黃 耘

(中國地震局地球物理研究所,北京 100081)

江蘇及鄰區(qū)地殼上地幔結(jié)構(gòu)研究

黃 耘

(中國地震局地球物理研究所,北京 100081)

江蘇及鄰區(qū)在大地構(gòu)造位置上跨越中朝斷塊區(qū)、揚(yáng)子斷塊區(qū)和昆祁秦斷褶系三大一級構(gòu)造單元。研究區(qū)內(nèi)有切割巖石圈級的深大斷裂郯廬斷裂,有大別-蘇魯超高壓變質(zhì)帶,地質(zhì)構(gòu)造非常復(fù)雜。

本文首先回顧了研究區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造背景,分析了研究區(qū)已有的深部結(jié)構(gòu)研究成果,然后采用多種方法系統(tǒng)研究了江蘇及鄰區(qū)的深部結(jié)構(gòu)。

本文具有以下幾個創(chuàng)新點:

(1)有效地將雙差法和遺傳法兩種定位方法相結(jié)合,第一次對研究區(qū)豐富的地震進(jìn)行重新精確定位,克服了一種方法在精確定位研究上的局限性。通過對大量的精確定位地震的結(jié)果分析,獲得了研究區(qū)地震發(fā)生的主要層位、不同大地構(gòu)造震源深度差異和斷裂位置的新認(rèn)識。

(2)利用重新精確定位后的地震資料,用走時反演方法獲得了研究區(qū)較細(xì)的地殼速度結(jié)構(gòu)三維成像結(jié)果,填補(bǔ)了江蘇以東南黃海海域缺乏深部結(jié)構(gòu)研究的空白。

(3)采用遠(yuǎn)震體波接收函數(shù)方法,研究了江蘇及鄰區(qū)不同構(gòu)造部位臺站下方的深部結(jié)構(gòu),第一次獲得了研究區(qū)不同構(gòu)造塊體的巖石圈厚度,為該區(qū)地球動力學(xué)模型的研究提供了一定的證據(jù)。

(4)通過對3個二級構(gòu)造單元的各層速度分布、加權(quán)RMS速度、莫霍面深度、震源深度以及巖石圈埋深等深部結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,研究了江蘇及鄰區(qū)大地構(gòu)造區(qū)域的深部結(jié)構(gòu)特征差異。

本文研究表明:

(1)地震定位的精度得到了很大改善,地震在空間上更加集中分布在某些區(qū)域,地震震源深度分布結(jié)果更加合理。

(2)下?lián)P子塊體江蘇段和研究區(qū)中的華北塊體兩個構(gòu)造單元地震震源深度特點相似,在10～11km、15～17km深處存在2個明顯的地震優(yōu)勢分布,推測分別在上地殼底面和中地殼;大別山地區(qū)地震的震源深度與下?lián)P子塊體和華北塊體的地震震源深度存在明顯的差異,主要差異為大別山地區(qū)10km以上的淺源地震十分發(fā)育,在6～7km的深處有一地震優(yōu)勢分布,該深度附近可能地震波速度較高。而在10km以下差異不大。

(3)獲得了研究區(qū)間距為40km×40km較精細(xì)的地殼速度結(jié)構(gòu)三維成像結(jié)果,反演結(jié)果與精度較高的HQ-13剖面和高淳—南京人工地震剖面做對比分析,結(jié)果基本一致,表明我們給出的地殼速度結(jié)構(gòu)成像結(jié)果精確度較高。

(4)研究區(qū)莫霍面埋深東西差別較大,總體呈現(xiàn)東淺西深,北淺南深。不同的構(gòu)造單元莫霍面深度有明顯的不同。大別山地區(qū)莫霍面明顯深于周圍地區(qū),而華北塊體的莫霍面深度總體來看比揚(yáng)子塊體的莫霍面深度淺些。蘇魯斷塊莫霍面深度和周邊地區(qū)有所不同,有明顯的上隆,深度在32km左右。

(5)大地震的發(fā)生地點與P波速度異常區(qū)有明顯的關(guān)系,大地震往往不是發(fā)生在速度高值區(qū),也不是發(fā)生在速度低值區(qū),而是發(fā)生在速度高值區(qū)和低值區(qū)的交界部位。地震發(fā)生的強(qiáng)度與高速區(qū)和低速區(qū)的速度梯度大小沒有明顯的關(guān)系。

(6)遠(yuǎn)震體波接收函數(shù)反演研究結(jié)果顯示,華北塊體和揚(yáng)子塊體的臺站下方巖石圈厚度差別不大,約在90多千米,揚(yáng)子塊體巖石圈厚度略大于華北塊體;位于郯廬斷裂帶內(nèi)部的宿遷臺下方巖石圈厚度最薄,為76km左右,表明該地巖石圈存在較為明顯的上隆現(xiàn)象;大別山地區(qū)的合肥下方巖石圈厚度最深,為128km左右。

(7)本研究區(qū)各構(gòu)造塊體的深部結(jié)構(gòu)差異較明顯,大別造山帶地殼最厚,震源深度較淺,各層速度和RMS速度最高,巖石圈厚度埋深較深;中朝斷塊區(qū)地殼厚度相對較淺,震源深度較深,各層速度和RMS速度相對居中,巖石圈埋深略淺于揚(yáng)子塊體;下?lián)P子地塊地殼厚度比中朝斷塊區(qū)厚,但比大別造山帶淺,震源深度與中朝斷塊區(qū)相近,各層速度和RMS速度最低,巖石圈厚度與中朝斷塊區(qū)內(nèi)的厚度差異不明顯,略深于中朝斷塊。

江蘇及鄰區(qū);精確定位;深部結(jié)構(gòu);遠(yuǎn)震體波接收函數(shù)

(作者電子信箱,黃 耘:njhuangyun@yahoo.com.cn)

P313.2;

A;

10.3969/j.issn.0235-4975.2010.02.018