西太平洋俯冲板块对中国东北构造演化的影响及其动力学意义

中国东北地区在古生代期间以众多微陆块的拼合以及古亚洲洋的闭合为特征,其后又经历了中-新生代太平洋构造域及中生代蒙古—鄂霍茨克构造域的叠加与改造,以致东北地区的构造行迹显得极为复杂,而大兴安岭重力梯级带及其西部地区构造演化是否与西太平洋俯冲有关仍然存在争议.本研究利用分布于中国东北、华北地区以及韩国、日本等部分台网所接收的近震与远震走时数据获得了中国东北地区壳幔精细的三维P波速度结构.成像结果显示,太平洋板块持续西向俯冲,俯冲板片的前缘停滞在大兴安岭—太行山重力梯度带以东区域的地幔转换带之中;长白山火山区上地幔存在着显著的低速异常体,推测西太平洋板块的深俯冲脱水导致了上地幔底部岩石的熔点降低,从而形成了大范围的部分熔融物质上涌.通过分析上地幔的速度结构,我们认为由于太平洋板块的大规模西向深俯冲,在大地幔楔中发生板片脱水、低速热物质上涌等复杂的地球动力学过程;俯冲板片前缘带动上地幔中不均匀分布的地幔流强烈作用于上部的岩石圈,这对东北地区深部壳幔结构乃至大兴安岭重力梯级带的形成、演化有着重要的影响.     

大兴安岭两侧控盆断裂域地球物理场基本特征与地质意义

大兴安岭重力梯度带两侧控盆断裂域的地球物理场基本特征与构造属性存在巨大差异,本文通过研究大兴安岭西坡德尔布干断裂以及松辽盆地中央孙吴—双辽断裂附近的重力、大地电磁测深资料,并结合满洲里—绥芬河地学断面(GGT)资料,对德尔布干断裂和孙吴—双辽断裂的控盆作用以及地质意义进行论述.研究结果表明:德尔布干断裂控制了海拉尔—根河盆地的演化,并在区域动力作用下被改造;使断裂深部倾向北西,浅部倾向南东.孙吴—双辽断裂控制着松辽盆地的形成演化,断裂深部倾向近垂直,浅部主要受太平洋西向俯冲和蒙古—鄂霍茨克洋闭合的影响,在浅部产生双向逆冲推覆构造.德尔布干断裂位于盆地的附近,由于岩浆沿断裂的侵入与喷发,因此有利于生烃也有利于形成重要的金属成矿带;孙吴—双辽断裂位于盆地中央,含油气层附近的双向逆冲推覆构造可能更有利于油气的聚集,使松辽盆地成为最重要的产油盆地之一.     

中国东北地区高分辨率地壳结构:远震接收函数

利用分布在东北地区的国家地震局台网、NECESSArray台网、吉林大学在长白山及其周边地区布设的26个临时台站总计259个台站接收到的16,070条高质量的P波接收函数,采用H-k和CCP(Common Conversion Point,共转换点)叠加成像方法,获得该区高分辨率的地壳结构.观测结果显示,东北地区莫霍界面深度和地表高程总体呈镜像关系;西部大兴安岭—太行山重力梯级带附近存在莫霍界面深度陡变带;中部的松辽盆地地区受晚中生代的地壳拉伸作用影响,地壳厚度较薄,北部的小兴安岭地区和南部的华北北缘造山带可能同样受拉伸运动影响,具有较小的地壳厚度;松辽盆地莫霍界面深度由西向东逐渐减小,推测这与太平洋板块俯冲作用有关;东部地区莫霍界面结构比较复杂,依兰—伊通断裂与敦化—密山断裂之间出现复杂震相,可能与该区存在地幔物质的底侵作用有关;长白山火山地区地壳厚度较大,对应较高的波速比,推测在该区地壳内存在岩浆囊.     

高分辨瞬时振幅和瞬时相位在薄互煤层识别中的应用

东北地区煤田中的煤层一般是一个典型的低速薄层,可采煤厚约1～8 m,这使得常规地震方法勘探煤层受到很大的限制.但由于煤层与围岩组成的是一个有规律的薄互层组合,所以通过研究薄互层的地震波波形、振幅、能量分配关系等特征来进行识别成为地震勘探煤层的一种可能.而高分辨三瞬技术能够提供精细化的波形、振幅等信息,因此本文将高分辨三...     

非线性P波在二维固体中的传播特点数值模拟

波动理论一直是地震学的核心内容,非线性波在介质中是真实存在的,能够充分认识非线性波,将对波动理论的发展和进一步应用提供很大的帮助.本文从固体介质中的位移、应力、应变的基本关系出发,推导了非线性P波在二维固体中的传播的非线性方程,对此非线性方程,采用四阶差分的方法,研究其在二维空间中的传播特点,对非线性波的传播有了更深的认识和理解.     

东北亚跃进山拼贴带及邻域岩石圈结构特征的地电学证据

为进一步查清东北亚完达山地体与两侧的佳木斯地块、兴凯地块间接触关系以及对跃进山拼贴带域沉积盆地油气条件的控制作用,布设5条MT剖面,计长1104 km.结果显示:(1)研究区地电学结构主要特征为佳木斯地块从中部向南北两方向,这一稳定地块的“高阻核”减薄,兴凯地块的高阻块体自东而西逐渐加深增厚,完达山地体在南部具有较多的高阻块体,向北渐少.(2)完达山地体西南端呈一“牛角”形状范围把佳木斯地块和兴凯地块分开;与原认识的完达山地体、佳木斯地块在同江-宝清-当壁一带贴合的位置相比,从宝清开始向南移至麻山-桦林一带.(3)完达山地体构造成因包括两部分,一是俯冲引起的拼贴,二是软流圈物质的热上涌;佳木斯地块内所存在的“高阻核”边界可能是该地块东界.(4)4个沉积盆地除勃利盆地外,另外3个盆地的基底间或存在规模不大的高阻块,大多范围分布着高导带,对盆地的成烃环境是有利的.     

全极化探地雷达地下管道分类识别技术

常规探地雷达大多数是单极化雷达,单极化雷达只能获得单极化数据,对复杂环境中管道准确快速地识别比较困难。为了解决此问题,本文采用了全极化探地雷达识别管道的方法,提取了单一管道目标、多个管道目标中任何一个管道目标和受其他目标影响的管道目标的极化属性。结果表明,全极化探地雷达技术对处于极化属性受到影响环境下的管道目标均能较好地识别。因此,全极化探地雷达能够获得更加全面的目标体极化信息,有效地解决了复杂环境中管道准确快速识别比较困难的问题。     

俄罗斯贝加尔湖-日本仙台断面地震波速结构及其地质意义

本文以中俄、俄日学者合作所得到的地球物理资料为主,结合其它相关地质-地球物理数据,组构了俄罗斯贝加尔湖-日本仙台(BS)4000 km长断面,用于区域性大尺度地研究东北亚洲地壳结构和一系列地质构造问题.研究BS断面地震波速结果表明:(1)西伯利亚板块和黑龙江板块地壳结构变化较大,并可分为上、中、下部地壳,欧亚板块东部陆缘带地壳结构较简单,基本两分.贝加尔裂谷带下部地壳厚度比松辽盆地的薄约7 km,而上部地壳则相反,前者的比后者的厚约9 km.两个裂谷带在Moho界面之下的波速分布差异也较大.(2)结合前人认识,综合分析认为,贝加尔裂谷带属主动式裂谷,松辽盆地属于混合型裂谷.贝加尔裂谷形成动力主要来自地球构造圈B″层物质上涌所形成的地幔热柱的垂向作用,由BLV带佐证,松辽盆地形成动力主要来自太平洋板块斜向俯冲的中远程效应.(3)日本国所位于的西太平洋岛弧带是多地震带,除了太平洋板块俯冲产生的浅部效应、地壳中断裂与流体的直接作用等因素,本文指出仙台等速块的物性条件是岛弧带的主要不稳定因素.同时指出需要关注日本东海岸深约30~40 km的大级次地震的发生.     

长白山及邻区地壳、上地幔顶部三维速度结构

根据沿长白山布设的宽频带流动地震台站及吉林省地震台网所记录的近震P波走时数据,利用层析成像方法对长白山及邻区（39°N-45°N、122°E-130°E）深至40 km的地壳和上地幔顶部三维速度结构进行了研究。结果表明：地震的发生和分布多集中于断裂等复杂地质构造。利用较高分辨率的地壳、上地幔顶部三维速度结构证实了长白山火山区岩浆囊存在,并推测岩浆囊的位置位于火山口的西南方向,深度为10~40 km。壳内岩浆囊分布对进一步解释、认识火山灾害提供了重要的深部信息。     

基于逐减随机震源采样法的频率域二维黏滞声波方程全波形反演

全波形反演方法利用叠前地震波场的运动学和动力学信息重建地下速度结构,具有揭示复杂地质背景下构造与岩性细节信息的潜力。然而,巨大的计算量是阻碍其发展的一个瓶颈问题。为此,研究者们提出了震源编码技术来减少计算量,但是此方法在模型更新过程中会引进随机串扰噪声,降低反演结果准确性。所以,在保证计算精度的情况下,本文提出了采用逐减随机震源采样的方法来高效计算全波形反演问题。笔者将此方法应用于频率域二维黏滞声波波动方程全波形反演,开始了在频率域进行随机震源采样类方法的研究,计算过程中共使用了依次增大的8个频率段;并应用Overthrust模型来验证此类随机震源采样法的正确性。实验结果表明：基于逐减随机震源采样法的反演结果与实际Overthrust模型的拟合误差为0.065 65,而应用基于全部震源的全波形反演方法得到的反演结果与实际Overthrust模型的拟合误差为0.064 64,两者差别不大;但计算用时由740 min减少到291.2 min,即计算效率提高了2.54倍。为了更好地确定方法的有效性,将其应用于Marmousi模型进行试算。模型试算结果表明：基于逐减随机震源和基于全部震源得到的反演结果与实际Marmousi模型的拟合误差分别为0.080 12和0.078 97,相差不大;但计算用时由1 218.9 min减少到274.4 min,计算效率提高了4.44倍。综上,在保证反演精度的情况下,基于逐减随机震源采样法的频率域全波形反演方法大大减少了计算量,具有不可替代的计算优势,并且没有引进随机串扰噪声。