青藏高原东北缘岩石圈速度间断面研究

来源 :中国地震局地质研究所 | 被引量 : 1次 | 上传用户:hellogph
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
青藏高原的隆升及其现今的构造活动被认为是正在进行中的印度和欧亚大陆之间碰撞的结果。青藏高原的侧向生长、隆升及其深部过程,是了解大陆碰撞变形与演化机理的关键。基于地质或地球物理观测的研究,众多地球科学家提出关于青藏高原隆升的几种不同的物理模型,主要可分为挤压增厚、构造挤出、下地壳流动、拆沉及地幔上涌、印度板块俯冲或双向俯冲等。近年来通过面波成像、接收函数反演或联合反演、地震环境噪声以及走时层析成像等方法探测表明,力学性质较软的高原内部速度偏低,具有克拉通属性的阿拉善与鄂尔多斯反之,表明东北部克拉通对青藏高原物质有强烈的阻挡作用。但已有的青藏高原东北缘及邻区岩石圈范围内的速度结构、间断面结构、电性结构等地球物理观测结果因研究尺度的限制、数据分布的不足或缺少绝对速度结构的支持尚难以满足青藏高原东北缘隆升机制以及深部动力学过程研究需求,所以青藏高原东北缘的岩石圈间断面结构及其变形方式需要进一步研究与讨论。第四纪以来鄂尔多斯地体受上地幔东南方向的拖拽和青藏高原东北缘不断扩张的作用下产生逆时针运动。阿拉善地体在周缘大型断裂的共同调节作用下整体缓慢向东运动,与贺兰山和鄂尔多斯地体会聚。阿拉善块体和鄂尔多斯块体之间的边界带是银川-河套断陷盆地,其成因被认为是由于太平洋板块向西俯冲和印度-欧亚板块碰撞引起的地幔对流所致。银川-河套断陷盆地地震活动强烈,历史上曾发生过1739年平罗8级强震。该地区的深部结构对理解块体之间的相互作用、青藏高原东北缘扩张的动力学模型及强震机理与预测极为关键,但目前鄂尔多斯地块、阿拉善地块及其边界带区域的地震学观测资料相对较少,所以该区域深部地震学证据的获取尤为重要。为此,本文利用中国科学探测台阵项目二期及祁连台阵部分流动台站所记录数据,其观测时间分别为2013-2015和2016-2017年。台站覆盖了青藏高原东北缘、阿拉善块体和鄂尔多斯块体,台间距为~35 km或~15 km。通过采用接收函数的三维共转换点叠加技术,获取了沿青藏高原东北缘和阿拉善块体以及阿拉善块体和鄂尔多斯块体的岩石圈速度间断面结构,试图进一步对青藏高原东北缘隆升机制和阿拉善和鄂尔多斯块体间深部变形关系这两个科学问题进行探讨研究。本文的工作得到以下的研究结果:1)阿拉善块体的Moho面深度在45-50km之间,北祁连断裂和昆仑断裂之间的Moho深度为50?55 km,松潘甘孜块体内部地壳厚度为~70km。在雅布赖山以北岩石圈软流圈边界大约在100km的深度,从北至南到阿拉善块体南端LAB的深度逐渐从100km变深至150km。在祁连造山带的北边界下方LAB最深为~180km,而中祁连块体的岩石圈厚度明显小于东北缘地区的其他地块且只有~100km。同时,在北祁连断裂下方存在明显的莫霍面错断,龙首山断裂和北祁连断裂之间地壳厚度较薄且在龙首山北边的Moho面上方存在连续的正震相界面,中祁连的岩石圈已进入北祁连造山带下方。2)基于岩石圈间断面成像结果,我们认为祁连山造山带下方存在岩石圈范围内的被动俯冲及东北缘地区有局部地壳的缩短和增厚迹象,它们都是由于印度板块不断向北运动且青藏高原东北缘受到坚硬的阿拉善块体阻挡后的远端效应。这可能是青藏高原东北缘隆升的深部动力学过程。3)阿拉善地块与鄂尔多斯地块壳内间断面结构差异明显,位于两块体构造边界之间的银川河套盆地Moho深度大于两侧地块;鄂尔多斯块体内部成层性好,壳内康拉德界面信息清晰可见;鄂尔多斯西边界以东60-70km范围内Moho间断面从东至西逐渐变深;以37.5°N为界,鄂尔多斯内部地壳厚度逐渐变深,康拉德界面逐渐变浅;鄂尔多斯地体北端康拉德界面强度明显低于其中部,下地壳厚度呈相反趋势。4)根据间断面成像证据进一步确定阿拉善地块与鄂尔多斯地块分属不同的大地构造单元。同时,我们猜测贺兰山以西70-80km范围内和鄂尔多斯块体西缘北段均存在局部地壳发生增厚变形的可能性。接收函数偏移成像技术是研究地球内部速度间断面结构行之有效的方法。值得注意的是,根据已有的各向异性观测可知青藏高原东北缘有显著的各向异性特征,在各向异性强度较大区域,地壳和上地幔延迟时间高达0.4 s和1.6 s。在各向异性介质中,接收函数Ps转换震相的到时随反方位角有余弦变化特征,S波接收函数相比P波接收函数入射角更大,台站下方的射线路径更长,当其在各向异性较强的区域中传播时不同反方位角转换震相到时的延迟时间会更加明显。接收函数时深转换是将其转换震相到时归位于地下发生转换的界面深度,所以各向异性引起的不同反方位角到时偏差会直接影响对深度的判断。在存在明显的各向异性特征区域,S波接收函数转换震相的到时延迟引起的对深度成像的影响难以忽略不计。所以,如何避免地下介质中各向异性对接收函数成像的影响也是一个有待解决的重要问题。为此,我们提出各向异性介质中S波接收函数走时校正的思路与过程,发展基于HTI模型各向异性校正方法,通过在单层和多层(快轴方向相同或不同)的各向异性介质模型下进行正演计算及实际资料处理,论述及证明方法的可行性。基于各向异性走时校正研究可知:5)我们发展的基于HTI模型各向异性走时校正的方法,成功的在单层和多层(快轴方向相同或不同)的各向异性介质中对齐不同反方位角接收函数的Moho面和LAB的转换震相走时。6)各向异性走时校正能够加强单台接收函数转换震相的可追踪性,能量增强的叠后转换震相在时深转换后更利于对界面深度的识别与判断;在考虑三维成像的情况下,本文提出的各向异性校正方法对提高成像结果的准确性有重要意义。
其他文献
地震灾害风险分析是一门交叉性的学科,既涉及到地震危险性,又涉及到建筑物抗震脆弱性,同时也涉及人群的暴露程度。因此,减轻地震灾害风险是一个系统工程,需要多学科共同努力。地震发生后,人群正确而高效的紧急避险行为对于提高疏散效率,减少人员伤亡具有重要意义。相比火灾、飓风等灾害事故,目前国内外专家学者对地震应急中人群紧急避险疏散效率的研究还较少。本文以收集的社会监控视频为基础,以监控视频记录的人群实际响应
青藏高原在向东扩展过程中,受扬子板块板块阻挡,发生强烈的变形缩短变形,发育了龙门山–雅砻江逆冲带。雅砻江逆冲带作为龙门山逆冲带的南段,是青藏高原东部重要的构造地貌及地球物理特性过渡带,该带位于扬子板块西缘的过渡带上,断裂带空间展布较宽,地形梯度变化并不如龙门山地区显著。因此,其在高原扩展中的作用也往往被低估甚至忽视,其新生代以来的构造活动历史并未得到很好的约束。尽管国内外学者对青藏高原东部新生代以
青藏高原东南缘地处青藏高原与华南地块,巽他地块和印度地块的交汇部位,有鲜水河-安宁河-则木河-小江断裂,红河断裂,实皆断裂等大型走滑断层系统,是印-亚碰撞,高原扩展,缅甸微板块俯冲,菲律宾板块俯冲,苏门答腊板块俯冲等多种构造作用共同交汇的部位。中生代以来随特提斯洋的开合演化经历了复杂的构造变形历史。复杂的继承性构造交织于现今多种动力学过程,使人们对该研究区的现今地壳变形模式至今未有一个清晰的认识。
青藏高原东北缘位于高原向外扩展的前缘部位,是亚洲大陆内部显著的地形过渡带。同时,青藏高原东北缘还是东亚季风区和亚洲内陆干旱区的过渡带。于是,研究青藏高原东北缘新生代扩展过程对检验高原生长动力学模型、理解高原生长过程、探索高原隆升与亚洲大陆内部气候、环境演化之间关系都具有重要的科学意义。然而,青藏高原东北缘新生代生长过程却备受争议。本文选择青藏高原东北缘内最主要的两条山系-东昆仑山和祁连山作为研究对
21世纪以来,发生在俯冲带的震颤与慢滑移事件(ETS)越来越引发研究者们的关注。ETS在非常年轻而且热的俯冲板片的俯冲带的地幔楔处最多。地幔楔是大陆莫霍面与俯冲带界面的相交处的地幔部分。目前认为在此处ETS多发的原因是地幔楔附近的极高孔隙流体压力(可能近乎静岩压力)导致了产生ETS的一个独立的滑动摩擦区域。在上述背景下研究俯冲带中何种矿物有可能跟震颤和慢滑移事件有关,就成了一个值得关注的问题。含水
自上世纪90年代以来,GPS由于高精度、大范围、全天候等特性,被广泛应用于大地测量和地球动力学的许多领域,揭示了许多其它手段难以认知的地球物理现象。GPS观测的位置变化完整地捕获了整个地震周期的地壳形变,包括地壳应力积累引起的震间形变,断层突然破裂产生的同震形变,地壳和上地幔逐步恢复到稳态的震后形变,从而成为了地壳形变主要监测手段之一。近年来,由于GPS连续站的广泛应用,高时间分辨率的时间序列捕捉
阿尔金断裂带是青藏高原北缘的一条主控边界断裂,也是欧亚板块内部规模最大、走滑作用最显著的板内活动断层。作为阿尔金断裂与祁连山西段一系列走滑和逆冲断裂构造转换的关键部位,阿尔金断裂带东段一直以来都受到地震地质学家们的广泛关注。沿阿尔金断裂带东段线性地貌清晰,但该地区震级大于6.5的地震完整记录不足百年,历史上沿阿尔金断裂带东段没有地表破裂型地震发生,其大地震复发模型仍不清楚。此外,阿尔金断裂带东段穿
西秦岭造山带位于青藏高原、鄂尔多斯和华南地块的过渡区,晚新生代以来,在青藏高原向北东扩展的构造背景下,受东昆仑断裂、西秦岭北缘断裂、龙门山断裂围陷的西秦岭造山带发生强烈的构造活动,形成显著的构造地貌,并在先存构造的基础上发育走向NWW和NE两组活动断裂。其中,NWW活动断裂系(白龙江断裂、光盖山-迭山断裂和临潭-宕昌断裂)是研究西秦岭构造变形的关键,对讨论块体过渡区的相互作用、东昆仑断裂东端的构造
活动块体理论将中国大陆构造划分为一系列一级或二级活动块体单元。活动块体之间的相互作用构成了中国大陆晚新生代以来构造变形的基本特征,对中国大陆内部强震的孕育和发生以及地震类型起着直接控制作用。对于不同块体之间构造边界以及块体相互作用的认识,是理解青藏高原扩展与周缘地块响应过程、以及评估区域地震危险性的关键所在。随着青藏高原不断向北扩展,现今祁连山—河西走廊以及阿尔金断裂系共同代表了青藏高原构造变形的
青藏高原分布着一系列由大型走滑/逆冲断裂带围限的活动块体。其中,横贯青藏高原的东昆仑断裂带作为巴颜喀拉块体北部边界的重要活动断裂,其地震活动性、危险性一直备受关注。时序InSAR技术以及不断积累的长时间尺度大地测量数据成为研究东昆仑断裂带地壳形变特征、揭示东昆仑断裂带两侧岩石圈流变性质的重要技术手段。本文基于D-InSAR和时序InSAR技术处理和分析2003-2010年的ENVISAT/ASAR