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马里亚纳海沟南段TS01测线的广角地震探测和地壳结构

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地球物理学报 2023年第11期66卷 4691-4704页

作者：李子正丘学林贺恩远张浩宇王强中国科学院南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室广州510301 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广州511458 中国科学院南海生态环境工程创新研究院广州510301 中国科学院大学北京100049 中石化石油物探技术研究院有限公司南京211103 海洋地质调查研究所福建省厦门地质工程勘察院福建厦门361008 自然资源部丘陵山地地质灾害防治重点实验室福建省地质工程勘察院福州350002

马里亚纳海沟是西太俯冲系统的重要组成部分,因复杂的地质环境和活跃的俯冲,长期以来是地球科学领域关注和研究的热点区域.广角地震测线TS01位于马里亚纳俯冲系统的最南段,横穿卡罗琳海底高原、马里亚纳海沟和弧前地块.本文基于测线上9... 详细信息

马里亚纳海沟是西太俯冲系统的重要组成部分,因复杂的地质环境和活跃的俯冲,长期以来是地球科学领域关注和研究的热点区域.广角地震测线TS01位于马里亚纳俯冲系统的最南段,横穿卡罗琳海底高原、马里亚纳海沟和弧前地块.本文基于测线上9个OBS台站所记录的高质量反射、折射震相,通过震相走时拟合和正演模拟的方法,获得了TS01测线的精细速度结构.此外,本文还通过卫星重力数据和多波束水深数据,计算获得了布格重力异常,反映了区域的地壳厚度变化;并沿测线进行了重力模拟,与速度模型相互验证、共同约束了TS01测线的壳幔结构.最终结果显示,弧前地块呈现楔状,海沟内壁速度值较低,呈现了构造侵蚀的特征;俯冲板片的地壳速度在4.0~7.2 km·s^(-1)之间,厚12~13 km,该厚度介于正常洋壳和海底高原类型地壳之间;OBS台站丰富的反射震相约束了上下板片交界面、俯冲板片中地壳和莫霍面等关键地质界面.重力模拟揭示了上地幔顶部的蛇纹石化现象.本文研究结果为揭示海底高原附近的俯冲动力学机制提供了有力支撑.

关键词：马里亚纳海沟南段海底地震仪广角地震探测地壳结构重力模拟

主动源海底地震仪横波模型的自动搜索与非唯一性分析

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热带海洋学报 2022年第1期41卷 194-203页

作者：张浩宇丘学林黄海波中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室中国科学院南海海洋研究所广东广州510301 中国科学院南海生态环境工程创新研究院广东广州510301 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511458 中国科学院大学北京100049 中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院江苏南京211103

主动源海底地震仪探测在海底结构的研究中发挥着重要作用,其中转换横波数据模拟为研究海底构造和物质属性提供了精确依据。本文针对现行转换横波模拟技术存在的步骤繁琐、难以确保最优解和无法进行非唯一性分析等问题进行研究,提出了基... 详细信息

主动源海底地震仪探测在海底结构的研究中发挥着重要作用,其中转换横波数据模拟为研究海底构造和物质属性提供了精确依据。本文针对现行转换横波模拟技术存在的步骤繁琐、难以确保最优解和无法进行非唯一性分析等问题进行研究,提出了基于模型解空间和目标函数的模拟技术,形成了主动源转换横波数据模拟的新方法,该方法可借助计算机程序实现结构模拟的自动化。在南海西北陆缘的西沙地块OBS2013-3测线上对该方法进行验证,分别利用单台PPS震相和全体台站的PSS震相走时数据进行模拟试验。结果表明,本文的方法能够提供对于最优模型的快速、准确搜索和非唯一性范围的估计。这一方法有助于提高主动源海底地震仪转换横波数据模拟的效率,并为结果的可靠性和稳定性提供更好的保障。

关键词：海底地震仪(OBS) 转换横波模拟方法自动搜索非唯一性分析

南沙地块OBS2019-2测线数据处理与震相识别

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热带海洋学报 2022年第5期41卷 43-56页

作者：郭建丘学林李子正黄海波中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室中国科学院南海海洋研究所广东广州510301 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511458 中国科学院南海生态环境工程创新研究院广东广州510301 中国科学院大学北京100049

为揭示南海南部陆缘的地壳结构,研究其张裂-破裂机制,开展共轭陆缘对比,我们在南沙地块礼乐西海槽附近的洋陆转换带上完成了OBS2019-2测线的探测工作。相较于北部陆缘,南部陆缘已有的海底地震仪(ocean bottom seismometer,OBS)测线较少... 详细信息

为揭示南海南部陆缘的地壳结构,研究其张裂-破裂机制,开展共轭陆缘对比,我们在南沙地块礼乐西海槽附近的洋陆转换带上完成了OBS2019-2测线的探测工作。相较于北部陆缘,南部陆缘已有的海底地震仪(ocean bottom seismometer,OBS)测线较少,对深部地壳结构的研究也较少,因此OBS2019-2测线就尤为重要。文章重点阐述了OBS2019-2测线的数据处理工作,包括UKOOA文件制作、数据格式转换、位置校正、单个台站综合地震记录剖面的生成等,然后在剖面图中对各类深部震相(Pg、PcP、PmP、Pn)进行识别追踪,并建立初步的模型;使用Rayinvr软件进行走时试算工作,验证了震相识别的准确性。处理结果显示OBS2019-2测线的深部震相清晰,最远震相可以连续追踪到120km以外,数据整体质量良好,能为后续速度建模和构造解释等工作提供坚实基础。

关键词：南沙地块海底地震仪地壳结构数据处理震相识别

利用反射地震剖面探查隐伏同震破裂——以2018年台湾海峡南部M_(S)6.2地震为例

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地震地质 2022年第1期44卷 188-204页

作者：王笋丘学林赵明辉姚道平张艺峰闫培金震福建省地震局海洋地震观测中心厦门361021 中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室中国科学院南海生态环境工程创新研究院中国科学院南海海洋研究所广州511458 南方海洋科学与工程广东省实验室广州511458 中国地震局厦门海洋地震研究所厦门361021

调查浅源地震在地表附近产生的同震破裂对研究地震发震构造、防御地震灾害具有重要意义。常规的地形地貌和探槽调查方法易受到盖层复杂多变的影响,在海域更是难以应用。为此,文中提出参考石油工业中时移地震的思路,用分别采集于地震发... 详细信息

调查浅源地震在地表附近产生的同震破裂对研究地震发震构造、防御地震灾害具有重要意义。常规的地形地貌和探槽调查方法易受到盖层复杂多变的影响,在海域更是难以应用。为此,文中提出参考石油工业中时移地震的思路,用分别采集于地震发生前、后的2期反射地震剖面来识别隐伏同震破裂。2018年台湾海峡南部发生了M_(S)6.2地震,文中基于福建省地震局于地震发生前、后(2017年和2019年)在宏观震中西侧分别采集的2期多道地震资料,筛选出噪声残留、照明度、速度场、偏移算法等成像条件完全一致的2期数据体并进行互均化。经对比,同频段(20~50Hz)剖面的主要强反射波组相位相同且基本重合,满足检测地层变化的要求。对比发现,在宏观震中以西约25km、震源机制解反演得到的地震断层与反射地震剖面交叉处,断层F_(1)的形态在地震发生后无显著变化,但400m以下深度与之接触的各反射波组形态发生了显著变化,表现为标志层的极性反转、界面形态变化和基底反射波组移位。结合研究区的地质构造特征,推测此处断层的封闭性在地震发生时发生了快速改变(即同震滑动),孔隙流体沿断层面快速运移导致地层波阻抗剧烈变化。文中研究证明虽然以反射地震剖面的分辨率难以直接识别垂向同震位移,但隐伏同震破裂引起的流体运移可能使断层面附近地层的波阻抗发生显著变化,而在时移地震剖面上可以可靠地识别出这种变化。与传统的地表类调查方法相比,时移地震方法可以克服盖层对同震变形的吸收影响,扩展同震破裂的可识别范围。该方法为判别浅源地震的发震构造、滑动分布提供了新思路,对通常缺少地质调查和地表形变资料的海域地震研究尤为重要。

关键词：同震破裂时移地震浅源海域地震孔隙流体运移

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雷琼火山与华夏块体的远震P波走时成像

地球物理学报 2017年第12期60卷 4569-4579页

作者：吕作勇丘学林马晓静房立华中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室(南海海洋研究所) 广州510301 中国地震局地震监测与减灾技术重点实验室广东省地震局广州510070 中国科学院大学北京100049 中国地震局地球物理研究所北京100081

利用广东及邻省的地震台网共94个地震台站记录的2009—2015年的256个远震波形数据,采用基于波形互相关的自适应迭代技术获得了18968个可靠的P波相对走时残差数据,进而应用FMTT(Fast Marching Teleseismic Tomography)地震层析成像方法... 详细信息

利用广东及邻省的地震台网共94个地震台站记录的2009—2015年的256个远震波形数据,采用基于波形互相关的自适应迭代技术获得了18968个可靠的P波相对走时残差数据,进而应用FMTT(Fast Marching Teleseismic Tomography)地震层析成像方法确定了雷琼火山与华夏块体深至450km的三维P波速度结构.结果显示,雷琼火山下方100~450km深度显示明显低速异常,该低速异常随深度增加向华夏块体下方扩展.研究认为该低速异常由海南地幔柱热物质上涌造成,雷琼火山为板内热点火山,这与已有体波成像及接收函数成像等结果一致.根据该低速异常的整体特征,推测海南地幔柱向北东方向倾斜,并可延伸至450km以下.华夏块体下方的低速异常,可能是由海南地幔柱热物质上涌过程中不断向北东方向侵蚀而造成.结果同时显示研究区大陆至海域的岩石圈厚度可能具有由厚变薄的过渡特征.

关键词：雷琼火山海南地幔柱华夏块体三维速度结构地震层析成像

利用接收函数方法约束西沙碳酸盐岩台地沉积厚度与速度结构

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热带海洋学报 2023年第1期42卷 135-144页

作者：黄海波丘学林龙根元矫东风韩孝辉中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室(中国科学院南海海洋研究所) 广东广州511458 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511458 中国科学院大学北京100049 海南省海洋地质资源与环境重点实验室海南海口570206 海南省海洋地质调查研究院海南海口570206

碳酸盐岩台地的沉积厚度和弹性波速度是评估珊瑚礁发育规模以及结构稳定性的重要参数。本文根据西沙地区琛航岛和永兴岛流动地震台站所记录的远震接收函数波形,通过识别沉积底部产生的转换横波及其多次波震相,精确拾取震相走时信息。同... 详细信息

碳酸盐岩台地的沉积厚度和弹性波速度是评估珊瑚礁发育规模以及结构稳定性的重要参数。本文根据西沙地区琛航岛和永兴岛流动地震台站所记录的远震接收函数波形,通过识别沉积底部产生的转换横波及其多次波震相,精确拾取震相走时信息。同时参考岛屿钻井资料和人工地震探测结果,计算获得了台站下方碳酸盐岩台地的沉积厚度、平均纵波速度和波速比。结果显示:永兴岛和琛航岛下方沉积体的平均纵波速度约为3.5km·s^(-1),波速比约为2.42,平均厚度分别约为1.35km和1.55km。计算获得的平均厚度与西沙钻至基底的测井结果较为一致(约1.257km)。琛航岛沉积厚度略大于永兴岛(约200m),表明碳酸盐岩台地沉积基底的起伏或与生物礁沉积相的差异有关。

关键词：碳酸盐岩台地速度结构波速比接收函数西沙群岛

背景噪声成像揭示区域断层对华夏中部岩浆活动及矿床沉积的控制作用

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中国科学：地球科学 2022年第9期52卷 1764-1784页

作者：曹令敏袁怀玉赵亮赵明辉黄海波郝天珧丘学林中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室中国科学院南海海洋研究所广州510301 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广州511458 ARC Centre of Excellence for Core to Crust Fluid Systems Department of Earth and Environmental SciencesMacquarie UniversityNorth RydeNSW 2109Australia Centre for Exploration Targeting University of Western AustraliaCrawley PerthWA 6009Australia 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院油气资源研究重点实验室北京100029 自然资源部海底科学重点实验室自然资源部第二海洋研究所杭州310012

广东省位于华夏地块中部,发育有两条世界级成矿带,即南岭成矿带和东南沿海成矿带,在地理位置上与赣江断裂带和政和-大埔断裂带关系紧密.然而,断层对矿床沉积和岩浆活动的影响尚未清楚.文章利用背景噪声成像和跨维度反演获得了三维地壳... 详细信息

广东省位于华夏地块中部,发育有两条世界级成矿带,即南岭成矿带和东南沿海成矿带,在地理位置上与赣江断裂带和政和-大埔断裂带关系紧密.然而,断层对矿床沉积和岩浆活动的影响尚未清楚.文章利用背景噪声成像和跨维度反演获得了三维地壳横波速度模型,结合区域地球物理模型,分析岩石圈浅部构造特征,并推断其与岩浆源、岩浆上涌路径和地表沉积之间可能存在的构造联系.结果表明,赣江断裂带和政和-大埔断裂带大致将研究区划分为不同的速度区域.北部的南岭成矿带表现为横波波速(Vs)和泊松比(Vp/Vs)低的地壳特征,可能为地壳重熔形成的长英质组分的影响.沿海地区下地壳高Vs异常可能与白垩纪岩浆上涌有关.两个成矿带之间存在一条壳内低速异常带,一直延伸到上地幔顶部,可能由于岩石圈地幔岩浆物质上涌引起地壳部分熔融,并通过主要断裂带上升到地表所致,同时为地表矿床提供了深部物质来源.次级北西向断层与低速带分布吻合,断裂带的发育有利于岩浆的运移.研究区中生代岩浆年龄向海逐渐变新,与低速带向海方向延伸具有很好的相关性,可能为古太平洋板块俯冲后撤和俯冲方向转变共同作用的结果.研究提出了华夏地块中部地区断裂控制模型,解释了中生代中期区域变形和岩浆作用的时空演化模式.

关键词：背景噪声成像地壳横波速度赣江断裂带政和-大埔断裂带中生代岩浆活动

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华南沿海地区地壳厚度与泊松比研究

地球物理学报 2014年第12期57卷 3896-3906页

作者：黄海波郭兴伟夏少红丘学林中国科学院边缘海地质重点实验室中国科学院南海海洋研究所广州510301 国土资源部海洋油气资源与环境地质重点实验室青岛海洋地质研究所青岛266071

华南沿海地区地壳厚度和泊松比分布是了解该地区板块运动和地球内部物质结构的重要依据.本文利用广东台网和福建台网共75个固定地震台记录到的2001—2008年远震波形的接收函数,通过H-κ叠加法获得了74个台站下方平均地壳厚度和泊松比值... 详细信息

华南沿海地区地壳厚度和泊松比分布是了解该地区板块运动和地球内部物质结构的重要依据.本文利用广东台网和福建台网共75个固定地震台记录到的2001—2008年远震波形的接收函数,通过H-κ叠加法获得了74个台站下方平均地壳厚度和泊松比值的有效估计,结合该区断裂分布、地震活动和地形地貌特征,得出以下结论：（1）该区地壳厚度范围在26-32km之间,由陆向洋、自北向南减薄.泊松比0.23-0.28,由陆向洋增加,地壳厚度与泊松比变化分别和地表地形呈正相关和负相关;（2）地壳厚度和泊松比呈块状和带状分布,对应该区的断裂活动,其过渡带变化地区与地震分布一致,震群区和地幔上隆区对应泊松比的急剧增加;（3）该区主要以中、酸性地壳物质为主,地壳厚度与泊松比在近海区的构造伸展作用和褶皱区的逆冲推覆作用影响下,分别呈正、负消长关系,揭示该区不同时代和不同区域构造演化模式的差异.

关键词：华南沿海接收函数地壳厚度泊松比

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南海岩石层及边界构造的地球物理特征

地球物理学报 2014年第12期57卷 3957-3967页

作者：夏少红郭兴伟黄海波丘学林中国科学院边缘海地质重点实验室中国科学院南海海洋研究所广州510301 国土资源部海洋油气资源与环境地质重点实验室青岛海洋地质研究所青岛266071

南海经历了中生代主动大陆边缘到新生代被动大陆边缘的转换,其岩石层地球物理场具有明显的块、带特征.本文通过综合分析南海地区深地震探测、面波层析成像、重磁异常以及地热与岩石层流变学等各种地质地球物理资料,对南海地壳及岩石层... 详细信息

南海经历了中生代主动大陆边缘到新生代被动大陆边缘的转换,其岩石层地球物理场具有明显的块、带特征.本文通过综合分析南海地区深地震探测、面波层析成像、重磁异常以及地热与岩石层流变学等各种地质地球物理资料,对南海地壳及岩石层的综合地球物理特征进行了深入总结,发现深地震探测剖面所确定的洋、陆壳转换位置与空间重力异常梯级带位置较为一致,据此拟定了南海洋、陆壳的转换边界;依据多条地壳结构剖面中拉张减薄的程度确定了正常减薄陆壳、洋陆壳过渡带及洋壳等属性特征,并初步圈定了南海下地壳高速层的分布范围.对比分析了南、北陆缘地壳结构及其拉张减薄的变化特征,从综合地球物理特征的相似性上推测了北部陆缘的中西沙陆块与南部陆缘的南沙礼乐滩陆块具有共轭对称性.依据S波速度梯度变化确定了南海岩石层厚度分布情况,揭示出南海北部陆缘存在一条岩石层厚度的减薄带,且该减薄带与高热流带具有较好的一致性.在综合分析的基础上,以深地震探测剖面与重、磁异常变化的对应性为基础,划定了南海边界构造的位置.

关键词：南海地壳结构岩石层边界构造地球物理