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背景噪声成像和接收函数方法研究江西省安源煤矿及其邻区地壳结构

背景噪声成像和接收函数方法研究江西省安源煤矿及其邻区地壳结构

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作者：张杏棉东华理工大学

学位级别：硕士

安源煤矿位于我国江西省萍乡市,地处扬子地块和华夏地块碰撞结合部位钦杭成矿带的萍(乡)乐(平)坳陷西段,受到复杂的构造应力变质作用,该区发育了许多推、滑覆体。为了研究安源煤矿及其邻区的地球内部地壳结构,本文先后应用了两种密集台... 详细信息

安源煤矿位于我国江西省萍乡市,地处扬子地块和华夏地块碰撞结合部位钦杭成矿带的萍(乡)乐(平)坳陷西段,受到复杂的构造应力变质作用,该区发育了许多推、滑覆体。为了研究安源煤矿及其邻区的地球内部地壳结构,本文先后应用了两种密集台阵被动源探测技术,来获取研究区地下浅部精细三维速度结构和台站下方深部速度结构信息。首先,应用背景噪声成像方法对研究区141台短周期地震仪和13台宽频带地震仪记录的连续背景噪声数据进行台站间的互相关运算,提取0.5s～5s周期的Rayleigh面波群速度频散曲线,采用基于射线追踪的直接面波反演方法得到研究区地表至地下约3km不同深度的三维S波速度结构图像。然后,应用接收函数方法提取高质量的P波接收函数波形,采用基于谐波拟合校正的H-κ-c叠加方法得到12个宽频带仪器下方的地壳厚度和泊松比,并用时域线性反演方法获取台站下方壳幔一维S波速度结构图像及速度间断面信息。主要得到以下研究结果:(1)地下浅部精细三维速度结构显示,受萍乐坳陷沉积构造和煤矿开采活动的综合影响,煤矿开采区和断裂带附近浅层地表呈现明显的低速异常。安源断裂和王坑断裂及附近区域的显著低速异常从地表一直延伸至地下约3km。分析认为,1.2km深度以浅的S波低速异常是由于煤矿沉积环境和煤矿开采活动所致,而1.2km深度以下的S波低速异常是断裂带内部破碎介质及油气综合作用的结果。安源断裂周围的S波速度变化特征表明安源断层面为北西倾向,延伸至地下约3km。安源矿区下方1km深度以浅的纵向S波速度异常分布特征显示安源矿区最大开采深度约达地下0.7km深度。(2)安源煤矿及其邻区的地壳厚度范围为32～34.8km,平均厚度为33km,与前人在华南地区接收函数研究得到的地壳厚度相吻合。地壳内部介质泊松比值相对较低,平均泊松比优势范围在0.22～0.25之间变化,表明研究区陆块相对稳定。地壳内部结构大体分为三层:第一层深度约1.5km以内,沉积岩为主,速度较低;第二层深度在10～15km左右,平均速度约为3.2km/s,推测为地壳内部速度界面间断面;第三层界面为地球内部地壳和地幔之间的分界面:莫霍界面,平均深度在33～35km左右,上、下界面的S波速度差异较明显,上表面S波速度一般为3.4～3.6km/s,而界面底部大约为4km/s。

关键词：直接面波反演 S波速度结构接收函数地壳厚度泊松比

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