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地球物理学报 2017年第06期杂志 文档列表

地球物理学报杂志主编寄语

探索深部地球物理奥秘，揭示青藏高原动力机制2029-2029

摘要：印度一欧亚大陆碰撞和青藏高原的形成是中生代以来全球最重要的地质事件之一．围绕青藏高原深部结构与大陆动力学问题的探索，一直是全球地球科学领域的研究热点．随着地球物理探测技术的进步，青藏高原深部结构的研究也已逐步细化和深入，形成了一些针对特定区域如东西构造结、川滇接触带、南北地震带、青藏高原东缘和针对特定目标任务如地震发生机制、科学钻探、深部结构与大陆动力学、深部探测计划等专项研究，不断推出新的研究成果．

地球物理学报杂志综述

青藏高原东缘深部地球物理与大陆动力学研究进展2030-2037

摘要：经过数十年的努力，我国青藏高原深部地球物理与大陆动力学领域的研究呈现蓬勃的发展态势，取得了一系列研究成果.《地球物理学报》以青藏高原为专辑，集中在2017年6期刊发36篇文章，涵盖了青藏高原深部地球物理与大陆动力学方面的一批最新研究成果.这些工作涉及地震特性与大陆动力学、壳幔结构与地震各向异性、深部电性结构及密度结构等研究方向.本文将从这几个研究方向简要介绍收入本专辑论文的研究工作，分享青藏高原深部地球物理与大陆动力学的研究成果.

地球物理学报杂志地震特性与大陆动力学

青藏高原东缘的地壳流及动力过程2038-2057

摘要：黏滞性地壳流对地壳及上地幔变形作用及动力机制，是大陆新生代造山带的一个重要研究内容.青藏高原中下地壳存在部分熔融或含水物质的黏滞性流体，已为一系列地球物理及岩石学研究所证实.为研究青藏高原东缘地壳流的动力作用，本文用密集的被动源宽频带地震台的观测数据，反演了地壳上地幔精细速度结构和泊松比.研究表明，川西及滇西北高原的中地壳内普遍存在低速层，而高泊松比的地壳只分布在川西北地区.位于中地壳的黏滞性地壳流从青藏高原腹地羌塘高原流出，自北西向南东流入青藏高原东缘.这些黏滞性地壳流带动了上地壳块体水平移动，当它们受到刚强的四川盆地及华南地块阻挡时将发生分层作用，地壳流将分为二或更多分支不同方向的分流，向上的一支地壳流将对上地壳产生挤压，引起地面隆升，向下的一支地壳流将使莫霍面下沉加厚下地壳.黏滞性地壳流的运动在地壳中产生应变破裂发生强烈地震活动，地震的空间分布与震源机制也受到地壳流动力作用控制.

综合数据分析青藏高原东北缘六盘山地区构造形变及其构造成因独特性探讨2058-2067

摘要：青藏高原边缘是研究青藏高原构造生长的重要场所.然而，青臧高原各边界却呈现出不同的地貌形态响应.尤其是青藏高原东北缘的六盘山地区，与青藏高原东缘相比，它与邻近稳定鄂尔多斯地台之间表现出了截然不同的地形变化.青藏高原东边界所对应的龙门山构造带呈现出高陡的地貌形态：在100 km范围内，海拔高程从四川盆地的500 m陡升至临近的龙门山构造带的3500 m.而青藏高原东北边界所对应的六盘山构造带则与邻近的鄂尔多斯盆地表现为宽缓的地形变化.之前由于缺少高精度的数据资料，对造成这一地表形态差异所对应的地壳结构缺少必要的了解.在本次研究中，将着重利用前期在青藏高原东北缘六盘山地区所获得的165 km长高分辨率深反射地震数据，并结合在此区域所获得的航磁数据资料进行该地区地壳结构的综合解释，得出青藏高原东北缘—鄂尔多斯地块构造转换带的地壳结构变形模型.研究表明六盘山地区主要物质组成为构造增生楔，其两侧分别存在陇西火山岛弧和鄂尔多斯结晶基底.高原生长所产生的构造应力并不能使相对松散的构造增生楔无限制的抬高而是容易发生重力坍塌，从而造成六盘山地区比较宽缓的地形结构.同时本文还将此地壳结构研究结果与前人在青藏高原东缘所获得的地壳结构及变形机制进行对比分析，探讨这两个地区的构造变形模式，并找出两个地区的构造变形共性和差异.研究结果也将为了解青藏高原侧向构造生长过程提供理论和数据支持.

龙门山断裂带多参数深部结构成像与地震成因研究2068-2079

摘要：通过反演大量的纵、横波地震数据，获得了沿龙门山断裂带及周边区域的深部三维精细结构，结合前人二维大地电磁探测研究成果，提出龙门山断裂带地壳形变与深部速度结构和导电率不均匀性有关，探讨了2008年汶川和2013年芦山地震的诱发和产生与流体侵入及地壳形变的密切关系.本研究发现，2008年汶川地震发生在高速度、高泊松比和低电导率的区域，2013年芦山地震则位于高速度、低泊松比和低电导率的发震层.在上地壳中，四川前陆盆地的低速、低泊松比和低阻异常与松潘—甘孜地块的高速、高泊松比和高阻异常形成了鲜明的对比.在龙门山断裂带下方的两个低速和低阻块体，将龙门山断裂带分成南、中和北三段.我们的研究认为，这两个异常体与来自松潘甘孜地块的下地壳和（或）上地幔的局部熔融或流体侵入到龙门山断裂带的脆弱区有关.基于对汶川和芦山地震的余震分布特征及震源区的地震波速度、泊松比及电阻率参数分析，揭示了龙门山断裂带深部剧烈的地壳形变与流体应力积累对2008年汶川和2013年芦山地震的触发及其地震破裂过程具有重要的控制作用.

中国南北地震带北段及其周缘地壳厚度与泊松比研究2080-2090

摘要：本文利用中国地震科学探测台阵2013—2015年在南北地震带北段及其周缘架设的673个台站所记录到的远震波形所提取到的接收函数并应用H-κ扫描方法获取了南北地震带北段及其周缘的地壳厚度和泊松比，结果显示研究区地壳厚度从青藏高原东北缘向鄂尔多斯块体逐渐减小，从65 km逐渐减薄至40 km，不同块体之间地壳厚度存在明显差异.祁连造山带西部地壳厚度超过60 km，而东部地壳厚度仅为约50 km左右，表明祁连造山带东、西部地壳增厚变形存在着明显差异.西秦岭造山带地壳厚度从60 km减薄到40 km，其东部具有较薄的地壳厚度可能经历了拆沉.阿拉善块体作为华北克拉通西部块体的一部分，西部地壳厚度约50 km，而东部约45 km，表明阿拉善块体西部由于印度—欧亚板块碰撞也受到了活化改造，其克拉通性质只在其中东部残留.研究区泊松比变化范围为0.20-0.31，平均泊松比约0.25，表明地壳主要由长英质矿物组成，较高的泊松比主要分布在六盘山断裂带和银川—河套地堑.研究结果显示地壳厚度与高程之间具有较好的相关性，表明地壳整体上处于相对均衡的状态，而西秦岭造山带和祁连造山带东部的部分区域地壳可能处于不均衡状态.

2016年1月21日青海门源MS6.4余震序列重定位和主震震源机制解2091-2103

摘要：2016年1月21日01时13分13.0秒（北京时间），青海省海北州门源县发生MS6.4地震.为了更好地认识这次地震的发震构造，本文利用青海省地震台网和甘肃省地震台网的省级固定地震台站及部分流动地震台站记录到的波形资料，通过重新拾取震相和联合HYPOINVERSE 2000与HypoDD定位方法，对2016年1月21日青海门源地震序列ML≥1.8的189个地震事件进行了重新定位，并采用gCAP方法分别反演了主震的双力偶机制解和全矩张量解. 定位结果显示，主震位置为37.67°N、101.61°E，震源深度为11.98 km；余震序列展布方向为SE和NW两个方向、长度约16 km，震源深度优势分布为4-14 km，断层面倾向为SW方向. 利用gCAP方法得到的矩心深度在8-9 km之间. 结合野外地质调查结果，认为该次地震事件为一次逆冲型事件，其发震断层可能为北西向冷龙岭断裂与北西向民乐—大马营断裂之间的一条盲断层，推测由于印度板块与欧亚板块的碰撞挤压使得青藏高原北缘与阿拉善地块之间的东西向挤压而造成的断层应力失稳，从而形成门源地震.

汶川地震前后b值的时空变化及构造意义2104-2112

摘要：地震b值与地应力具有密切的关系，即高应力对应低b值，研究汶川地震区b值的时空变化可以获得地震前后的应力演化过程.本文通过震源位置和速度模型联合反演的方法和双差定位法对龙门山地区汶川地震（MS8.0）前后的地震进行了重定位工作，在此基础上精确计算了汶川地震前后不同时间段内b值大小的变化趋势及b值空间分布.结果显示：（1）b值在深度上存在明显的分层性，15 km以上b值较高，15 km以下b值较低，反映上部岩石为脆性，下部岩石为韧性的特征；（2）区域平均b值在汶川地震之后出现下降，而后有所恢复并逐渐增加，芦山地震后又降低，反映了龙门山断裂带的同震变化和震后愈合过程；（3）分时段b值空间分布结果显示，在芦山地震之后，汶川地震破裂区b值下降，即应力增加，这意味着汶川芦山地震之间的空段存在韧性变形，且芦山地震的发生促进了汶川地震破裂区的愈合；（4）映秀附近彭灌杂岩区在震前呈现低b值异常，反映该区域存在较大的差应力，可能是震后最大位错发生在该区域的根本原因.

南北地震带地壳结构多参数成像及强震触发机制研究2113-2129

摘要：通过反演由大量的纵、横波地震数据组成的综合数据集，获得了南北地震带地壳的多参数三维精细结构，探讨和分析了南北地震带的高地震活动性和强震频发的原因.成像结果表明，尽管1976年松潘-平武地震（M7.2）与2008年汶川地震（M8.0）以及2013年芦山地震（M7.0）均发生在高速、低泊松比异常区域，并且在其震源的下方均有一低速、高泊松比异常区域.我们认为，上述三个地震的触发与流体侵入导致的地壳形变之间有密切的联系.1955年炉霍地震（M7.4）和1973年康定地震（M7.1）均发生在鲜水河断裂带上，其震源中心区域表现为低速、高泊松比异常，可以解释为下地壳中的流体沿断层面上涌.在震源区的周边区域兼有高速、高泊松比异常，低速、高泊松比异常以及高速、低泊松比异常，可能分别与含流体的岩石、沿断裂带发育的变质岩以及坚硬的克拉通块体对应.流体的侵入不仅能够改变断层面上的应力情况，还能降低岩石骨架的岩石力学强度，进而触发地震.1970年云南通海大地震（M7.1）发生在哀牢山-红河断裂带附近的曲江断裂上，其震源处于高速度、低泊松比异常与低速度、高泊松比异常之间的边界区域，被认为是流体挤压后的应变能积累，最终导致脆性破裂，以至于发生地震.根据本次研究获得的多参数结构图像，结合前人的研究成果，我们认为南北地震带地壳强烈形变与流体侵入是造成该区域地震活动性较高及强震频发的两个主要因素.

用接收函数方法研究汶川和芦山地震之间未破裂段的地壳结构2130-2146

摘要：芦山与汶川地震之间存在约40 km的地震空区.震源区和地震空区的深部构造背景的研究对深入了解中强地震的深部孕育环境及地震空区的地震活动性具有重要科学意义.利用本小组布设的15个临时观测地震台以及21个芦山科考台站和21个四川省地震局固定台站记录的远震数据，用H-κ叠加方法得到各个台站的地壳厚度和平均泊松比，并构建了接收函数共转换点（CCP）偏移叠加图像以及反演得到台站下方的S波速度模型.我们的结果揭示了震源区和地震空区地壳结构特征差异：（1）汶川震源区的地壳平均泊松比为-0.28；芦山震源区为-0.29；而地震空区处于泊松比变化剧烈的区域；（2）汶川地震与芦山地震的震源区以西下方的Moho面呈现深度上的突变（这与前人的研究成果基本一致），分别从-44 km突变到-59 km，-40 km突变到-50 km，而地震空区地壳平均厚度呈现渐变性变化；（3）地震空区Moho面下凹且具有低速的上地壳.综合一维S波速度结构和H-κ以及CCP的初步结果，这可能显示汶川地震的发震断裂在深部方向上向西倾斜并形成切割整个地壳的大型断裂；芦山地震则可能是由于上、下地壳解耦引起的；而地震空区处于两种地震形成机制控制区域的过渡带中.

青藏高原及周缘地壳浅层构造应力场量值特征分析2147-2158

摘要：以 ＂中国大陆地壳应力环境基础数据库＂中的实测地应力数据为基础，合理筛选出地理空间范围为21°N—40°N，73°N —110°N的近2000条数据，深度范围0-2 km.通过将研究区内实测地应力扣除重力影响，并考虑数据样本数量沿深度分布不均匀的问题，分析构造应力场的作用.重力影响的扣除采用海姆假说与金尼克假说两种模式估算其下限与上限，给出了青藏高原及周缘及青藏地块、南北地震带北、中、南段上构造应力和构造差应力随深度分布的特征和量值范围.结果显示：（1）青藏高原及周缘地区最大水平应力σH、最小水平应力σh随深度D呈线性增加：σH=22.115D＋5.761、σh= 14.893D＋3.269；最大水平构造应力σT、最小水平构造应力σt的量值估算范围分别为4.609〈 σT〈 15.522D＋4.609、3.121〈 σt 〈6.366D＋3.121（D 〉0）；构造差应力σT-σt=7.222D＋2.492，地表值（D=0 km）为2.5 MPa左右，随深度增加以7.2 MPa·km-1的梯度增大；（2）在测量深度范围内，青藏地块、南北地震带北、中、南段研究区σT、σt、σT-σt随埋深均呈线性增大；D=1 km时，各地块σT的统计回归值中最大为30.1 MPa，最小为17.6 MPa，量值由大到小排序依次为：青藏地块、南北带北段、南北带中段、南北带南段；D=1 km时，各地块σT-σt的统计回归值中最大为15.8 MPa，最小为8.9 MPa，量值由大到小排序依次为：青藏地块、南北带北段、南北带中段和南北带南段.总体表现为青藏地块强、南北带较弱的基本特征.（3）与南北带相比较，青藏地块地壳在从南向北的挤压作用下呈现出明显的＂浅弱深强＂特点.

青藏高原拉萨块体地应力测量及其意义2159-2171

摘要：受印度板块向欧亚板块持续北东向挤压作用，青藏高原腹地拉萨块体内新构造活动强烈，其地应力特征一直是工程规划建设、地球动力学和地壳稳定性研究的重要内容.2014至2015年，沿雅鲁藏布江断裂带，分别在西藏林芝县（LZ）、朗县（LX）和乃东县（ND）开展了水压致裂原地应力测量工作.本文通过测试结果分析，获得了拉萨块体现今地壳浅表层的应力状态及分布特征.LX及ND测点应力强度均高于LZ测点，且应力结构均为逆断型，表现为SH〉 Sh〉 Sv，水平应力作用占主导.LZ测点在测试深度内揭穿了断裂，且应力结构不够明确.三个测点的应力状态显示出拉萨块体现今地壳强度处于破裂临界状态，结合各测点所处构造环境，应力的持续累积可能会打破这种平衡导致断裂活动.主应力比值SHv=SH/Sv，Kav=（SH＋Sh）/2Sv和Kf=（SH-Sh）/2也显示出该区强烈的水平构造运动.三测点揭示的最大水平主应力方向集中于近SN（LX）-NNE（LZ及ND）向，与该区背景应力场特征相一致，且与地壳运动场相耦合，反映出该区应力状态主要受控于印度板块北向欧亚大陆持续挤压碰撞的构造背景，同时各测点之间应力状态的差异性也体现了区域构造作用的差异影响.

羌塘地块中部南北向断裂的构造特征及其动力学意义2172-2180

摘要：青藏高原内部除大规模的东西向走滑断裂以外，另一个显著的地质特征就是在藏南及高原腹地广泛发育东西向的伸展构造，形成走向近南北的断裂构造，如亚东—谷露裂谷带及双湖断裂.伸展构造已经成为青藏高原地质研究的一个焦点问题.在羌塘地块89°E附近存在明显的低重力、负磁、深度达300 km的低速异常及连通壳幔的高导异常，且地表伴生大规模的新生代火山岩，这些特殊的地质及地球物理场特征的发生位置与地表双湖断裂的位置基本对应.本文通过卫星重力数据的多尺度小波分析结果发现，双湖断裂之下，存在一明显由上地壳一直向下延伸至地幔深部的低重力异常，说明双湖断裂向下延伸深度大，且上下连通性好.结合已有的地质和地球物理资料，认为由于双湖断裂的存在，使得深部幔源岩浆沿断裂构造薄弱带上涌，从而导致羌塘地块之下壳幔温度的升高及大规模部分熔融的发生.

地球物理学报杂志壳幔结构与地震各向异性

中国地震科学台阵两期观测资料近场记录揭示的南北地震带地壳剪切波分裂特征2181-2199

摘要：利用中国地震科学台阵第一期（2011-01—2014-06）及部分中国地震科学台阵第二期（2013-02—2015-12）的流动地震台阵记录到的小震波形资料，运用剪切波分裂系统分析（SAM）方法，分析南北地震带的地壳各向异性，对剪切波分裂参数所反映的区域应力环境及构造特征，以及区域内主压应力方向与断裂分布的关系展开讨论. 研究结果表明，南北地震带快剪切波偏振方向自北向南由NE向逐渐转变为NNW向，与南北地震带区域主压应力的方向变化具有一致性. 区域内分布的大量NE及WNW或NW向断裂构造同样对快波偏振方向有比较大的影响，位于走滑断裂附近的台站，其快波方向与断裂走向大致平行，部分位于走滑断裂附近的台站其快波方向几乎垂直于断裂走向，而与构造应力场方向一致性较好. 个别台站表现出复杂快波优势方向特征，反映出研究区内构造环境的复杂性. 慢波时间延迟结果显示，南北地震带南段的平均时间延迟高于北段，反映了受印度板块和欧亚板块的碰撞挤压作用，南段地壳介质各向异性程度更大，构造变形更加剧烈. 对比南北地震带上地幔各向异性特征，推测在川滇菱形块体内部可能存在复杂的壳幔耦合现象，地壳剪切波分裂除了反映区域应力特征，还可以揭示出区域构造信息，

阿坝-遂宁宽角地震剖面重建藏东缘龙门山地区地壳速度结构2200-2212

摘要：龙门山断裂带位于青藏高原东缘，在中生代和晚新生代经历强烈的构造变形，急剧抬升，是研究青藏高原隆升和扩展动力学过程的重要窗口.本文利用起伏地形下的高精度成像方法，对＂阿坝—龙门山—遂宁＂宽角反射/折射地震数据重新处理，通过走时反演重建研究区地壳速度结构.剖面自西向东跨越松潘—甘孜块体、龙门山断裂带和四川盆地，不同块体速度结构表现了显著的差异.松潘甘孜块体地表复理石沉积层内有高速岩体侵入，低速层低界面起伏不平反映了该区的逆冲推覆构造.中下地壳速度横向上连续变化，平均速度较低（约 6.26 km·s-1）.四川盆地沉积层西厚东薄，并在西侧出现与挤压和剥蚀作用相关的压扭形态.中下地壳西薄东厚，平均速度较高（约6.39 km·s-1）.龙门山断裂带是地壳速度和厚度的陡变带，Moho面自西向东抬升约13 km.在整个剖面上Moho面表现为韧性挠曲，中下地壳横向上连续变化，推测古扬子块体已到达松潘甘孜块体下方.松潘甘孜块体下方中下地壳韧性变形，并在底部拖曳着被断裂切割的脆性上地壳，应力在不同断裂上积累和释放，诱发大量地震.

利用双差成像方法反演青藏高原东北缘及其邻区地壳速度结构2213-2225

摘要：利用区域尺度双差层析成像方法，使用2009年1月至2017年2月的近震资料，对青藏高原东北缘及其邻区内记录到的地震事件进行震源位置和三维速度结构的联合反演.重新定位后震源空间位置得到明显改善，浅层的地震波速与地形和沉积层厚度对应较好，研究区地震主要发生在河西走廊过渡带的低泊松比区域.本文将研究区分为五个区域并分别对其层析成像结果进行了讨论，结果显示研究区不同地块之间地壳结构变化明显，地壳物质整体呈酸性，青藏高原东北缘地壳增厚可能主要发生在中下地壳.

巴颜喀拉块体地壳结构多样性探测2226-2238

摘要：青藏高原内部地壳岩性的改造、岩性随深度变化及形变构造是探索研究地壳增厚、物质运动问题的关键.巴颜喀拉块体位于青藏高原中北部，地域广袤，通过对块体内中、东部不同区域的深地震广角反射/折射震相的综合分析，利用反射率理论地震图方法对不同性质震相走时及振幅特征进行细致的模拟计算，进一步研究巴颜喀拉块体内部不同区域地壳精细结构.结果显示：巴颜喀拉块体地壳厚度50~60 km、整体向西逐渐增厚，结晶地壳平均速度6.07~6.18 km·s-1、岩层速度大幅降低，壳内多强反射界面结构、但不同区域差异明显；东部若尔盖盆地地壳介质速度整体低速、壳幔边界较为清晰；中部玉树—玛多段下部地壳发现约6.8 km·s-1的＂高速度＂介质结构，壳幔边界不清、被改造为2~4 km厚的高速度梯度层，显示了巴颜喀拉块体内部地壳增厚、介质岩性结构被改造的差异性.地壳内部多组强反射、低视速度走时震相揭示了介质岩性的低速破碎、弱化蠕变以及可能的壳内解耦构造.局部地区下地壳的高视速度震相特征显示了青藏高原地壳改造增厚大背景下可能存在稳定的＂原始地壳＂结构残留或是与上地幔物质的浸入交流.巴颜喀拉块体内不同区域地壳增厚、岩性结构、结晶基底及壳幔边界性质被改造的多样性为深入认识青藏高原地壳形变及动力学过程带来新的启迪.

地震放大效应与地下地质结构——龙门山山前玉皇观区域观测数据分析2239-2255

摘要：通过布置于龙门山断裂带中段、龙门山山前玉皇观区域的地震观测台站阵列接收地震数据，研究该区域的地震动放大效应和地下地质结构.观测阵列共10台宽频带地震仪，分布在玉皇观河口冲积扇区域.分别采用参考场址谱比法（RSSR）和HV谱比法（HVSR）计算64个高信噪比近震数据的振幅谱比函数，结果显示在玉皇观区域具有较明显的地震动放大效应，并且局部场址效应显著.以S06场址为例，建立近地表地震地质模型，通过SH波放大效应正演模拟研究该场址的地震动放大模式.RSSR与HVSR的结果表明，两者所计算的场址放大效应主频一致，但是 HVSR的放大峰值却比RSSR的放大峰值大一倍左右，表明HVSR的结果可能包含了波场在近地表低速层之下传播路径的改造作用.另外，采用27个远震P波的接收函数计算了该区域地壳上地幔S波速度结构.接收函数研究结果显示玉皇观地区的莫霍面深度为44 km，沉积盖层、结晶地壳和上地幔的S波速度分别为2.5 km·s-1、3.5 km·s-1和4.5 km·s-1.观测阵列台站之间的接收函数反演结果一致性较好，说明本研究区域范围内地形地貌等近地表结构因素的相对变化对接收函数的影响不大.