青藏高原东北缘地壳S波速度结构及其动力学含义--远震接收函数提供的证据

利用青海和甘肃地震台网2007-2009年记录的远震波形资料,提取多频段P波接收函数,反演得到了青藏高原东北缘及相邻地块下方0~100 km深度的地壳和上地幔S波速度结构.结果表明:(1)青藏高原东北缘的上、下地壳之间普遍存在一个S波速度低速层,其深度由南端的约35 km 向北变浅约为20 km,推测该低速层为一壳内滑脱层,表明东北缘地区的上地壳变形与下地壳解耦,从滑脱层的深度分布可以认为青藏高原东北缘的地壳缩短自南向北进行,现阶段以上地壳增厚为主;(2)昆仑-西秦岭造山带的下地壳厚度较北侧的祁连地块薄,一种推测是西秦岭造山带的下地壳抗变形能力更强,也可能这种差异在块体拼合前已经存在;(3)青藏高原东北缘及鄂尔多斯和阿拉善地块的下地壳S波速度随深度的增加而增加,这种正梯度增加的S波速度结构反映较高黏滞性的下地壳,推测青藏高原东北缘的地壳结构不利于下地壳流的发育.     

青藏高原东北缘海原构造带马东山阶区深部电性结构特征及其构造意义

海原—六盘山构造带是青藏高原东北缘地区的一条重要边界,在海原断裂带和六盘山断裂带接触区形成了特殊的马东山挤压阶区,本文对跨过该挤压阶区一条密集测点大地电磁剖面数据进行了处理和二维反演,获得的深部电性结构图像揭示在马东山挤压阶区深部电性结构表现为在高阻背景下镶嵌多个向西南倾斜的低阻条带电阻率结构样式,并在深度约25 km汇聚到中下地壳低阻层内,共同组成"正花状"结构;海原—六盘山构造带西南侧到陇中盆地区间呈现高、低阻相互"楔合"的深部结构特征,而其东北侧的鄂尔多斯西缘带自地表到中下地壳为较完整的高阻块体.另外结合跨过海原断裂带中段和西秦岭造山带的大地电磁探测结果,对海原—六盘山构造带分段性及其两侧的陇中盆地和鄂尔多斯地块的接触关系进行了研究分析.大地电磁探测成果佐证了在海原断裂带中段为具有走滑特点的断裂,而其尾端与六盘山断裂带斜交区域的马东山地区发生了强烈的逆冲推覆与褶皱变形;活动构造研究发现沿海原断裂带所产生的左旋走滑位移被其尾端的马东山、六盘山以东西向的地壳缩短调节吸收,GPS观测表明青藏高原东北缘地区现今构造变形分布在海原—六盘山构造带以西上百公里的范围内,陇中盆地—海原—六盘山构造带和鄂尔多斯地块一线的深部电性结构图像也很好地解释了该区变形状态：海原—六盘山构造带带及西南盘的陇中盆地的中下地壳非常破碎,在青藏高原向北东方向的推挤下容易发生变形,而北东盘鄂尔多斯地块地壳结构完整,很难发生构造变形.对海原—六盘山构造带马东山阶区和龙门山构造带的深部电性结构及变形特征等进行了比较分析,发现该区有与2008年汶川地震相似的深部构造背景,应重视该区强震孕育环境的探测研究.     

利用接收函数研究郯庐断裂带鲁苏皖段及邻区地壳结构特征

利用郯庐断裂带鲁苏皖段及邻区的261个宽频带地震台站5年记录的763个远震波形数据,计算并筛选得到了10846条远震P波接收函数.采用P波接收函数H-κ法得到了该区的地壳厚度和壳内平均泊松比值,并采用共转换点叠加法进一步揭示台站下方Moho界面的起伏形态.研究发现：⑴研究区Moho界面埋深在27~40 km范围内变化,平均深度在~34 km,总体上以郯庐断裂带为界呈现出东薄西厚的特征.地壳厚度在不同块体之间或者是块体内部存在着明显差异,表明不同的地质构造单元经历了不同的构造演化过程.⑵研究区地壳泊松比在0.15~0.32之间变化,平均泊松比为0.24,略低于全球陆壳和中国陆壳平均泊松比值;然而,较大的泊松比浮动范围却意味着研究区内地壳物质具有强烈的横向非均匀性及物质组成的复杂性.沿郯庐断裂带展布着一条NNE-SSW方向的泊松比高值异常带,推测是镁铁质基性岩沿郯庐断裂带上涌至地壳所致,亦或是高温高压的幔源热物质底侵至下地壳所致.⑶研究区的地壳厚度和壳内平均泊松比存在着反相关的关系;地壳厚度和地表地貌特征呈镜向关系,即造山隆起区Moho界面埋藏较深,而平原盆地区Moho界面埋藏较浅.Moho埋深等值线分布图和研究区布格重力异常特征对应良好.⑷共转换点（Common Conversion Point,CCP）叠加法对Moho界面的刻画与H-κ叠加法求得的地壳厚度结果具有较好的一致性.CCP剖面表明郯庐断裂带不仅是扬子断块区和华北块体的分界断裂,更是一条切割Moho面、深抵上地幔的深大超壳断裂带,错距达4~7 km.⑸研究区内部分台站下方存在壳内分界面,仍能通过改变壳内速度后采用H-κ法获得其埋藏深度.

     

基于接收函数方法研究川滇块体东边界的地壳厚度和泊松比

本文使用沿川滇块体东边界主要断裂带(安宁河、则木河、小江断裂带)布设的37个临时台站和四川区域台网14个固定台站记录的远震波形资料,用时间域迭代反褶积方法提取接收函数,采用接收函数H-κ反演方法得到了30个台站下方的地壳厚度和泊松比。研究结果表明,川滇块体东边界的地壳厚度表现为自西向东由60km左右向华南块体(35km左右)逐渐减薄的过渡带特征:以安宁河—大凉山断裂带为界,以西地壳厚度平均在54km左右,以东作为华南块体与川滇块体的交界前缘,地壳厚度在42~48km之间。以小江断裂带与则木河断裂带交汇处为界,其南北两侧的地壳岩性和组分差异明显。小江断裂带北段泊松比值在0.20~0.27之间,表明其地壳物质组分主要为中基性岩石。而以北的安宁河、则木河及马边—盐津断裂带的泊松比值大多位于0.27~0.32之间。安宁河—则木河断裂带附近多数台站的泊松比值0.30,可能是部分熔融造成的。     

青藏高原东北缘地壳各向异性及其动力学意义

利用中国地震科学探测台阵项目二期（ChinaArray Ⅱ）81个台站的地震数据,使用时间域反褶积方法提取接收函数,挑选满足要求的高质量Ps震相,通过改进的剪切波分裂计算方法获取了53个台站共130对高质量各向异性参数对.地壳各向异性分析指出,研究区东南部地区地壳各向异性方向为NWW向,与XKS各向异性方向、GPS速度场三者近平行关系,说明该地区在青藏高原向欧亚大陆增生的过程中是一个耦合的连贯变形过程;位于研究区中、北部地区的地壳各向异性方向表现为NEE-SWW或E-W方向,与GPS速度场方向一致,而与XKS结果的偏振方向大角度相交,说明该地区受到青藏高原下地壳塑性管道流的影响,可能存在壳幔解耦作用.

     

青藏高原东缘强烈盆山相互作用区的地壳各向异性特征及其动力学意义探讨

基于横跨青藏高原东缘龙门山造山带的链式宽频带台阵数据,通过系统拾取28个台站观测到的147个远震事件所对应的Pms转换波分裂参数,获得了青藏高原东缘强烈盆山相互作用区不同构造域的地壳各向异性特征.结果表明,青藏高原东缘盆山相互作用区的地壳各向异性具有明显的分区性,松潘—甘孜地块的地壳各向异性强度(分裂时差约0.28 s)明显大于四川盆地(分裂时差约0.16 s);在快波偏振方向上,剖面西段阿坝次级块体与剖面东段四川盆地的快波方位基本一致,而在松潘—甘孜地块内部,沿剖面自西北至东南,即由阿坝次级块体至龙门山断裂带,快波偏振方位发生系统的顺时针旋转,由NNW(-24°)旋转至NNE(13°)并最终与龙门山造山带近乎平行,体现出盆山相互作用区不同块体在块体边界断裂协调或控制下的形变特征.     

青藏高原东北缘甘东南地区地壳各向异性特征及构造意义

本文利用径向和切向接收函数确定地壳各向异性的方法,处理了布设在青藏高原东北缘甘东南地区、横跨西秦岭北缘等断裂的24个密集宽频带流动台站远震资料,得到了研究区地壳各向异性特征.结果显示,平均快波方向呈现NW-SE、NWW-SEE及NNW-SSE,平均分裂时间0.56 s.甘东南中部及北部地区快波方向与GPS速度方向、前人利用XKS波分裂获取的快波方向及该地区断层展布方向基本一致,说明该地区壳幔运动可能是耦合的.同时研究区南部少数台站快波方向呈现NNW-SSE,与断裂方向及GPS速度方向有一定夹角,表明台站下方壳幔运动可能是解耦的.全区快波方向自北向南由近E-W逐渐转变为NW-SE,最后变为NNW-SSE.据此推测地壳在该区的变形挤压有顺时针方向旋转的趋势,这与该区块体挤压应力方向一致.

     

利用双差成像方法反演青藏高原东北缘及其邻区地壳速度结构

利用区域尺度双差层析成像方法,使用2009年1月至2017年2月的近震资料,对青藏高原东北缘及其邻区内记录到的地震事件进行震源位置和三维速度结构的联合反演.重新定位后震源空间位置得到明显改善,浅层的地震波速与地形和沉积层厚度对应较好,研究区地震主要发生在河西走廊过渡带的低泊松比区域.本文将研究区分为五个区域并分别对其层析成像结果进行了讨论,结果显示研究区不同地块之间地壳结构变化明显,地壳物质整体呈酸性,青藏高原东北缘地壳增厚可能主要发生在中下地壳.

     

鄂尔多斯块体西缘地壳介质各向异性:从银川地堑到海原断裂带

通过收集鄂尔多斯块体西缘固定地震台网2010年6月至2017年8月的近场地震资料,选择符合剪切波分裂分析的14个台站记录的共137个有效事件波形,得到了剪切波分裂参数,即快剪切波（简称快波）偏振方向和慢剪切波（简称慢波）时间延迟.结果表明,研究区的快波偏振方向和慢波时间延迟具有明显的分区特征,快波偏振方向主要与构造应力场方向或者断层走向大体一致.鄂尔多斯西缘紧邻块体边界的台站,快波偏振方向自北向南呈现NS、NNE、NE向的变化,与青藏高原东北缘主压应力方向变化基本一致.银川地堑东西两侧的快波偏振方向有差异,东侧区域主要受青藏高原NNE向挤压和黄河-灵武断裂共同影响,而西侧区域可能受到阿拉善块体与鄂尔多斯块体之间的NW方向的主张应力和阿拉善块体内部应力分布的影响;鄂尔多斯块体、阿拉善块体与青藏高原的交汇区快波优势偏振方向为NE向,与青藏高原东北缘主压应力方向一致;海原断裂带及以南区域快剪切波优势偏振方向为WNW向,与断裂走向基本一致,较好的说明了海原断裂带为活跃的活动断裂.构造与断裂分布都是控制快波偏振方向的主要因素,走滑断裂上的台站快波偏振方向与断裂走向一致,表明这些台站主要受到断裂的强烈影响;走滑断裂附近的个别台站快波偏振方向呈现与构造应力场一致的方向,表明几乎没有受到断裂的影响.鄂尔多斯、阿拉善与青藏高原的交汇区平均时间延迟高于其他地区,反映了青藏高原在NE向运动过程中,受到稳定的鄂尔多斯块体阻挡作用,导致了交汇区地壳介质各向异性程度增加.以海原断裂带到六盘山断裂带为界,其两侧区域的各向异性差异性明显,揭示了应力与介质特性的差异,暗示其邻近区域,特别在海原断裂带东端到六盘山断裂带与鄂尔多斯块体西缘交汇区域,可能有较高的强震危险背景.本研究还对该区域的地壳和上地幔的耦合问题进行了初步讨论.

     

利用接收函数、背景噪声频散和Rayleigh波ZH振幅比联合反演青藏高原东北缘及周边地区地壳结构

本文对在青藏高原东北缘及邻近地区架设的571套宽频带流动地震台站记录到的连续波形数据进行处理,通过联合反演P波接收函数、背景噪声频散和Rayleigh波ZH振幅比,获得了研究区高分辨率三维地壳S波速度（V_S）结构.研究结果显示,松潘—甘孜块体和西秦岭造山带以及北祁连造山带下方15~40 km的深度范围内存在很显著的S波低速异常体.其中,松潘—甘孜块体和西秦岭造山带下方的低速异常体很可能与部分熔融有关,且造成部分熔融的原因除了剪切加热外,还有可能是软流圈物质上涌和地壳内部的放射生热.而北祁连造山带的低速异常体则可能由地表隆升和地壳增厚所造成.阿拉善块体内部分布有很多不太显著的低速异常体,这可能与阿拉善块体经历了复杂的构造变形有关.在银川—河套地堑下方20~35 km的深度范围内同样观测到了相对不太显著的低速异常体,这更可能与基性岩浆的底侵作用有关.

     

青藏高原东北缘地壳及上地幔顶部速度结构研究

本文利用青藏高原东北缘71个固定台站与418个流动台站记录到的天然地震事件资料,采用双差层析成像方法对近震走时数据进行反演,获得了研究区高分辨率的三维P、S波速度结构和地震重定位结果.研究结果表明,本文给出的P、S波速度模型较已有的全球模型能更好的解释体波走时与面波相速度观测资料.松潘—甘孜和祁连构造带下方20～40 ...     

Geometric form of Haiyuan fault zone in the crustal interior and dynamics implications

The deep seismic reflection data on profile HY2 are reprocessed by the method of simultaneous inversion of velocity distribution and interface position. By the travel-time inversion with the data of the diving wave Pg and fault plane reflection wave, we determine the geometric form and velocity of Haiyuan fault zone interior and surrounding rock down to 10 km depth. The measured data show that the amplitudes have strong attenuation in the range of stake number 37–39 km, suggesting the fault zone has considerable width in the crustal interior. The results of this paper indicate that to the north of the fault zone the crystalline basement interface upheaves gradually from southwest to northeast and becomes shallow gradually towards northeast, and that to the south of the fault zone, within the basin between Xihua and Nanhua mountains, the folded basement becomes shallow gradually towards southwest. The obliquity of the fault zone is about 70° above the 3 km depth, about 60° in the range of the 3–10 km depths. From the results of this paper and other various citations, we believe that Haiyuan fault zone is in steep state from the Earth’s surface to the depth of 10 km. Foundation item: Joint Seismological Science Foundation of China (201001) and State Key Basic Research Development and Programming Project (95-13-02-02). Contribution No. RCEG200308, Exploration Geophysical Center, China Earthquake Administration.     

Crustal thickness,VP/VS ratio,and shear wave velocity structures beneath Myanmar and their tectonic implications

The crustal structure in Myanmar can provide valuable information for the eastern margin of the ongoing Indo-Eurasian collision system. We successively performed H–k stacking of the receiver function and joint inversion of the receiver function and surface wave dispersion to invert the crustal thickness (H), shear wave velocity (V_S), and the V_P/V_S ratio (k) beneath nine permanent seismic stations in Myanmar. H was found to increase from 26 ?km in the south and east of the study area to 51 ?km in the north and west, and the V_P/V_S ratio was complex and high. Striking differences in the crust were observed for different tectonic areas. In the Indo-Burma Range, the thick crust (H ?～ ?51 ?km) and lower velocities may be related to the accretionary wedge from the Indian Plate. In the Central Myanmar Basin, the thin crust (H ?= ?26.9–35.5 ?km) and complex V_P/V_S ratio and V_S suggest extensional tectonics. In the Eastern Shan Plateau, the relatively thick crust and normal V_P/V_S ratio are consistent with its location along the western edge of the rigid Sunda Block.     

接收函数揭示的兴蒙造山带西南部的地壳结构特征

针对构造演化历史甚为复杂的兴蒙造山带的地壳结构探测较为有限的问题,本研究利用2016-2018年布设在兴蒙造山带西南部的第3期NECsaids地震台阵和固定地震台及NECESSArray的流动台数据,采用时间域最大熵谱反褶积方法提取到研究区的24027条高质量P波接收函数,进而采用H-κ和共转换点（CCP）叠加方法以及分层剥离转换震相分析地壳各向异性的方法来辨识研究区的地壳结构特征.分析表明：研究区地壳各向异性整体呈近NW向和近EW向,与区域速度场和板块绝对运动方向一致,表明现今地壳结构主要受控于太平洋板块构造域;大兴安岭-太行山重力梯级带是明显的地壳结构差异过渡区,其西侧地壳厚度明显高于东侧且呈降低趋势,而平均波速比则呈现东西两侧盆地较高的分布特征;局部地区的高波速比和不同的各向异性特征则显示受到新生代火山和断裂活动的改造作用,二连盆地的厚地壳和复杂的各向异性特征则展现出古亚洲洋闭合及蒙古-鄂霍茨克和古太平洋等多期构造作用的可能影响.

     

Geometric form of Haiyuan fault zone in the crustal interior and dynamics implications

Introduction The deep faults in the crust have direct relation to the occurrence of earthquakes and the dis-tribution of active seismic zones, so the researches on the geometric form and physical parametersof deep crustal faults are always an important problem in seismology. The researches are not onlysignificant to knowledge the deep tectonic background of strong earthquake and seismogenicmechanism, but also play a very important role in earthquake hazard estimation and earthquakeprevent…     

新疆巴楚和塔什库尔干地震台下方地壳结构研究

Using the teleseismic waveform data recorded by the seismic station Bachu( hereafter referred to as station BCH) i n the Tarim Basin and the seismic station Taxkorgan(h ereafter referred to as station TAG) i n the west Kunlun Mountains for years,we applied the receiver function H-κ stacking method to study the crustal structure beneath stations BCH and TAG. The results showed that there are obvious differences in the crustal thickness beneath stations BCH and TAG,and the regional crustal thickness and terrain have a very good corresponding relationship. There are high crustal average V P/ V S values beneath the two stations. The crustal thickness is 44 km,and the crustal average wave velocity ratio is 1. 849 beneath station BCH. There is a sharp discontinuity in the middle of the crust beneath station BCH at a depth of 21 km. There is a low average P wave velocity and low V P/ V S from the surface to the discontinuity beneath station BCH.The depth of the discontinuity is consistent with the lower interface of the focal depth from accurate location in the Jiashi earthquake source area adjacent to station BCH; and may be the crustal brittle-ductile conversion boundary. The crustal thickness is 69 km,and the crustal average wave velocity ratio is 1. 847 beneath station TAG,a thicker crust and high V P/ V S may indicate that materials in the lower crustal are prone to plastic flow,which is responsible for the thickening of the crust.     

华北克拉通东北部及邻区地壳和地幔转换带厚度研究

本文利用宽频流动台阵记录的远震波形资料和接收函数波动方程叠后偏移方法,获得了华北克拉通东北部边界及其邻近地区的地壳和地幔转换带的间断面结构图像.结果显示研究区域的地壳厚度存在显著的横向变化:以南北重力梯度带为界,西北部的兴蒙造山带地壳较厚(~40 km),东南部的燕山带、松辽盆地和辽东台隆地壳明显较薄(30~35 km).这有可能反映,研究区南北重力梯度带两侧地壳在中-新生代区域构造伸展过程中经历了不同程度的改造和减薄.地幔转换带成像结果显示,研究区410 km和660 km间断面结构存在横向差异.经度121°E-122°E之间,上地幔底部出现双重间断面,深度分别为660 km和690 km.经度122.5°E以东(北黄海地区),410 km间断面有5~20 km幅度的下沉,660 km间断面有5~15 km幅度的抬升;该地区地幔转换带厚度相对全球平均偏薄10~20 km,指示着该地区较热的上地幔底部温度环境.我们认为太平洋俯冲板块可能停滞在研究区119°E-122°E经度范围的地幔转换带中,但未延伸至118°E以西;而俯冲板块在124°E以东可能局部穿透了上地幔底部而进入下地幔,同时引起小尺度的地幔对流,导致北黄海地区下地幔物质的上涌.     

青藏高原东北缘断层系统的大地震迁移概率及断层滑动速度的分段特征

青藏高原东北缘是青藏高原隆升、生长及变形前缘.区域地震活动频繁,且地震在其主要断层带之间时空迁移.为了研究区域大地震在主要断层带之间的迁移规律与概率,以及主要断层带大地震破裂的时空分布特征,本文建立了青藏高原东北缘地区的三维黏弹塑性有限元模型,模拟了区域断层系统的地震循环,得到了人工合成的万年时间尺度的地震目录.根据模拟的地震目录,并结合古地震数据,计算分析了大地震（M_W ≥ 7）在研究区各个主要断层带之间的迁移概率,探讨了黏度、高程、统计时间长度等因素对大地震在各主要断层带之间的迁移概率和大地震在各主要断层带上的发生概率的影响,并且初步调查了海原断层带和香山天景山断层带的大地震破裂时空分布特征.研究结果显示：继区域最近两次大地震（1920年海原断层带上的M8.5海原大地震和1927年香山天景山断层带上的M8古浪大地震）之后,下一次大地震（M_W ≥ 7）发生在海原断层上的概率最大,约为51%~81%;其次是在香山天景山断层上,概率约为9%~37%.模型结果显示,不同的青藏高原中下地壳上地幔黏度大小,对大地震在各个断层带之间的迁移规律和迁移概率的影响较小;而研究区的高程载荷对地震迁移则有显著的影响：高程载荷易于使得海原断层地震活动减弱及香山天景山断层的地震活动增强.研究结果也显示了青藏高原东北缘地区主要断层带的地震活动与断层滑动速率分布的分段性显著;大地震在断层带上的破裂位置并不固定,呈现不均匀性;并暗示了断层几何形状对地震活动、断层滑动速率分布与大地震破裂位置的控制作用.

     

利用接收函数反演青藏高原西部地壳S波速度结构

相对于宽阔的腹地,青藏高原西部南北向宽度仅约600 km,却记录了印度和欧亚板块汇聚的深部过程及其响应.本文用22台宽频带流动地震台站在西缘构建了一条南北向探测剖面(~80°E,TW-80试验).利用接收函数反演剖面下方S波速度结构,综合西部已有的宽频带探测结果,分析认为:印度板块向北俯冲可能已到达班公湖-怒江缝合带附近,俯冲过程中下地壳发生榴辉岩化;喀拉昆仑断裂带、班公湖-怒江缝合带、阿尔金断裂带均为切穿地壳的深断裂,莫霍面发生错断;喀拉昆仑断裂带和龙木错断裂带之间的中上地壳没有发现连续的S波低速体,说明可能缺乏解耦层,支持青藏高原西部地壳为整体缩短增厚模式.     

Crustal electric structure of Haiyuan arcuate tectonic region in the northeastern margin of Qinghai-Xizang Plateau, China

Through the analysis and 2-D inversion for the 5 profiles in Haiyuan arcuate tectonic region (105°～107°E,36°～37.5°N) in the northeastern margin of Qinghai-Xizang Plateau, we have obtained the electric structure within a range of 160 km in width (east-west) and 60 km in depth in the studied area. The results show that the crustal electric structure can be divided into 6 sections, corresponding respectively to Xiji basin (Ⅰ), Xihuashan-Nanhuashan uplift (Ⅱ), Xingrenbu-Haiyuan basin (Ⅲ), Zhongwei-Qingshuihe basin (Ⅳ), Zhongning-Hongsibu basin (Ⅴ) and west-margin zone of Ordos (Ⅵ) from the southwest to the northeast. The crustal electric structure is characterized by a broom-shaped pattern, which scatters to the northwest and shrinks to the southeast. The structures in the top part of Haiyuan arcuate tectonic region are complete and large, however, they diminish from the arc top to the northwest and southeast ends. In the depth from 0 km to 10 km, the resistivity is high in the sections Ⅱ and Ⅵ, but relatively low in the other four sections, showing a similar pattern of basin depression. The electrical basement in the section Ⅲ is the deepest, displaying a "dustpan" shape that is deep in the southwest and shallow in the northeast. A series of discontinuous zones with high conductivity exist in the middle-lower crust in Haiyuan arcuate tectonic region, which is possibly related to the moderate and strong earthquakes in the region. The resistivity distribution in the focal area of the 1920 Haiyuan earthquake is significantly heterogeneous with an obviously high conductivity zone near the hypocenter regime.