QβstructureofthecrustanduppermantleintheeasternSino┐Koreanparaplatform

Based on the long period surface wave data recorded by the China Digital Seismograph Network (CDSN), the Q R of fundamental mode Rayleigh wave with periods from 10 s to 146 s is determined for the eastern Sino Korean paraplatform in this paper. The Q β models of the crust and upper mantle are respectively obtained for the 4 paths, with the aid of stochastic inverse method. It shows that in the eastern Sino Korean paraplatform, the average crustal Q β is about 200, and that there exists a weak attenuation layer in the middle crust (about 10～20 km deep) which is possibly related to earthquake prone layer. A strong attenuation layer (low Q ) of 70 km thick extensively exists in the uppermost mantle, with the buried depth about 80 km. The average Q R of fundamental mode Rayleigh wave is between the value of stable tectonic region and that of active tectonic region, and much close to the latter.

Crustal structure beneath the Songpan——Garze orogenic belt

The Benzilan-Tangke deep seismic sounding profile in the western Sichuan region passes through the Song-pan-Garze orogenic belt with trend of NNE. Based on the travel times and the related amplitudes of phases in the record sections, the 2-D P-wave crustal structure was ascertained in this paper. The velocity structure has quite strong lateral variation along the profile. The crust is divided into 5 layers, where the first, second and third layer belong to the upper crust, the forth and fifth layer belong to the lower crust. The low velocity anomaly zone gener-ally exists in the central part of the upper crust on the profile, and it integrates into the overlying low velocity basement in the area to the north of Ma'erkang. The crustal structure in the section can be divided into 4 parts: in the south of Garze-Litang fault, between Garze-Litang fault and Xianshuihe fault, between Xianshuihe fault and Longriba fault and in the north of Longriba fault, which are basically coincided with the regional tectonics division. The crustal thickness decreases from southwest to northeast along the profile, that is, from 62 km in the region of the Jinshajiang River to 52 km in the region of the Yellow River. The Moho discontinuity does not obviously change across the Xianshuihe fault based on the PmP phase analysis. The crustal average velocity along the profile is lower, about 6.30 km/s. The Benzilan-Tangke profile reveals that the crust in the study area is orogenic. The Xianshuihe fault belt is located in the central part of the profile, and the velocity is positive anomaly on the upper crust, and negative anomaly on the lower crust and upper mantle. It is considered as a deep tectonic setting in favor of strong earthquake's accumulation and occurrence.

The Crust-Mantle Structure in Zhangbei-Shangyi Earthquake Area

The seismic data obtained from the wide angle reflection and refraction profiles that pass through Zhangjiakou area of Hebei Province were interpreted. Some conclusions drawn from the result are as follows: (1) The nearly EW-trending Zhangbei-Chongli crustal fault zone and WNW-trending Zhangjiakou-Bohai Sea deep crustal fault zone meet in the Zhangbei earthquake (Ms = 6.2) area; (2) At the intersection, the two deep crustal fault zones that stretch to the Moho and the discontinuities of interfaces within the crust form the path for large area basalt eruption in Hannuoba; (3) In the earthquake area, the local velocity reversal in the middle-upper crust and abnormal low velocity zone in the lower crust imply that the magmatic activity there is still fairly violent; and (4) The recent activity of Zhangjiakou-Bohai Sea deep crustal fault zone may be the main cause of the Zhangbei earthquake.

中亚造山带南部—鄂尔多斯盆地北部的壳幔结构特征及其构造意义

鄂尔多斯盆地北部至中亚造山带的广大地区,经历了早前寒武纪华北克拉通的形成、古生代古亚洲洋闭合、中生代陆内造山、新生代裂陷等系列重大地质事件,且该区赋存大规模能源和矿产资源、发育河套地震带,因此该区壳幔结构特征对其地质演化过程、资源富集机制、地震孕育机理均具有重要指示意义.本文基于内蒙古满都拉—陕北延川宽频带线性地震台阵资料,开展同剖面人工源地震测深结果约束下的多频接收函数和面波频散联合反演、接收函数共转换点叠加成像研究,构建了纵跨中亚造山带南部—阴山造山带—河套地堑—鄂尔多斯盆地北部一线的地壳上地幔精细结构.研究结果显示:沿剖面Moho面存在较大起伏,深度变化范围为35~48 km,整体上呈现以河套地堑为中心,相向汇聚、分段加深的近似对称图案;河套地堑地段,Moho面以穹窿形上隆的方式完成过渡,Moho面上隆、上地幔低速区的分布范围与孔兹岩带分布之间具有较好的一致性;大青山、乌拉山、色尔腾山交汇部位的地震活动分布,在空间上呈现速度结构迥异、相对独立的花状构造特征.以上特征指示研究区地壳在古元古代鄂尔多斯—阴山地块碰撞拼合、古生代中亚造山带造山的构造格架基础上,主要记录了中生代燕山运动B幕的强烈南北向挤压变形,并叠加了新生代以来,特别是新近纪至今鄂尔多斯北缘的强烈伸展断陷作用;渐新世河套地堑的初始发育是基于古元古代鄂尔多斯—阴山地块的碰撞拼合带启动的,意味着克拉通陆核的早期结合带在后期演化中依然保持着构造薄弱带的属性;大青山山前断裂、色尔腾山山前断裂是交汇区的主干断裂,它们均具备正断和走滑性质,而乌拉山山前断裂、北缘断裂分别在两者之间起到调节作用,推测1996年包头6.4级地震的发震断层对应北部色尔腾山山前断裂东段沿南倾方向在地壳深部的延伸.

S-wave crustal and upper mantle's velocity structure in the eastern Tibetan Plateau——Deep environment of lower crustal flow

A teleseismic profile consisting of 26 stations was deployed along 30°N latitude in the eastern Tibetan Plateau. By use of the inversion of P-wave receiver function, the S-wave velocity structures at depth from surface to 80 km beneath the profile have been determined. The inversion results reveal that there is significant lateral variation of the crustal structure between the tectonic blocks on the profile. From Linzhi north of the eastern Himalayan Syntaxis, the crust is gradually thickened in NE direction; the crustal thickness reaches to the maximum value (~72 km) at the Bangong-Nujiang suture, and then decreased to 65 km in the Qiangtang block, to 57―64 km in the Bayan Har block, and to 40―45 km in the Sichuan Basin. The eastern segment of the teleseismic profile (to the east of Batang) coincides geographically with the Zhubalong-Zizhong deep seismic sounding profile carried out in 2000, and the S-wave velocity structure determined from receiver functions is consistent with the P-wave velocity structure obtained by deep seismic sounding in respect of the depths of Moho and major crustal interfaces. In the Qiangtang and the Bayan Har blocks, the lower velocity layer is widespread in the lower crust (at depth of 30―60 km) along the profile, while there is a normal velocity distribution in lower crust in the Sichuan Basin. On an average, the crustal velocity ratio (Poisson ratio) in tectonic blocks on the profile is 1.73 (σ = 0.247) in the Lhasa block, 1.78 (σ = 0.269) in the Banggong-Nujiang suture, 1.80 (σ = 0.275) in the Qiangtang block, 1.86 (σ = 0.294) in the Bayan Har blocks, and 1.77 (σ = 0.265) in the Yangtze block, respectively. The Qiangtang and the Bayan Har blocks are characterized by lower S-wave velocity anomaly in lower crust, complicated Moho transition, and higher crustal Poisson ratio, indicating that there is a hot and weak medium in lower crust. These are considered as the deep environment of lower crustal flow in the eastern Tibetan Plateau. Flowage of the ductile material in lower crust may be attributable to the variation of the gravitational potential energy in upper crust from higher on the plateau to lower off plateau.

Tomographic imaging of P wave velocity structure beneath the region around Beijing

The three-dimension crustal and upper mantle structures in the region around Beijing were studied by seismic tomography. We used the P wave arrival times from local and teleseismic events. These events were recorded by 250 stations of the North China Seismic Array and 108 stations of the Beijing Telemetry Seismic Network. 118 869 P wave arrivals from 10 285 local events and 12 189 P wave arrivals from 107 teleseismic events were used in the inversion. We obtained the 3-D P wave velocity structure of the crust and upper mantle with the horizontal resolution of 0.3° in the studied region. The tomographic imaging shows the remarkably heterogeneous velocity variation. The velocity anomalies are in well agreement with the geological structure in the shallow crust. The different relationships between seismic activities and velocity anomalies may imply the different seismogenic structure and mechanism. Beneath the Moho under Taihangshan mountain and Yanshan mountain, we found the high velocity anomalies deep to 120 km and 200 km, respectively. The deep high velocity zone may be explained by the existence of the mountain root under Yanshan mountain. The high velocity anomalies in the upper mantle of North China basin may be the relics of the de-rooting from the former craton mantle lithosphere.

INVERSION OF MULTILAYERED VARIABLE DENSITY MODELS AND STUDY OF CRUSTAL AND UPPER MANTLE STRUCTURE

This paper presents a direct gravity inverse method of multilayered variable density models, and gives gravity forward formulae under various conditions of density-depth functions such as the constant, exponential, linear, sine and cosine, cubic spline, and Fourier progression. The testing of theoretical models and the analysis of real examples have been made for the cubic spline function and have proved that the method is effective. Other formulae can be applied under corresponding conditions by means of optimization or other methods.

松辽盆地地壳热结构与深部热源条件

松辽盆地是中国中低温地热能的重点地热资源区。利用最新地震成像资料,结合重、磁、地热观测数据及盆地构造演化与地幔热流关系,计算分析了松辽盆地深、浅地层热量配分比例,莫霍面与居里面深度,盆地生热率结构。结果表明:①松辽盆地浅部地壳的地温场以传导传热为主;②盆地中心莫霍面上隆,但上地幔热流处于衰减回落状态,上地幔供热不足导致莫霍面温度相对周缘要低;③盆地中心居里面较深,与上地幔热松弛相关;居里面之上,受花岗岩较高放射性生热率影响,地温梯度较高;居里面之下,受地幔热流衰减回落影响,地温梯度下降。综上所述,中央坳陷区上地幔处于热流衰减的热松弛阶段,其对地表热流贡献小于上地壳放射性生热对地表热流的贡献,松辽盆地中部地表热异常成因主要是地壳上部的花岗岩放射性生热。

天山造山带壳幔结构与陆内变形机制研究进展

天山作为当今世界上最为典型的陆内造山带,对于其深部结构和新生代构造变形过程的研究一直是地球科学领域的前沿和热点,并已经取得大量成果.本文系统总结了近年来利用地震学方法对天山造山带及其邻区壳幔结构研究的最新进展以及存在的争议.这些研究发现包括地壳厚度、莫霍面形态、地幔转换带厚度、地震波速、Q值结构在内的多结构参数的变化与区内各个大地构造单元的对应性较好,彰显出盆-山深部结构的显著差异.研究区各向异性结构复杂,地壳内部的偏振方向存在明显的横向变化,并在上地幔深度转换为和造山带走向基本一致.另外,在中下地壳和上地幔顶部,天山大部表现为明显的低速异常.以上结果揭示了陆内俯冲和地幔上涌对于塑造现今天山复杂构造格局与地质地貌特征的重要意义.然而,现有研究对于我国新疆境内天山壳幔各向异性、岩石圈底界面以及地幔转换带的分辨率还远远不够,并且对于一些重要的结构参数及其解释尚未达成一致的认识.密集流动地震台阵观测和多种地球物理资料的联合分析是解决这一问题并增进对陆内造山带深部动力学过程认识的有效途径.

A NEW DISCOVERY ON THE STRUCTURE OF THE EARTH'S CRUST AND UPPER MANTLE IN JIANGSU, ZHEJIANG AND ANHUI PROVINCES OF EAST CHINA

The author in this article has specially studied the deep structural contour of the earth’s crust in JZA region. Now, I further manifest that the crust-to-top of upper mantle in the region is subdivided into the seven density interfaces and eight-layered media by using the method of N-layered variable density. It is

青藏高原东部壳幔速度结构和地幔变形场的研究

在青藏高原东部地球动力学问题中,笔者在文中主要考虑与地壳上地幔速度结构和地幔变形场有关的问题,它涉及当前流行的下地壳流动模型和壳-幔的耦合-解耦模型。在2000年完成的穿过川西高原和四川盆地的深地震测深剖面,揭示了川西高原的地壳结构具有地壳增厚(主要是下地壳增厚)、地壳平均速度低等特点,显示地壳的缩短与增厚的碰撞变形特征。根据川西高原上设置各爆炸点的记录截面图共同呈现PmP(莫霍界面反射波)弱能量的特点,推断在川西高原的下地壳介质具有强衰减(Qp=100～300)的性质,支持存在下地壳流动的模型。青藏高原东部和川滇西部地区的上地幔各向异性(SKS波快波偏振方向和快慢波延迟时间)的初步结果表明,这两个地区的壳-幔变形特征是不同的,尽管它们在地理位置上属于同一个板块碰撞带。在青藏高原内部的壳幔变形属于垂直连贯变形,它以缩短为主,而高原外部的地壳(或岩石圈)则相对于其下方地幔运动。在高原内部和外部之间存在一个重要的地幔变形过渡带。然而,高原内部的垂直连贯变形与高原内部存在大范围下地壳流动的模型不一致。笔者在该地区开展了近两年的宽频带流动地震观测,试图从地震记录中确定过渡带的位置和探讨它的流变性质。文中扼要回顾已经取得的结果,并介绍正在进行的研究。

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 .

华北克拉通晚中生代壳-幔拆离作用:岩石流变学约束

大陆岩石圈的流变学结构对于岩石圈深部过程(壳/幔过程)有着深刻的影响,直接表现在岩石圈壳-幔结构与浅部构造上。本文注意到华北克拉通晚中生代岩石圈减薄期间地壳的伸展、拆离与减薄在不同地区的宏观、微观构造及地壳岩石流变学等方面的差异表现与区域变化,以及现今和晚中生代时期岩石圈厚度的不均匀性。讨论了以水为主体的地质流体的存在对于岩石圈流变性的影响。综合克拉通东部与西部地壳/地幔厚度变化特点以及下地壳和上地幔含水性特点,阐述了晚中生代时期华北克拉通岩石圈内部壳幔耦合与解耦的规律,提出了华北岩石圈壳-幔拆离作用模型以解释华北克拉通晚中生代岩石圈减薄的基本现象与深部过程。提出区域性伸展作用是岩石圈减薄的主要动力学因素,东部地区在晚中生代伸展作用过程中壳-幔具有典型的解耦性,上部地壳、下部地壳和岩石圈地幔的变形具有显著差异性。而西部区壳幔总体具有耦合性,下地壳与岩石圈地幔共同构成流变学强度很高且难以变形的岩石圈根。

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

汶川M_S8.0地震:川西流动地震台阵观测数据的初步分析

2006年10月，中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室，在中国四川西部（100°～105°E，26°～32°N）布设了由297个宽频带地震台组成的密集流动地震观测台阵。截至2008年6月，川西台阵已记录远震事件（mb〉5．0，30°≤△≤90°）690个。5．12汶川Ms8．0地震的发生为检验川西台阵观测系统的观测能力和工作状况提供了机会。文中对5．12汶川地震及其强余震序列观测记录进行了初步分析。结果表明：1）已发布的5．12汶川地震及其强余震参数有必要进一步修正，它们的震中位置可能存在8～24kin误差，主震震源深度为19km的估计可能更接近实际情况；2）2008年5月16日理县（Ms 5．9）地震的波场分析表明：该地震面波不发育，它不可能是一个浅源地震，地震动速度波场垂直及水平分量峰值的异常增大与断层密切有关，在不考虑地形地貌、土质条件等因素的情况下，震中距200～250km范围内的地震动速度峰值异常增大可达正常衰减的4倍以上；3）利用接收函数方法对四川盆地和松潘-甘孜地块地壳结构的初步分析表明：四川成都北侧地壳厚度达到46km，四川盆地地壳从西向东逐渐增厚，下地壳显示了较为坚硬的特征，松潘-甘孜地块的地壳结构存在十分复杂的横向变化，汶川地震震源区的地壳厚度达到了52km，深度14～20km范围地壳为复杂的高速结构，其s波平均速度超过4．0km／s，汶川地震应位于这个高速介质区内，其中下地壳为平均s波速度约3．6km／s的低速结构，它提供了其上部地壳横向运动的松弛边界条件。这个观察与地震波场观测给出的地震动速度振幅衰减异常增大吻合。

华南及南海北部地区瑞利面波层析成像

基于华南及周边地区106个宽频带地震台站多年记录的MS≥5.0中浅源地震事件,开展瑞利面波层析成像和速度结构特征研究,获得了华南大陆及南海北部地区10~100s瑞利波群速度分布图像和典型剖面下方地壳上地幔速度结构,为理解该地区构造演化和深部过程提供约束.考虑到实际地震射线的覆盖情况以及华南地区主要构造的主体展布特征,本文同时采用传统的规则网格剖分和平行主要构造走向的非规则网格剖分方法,分别进行分格频散反演,开展了不同参数化方案对反演结果影响的对比分析研究.基于瑞利面波层析成像结果,进行了典型剖面横波速度结构反演,重建了华南地区由内陆至南海海域主要构造单元的壳幔横波速度结构.研究结果表明,扬子和华夏块体地壳上地幔结构特征差异显著,扬子块体地壳和岩石圈厚度均大于华夏地块,且扬子块体上地幔顶部速度较华夏块体低,岩石圈厚度在雪峰山造山带下方发生过渡和转换;南海北部陆缘和南海海盆上地幔速度较高且形态相对完整,表现为非火山型大陆边缘和已停止扩张海盆的壳幔结构特征.

青藏高原东南缘壳幔结构探测研究新进展

青藏高原东南缘的岩石圈变形特征和动力学过程显著不同于以正向碰撞为主要形式的青藏高原本体。其变形样式在地壳浅部以侧向滑移为主,并伴随一系列尚待揭示的深部过程。毫无疑问,青藏高原东南缘的岩石圈结构探测研究是理解青藏高原碰撞造山、深部动力学过程不可或缺的重要环节。而揭示与侧向碰撞变形的深部过程相伴生的成矿带的岩石圈三维结构和深部动力学背景,对大陆碰撞成矿理论框架的完整性至为关键。通过对青藏高原东南缘的壳幔结构探测研究成果和基本认识进行了较系统的梳理,重点介绍青藏高原东南缘及邻区深部结构地震学探测研究近十几年的新进展、新认识,主要涉及壳幔结构的天然地震成像、人工源地震探测剖面和深部动力学等研究方向,供对青藏高原地学研究感兴趣的地质科研人员参考。

青藏高原东北缘壳、幔深部结构研究的进展与问题

青藏高原东北缘处于青藏高原向中国大陆内部扩展的前缘部位,其地质构造复杂,岩石圈变形样式丰富,是探索大陆内部岩石圈构造变形与深部过程的天然实验室。半个多世纪以来,该地区已开展了多期次以揭示壳、幔深部结构为目标的地球物理探测,通过收集前人的研究成果,对青藏高原东北缘的壳、幔深部结构研究进展以及存在的问题作了简要介绍和初步讨论。国内外最新研究成果表明:1)青藏高原东北缘地壳较厚,但普遍缺失高速铁镁质下地壳,其低泊松比属性预示该地区下地壳流不发育;2)高原东北缘大部分区域保留有较厚的岩石圈,且上地幔各向异性快轴方向与地表构造走向基本一致,表明该地区壳、幔耦合变形可能性较大;3)昆仑断层南北两侧壳、幔深部结构存在较大差异,预示其是上地幔变形的转换带。

柴达木盆地东缘和祁连造山带中段地震面波层析成像

作为藏北宽频地震国际合作INDEPTH-IV项目后续工作的一部分,项目组于2010年9月—2011年8月期间在柴达木盆地东缘和祁连造山带中段,大致沿北东方向部署了25个宽频地震观测台。通过对记录的地震事件面波和台站间环境噪音互相关格林函数频散曲线的提取和面波层析成像的研究发现,研究区地壳和上地幔顶部的横波速度结构由柴达木盆地东缘向阿拉善地体西南缘发生了非常明显的横向变化。介于二者之间的祁连造山带存在明显的中下地壳低速异常。地壳厚度大致由柴达木盆地东缘的62km向北东至阿拉善地体西南缘迅速减薄至大约38km。

天山地壳非均匀性与地震分布

根据重力、航磁及地震波传播速度等地球物理资料，研究了天山地区的深部构造特征。发现天山两缘是地壳物质组成变化较大的场所，也是介质结构最不稳定的区域。地震的发生不仅涉及到地表断裂构造的分布和活动方式，而且与深部物质的非均匀程度有一定的联系。大部分中强地震都发生在地壳中部附近不同速度体之间的梯度带附近，那里是深部介质分布最不均匀的构造层位。它的存在与中强地震的孕育场所密切相关，在构造应力的作用下很容易发生形变甚至破裂引发地震。