热上涌物质的源地。

华南上地壳速度分布与基底、盖层构造研究

对华南地区有代表性的几条宽角地震剖面进行了研究 ,利用初动到时资料拟合剖面地带地壳上部详细的速度分布 ,结合其他地球物理资料与地质资料对地壳基底和沉积盖层的构造进行了综合解释 .结果表明 ,浙 -闽 -粤东部地区在地壳基底上分布一系列中生代火山岩断陷盆地 ,火山岩盖层厚度变化为 1 0 0 0— 40 0 0m .浙西—皖南以及湘 -赣地区地壳基底起伏较大 ,盖层主要为古生界 ,并发育许多受基底形态与边界断裂控制的小型中生代白垩纪盆地 .华南西部的楚雄盆地为一构造复杂的深坳陷 ,其中侏罗—白垩系的厚度超过 1 0km ,并被分割为东部斜坡和西部坳陷两个单元 ,而西部坳陷又被一中央隆起分割为东、西两个更次级的凹陷 .区内一些主要的断裂构造在速度等值线图上均有明显的反映 ,如东部的江绍断裂、莲花山断裂和吴川—四会断裂以及西部的程海断裂和绿汁江断裂都是重要的构造分界 ,此外众多的基底断裂多是盆地与隆起的边界 .

胶东半岛地壳速度结构及其构造意义

胶东半岛地处华北平原东北部沿海地区,北东向断裂带异常发育,该区不仅是华北震区中、强地震活动的频发区,又是中-新生代地壳构造活动的大陆边缘带.中国东部最大规模的郯庐断裂带纵贯胶东半岛西部,苏鲁超高压变质带位于该半岛南侧,彰显其地理位置重要而特殊.为深入认识我国近海与海陆过渡带地壳结构特征及其深部动力学背景等基础科学问题,2013年在胶东半岛东部实施了海陆联合探测项目.本文对布设的北西向宽角反射/折射探测剖面进行了计算处理,获取了该测线的地壳精细结构及其构造特征.结果表明:胶东半岛地壳结构复杂,该区基底埋深较浅,地表速度偏高,地壳速度结构呈现东西迥异的非均匀性特征,具有横向分层、纵向分块的典型特性.作为郯庐断裂带重要组成部分的牟平—即墨断裂带是胶东半岛上非常重要的断裂带,该断裂带东西两侧的地壳结构特征差异非常明显,断裂带东侧速度偏低,而西侧速度偏高,地壳各分层界面形态在该断裂带两侧起伏变化明显,地壳结构整体上呈现南东浅北西较深的结构特征.总体来看,胶东半岛不同区段呈现出的结构差异与该区大地构造单元的划分基本相符,在界面起伏变化明显的区域与地表穿过的断裂带遥相呼应.作为华北板块和扬子块体相互碰撞的边缘地带,胶东半岛复杂的深部结构特征与西太平洋板块对其的俯冲挤压有着密切的关联,该研究对了解本区地壳构造变化的深部动力学背景有着重要的研究意义.

松潘—甘孜造山带地壳速度结构

位于川西地区的奔子栏—唐克深地震测深剖面以NNE走向穿越松潘—甘孜造山带 .根据人工地震记录分析得到的震相走时和相关的振幅信息 ,确定了该剖面二维P波地壳速度结构 .剖面的地壳结构可分为 5层 ,其中第 1,2 ,3层为上地壳 ;第 4 ,5层为下地壳 .上地壳中部普遍存在低速异常带 ,但龙日坝以北 ,这一低速带与其上覆的低速基底合为一体 .同时 ,沿剖面的地壳速度结构具有较强的横向变化 .据此 ,可将剖面分为 4段 ,即甘孜—理塘断裂以南、甘孜—理塘断裂至鲜水河断裂、鲜水河断裂至龙日坝断裂和龙日坝断裂以北 .这与区域构造划分基本一致 .地壳厚度沿测线从南西向北东逐渐减薄 ,即从金沙江畔的 6 2km减小到黄河附近的 5 2km .根据PmP震相分析 ,莫霍界面深度在鲜水河断裂两侧没有明显变化 .全剖面的地壳平均速度较低 ,为 6 .30km/s.奔子栏—唐克剖面揭示了该地区的“造山带”型地壳上地幔结构特征 .鲜水河断裂带位于剖面的中部 ,该地区的上地壳速度为正异常 ,而下地壳和上地幔顶部存在负异常 .笔者认为 ,这是一类有利于强震孕育和发生的深部构造环境 .

郯庐断裂带鲁苏皖段及邻区地壳速度结构

郯庐断裂带是我国东部规模最大的深断裂带.为了揭示该断裂带的深部结构,本文利用江苏、安徽、山东、上海和浙江地震台网记录的近震到时资料,对8700个地震事件重新精确定位,进而开展了多震相地震走时成像法反演地壳速度结构.通过分析郯庐断裂带鲁苏皖段及邻区三维地壳速度结构图像,发现(1)研究区内不同构造块体具有差异明显的地壳速度结构,即下扬子断块总体速度偏低,华北断块速度高于下扬子断块,大别断褶带和苏鲁断块整体速度最高;(2)在上地壳5～15 km内苏鲁超高压变质岩带的P波速度明显高于其他地区,中地壳速度与周围区别不大,但下地壳该区域速度电较高;(3)在20～25 km深度范围内,30°N～36°N,115°E～124°E间显示为低速异常区,研究区内发生的中强地震与该低速异常区分布有较强的空间对应关系;(4)莫霍面总体呈现西深东浅,南深北浅的形态;(5)研究区内沿郯庐断裂带速度结构呈现分段性,反映了不同构造块体间的速度差异,郯庐断裂带具有明显的构造块体边界特征.

四川长宁MS6.0地震震区上地壳速度结构特征与孕震环境

北京时间2019年6月17日22时55分,四川省宜宾市长宁县发生了MS6.0地震(28.34°N,104.90°E),四川盆地内部及边缘地带的深部孕震环境和潜在地震危险性再次引起了国内外地震专家和学者们的密切关注.为了揭示长宁MS6.0震区的深部介质结构特征和孕震环境,综合解译地震活动的构造背景和展布特征,本文充分收集川东南宜宾长宁地震震区及其周边范围内由四川省数字测震台网、宜宾市地方测震台网以及2016年以后宜宾长宁地区新增小孔径流动地震台阵等共计35套观测地震设备2013年1月—2019年7月记录到的17305次地震的P波到时资料的数据,应用双差地震层析成像方法,反演得到了长宁震区及周边上地壳三维P波速度结构特征,并结合此次震后科考组在震区获取的三维大地电磁阵列测深和重力密集测量等最新观测资料,综合分析讨论了长宁震区速度结构特征与地震活动关系、孕震环境及其地震危险性等科学问题.研究结果表明:长宁震区及周边上地壳P波速度结构呈现出明显的横向不均匀性,震区沉积盖层的物性特征分异明显,双河场背斜褶皱北西侧的波速结构与其东部存在明显的差异性且浅层P波速度结构分布特征与地表地质构造和地层岩性密切相关.重新定位后的长宁MS6.0地震序列空间分布特征与震区上地壳介质速度结构存在密切关系,序列大体上沿着高低速异常分界线呈NW-SE向展布,并终止于白象岩—狮子滩背斜构造东段附近,长宁震区及周边介质速度结构的非均匀变化是控制主震及其序列空间展布的深部构造因素.三维P波速度结构还表明了长宁MS6.0震区双河场褶皱附近存在不一样的深浅构造背景,震区褶皱构造伴生断裂的复杂性可能破坏了盖层地层成层性,造成了介质物性界面的变化多样,从而导致深浅构造耦合存在明显的差异.长宁MS6.0地震震中位于速度结构发生变化的边界带附近,这种介质物性变化的边界带可能是中强地震孕育和发生的有利部位.长宁MS6.0地震及其序列绝大部分发生在基底滑脱带之上,由于受到区域NE-SW向主压应力和经华蓥山构造带传递而来的NW-SE向的现今应力场的共同作用,导致了此次长宁6.0级地震的发生,而随后发生的珙县MS5.1、长宁MS5.3、珙县MS5.4和MS5.6地震以及大量中小地震事件均为长宁6.0级地震触发作用所致.P波速度结构还揭示了震区双河场褶皱以及该褶皱构造地表出露伴生的大地湾断层和NW向大佛崖断层两侧浅层速度结构特征各异,结合长宁—双河背斜与轴线方向一致的NW向伴生断裂构造比较发育,而褶皱东侧的伴生断裂走向表现出多样性和复杂性,由此推断除了受区域性构造运动的影响之外,长宁震区局部构造的差异性活动也较为突出,长宁—双河背斜构造区轴部构造及其伴生的断裂具备一定的发震能力和深部孕震背景,这可能也是长宁地震余震强度较大、活动持续时间较长的主要原因,川东南地区地震活动趋势和潜在地震危险性仍值得进一步关注.

唐山滦县震区的三维地震透射研究──中、上地壳速度层析成像

利用布设在唐山滦县震区３０ｋｍ×４０ｋｍ范围内的由８８台数字和模拟地震仪组成的临时台阵，接收来自不同方向６个炮点激发产生的莫霍界面反射波走时，重建了台阵下１—９ｋｍ深度的Ｐ，Ｓ波速度和Ｖｐ／Ｖｓ图像．结果表明。中、上地壳结构存在明显的横向不均匀性．北北东走向的滦县—卢龙断裂自地表向下至少延伸到８ｋｍ深度处，并向北西方向倾斜．中、上地壳存在着近东西向的低速异常条带．这两组构造控制着该区的地震活动．

滇西地区地壳速度结构及其构造意义

使用2011年8月至2012年8月在南北地震带南段布设的密集流动地震台站记录的波形数据,采用绝对定位方法对滇西地区的1 593个地震进行了初步定位,应用近震走时层析成像方法获得了滇西地区三维地壳P波速度结构。研究结果表明,攀枝花附近的高速异常从地表可一直延伸至中地壳,并在中下地壳深度与滇西北地区的高速异常形成大范围的高速块体。这一高速异常体对青藏高原物质向南逃逸起到一定的阻挡作用,可能是导致川滇活动块体北部次级块体快速抬升的重要因素。位于印度板块与欧亚板块俯冲边界的腾冲、保山地块在下地壳表现为明显的大范围低速异常,推测该低速异常与印度板块东向俯冲引起的地幔热物质上涌有关。金沙江-红河断裂带是川滇块体重要的南部边界,红河断裂带中段的弥渡至红河一带具有高速的地壳结构以及较弱的地震活动性,可能表明该区现阶段处于闭锁状态,是未来需要重点监测的地段之一。

利用DE算法反演地壳速度模型和地震定位

利用差异演化(Differential Evolution)非线性全局优化算法,设计了一种反演地壳速度模型和进行地震定位的方法,并给出了反演结果的具体分析.利用有限差分算法计算速度模型的走时场,可以节省大量的计算量,加快计算过程.反演得到的地壳速度模型和地震的震源参数可以直接用于地震层析成像研究,还可以利用地震层析成像得到的三维速度结构对地震重新定位,从而得到较为精确的震源参数.地壳速度模型的反演方法也可以用于三维速度结构的反演.

祁连山—河西走廊地壳速度结构及速度与电性的联合解释

联合利用天然地震和人工地震测深资料对祁连山—河西走廊地区进行地壳三维速度结构反演，获得了该区地壳三维速度结构图像．给出了按5km间隔的中、上地壳速度切面和地壳速度结构与莫霍界面等深线图．综合大地热流实测结果和深部岩石物性等，建立了下地壳部分熔融的韧性模型．给出了计算地震波速度和电阻率的方法与公式，进行了部分熔融状态下深部电性与地震波速度的联合数值模拟和联合解释，其结果与实测的基本一致．分析了各构造单元之间下地壳电阻率、速度与热流的关系，对下地壳部分熔融程度进行了估计．

接收函数方法估计Moho倾斜地区的地壳速度比

造山带地区的复合力系作用往往使Moho界面发生变形,局部表现为倾斜状态.为了得到这些区域精确地壳速度比结构,本文基于H-κ方法发展了H-κ-θ方法.该方法不仅考虑了倾斜Moho层的响应,同时利用径向和切向接收函数信息,增加了对扫描的约束.利用该方法对青藏高原东南缘地壳厚度和速度比结构进行研究,结果表明:研究区内地壳明显存在不均匀性,松潘—甘孜地体平均地壳厚度约为60 km,四川盆地西缘约为47 km,扬子地台约为43 km,三江块体和扬子地台东南缘已接近正常地壳厚度;松潘—甘孜地体与扬子地台相邻部位地壳平均地震波速度比(V_p/V_s)普遍偏高,且四川盆地西侧发现一绕盆地边缘的弧形高V_p/V_s异常区(>1.88),我们推测该异常可能由青藏高原向东逃逸的地壳流体受到高强度的四川盆地阻挡,在其西侧堆积所致.

前郭M_S5.8和松原M_S5.7地震震源区地壳速度结构与孕震环境

为了解2013年11月23日吉林前郭MS5.8和2018年5月28日吉林松原MS5.7地震震源区的地壳速度结构及其孕震环境,本研究收集了东北地区CEA固定台站、NECESSArray流动台站和五大连池WAVESArrary流动台站的连续波形数据,使用背景噪声成像方法,获得了前郭地震和松原地震震源区地壳S波速度结构.结果显示,这两个地震主要发生在相对高波速异常区,而震源区下方存在明显低波速异常,且该低速层呈北北东走向,并有向北延展的趋势.结果表明,震源区相对高波速异常区易于积累能量孕育地震,而震源区下方的低波速异常可能代表了流体作用.这种流体作用会降低断层面有效正应力从而触发地震.这种流体作用可能和太平洋板块深俯冲至我国东北地区(包括前郭地震和松原地震震源区)下方的地幔转换内形成“大地幔楔”结构与动力学密切相关.在“大地幔楔”结构中,由于地幔转换带中滞留板块脱水作用和地幔角流作用,容易形成热湿物质上涌,进而导致松辽盆地中北部岩石圈物质拆沉、地幔流体入侵至中下地壳、然后作用于断裂带,从而导致了两个震源区中强度地震的发生.

新疆全区和分区地壳速度模型的分析

首先分析了新疆地震台网长期使用的“3400走时表”,并拟合得到了符合该走时表的速度结构模型.然后对新疆地区2009年1月～2013年12月间记录的所有地震震相数据进行了速度拟合,并对速度的可靠性和稳定性进行了模拟分析.提出了根据地震密集区域划分和建立分区地壳速度模型的概念.采用以2014年新疆于田MS7.3地震为中心、半径为1°范围内、自2009年1月以来所有地震事件的震相数据,拟合了适合于于田的地壳速度模型,该模型在于田MS7.3地震的精定位和地震序列的震源深度确定中得到了应用.

山西2015地壳速度模型研究

针对山西测震台网缺少适合本地区地壳速度模型的现状,在前人工作成果的基础上,基于山西测震台网2009～2014年间产出的大量震相数据,采用"线性拟合"和"折合走时"法分别确定了模型参数中速度和深度的波动范围;利用Hyposat定位程序,使用46489组模型,分别批量定位76个地震事件,并选取残差最小的一组参数作为山西2015地壳速度模型;最后运用批量定位比较残差、PTD测定深度和人工爆破等3种方法对山西2015地壳速度模型进行了验证。结果表明:在山西地区进行地震定位时,山西2015地壳速度模型相较于现有的修正J-B模型残差更小,精度更高,具有更好的适用性。

云南地区地壳速度结构的层析成像研究

利用地震波到时和体波层析成像方法反演了云南地区的P波速度结构,根据不同深度的速度异常分析了主要断裂和区域动力作用的深部效应,揭示出壳内低速层的分布范围以及与下地壳流动的联系.研究结果表明,哀牢山—红河断裂两侧的地壳速度结构存在明显的差异,滇中地区的速度异常分布与小江断裂、元谋断裂、程海断裂等南北走向的断裂一致,反映了青藏东部地壳块体顺时针旋转产生的构造效应;滇西南的速度异常分布与哀牢山—红河断裂、无量山断裂、澜沧江等断裂的走向平行,显示了印支块体朝东南方向挤出产生的影响;沿着南汀河断裂分布的低速异常则与印缅块体侧向挤压引起的构造活动有关.壳内低速异常具有分层和分区特征:在哀牢山—红河断裂西侧和澜沧江之间主要分布在地壳中上部,在小江断裂和元谋断裂附近分布在地壳中下部,在滇中地区则广泛分布于地壳底部至莫霍面附近,东、西两侧分别受到小江断裂和哀牢山—红河断裂的限制.其中攀西地区的低速异常与小江断裂和元谋断裂在此附近交汇形成的热流传输通道以及张裂时期强烈的壳幔热交换有关;在哀牢山—红河和澜沧江地区,除了印支块体向东南方向的挤出之外,印缅块体的侧向挤压和向东俯冲也对地壳深部的构造变形产生了一定的影响,由此引发的地幔上涌将导致热流物质沿着断裂通道进入地壳形成低速层.因此,哀牢山—红河断裂不仅在地壳浅部是分隔印支块体和华南块体的地质界限,也是控制两侧区域深部构造变形和壳内韧性流动的分界.

阿坝—遂宁宽角地震剖面重建藏东缘龙门山地区地壳速度结构

龙门山断裂带位于青藏高原东缘,在中生代和晚新生代经历强烈的构造变形,急剧抬升,是研究青藏高原隆升和扩展动力学过程的重要窗口.本文利用起伏地形下的高精度成像方法,对"阿坝一龙门山一遂宁"宽角反射/折射地震数据重新处理,通过走时反演重建研究区地壳速度结构.剖面自西向东跨越松潘一甘孜块体、龙门山断裂带和四川盆地,不同块体速度结构表现了显著的差异.松潘甘孜块体地表复理石沉积层内有高速岩体侵入,低速层低界面起伏不平反映了该区的逆冲推覆构造.中下地壳速度横向上连续变化,平均速度较低(约6.26 km·s^(-1)).四川盆地沉积层西厚东薄,并在西侧出现与挤压和剥蚀作用相关的压扭形态.中下地壳西薄东厚,平均速度较高(约6.39 km.s^(-1)).龙门山断裂带是地壳速度和厚度的陡变带,Moho面自西向东抬升约13 km.在整个剖面上Moho面表现为韧性挠曲,中下地壳横向上连续变化,推测古扬子块体已到达松潘甘孜块体下方.松潘甘孜块体下方中下地壳韧性变形,并在底部拖曳着被断裂切割的脆性上地壳,应力在不同断裂上积累和释放,诱发大量地震.