山西断陷带地区高分辨率地壳速度结构及其构造演化意义

作     者：窦立婷 姚华建 房立华 罗松 宋美琴 闫晓美 成诚 Dou L;Yao H;Fang L;Luo S;Song M;Yan X;Cheng C

作者机构：山西省地震局太原030021 中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026 中国科学技术大学蒙城地球物理国家野外科学观测研究站蒙城233500 中国科学院比较行星学卓越创新中心合肥230026 中国地震局地球物理研究所北京100081 

出 版 物：《中国科学：地球科学》 (Scientia Sinica(Terrae))

年 卷 期：2021年第51卷第5期

页      面：709-724页

核心收录：

学科分类：070904[理学-构造地质学] 070801[理学-固体地球物理学] 0709[理学-地质学] 07[理学] 0708[理学-地球物理学] 

基　　金：中国地震局地震科技星火计划项目(编号:XH20009Y) 国家自然科学基金项目(批准号:41790464、41574034、41704064) 中国科学院王宽诚教育基金会卢嘉锡国际团队项目(编号:GJTD-2018-12)资助 

主　　题：山西断陷带 背景噪声成像 横波速度结构 岩浆底侵 地震分布 

摘      要：山西断陷带是中国大陆内部一条著名的板内强震带,位于华北克拉通中部造山带.华北克拉通中部造山带是华北克拉通东部块体和西部鄂尔多斯块体的缝合带,中部造山带形成后遭受了后期构造活动的改造,内部岩石圈结构复杂.获得山西断陷带地区的精细地壳结构对于认识山西地区的构造演化、发震机制有重要意义,并且能够为研究华北克拉通的形成演化提供参考.为了得到山西断陷带区域的精细地壳结构,本文利用山西及周边地区108个台站共18个月的连续波形数据,利用背景噪声互相关方法提取了4437条瑞利面波相速度频散曲线,周期范围为5~45s,然后使用基于面波射线路径追踪的面波直接成像方法得到了0~60km深度的三维横波速度结构模型.模型的横向分辨率在多数区域可达50~80km.成像结果显示,太原盆地的沉积厚度小于5km. 0~10km深度的速度分布与山西地表构造有很好的对应关系,裂谷中部为低速,而两侧隆起区为高速,低速区东西两侧边界与控盆断裂基本重合.随着深度的增加,低速区域有所收缩,且低速异常一直从地表沉积延伸到地下15km左右.从25km深度附近开始,中南部太原盆地、临汾盆地、运城盆地由上地壳的低速异常转为下地壳的高速异常,并一直延伸到上地幔顶部,可能为盆地拉张之前第三纪早期的玄武岩岩浆底侵至下地壳深度,之后冷却呈现出高速特征.大同火山区的低速异常从上地幔顶部一直向上延伸至20km深度,并由西向东转移,较清晰地显示了大同火山岩浆上涌通道.北纬38°以北大面积的低速区,可能是新生代以来大同火山大量的岩浆活动引起地壳升温乃至部分熔融造成的.该地区的地震主要分布在断陷带区域的5~20km深度范围内,且地震大都发生高低速转换区域偏向高速的地区.本研究获得的三维高分辨率地壳速度结构模型为认识山西断陷带地区的构造演化及地震分布特征提供了重要的地震学约束.