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Cenozoic magmatic activity and oblique uplifting of the Ailao Mountain: Evidence from a short-period dense seismic array

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Science China Earth Sciences 2020年第9期63卷 1294-1308页

作者： Lu ZHANG Zhiming BAI Tao XU Zhenbo WU Minfu HUANG Guiping YU Junlei CHEN Mengjie ZHENG State Key Laboratory of Lithospheric Evolution Institute of Geology and GeophysicsChinese Academy of SciencesBeijing 100029China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China Innovation Academy for Earth Science Chinese Academy of SciencesBeijing 100029China CAS Center for Excellence in Tibetan Plateau Earth Sciences Beijing 100101China School of Geophysics Chengdu University of TechonologyChengdu 610059China Earthquake Administration of Yunnan Province Kunming 650224China

Geological studies show that the southern part of Ailaoshan-Red River shear zone(ALSRRSZ)has experienced complex metallogenic processes and multi-stage non-uniform uplifting,called oblique uplifting since the *** detect the deep structure and geodynamic background beneath Daping,Chang’an and other gold and polymetallic deposits in this area,we carried out a high-density short-period seismic array survey in southern Yunnan *** array used is approximately240 km long with an interval of 500 m between two adjacent *** on the data collected by the array,we used H-κstacking and common conversion point(CCP)methods of receiver functions to reveal the fine crustal structure beneath this array,which was located from Lvchun(western end)to the east and ended in *** three main conclusions are as follows.(1)The average crustal thickness is approximately 37 km and the Vp/Vsratio is ***,the thickness and Vp/Vsratio of the Ailao Mountain are rather greater or higher than those of the western Lanping-Simao Basin and eastern South-China *** results may indicate that the crust is rich in ferromagnesian minerals or has a thermal fluid anomaly after orogenic movement.(2)There are two obvious inclined interfaces beneath the Ailao Mountain in the mid-upper crust,which suggests that strong deformation occurred there during the orogenic *** evidences,such as the weak converted-wave Pms phase from the Moho,low P-wave velocities of the upper mantle,high surface heat flow values,and generally developed hot springs,indicate that a strong crust-mantle interaction exists in the southern segments of the Ailaoshan-Red River shear *** interactions include a diapir of mantle-sourced magma(stronger in the east than that in the west),lateral collision from the Indian Plate,and the differential uplift caused by the strike-slip movement of the Red River *** of above deep processes led to the Cenozoic oblique uplifting of Ailao Mounta

关键词： Ailaoshan-Red River shear zone Multiform metal deposits Oblique uplifting Short-period dense seismic array Receiver function

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An efficient source wavefield reconstruction scheme using single boundary layer values for the spectral element method

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Earth and Planetary Physics 2019年第4期3卷 342-357页

作者： YouShan Liu Tao Xu YangHua Wang JiWen Teng José Badal HaiQiang Lan State Key Laboratory of Lithospheric Evolution Institute of Geology and Geophysics Chinese Academy of Sciences Beijing 100029 China Chinese Academy of Sciences Center for Excellence in Tibetan Plateau Earth Sciences Beijing 100101 China Department of Earth Science and Engineering Imperial College London SW7 2AZ UK Physics of the Earth Sciences-B University of Zaragoza Pedro Cerbuna 12 50009 Zaragoza Spain

In the adjoint-state method, the forward-propagated source wavefield and the backward-propagated receiver wavefield must be available simultaneously either for seismic imaging in migration or for gradient calculation in inversion. A feasible way to avoid the excessive storage demand is to reconstruct the source wavefield backward in time by storing the entire history of the wavefield in perfectly matched layers. In this paper, we make full use of the elementwise global property of the Laplace operator of the spectral element method (SEM) and propose an efficient source wavefield reconstruction method at the cost of storing the wavefield history only at single boundary layer nodes. Numerical experiments indicate that the accuracy of the proposed method is identical to that of the conventional method and is independent of the order of the Lagrange polynomials, the element type, and the temporal discretization method. In contrast, the memory-saving ratios of the conventional method versus our method is at least N when using either quadrilateral or hexahedron elements, respectively, where N is the order of the Lagrange polynomials used in the SEM. A higher memorysaving ratio is achieved with triangular elements versus quadrilaterals. The new method is applied to reverse time migration by considering the Marmousi model as a benchmark. Numerical results demonstrate that the method is able to provide the same result as the conventional method but with about 1/25 times lower storage demand. With the proposed wavefield reconstruction method, the storage demand is dramatically reduced;therefore, in-core memory storage is feasible even for large-scale three-dimensional adjoint inversion problems.

关键词： spectral element method source wavefield reconstruction single boundary layer memory-saving ratio adjoint method reverse time migration

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青藏高原东北缘壳幔各向异性研究:基于SKS和Pms震相分析

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地球物理学报 2019年第5期62卷 1650-1662页

作者：郭桂红武澄泷唐国彬侯爵张明辉贺志洪张智蒲举刘旭宙陈继峰程建武兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室兰州730000 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 广西隐伏金属矿产勘查重点实验室桂林理工大学地球科学学院广西桂林541004 中国地震局地球物理研究所北京100081 中国科学院大学北京100049 滨州学院信息工程学院山东滨州256600 中国有色金属工业昆明勘察设计研究院昆明650051 中国地震局兰州地震研究所兰州730000

利用甘肃和青海两省固定宽频带地震台记录的远震波形资料,挑选高质量SKS震相,联合使用最小切向能量方法和旋转互相关方法获得230对高信噪比分裂参数;同时对接收函数中Pms震相随方位角的变化进行拟合,得到了24个台站的地壳各向异性分裂参... 详细信息

利用甘肃和青海两省固定宽频带地震台记录的远震波形资料,挑选高质量SKS震相,联合使用最小切向能量方法和旋转互相关方法获得230对高信噪比分裂参数;同时对接收函数中Pms震相随方位角的变化进行拟合,得到了24个台站的地壳各向异性分裂参数.整个区域SKS分裂快波方向均值为123°,Pms分裂快波方向均值为132°,且大部分区域SKS、Pms快波方向与地表构造走向相一致,说明青藏高原东北缘以岩石圈垂直连贯变形为主,地壳上地幔相互耦合.SKS、Pms分裂时差均值分别为1.0s和0.6s,显示地壳各向异性对于SKS分裂时差有较大贡献.昆仑断裂附近Pms、SKS分裂快波方向与昆仑断裂走向基本一致,说明昆仑断裂可能是岩石圈尺度深大断裂;而阿尔金断裂东缘二者快波方向显著差异意味着阿尔金断裂在东缘可能仅为地壳尺度的断裂.

关键词：青藏高原东北缘上地幔地壳各向异性剪切波分裂

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长江中下游及邻区地震各向异性对区域构造演化的启示

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地球物理学报 2024年第3期67卷 900-915页

作者：张永谦吕庆田石玉涛史大年严加永张洪双阮小敏中国地质科学院北京100037 自然资源部深地科学与探测技术实验室中国地质科学院北京100094 中国地震局地震预测研究所地震预测重点实验室北京100036 中国地质科学院地质研究所北京100037

大别山东缘和长江中下游地区是我国东部构造格局最复杂的地区之一.为深入理解和认识该区的构造演化过程和壳幔变形特征,本文利用NW-SE向跨越长江中下游地区的密集宽频带流动地震台站数据,开展了远震接收函数Pms各向异性研究,并结合已有... 详细信息

大别山东缘和长江中下游地区是我国东部构造格局最复杂的地区之一.为深入理解和认识该区的构造演化过程和壳幔变形特征,本文利用NW-SE向跨越长江中下游地区的密集宽频带流动地震台站数据,开展了远震接收函数Pms各向异性研究,并结合已有研究进一步分析了该区地壳与上地幔各向异性特征及其产生机制.结果表明:长江中下游及邻区地壳各向异性呈明显的横向分区性,华北克拉通东南部以近NWW向为主,而长江中下游和华南东北部以NE向为主.在垂向上,该区地壳与上地幔各向异性方向也存在明显差异,Pms各向异性快波方向与XKS(PKS,SKS,SKKS)快波偏振方向整体上存在30°~60°左右差异,形成了该区壳幔各向异性的“立交桥”式分层结构.本研究认为印支期和燕山期的区域构造演化差异以及华北与华南块体的流变学强度不同是造成该区壳幔各向异性“立交桥”式分层结构的重要因素.华北地区Pms各向异性特征反映了华南与华北块体在印支期陆陆碰撞所形成的中下地壳变形痕迹,华南东北部地区的Pms各向异性则主要受控于燕山期古太平洋板块俯冲造成的陆内挤压作用.燕山期古太平洋板块的北西向俯冲作用不仅导致了软流圈物质沿NW或近W向流动和橄榄岩矿物晶体的定向排列,也在地壳和岩石圈尺度产生了陆内挤压作用并最终导致了目前观测到的中下地壳变形和各向异性特征.

关键词：长江中下游地震各向异性接收函数区域构造演化

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江南造山带中段地壳结构与成矿启示:基于广昌-浏阳剖面接收函数的认识

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岩石学报 2022年第2期38卷 559-572页

作者：张永谦吕庆田严加永徐峣林吉焱皮娇龙陈淼张文文中国地质科学院北京100037 中国地质调查局中国地质科学院地球深部探测中心北京100037 中国地震局地球物理勘探中心郑州450002 中国地震局地球物理研究所北京100081

江南造山带位于华南大陆扬子块体和华夏块体之间,其深部地壳结构与变形特征记录了扬子块体与华夏块体拼合与相互作用的痕迹,且在其内部与邻区发育了丰富的多金属矿床,并形成了巨型Cu-Au-Pb-Zn-Ag多金属成矿带,是深化认识华南大陆地壳演... 详细信息

江南造山带位于华南大陆扬子块体和华夏块体之间,其深部地壳结构与变形特征记录了扬子块体与华夏块体拼合与相互作用的痕迹,且在其内部与邻区发育了丰富的多金属矿床,并形成了巨型Cu-Au-Pb-Zn-Ag多金属成矿带,是深化认识华南大陆地壳演化、岩浆作用与成矿系统的关键地域。针对华南大陆地区的地壳结构与成矿过程,国家科技重点研发计划“华南陆内成矿系统的深部过程与物质响应”项目在该区实施了一条密集宽频带地震流动探测剖面,旨在探测其深部结构与物性变化特征和深部成矿背景。本文利用其中江西广昌-湖南浏阳段长320km的宽频带地震流动台站数据开展了远震P波接收函数研究,获得了剖面辖区深部地壳结构和V_(p)/V_(s)变化特征。研究结果表明:(1)剖面Moho界面深度在29~35km之间变化,呈近穹窿状分布,平均Moho界面深度为31km左右,低于全球大陆地壳平均值,且与地形高程在整体上呈镜像相关,均衡程度较好;(2)剖面沿线地壳V_(p)/V_(s)在1.64~1.83之间呈波浪状起伏变化,平均值为1.72左右,且华夏块体略高于江南造山带地域;(3)赣江断裂下方两侧的地壳厚度和V_(p)/V_(s)均差异明显,表明赣江断裂一处地壳尺度的深大断裂;(4)古太平洋板块俯冲作用并不直接造成江南造山带的地壳变形,但俯冲作用的远程力效应或对该区的地壳演化和成矿作用有间接影响。

关键词：华南大陆江南造山带华夏块体地壳结构接收函数

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近地表地震层析成像方法综述

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地球物理学进展 2019年第1期34卷 48-63页

作者：张明辉刘有山侯爵徐涛白志明滨州学院信息工程学院山东滨州256600 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 中国地震局地球物理研究所北京100081 中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心北京100101

近地表地层与人类生产生活密切相关,利用地震层析成像方法准确重建浅部地壳速度结构有助于开展高精度地震勘探、探查浅部矿产资源、规避潜在自然灾害,并利于城市地下空间建设.中国大陆地表条件复杂,尤其中西部盆岭结合带地形起伏剧烈,... 详细信息

近地表地层与人类生产生活密切相关,利用地震层析成像方法准确重建浅部地壳速度结构有助于开展高精度地震勘探、探查浅部矿产资源、规避潜在自然灾害,并利于城市地下空间建设.中国大陆地表条件复杂,尤其中西部盆岭结合带地形起伏剧烈,对浅部地壳精确速度建模构成严重挑战.本文系统论述了地震层析成像领域基于高频近似理论的走时成像方法和有限频层析成像方法,阐明两类方法的基本原理、存在问题和发展方向等.依据正演走时有无显式射线追踪,基于高频近似理论的走时成像方法分为传统走时层析成像方法和无射线路径的走时层析成像方法.基于射线追踪的传统走时层析成像方法,在浅层速度强烈变化时,因存在阴影区或多路径现象引起成像失真,严重影响成像效率;而无射线路径的层析成像方法通过程函方程走时场的正传和逆传直接计算敏感核,并利用伴随状态法获得目标函数的梯度,具有快速、稳健的优点.以上两种基于地震射线高频近似理论的走时成像方法由于未考虑地震波频率的带限性,存在波散射、波前愈合及反演约束差等问题.有限频层析成像方法克服了射线理论"无限高频"假设所带来的弊端,已成为重要的研究方向之一.该类方法主要分为射线有限频层析成像方法和基于波动方程的有限频层析成像方法.射线有限频层析成像方法能够提高成像的分辨率,但在方法本质上仍依赖于射线理论,较难处理较复杂的波现象问题;基于波动方程的有限频层析成像方法能准确处理复杂地质问题,提高成像可靠性并能以图像形式直观展示地球内部地震波的速度结构分布,但是该方法在实际应用中强烈依赖于数据中的低频信息及较精确的初始速度模型,其推广应用仍需进一步探索.

关键词：近地表地震层析成像高频近似有限频波动方程

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地震背景噪声成像技术研究进展与展望

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地球物理学进展 2022年第1期37卷 125-141页

作者：张文文张永谦黄跃鹏皮娇龙陈淼徐峣刘振东张大魏中国地质科学院北京100037 中国地质调查局-中国地质科学院地球深部探测中心北京100037 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国地震局地球物理研究所北京100081

背景噪声成像技术是21世纪以来地震学研究最为重要的突破性进展之一.该方法不依赖于天然地震事件的发生,利用连续地震记录中普遍存在的"背景噪声",通过不同台站对间连续时间信号的互相关来提取经验格林函数并用以进行地下介质结构成像研... 详细信息

背景噪声成像技术是21世纪以来地震学研究最为重要的突破性进展之一.该方法不依赖于天然地震事件的发生,利用连续地震记录中普遍存在的"背景噪声",通过不同台站对间连续时间信号的互相关来提取经验格林函数并用以进行地下介质结构成像研究.与传统的天然源地震探测手段相比,背景噪声成像技术从随机场源信号中提取介质结构的信息,具有成像分辨率高、观测时效高、重复性好等优势.近年来,随着该方法的不断深入发展,背景噪声成像技术在城市地下空间和矿集区等浅地表探测、地壳与岩石圈结构探测、地幔和地核等地球深部结构探测以及地下介质时移变化监测等方面取得了日渐广泛的应用.在信噪比增强和弱信号提取、体波信号提取与应用、成像新方法研究等方面也取得了快速进展.本文系统总结了背景噪声成像技术的基本原理与发展历程及其在对不同尺度探测领域的应用和新方法技术方面的进展,并提出了未来的研究展望.可以预期,背景噪声成像方法在利用面波和体波信号研究地球空间结构、通过时移成像开展地下介质活动性监测研究等方面将发挥越来越重要的作用.

关键词：背景噪声互相关高分辨率成像地下活动性监测信噪比增强

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华南东南部上地幔远震P波速度结构及意义

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中国地质 2019年第4期46卷 737-749页

作者：徐峣张永谦严加永徐志伍陈昌昕中国地质科学院北京100037 中国地质调查局-中国地质科学院地球深部探测中心北京100037 中国地质科学院矿产资源研究所北京100037

本研究利用114个固定台站记录的121个远震事件,以钦杭结合带为中心,采用天然地震层析成像构建了华南东南部上地幔P波速度结构模型。研究结果表明:(1)钦杭结合带、武夷成矿带以及南岭成矿带的深部结构存在着差异,说明3个成矿带经历了不... 详细信息

本研究利用114个固定台站记录的121个远震事件,以钦杭结合带为中心,采用天然地震层析成像构建了华南东南部上地幔P波速度结构模型。研究结果表明:(1)钦杭结合带、武夷成矿带以及南岭成矿带的深部结构存在着差异,说明3个成矿带经历了不同的构造演化过程;(2)江绍断裂的上地幔中存在着低速异常,推测该低速异常为从地幔过渡带或者下地幔上涌的热物质,与钦杭结合带和武夷成矿带的成矿作用有着密切的关系;(3)下扬子地区上地幔底部的高速异常可能为拆沉的岩石圈,而华夏板块上地幔顶部的高速异常则有待进一步研究。本研究的结果为认识华南东南部的深部结构提供了新的证据。

关键词：华南东南部钦杭结合带天然地震层析成像上地幔速度结构速度异常深部资源工程

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川东——武陵山地区的深部结构与陆内变形机制初探

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地球物理学进展 2021年第6期36卷 2423-2432页

作者：张永谦严加永李春麟徐峣徐志伍刘振东赵金花陈淼张文文中国地质科学院北京100037 中国地质调查局-中国地质科学院地球深部探测中心北京100037 中国地质科学院地质力学研究所北京100081

川东—武陵山地区位于华南大陆西部,远离板块边缘,区内发育有典型的侏罗山式褶皱系,且变形后未经历强烈的岩石圈伸展和岩浆作用改造,是研究陆内挤压变形过程与机制的理想场所.本文总结了针对川东—武陵山地区的构造地质和地球物理探测... 详细信息

川东—武陵山地区位于华南大陆西部,远离板块边缘,区内发育有典型的侏罗山式褶皱系,且变形后未经历强烈的岩石圈伸展和岩浆作用改造,是研究陆内挤压变形过程与机制的理想场所.本文总结了针对川东—武陵山地区的构造地质和地球物理探测研究进展,梳理了该区褶皱-断裂系统的形成时间、演化过程、可能的壳内变形机制与深-浅构造耦合关系,指出了目前存在的问题并展望了下一步研究的方向.在形成和演化史方面,川东—武陵山地区的褶皱-逆冲作用主要发生于晚侏罗-早白垩世,并在新生代晚期发生了断裂系走滑方向的反转,对前期构造起到强烈改造作用,形成了现今逆冲兼走滑的断裂系统.在深部结构与控制要素方面,该区壳内变形主要受控于扬子块体和江南造山带之间的陆内汇聚作用,这种陆内汇聚作用不仅导致中上地壳朝北西的逆冲推覆作用,也促使扬子块体的Moho界面发生错断并向南东方向下插.然而,由于对该区中、北部和面积性的地球物理探测目前尚缺乏,难以从区域性视角研究该区的深部结构与构造过程,对壳内滑脱层是否普遍存在、研究区的差异化构造变形和演化机制等难以提供直接约束,深部结构研究尚有待进一步加强.

关键词：川东—武陵山陆内变形地壳结构地球物理

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武夷山成矿带及邻区上地幔速度结构及其对燕山期岩浆-成矿活动的启示

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岩石学报 2022年第2期38卷 529-543页

作者：徐峣张永谦严加永徐志伍陈淼王栩陈昌昕张文文中国地质科学院北京100037 中国地质调查局中国地质科学院地球深部探测中心北京100037 中国地质大学(北京) 北京100083 自然资源部深地动力学重点实验室中国地质科学院地质研究所北京100037

武夷山成矿带燕山期岩浆-成矿活动的深部动力学机制一直是学者们研究的热点。已有的研究结果表明,武夷山成矿带及邻区的上地幔存在着显著的低速异常,可能与地表的岩浆-成矿活动存在着密切的联系。本研究利用分布在华夏地块98个固定地震... 详细信息

武夷山成矿带燕山期岩浆-成矿活动的深部动力学机制一直是学者们研究的热点。已有的研究结果表明,武夷山成矿带及邻区的上地幔存在着显著的低速异常,可能与地表的岩浆-成矿活动存在着密切的联系。本研究利用分布在华夏地块98个固定地震台站以及59个流动地震台站所记录到的278个远震事件,采用远震层析成像方法构建了武夷山成矿带及邻区上地幔三维P波速度结构模型。成像结果表明,武夷山成矿带及其东侧的上地幔存在着显著的低速异常,代表了热物质富集的地幔楔,且上地幔的热物质在这些地幔楔间进行着横向流动。东南沿海的地幔过渡带存在着一个显著的低速异常,推测为新生代欧亚板块与菲律宾海板块碰撞俯冲的产物。南岭成矿带下方的低速异常从上地幔一直向上延伸到上地壳,可能指示了一个热物质上涌的通道。结合已有的研究结果,本研究认为武夷山成矿带燕山期岩浆-成矿活动可能与古太平洋板块的俯冲和后撤所引起的热物质上涌有关。

关键词：武夷山成矿带远震层析成像低速异常古太平洋板块岩浆-成矿活动

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