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基于接收函数法的阿拉斯加中南部地幔转换带特征研究

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海洋地质与第四纪地质 2024年第2期44卷 223-234页

作者：刘亚鑫杨慧良邢磊李倩倩刘怀山张进王林飞尹燕欣海底科学与探测技术教育部重点实验室中国海洋大学海洋地球科学学院青岛266100 中国地质调查局青岛海洋地质研究所青岛266237 崂山实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室青岛266237 海洋油气勘探国家工程研究中心北京100029

太平洋板块向北美板块俯冲,在北美洲阿拉斯加大陆边缘形成了碰撞造山带和俯冲构造带,前人对该区域阿拉斯加俯冲带地幔转换带的研究存在分歧,一种观点认为太平洋板块俯冲至阿拉斯加中南部下方的地幔转换带内部,引起地幔转换带增厚,另一... 详细信息

太平洋板块向北美板块俯冲,在北美洲阿拉斯加大陆边缘形成了碰撞造山带和俯冲构造带,前人对该区域阿拉斯加俯冲带地幔转换带的研究存在分歧,一种观点认为太平洋板块俯冲至阿拉斯加中南部下方的地幔转换带内部,引起地幔转换带增厚,另一种观点则认为地幔转换带增厚是由于库拉板块残留造成的。因此,研究阿拉斯加俯冲带区域地幔转换带的精确成像对于厘清太平洋板块俯冲机制和俯冲过程具有重要意义。本文利用美国地震联合学会(IRIS)在阿拉斯加区域布设的USArray部分固定台站接收到远震事件的波形资料,采用天然地震P波接收函数与共转换点道集叠加的方法,反演得到了阿拉斯加山脉和育空高原410 km、660 km间断面和地幔转换带的厚度结构。结果表明:由于太平洋板块俯冲至地幔转换带内部,使得410 km间断面在阿拉斯加山脉东部和育空高原与阿拉斯加山脉交界处的弧形区域出现了抬升现象,抬升幅度为0~20 km,进而导致在该区域出现不同程度的地幔转换带增厚的现象,验证了第一种观点。另外,该地区地幔转换带结构显示,660 km间断面在阿拉斯加山脉东部以及阿拉斯加山脉与育空高原交界的东部出现下沉现象,故此推测阿拉斯加中南部部分区域太平洋板块已经俯冲至地幔转换带底部。

关键词：接收函数地幔转换带间断面阿拉斯加

地壳浅部S波速度结构的多频接收函数两步反演法及其在中国东北盆-山构造区的应用

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中国科学：地球科学 2024年第3期54卷 708-724页

作者：杨睿豪王旭陈凌冯铭业陈棋福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 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院地球与行星物理重点实验室北京100029

地壳浅部(<10km)速度模型既是地壳结构与变形研究和资源勘探前景评估的基础,又可为壳幔深部结构成像等研究提供先验信息.针对区域尺度结构,被动源方法相比主动源方法具有明显优势.被动源方法中,基于接收函数和/或体波振幅比的成像方法... 详细信息

地壳浅部(接收函数和/或体波振幅比的成像方法由于具有较高空间分辨率,近年来受到广泛关注.然而,盆地松散沉积层内部的反射混响常导致此类方法表现出较强的多解性及不确定性,限制了其应用.因此,本文提出一种基于多频径向接收函数波形及其与垂向接收函数振幅比的两步反演法,以约束地壳浅部S波速度结构.理论测试表明,两步反演策略能有效降低反演多解性、提高结果稳定性.将该方法应用于一条横跨中国东北沉积盆地的线性地震台阵数据,获得了地壳浅部S波速度精细结构图像.结果显示,盆地与山地地壳浅部结构差异显著:二连盆地浅部(<1.0km)和松辽盆地浅部(<2.5km)速度较低(<2.8km s^(-1)),反映低速沉积层;松辽盆地7km以深地壳速度较高(3.4~3.8km s^(-1)),可能反映早白垩世镁铁质岩浆侵入体.此外,成像结果中速度异常分布与盆地内大型断裂、隆起及沉积凹陷等构造的地表位置吻合,速度异常延深深度也与已有地震勘探结果相吻合.这些观测表明,两步反演法能有效约束松散沉积盆地S波速度随深度变化特征,并实现区域尺度地壳浅部结构高精度成像.

关键词：接收函数频率依赖性两步反演地壳浅部S波速度结构松散沉积盆地

基于接收函数方法研究广东地区地壳厚度与泊松比

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地震研究 2024年第2期47卷 212-222页

作者：李其栋谢卓娟应急管理部国家自然灾害防治研究院北京100085 复合链生自然灾害动力学应急管理部重点实验室北京100085

选取广东地区49个固定地震台站记录到的远震资料,采用时间域迭代反褶积法提取P波接收函数,利用Н-к叠加法获得台站下方的地壳厚度与泊松比。结果表明:①广东地区地壳厚度在24.8~31.0 km,平均值为28.3 km,自西北往东南减薄,呈区域性带... 详细信息

选取广东地区49个固定地震台站记录到的远震资料,采用时间域迭代反褶积法提取P波接收函数,利用Н-к叠加法获得台站下方的地壳厚度与泊松比。结果表明:①广东地区地壳厚度在24.8~31.0 km,平均值为28.3 km,自西北往东南减薄,呈区域性带状分布特征,可能与研究区内山脉隆起、平原和山地相间的地质构造相关。②研究区泊松比为0.220~0.287,平均值为0.244,泊松比北部偏高、南部偏低,沿海地区高于内陆地区,具有区域性块状分布特征,可能与地壳主要深大断裂切割的地质块体有关。③地壳厚度和泊松比分布与断裂的分布有较好的对应关系,并在断裂附近变化明显。④地壳厚度与泊松比呈负相关,可能与古太平洋板块在地壳演化过程中向广东大陆方向推进,幔源物质进入地壳,在地壳深部存在部分熔融,从而导致地壳岩石中镁铁成分含量上升引起的泊松比升高有关。

关键词：广东地区接收函数地壳厚度泊松比

基于接收函数的淮安地区地壳厚度及S波速度结构研究

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农业灾害研究 2024年第2期14卷 323-325页

作者：朱霞李涛陈德兴江苏省淮安经济技术开发区建筑节能与科研设计管理服务中心江苏雅安223005 广州建设工程质量安全检测中心有限公司广东广州510440 滁州市地震局安徽滁州239000

利用淮安区域地震监测波形资料,有效提取P波接收函数,计算了台站下方地壳厚度并反演出S波速度结构,获取较为可靠的地下深部结构和一维速度模型。从结果来看,淮安市地壳厚度较薄,且具有较大的波速比,速度结构在上地壳内呈逐渐增大的趋势... 详细信息

利用淮安区域地震监测波形资料,有效提取P波接收函数,计算了台站下方地壳厚度并反演出S波速度结构,获取较为可靠的地下深部结构和一维速度模型。从结果来看,淮安市地壳厚度较薄,且具有较大的波速比,速度结构在上地壳内呈逐渐增大的趋势特征,结合区域地质和淮安市近年来的发震特点,认为淮安地区上地壳是区域能量释放的主要空间。

关键词：接收函数淮安市地壳结构 S波速度结构

接收函数成像揭示东昆仑断裂带及其周缘地壳结构

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地学前缘 2023年第4期30卷 270-282页

作者：仝霄飞徐啸郭晓玉李春森向波余嘉豪罗旭聪袁梓昭林燕琪时宏城中山大学地球科学与工程学院广东珠海519802 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东珠海519802

前人的研究结果表明,自中新世以来青藏高原持续进行着穿时性的向东逃逸,而东昆仑断裂的左旋走滑运动正是这种变形的表现。正确地厘定断裂的位置与地壳结构,对于更加深入地认识高原的变形、应力传递和物质运输起着至关重要的作用。有大... 详细信息

前人的研究结果表明,自中新世以来青藏高原持续进行着穿时性的向东逃逸,而东昆仑断裂的左旋走滑运动正是这种变形的表现。正确地厘定断裂的位置与地壳结构,对于更加深入地认识高原的变形、应力传递和物质运输起着至关重要的作用。有大地测量学和地貌学研究指出,东昆仑断裂沿走向向东的滑移速率逐渐递减,在被第四纪沉积物所覆盖的若尔盖盆地内尤为明显。然而,该盆地分布有广袤的高山草甸、低洼沼泽,使得通过地表追踪断裂的地貌学迹象研究尤为困难。因此,东昆仑断裂带在若尔盖盆地内的位置无法确认。本次研究采用了由167个间隔约1 km的短周期地震仪站组成的密集阵列以及9个宽频带台站,对若尔盖盆地内东昆仑断裂的地壳结构进行成像。通过比较地壳中地层的不连续性和莫霍面的深度变化,确定了东昆仑断裂在若尔盖盆地内继续向东延伸。此外,塔藏断裂和东昆仑断层在地壳结构上的相似性说明它们之间存在继承关系。高分辨率的接收函数结构为高原的向外生长提供了新的证据。

关键词：东昆仑断裂接收函数青藏高原东北缘塔藏断裂

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

基于程函方程与三维速度模型的中国东北地区地幔过渡带接收函数研究

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地球物理学报 2022年第8期65卷 2945-2959页

作者：张炎钮凤林宁杰远北京大学地球与空间科学学院北京100871 美国莱斯大学地球、环境与行星科学系休斯顿770053 中国石油大学石油资源与勘探国家重点实验室和非常规天然气研究所北京102249 河北红山巨厚沉积与地震灾害国家野外科学观测研究站北京100871

本文利用中国东北地区NECESSArray记录到的45505条接收函数,结合该区域最新三维速度模型,采用快速行进法求解程函方程,计算了P-S转换波相对走时,并通过共转换点叠加成像方法获得了该地区下方地幔间断面起伏情况.结果显示,在长白山—五... 详细信息

本文利用中国东北地区NECESSArray记录到的45505条接收函数,结合该区域最新三维速度模型,采用快速行进法求解程函方程,计算了P-S转换波相对走时,并通过共转换点叠加成像方法获得了该地区下方地幔间断面起伏情况.结果显示,在长白山—五大连池连线一带东西约300 km,南北约900 km的狭长形区域内,660-km间断面下陷幅度达20~40 km.其结构可细分为南北两部分,南部更为狭窄且与日本海沟走向一致,对应于从日本海沟俯冲的太平洋板块在地幔过渡带的滞留区;北部对应于从千岛海沟俯冲的太平洋板块在地幔过渡带的滞留区.同时,在长白山西部,存在与长白山—五大连池下陷区形状类似的南北向狭长形抬升区,660-km间断面抬升幅度约为10 km,显示俯冲太平洋板块只延伸至松辽盆地东侧;而在盆地西侧,660-km间断面的下陷区可能与该地区岩石圈拆沉有关.同时,410-km间断面在松辽盆地—渤海一带,以及长白山火山西南和东北方向存在明显的下陷区;另外,在阿巴嘎及阿尔山也有小范围的下陷区.所有这些下陷区,均与地表新生代火山活动区/拉伸区有很好的对应关系,表明这些地表构造与深部热物质上涌有关.

关键词：中国东北接收函数地幔过渡带新生代火山俯冲带

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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大地电磁与接收函数结构约束联合反演

地球物理学报 2022年第11期65卷 4460-4470页

作者：甘露吴庆举黄清华张慧茜唐荣江中国地震局地球物理研究所北京100081 北京大学地球与空间科学学院北京100871

本文基于拟牛顿法对大地电磁与接收函数进行联合反演,提出了新的联合约束算子,实现了电阻率模型和速度模型之间的相似度约束.该方法给予两种模型足够的变化自由度,同时又约束两种模型向耦合方向演化.根据联合约束算子在反演迭代中的变... 详细信息

本文基于拟牛顿法对大地电磁与接收函数进行联合反演,提出了新的联合约束算子,实现了电阻率模型和速度模型之间的相似度约束.该方法给予两种模型足够的变化自由度,同时又约束两种模型向耦合方向演化.根据联合约束算子在反演迭代中的变化趋势,以及两种模型的空间梯度分布,可以判断电阻率模型和速度模型是否耦合.合成数据和野外实测结果表明,联合反演相对于单独反演可以提高电阻率和速度模型之间耦合程度,同时也能保持较好的数据拟合.联合反演提高了大地电磁的纵向分辨率,一定程度降低了大地电磁的非唯一性.

关键词：接收函数大地电磁结构约束拟牛顿法联合反演