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广西北流地震震源区短周期密集台阵背景噪声成像

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地球物理学报 2022年第8期65卷 2917-2930页

作者：黄强强沈旭章王文天许小伟周启明黄河黄柳婷吕晋妤余占洋中山大学地球科学与工程学院广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室广州510275 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东珠海519082

作为构造上较为稳定的华南地块,其地震活动相对中国西部明显偏低,但也发生过多次中强地震.华南中强地震震源区深部结构对于深入研究华南板内地震成因具有重要科学意义.2019年发生在两广交界的北流5.2级地震是近年来华南最大的一次中强地... 详细信息

作为构造上较为稳定的华南地块,其地震活动相对中国西部明显偏低,但也发生过多次中强地震.华南中强地震震源区深部结构对于深入研究华南板内地震成因具有重要科学意义.2019年发生在两广交界的北流5.2级地震是近年来华南最大的一次中强地震,该次地震的发生也为我们研究华南地震震源区深部结构提供了理想场所.本文基于120个短周期地震仪组成的密集台阵背景噪声资料,通过互相关提取了1~5 s高频面波频散信号,然后采用面波直接反演法,对北流地震震源区进行地下6 km深度范围内浅层地壳速度结构成像.结果显示:浅层地壳剪切波速度横向变化强烈,速度分布不均匀;低速异常主要分布于三条断裂带周围;研究区存在NNW-SSE向的高速异常,该高速异常与震中区高速异常相交在水平方向上呈“L”形环绕分布于石窝断裂南东侧;震中上方为上凸形态的高速异常,这些高速异常可能为中生代花岗岩基,结合研究区现今NW-SE向的构造应力场分析:石窝断裂南西盘向南东方向运动时受到“L”形高速体阻挡,可能导致应力积累,进而引发地震.此外,这种局部异常高速体可能是华南“马赛克”结构中微陆块在上地壳中的延伸,上地壳结构的不均匀性和大尺度构造相互作用,会在局部区域导致应力积累,从而引发中强地震,这也可能是华南板内地震发生的一种重要成因机制.

关键词：广西北流地震短周期密集台阵背景噪声成像高速异常华南板内地震

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基于密集线性台阵的背景噪声成像在明光市城市活断层调查中的应用

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地球物理学报 2022年第7期65卷 2518-2531页

作者：倪红玉郑海刚赵楠邓宝缪鹏黄显良李俊伦安徽省地震局合肥230031 中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026 安徽蒙城地球物理国家野外科学观测研究站安徽蒙城233500

近年来,短周期密集台阵被动源探测技术逐渐成为地壳精细结构探测研究中的重要手段.为了探讨其应用于城市活断层调查在勘探尺度的有效性,在横跨安徽省明光市郯庐断裂带东界两条主干断裂位置,沿同期的主动源S波反射剖面,安徽省地震局和中... 详细信息

近年来,短周期密集台阵被动源探测技术逐渐成为地壳精细结构探测研究中的重要手段.为了探讨其应用于城市活断层调查在勘探尺度的有效性,在横跨安徽省明光市郯庐断裂带东界两条主干断裂位置,沿同期的主动源S波反射剖面,安徽省地震局和中国科学技术大学联合布设了一条由133个短周期地震仪组成的被动源密集测线.我们通过该被动源测线获得了约28天的连续波形记录,并采用一种新的线性台阵背景噪声成像方法——拓距相移法提取了10 Hz~2.0 s宽频的基阶Rayleigh波相速度频散曲线.利用得到的宽频带频散曲线,我们反演了近地表1.3 km以浅的高分辨率S波速度结构,并与基本重合的主动源S波反射剖面以及地质资料等进行对比,验证了反演结果的可靠性,同时进一步分析了郯庐断裂带东界两条主干断裂的断层特征.结果表明:(1)被动源与主动源反演结果在近地表100 m以浅高度一致,且被动源的反演深度更深;(2)池河—太湖断裂是隐伏于深部的走滑断裂和浅部伸展断裂的综合反映,浅部为倾向北西的正断层,向上穿透第四系地层,可能为活动断裂;(3)拓距相移法能有效拓宽频散曲线的提取频带,保证浅部结构具有高分辨率,同时大大加强对深部结构的约束.该方法能够获得可靠的地下结构反演结果,可以作为城市活断层调查的一种新的有效手段.

关键词：密集线性台阵背景噪声成像浅层速度结构拓距相移法郯庐断裂带城市活断层

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基于背景噪声成像方法研究郯庐断裂带中南段及邻区地壳速度结构与变形特征

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地球物理学报 2019年第7期62卷 2490-2509页

作者：孟亚锋姚华建王行舟李玲利冯吉坤洪德全汪小厉中国科学技术大学地球和空间科学学院地震与地球内部物理实验室合肥230026 安徽省地震局合肥230031 蒙城地球物理国家野外科学观测研究站安徽蒙城233527

郯庐断裂带是贯穿我国东部北北东走向的一条深大断裂,其中南段及其邻区(115°E-121°E,29.5°N-35°N)穿过了大别造山带、苏鲁造山带、长江中下游成矿带及合肥盆地.为了研究该区域地壳速度结构及变形特征,我们使用安徽省和江苏省及其周... 详细信息

郯庐断裂带是贯穿我国东部北北东走向的一条深大断裂,其中南段及其邻区(115°E-121°E,29.5°N-35°N)穿过了大别造山带、苏鲁造山带、长江中下游成矿带及合肥盆地.为了研究该区域地壳速度结构及变形特征,我们使用安徽省和江苏省及其周边地区105个台站(固定台站98个,流动台站7个)的垂向连续波形数据,时间范围从2014年5月到2015年7月,共计14个月.利用背景噪声互相关方法,从垂直分量互相关函数中最终提取了2590条瑞利面波相速度频散曲线,反演得到周期范围为5~30s的瑞利波方位各向异性相速度分布图,再反演每个网格点瑞利面波相速度频散得到一维层状横波速度模型,然后拼合起来组成三维横波速度模型.根据本文反演结果并综合已有资料,我们得出如下结论:(1)在北大别、蚌埠隆起、长江中下游成矿带、合肥盆地北部大桥凹陷区域存在中地壳横波高速体,可能与岩石圈和下地壳拆沉以及中生代中国东部大范围岩浆活动有直接关系,更深层原因可能与古太平洋俯冲相关;(2)苏鲁造山带南缘,垂直于嘉山响水断裂,从南向北中上地壳低速体深度变浅,这个低速体可能是高压/超高压变质岩与扬子板块接触处的破碎带,是扬子板块与华北板块接触的边界;(3)郯庐断裂合肥-嘉山段两侧以及大别造山带东缘短周期瑞利面波相速度快轴方向与郯庐断裂带走向基本一致,可能是三叠纪碰撞期与白垩纪时期的大规模左旋走滑活动的结果;(4)合肥盆地南部15~20s周期的瑞利波相速度快轴方向为北西-南东向,反应该区域中下地壳快波方向为北西-南东向,推测是大别造山带折返的痕迹;(5)郯庐断裂带的结构和地震活动性存在明显的分段性,嘉山-郯城段郯庐断裂带现今地震活动性弱,但发生过较强的古地震,推断现今郯庐断裂带宿迁段可能处于闭锁状态,从长远来看要注意该地区发生大震的可能.

关键词：郯庐断裂带背景噪声成像瑞利面波方位各向异性地壳速度结构地壳形变

密集台阵背景噪声成像揭示郯庐断裂带潍坊段地壳浅层速度结构及变形特征

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地球物理学报 2023年第2期66卷 558-575页

作者：靳佳琪罗松姚华建田晓峰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安徽蒙城230026 中国地震局地球物理勘探中心郑州450003

郯庐断裂带是中国东部最重要的一条走滑断裂带,历史上发生过多次破坏性大地震,而潍坊段(沂沭断裂带北部)有历史记录的地震较少,未来发生大地震的可能性尚不清楚.因此,研究潍坊段地壳浅层精细结构,将对该地区的地震危险性评估提供重要的... 详细信息

郯庐断裂带是中国东部最重要的一条走滑断裂带,历史上发生过多次破坏性大地震,而潍坊段(沂沭断裂带北部)有历史记录的地震较少,未来发生大地震的可能性尚不清楚.因此,研究潍坊段地壳浅层精细结构,将对该地区的地震危险性评估提供重要的参考模型,同时也将有助于深入了解郯庐断裂带潍坊段的动力学过程.我们利用302个短周期流动台站组成的密集台阵在2017年8-10月期间记录的垂向分量连续背景噪声数据,通过预处理、计算噪声互相关函数、手动提取频散曲线并进行质量控制,共得到17614条0.6~6 s周期的Rayleigh波相速度频散曲线.然后基于面波直接成像法反演了该区域地下0~7.5 km的三维各向同性和方位各向异性横波速度模型.研究结果显示,断裂带东边界条带状低速异常从近地表延续至地下4 km深度,表现出明显的高低速异常过渡的构造边界特征.地壳浅部的速度结构与地表构造单元一致性较好,其中凹陷区和隆起区分别显示低速和高速异常.0~4 km深度的快波方向主要为NNE向和NE向,且集中分布在低速异常区,可能与断裂带的左旋走滑有关.4~7.5 km深度,研究区出现大范围的NEE向和近EW向快波方向,可能与白垩世地壳NWW-SEE向伸展变形和现今华北地区最大主压应力场(NEE-SWW向和近EW向)的共同作用有关.潍坊凹陷处0~4 km呈现特殊的环绕凹陷边界的“圆环状”快波方向,可能与新生代岩浆活动形成的熔岩沿凹陷边界溢流和断裂带受EW向挤压作用而发生右行平移有关.

关键词：郯庐断裂带沂沭断裂带背景噪声成像地壳浅层结构方位各向异性变形

胶东地区晚中生代伸展构造与金成矿:短周期密集台阵背景噪声成像的启示

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地球物理学报 2020年第5期63卷 1878-1893页

作者：俞贵平徐涛刘俊彤艾印双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 中国科学院大学北京100049 中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心北京100101

晚中生代以来,华北克拉通东部经历了以岩石圈减薄作用为主要特征的大规模岩石圈破坏.在此背景下,位于华北克拉通东部的胶东地区形成了大规模的伸展构造、广泛发育的花岗岩类侵入体和巨量的金矿化.为揭示胶东地区控矿构造在上地壳层次的... 详细信息

晚中生代以来,华北克拉通东部经历了以岩石圈减薄作用为主要特征的大规模岩石圈破坏.在此背景下,位于华北克拉通东部的胶东地区形成了大规模的伸展构造、广泛发育的花岗岩类侵入体和巨量的金矿化.为揭示胶东地区控矿构造在上地壳层次的发育特征及其与金成矿之间的联系,本文基于跨胶东半岛的NWW SEE向短周期密集地震台阵剖面,开展了背景噪声成像研究,获得了胶东地区8km以浅的上地壳S波速度结构,其主要特征为:(1)胶东地区沉积层较薄,基底平均深度为1~2km左右;(2)垂向速度梯度显示胶西北基底/浅层高速间断面错断特征显著,与主要拆离断层对应关系良好,且相对速度扰动显示沿主要拆离断层发育SE倾向的条带状低速异常;(3)牟乳成矿带下方S波速度具有横向分块特征,与五莲烟台等控矿断裂的陡倾特征吻合,且东部苏鲁造山带上地壳平均速度较胶西北地区明显偏高.综合本文成像结果及已有地质、地球物理资料,我们认为胶西北成矿带的控矿构造深部以大规模拆离断层为主要特征,而东部牟乳成矿带则以高角度的脆性(走滑)断裂为主,故控矿断裂构造的差异可能是胶东成矿区域性差异的主要控制因素.

关键词：胶东地区金成矿作用伸展构造短周期密集地震台阵背景噪声成像

基于密集台阵地震背景噪声成像预测煤矿瓦斯分布

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地球物理学报 2021年第11期64卷 3997-4011页

作者：黄宇奇查华胜高级令狐建设宣金国周建斌董润平霍晶晶张海江中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026 安徽万泰地球物理技术有限公司合肥230026 安徽蒙城地球物理国家野外科学观测研究站安徽蒙城233527 华阳新材料科技集团有限公司山西阳泉045000

瓦斯突出是一种常见的煤矿动力灾害现象,随着煤矿矿井开采深度的增加,煤层瓦斯含量、压力都呈上升趋势,发生煤与瓦斯突出的危险性加大.传统的瓦斯测量方法只能测量局部离散点瓦斯含量,难以从矿井及采区尺度对瓦斯含量进行预测.因此需要... 详细信息

瓦斯突出是一种常见的煤矿动力灾害现象,随着煤矿矿井开采深度的增加,煤层瓦斯含量、压力都呈上升趋势,发生煤与瓦斯突出的危险性加大.传统的瓦斯测量方法只能测量局部离散点瓦斯含量,难以从矿井及采区尺度对瓦斯含量进行预测.因此需要寻求一种能够在采区及工作面布设前预测煤层瓦斯富集程度的高效地球物理方法.背景噪声成像方法已经在城市地下空间、矿产资源等近地表成像中得到广泛的运用.本文将该方法首次应用到阳泉寺家庄煤矿井田区域,采用96个台站记录的连续背景噪声数据,通过互相关方法获得了台站对之间的瑞利面波经验格林函数,并进一步提取了5 Hz~1.4 s的基阶瑞利面波的群速度和相速度频散曲线.本研究首先通过区域的平均频散曲线获得该区域的平均一维横波速度结构作为三维反演的初始模型;其次,利用基于射线追踪的面波频散直接成像方法获得研究区1.0 km以浅的三维横波速度结构;最后,结合获得的三维速度结构,以及岩石物理实验获得的瓦斯含量与地震波速度的经验关系,预测了寺家庄井田15号煤的瓦斯含量,预测的瓦斯含量与实际巷道揭露的瓦斯含量具有较好的一致性.本研究成果表明,对于煤矿瓦斯分布预测来说,背景噪声成像方法是一种潜在有效的全新的技术形式.

关键词：背景噪声成像面波直接反演速度与瓦斯关系瓦斯含量预测

利用背景噪声成像技术反演宁夏及邻区S波速度结构

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地震地质 2017年第3期39卷 605-622页

作者：谢辉马禾青焦明若马小军张楠李青梅宁夏回族自治区地震局银川750001 辽宁省地震局沈阳110034

利用宁夏及邻区90个地震观测台站记录的2012年1月至2013年12月地震波形数据,根据噪声成像方法得到研究区瑞利面波群速度频散资料,获得了宁夏及邻区下方地壳上地幔三维S波速度结构。结果表明,在10~40km深度范围内,银川地堑和六盘山断裂... 详细信息

利用宁夏及邻区90个地震观测台站记录的2012年1月至2013年12月地震波形数据,根据噪声成像方法得到研究区瑞利面波群速度频散资料,获得了宁夏及邻区下方地壳上地幔三维S波速度结构。结果表明,在10~40km深度范围内,银川地堑和六盘山断裂带下方呈现出低速异常体,随着深度的增加低速异常在阿拉善地块与青藏高原NE缘弧形构造区之间成为环绕兰州盆地的低速异常区;研究区地壳及上地幔三维S波速度结构存在明显的横向不均匀性。这些结果对于研究宁夏及邻区活动构造带的动力学和强震发震机理有意义。

关键词：背景噪声成像互相关频散曲线 S波速度结构宁夏及邻区

利用地震背景噪声成像技术反演三峡库区及邻近地区地壳剪切波速度结构

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地球物理学报 2013年第12期56卷 4113-4124页

作者：王小龙马胜利郭志雷兴林夏英杰郭欣余国政勾宪斌蒋霞东中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室北京100029 重庆市地震局重庆401147 日本产业技术综合研究所日本筑波305-8567 中国科学院测量与地球物理研究所大地测量与地球动力学国家重点实验室武汉430077 河海大学常州校区江苏常州213022

本文利用三峡库区重庆遥测台网及邻近地区台网2012年1月至12月期间的连续波形记录,通过噪声互相关,提取了这些台站间的经验格林函数.并通过获取的经验格林函数瑞利面波频散信息,反演出该区域5~40s瑞利面波相速度分布.周期5s及10s的相速... 详细信息

本文利用三峡库区重庆遥测台网及邻近地区台网2012年1月至12月期间的连续波形记录,通过噪声互相关,提取了这些台站间的经验格林函数.并通过获取的经验格林函数瑞利面波频散信息,反演出该区域5~40s瑞利面波相速度分布.周期5s及10s的相速度分布结果显示:四川盆地具有较厚的沉积盖层,其中盆地中部沉积层相对偏浅.而周期20s及35s的相速度分布结果显示:中下地壳的扬子克拉通整体呈现较高的相速度分布,具有相对坚硬的中下地壳结构.这其中吉首—常德的武陵山区附近出现明显高速异常,可能与江南古陆古火山岛链(雪峰—九岭弧形古火山群)活动有关,火山活动导致大量的基性-超基性幔源物质侵入地壳,造成了武陵山重力异常,并一定程度上阻挡了云贵高原和湘鄂西部的物质向南逃逸;在地形上,此处恰好对应我国地形第二阶梯向第三阶梯的过渡带,并将华南地块分隔为东西两大部分.最后我们在瑞利面波相速度成像的基础上,反演出该区域三维剪切波速度分布,结果显示四川盆地周边的龙门山、米仓山、大巴山、七曜山和大娄山等地质构造与地壳剪切波速度结构具有明显对应关系.研究结果有助于深入研究该区的深部地质构造特征与地震发生机理.

关键词：背景噪声成像瑞利面波相速度剪切波速度结构三峡库区

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