姜文亮，張景發(fā)

中國地震局地殼應(yīng)力研究所（地殼動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室），北京 100085

首都圈地區(qū)精細(xì)地殼結(jié)構(gòu)
——基于重力場的反演

姜文亮，張景發(fā)

中國地震局地殼應(yīng)力研究所（地殼動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室），北京 100085

本文以地質(zhì)與地球物理資料作為約束條件，利用小波多尺度分析方法，對(duì)首都圈地區(qū)重力場進(jìn)行了有效分離，應(yīng)用Parker位場界面反演法及變密度模型對(duì)莫霍界面進(jìn)行了反演分析，并構(gòu)建了兩條地殼密度結(jié)構(gòu)剖面模型，對(duì)該區(qū)精細(xì)地殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入研究.研究結(jié)果表明首都圈地區(qū)受多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的改造，形成坳、隆相鄰，盆、山相間，密度非均勻性，殼內(nèi)結(jié)構(gòu)與莫霍面埋深相差比較大的地殼分塊構(gòu)造格局.受華北克拉通巖石圈伸展、減薄以及巖漿的上涌底侵作用，首都圈地區(qū)莫霍面起伏比較大，莫霍面區(qū)域構(gòu)造方向呈NE—NNE方向，在盆地向太行山、燕山過渡地帶形成了莫霍面陡變帶；盆地內(nèi)部莫霍面形成東西向排列、高低起伏的框架，最大起伏約5km，但平均地殼厚度比較小，北京、唐山地區(qū)地殼厚度最小約29km，武清凹陷地殼厚度最大約34km.在重力均衡調(diào)整作用下，西部太行山區(qū)地殼厚度較大，但地殼密度小于華北裂谷盆地內(nèi)部；中上地殼重力場特征與地表地形及地貌特征具有很大的相關(guān)性.受新生代裂谷作用影響，首都圈中上地殼結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，形成了NNE方向?yàn)橹黧w的構(gòu)造單元，斷層多下延至中地殼；下地殼發(fā)生明顯的褶曲構(gòu)造，表現(xiàn)出高低密度異常相間排列的典型特征；首都圈地區(qū)地殼密度具有明顯的非均勻性.研究認(rèn)為首都圈地區(qū)地震的發(fā)生與上地幔頂部及軟流層物質(zhì)的上涌有一定關(guān)系.

首都圈地區(qū)，地殼結(jié)構(gòu)，布格重力異常，密度界面，重力建模

1 引 言

華北克拉通在中新生代發(fā)生了重大的構(gòu)造體制轉(zhuǎn)折，經(jīng)歷了大規(guī)模的裂陷伸展、巖石圈減薄及巖漿活動(dòng)［1－7］，形成一系列NNE向、平行于大陸邊緣的斷裂和張性斷陷［8］，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，是中國東部大陸強(qiáng)震區(qū)［9］.首都圈恰位于華北盆地西北緣，其西部與北部分別為太行山隆起構(gòu)造帶和燕山隆起構(gòu)造帶.客觀地認(rèn)識(shí)該區(qū)地殼結(jié)構(gòu)特征對(duì)研究其地球物理場特征、地震活動(dòng)性等具有重要的現(xiàn)實(shí)意義.

隨著中國大陸地球物理探測工作的展開，重力、人工地震測深與地震層析成像等方法被廣泛應(yīng)用到華北地區(qū)地球物理場的研究中，取得了許多重要成果［10－27］.太行山梯級(jí)帶是華北地區(qū)一條重要的重力梯級(jí)帶［10］，與板塊之間的相互作用及上地幔熱物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)相關(guān)［12］，整個(gè)華北地區(qū)深大斷裂兩側(cè)的巖性密度也存在著較大的差異［13］.首都圈地區(qū)Moho面的區(qū)域構(gòu)造方向呈北東或北北東向展布，地殼由東南向西北方向逐漸增厚，平均厚度為34km［16］.華北平原、太行山和燕山隆起區(qū)內(nèi)展現(xiàn)出明顯不同的速度結(jié)構(gòu)變化特征［18］，具有明顯的橫向不均勻性［19－21］.上地殼速度圖像與地表地質(zhì)、地形密切相關(guān)，華北盆地中的隆起與坳陷呈現(xiàn)出地震波速度高低交替的NE—SW向異常帶，速度異常方向與區(qū)域斷裂和構(gòu)造的走向一致［18，22－23］.華北地區(qū)強(qiáng)震主要發(fā)生在低速異常區(qū)以及高、低速異常區(qū)的交界帶上面的地殼內(nèi)［25］.北京地區(qū)上地殼速度結(jié)構(gòu)、斷裂活動(dòng)和物質(zhì)性質(zhì)三者之間存在密切關(guān)系［26］.沿華北盆地與太行山隆起的地震測深剖面，揭示了該區(qū)地殼結(jié)構(gòu)分為上地殼、中地殼、下地殼頂部與殼幔過渡帶四個(gè)層次，受強(qiáng)烈的重熔與減薄作用，華北盆地下地殼厚度小于太行隆起區(qū)下地殼厚度，兩個(gè)區(qū)域經(jīng)歷了不同的構(gòu)造變形機(jī)制［27］.

相關(guān)研究成果增強(qiáng)了對(duì)華北地區(qū)地球物理場的認(rèn)識(shí).然而受資料質(zhì)量、密度與覆蓋范圍等因素的限制，首都圈地區(qū)精細(xì)地殼結(jié)構(gòu)及莫霍面形態(tài)還有待開展更深入的研究，特別是以往工作對(duì)活動(dòng)斷裂的考慮不是很深入.因此我們收集了更大比例尺的地面重力數(shù)據(jù)，以最新的地質(zhì)與地球物理資料作為約束條件，利用有效的位場分離方法與密度界面反演方法，對(duì)該區(qū)域地殼密度結(jié)構(gòu)及莫霍面形態(tài)進(jìn)行反演分析，厘定該區(qū)主要構(gòu)造單元及其重力場特征，并建立地殼密度結(jié)構(gòu)剖面模型.本文結(jié)果可以為首都圈地區(qū)地球物理場研究提供一些參考.

2 地質(zhì)構(gòu)造背景

本文研究區(qū)域位于華北地區(qū)中部，自中新生代以來，華北克拉通發(fā)生了重大的構(gòu)造體制轉(zhuǎn)變，經(jīng)歷了以擠壓為主到以伸展為主的轉(zhuǎn)變，形成北北東向的盆嶺格局［4］.在太行山重力梯度帶以西的華北克拉通受中生代構(gòu)造轉(zhuǎn)折的改造程度較低，它們的下地殼和巖石圈地幔結(jié)構(gòu)大致保持了華北克拉通破壞前的狀態(tài)；而太行山重力梯度帶以東的克拉通巖石圈地幔受到程度不等的交代、改造、置換和減薄，下地殼大規(guī)模重熔，地殼厚度也發(fā)生減薄，指示了強(qiáng)烈的殼幔解耦、物質(zhì)交換和重新耦合的過程［7］.因此，以太行山重力梯級(jí)帶為界，其東西部地質(zhì)與地球物理場特征存在很大差異［28］.

首都圈位于燕山隆起、太行山隆起與華北斷陷盆地三個(gè)構(gòu)造單元相互接壤部位.北部為近東西向的燕山隆起，西部為北東向的太行山隆起，東部與南部為華北新生代斷陷盆地.兩個(gè)隆起區(qū)山前與華北盆地的過渡地帶分別形成了張家口—渤海構(gòu)造帶與太行山山前構(gòu)造帶，區(qū)域西緣山西斷陷帶向北東延伸末端與延懷盆地相交.華北裂陷盆地巨厚的新生代沉積與北部燕山、西南部太行山地表出露的前寒武結(jié)晶基底形成強(qiáng)烈的構(gòu)造對(duì)比，山前斷距達(dá)數(shù)千米.在裂陷盆地內(nèi)部，還存在北東走向相間排列的冀中坳陷、滄縣隆起、黃驊坳陷、埕寧隆起等，構(gòu)成首都圈地區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造格局［29－30］.

首都圈周圍存在許多全新世及晚更新世活動(dòng)斷裂，分別由NE或NEE向和NWW或NW向斷裂帶所組成（圖1）.NE或NEE向斷裂較為均勻地散布于太行—五臺(tái)斷塊隆起區(qū)和華北平原區(qū)的構(gòu)造區(qū)域內(nèi)，而一系列的NWW向斷裂較集中地構(gòu)成了張渤帶，成為燕山隆起區(qū)與太行隆起區(qū)以及燕山隆起區(qū)與華北平原區(qū)的分界線［31］.北西向張渤帶與太行隆起兩側(cè)以及盆地內(nèi)滄縣隆起兩側(cè)的北東向斷裂近垂直相交.

3 地殼結(jié)構(gòu)特征

圖1顯示了首都圈地區(qū)主要活動(dòng)斷裂在地表附近的走向分布，我們將以此為依據(jù)，參考其他地質(zhì)與地球物理資料，利用地面采樣間隔為2km的布格重力數(shù)據(jù)，通過采用有效的重力位場分離方法，對(duì)該區(qū)分層地殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析.

圖1 首都圈地區(qū)主要斷裂（活動(dòng)斷層參考文獻(xiàn)［32］，并根據(jù)遙感與重力資料進(jìn)行了修改）圖中黑色實(shí)線表示首都圈地區(qū)重要活動(dòng)斷裂.黑色虛線A－A′與B－B′為重力建模中選取的兩條剖面.F1：保定—石家莊斷裂；F2：黃莊—高麗營斷裂；F3：順義—良鄉(xiāng)斷裂；F4：南苑—通縣斷裂；F5：大興斷裂；F6：夏墊斷裂；F7：南口—孫河斷裂；F8：南口山前斷裂；F9：薊縣斷裂；F10：寶坻斷裂；F11：河西務(wù)斷裂；F12：牛駝鎮(zhèn)凸起南緣斷裂；F13：滄西斷裂；F14：滄東斷裂；F15：天津南斷裂；F16：漢溝斷裂；F17：海河斷裂；F18：薊運(yùn)河斷裂；F19：榛子鎮(zhèn)斷裂；F20：唐山斷裂；F21：紫荊關(guān)斷裂；F22：孫莊子—烏龍溝斷裂；F23：延礬盆地北緣斷裂；F24：懷涿盆地北緣斷裂；F25：張家口斷裂；F26：新開口斷裂；F27：蔚廣盆地南緣斷裂；F28：陽原盆地南緣斷裂；F29：徐黑西斷裂；F30：埕西—羊二莊斷裂；F31：興隆—建平斷裂.Fig.1 Distribution of active fault in the Capital area（Active faults are cited from Ref.［32］，and amended based on RS and gravity methods）Black solid lines represent active faults distributing in Capital area.Black dashed lines A－A′and B－B′are two typical profiles selected for gravity modeling.F1：Baoding－Shijiazhuang fault；F2：Huangzhuang－Gaoliying fault；F3：Shunyi－Liangxiang fault；F4：Nanyuan－Tongxian fault；F5：Daxing fault；F6：Xiadian fault；F7：Nankou－Sunhe fault；F8：Nankou Shanqian fault；F9：Jixian fault；F10：Baodi fault；F11：Hexiwu fault；F12：Niutuozhen southern fault；F13：Cangxi fault；F14：Cangdong fault；F15：Tianjin southern fault；F16：Hangou fault；F17：Haihe fault；F18：Jiyunhe fault；F19：Zhenzizhen fault；F20：Tangshan fault；F21：Zijingguan fault；F22：Sunzhuangzi－Wulonggou fault；F23：Yanfan basin northern fault；F24：Huaizhuo basin northern fault；F25：Zhangjiakou fault；F26：Xinkaikou fault；F27：Weiguang basin southern fault；F28：Yangyuan basin southern fault；F29：Xuheixi fault；F30：Chengxi－Yangerzhuang fault；F31：Xinglong－Jianping fault.

3.1 方 法

重力場包含了巖石圈不同層次的場源信息，深部場和淺部場信息疊加在一起，區(qū)域場和局部場信息疊加在一起，因此在利用重力數(shù)據(jù)研究構(gòu)造特征時(shí)，需要采用合適有效的數(shù)據(jù)處理方法，進(jìn)行重力場異常信息的分離，提取出與研究對(duì)象相關(guān)的信息部分，進(jìn)而對(duì)場源所引起的局部場異常進(jìn)行分析研究，這是利用重力資料進(jìn)行地質(zhì)體反演和解釋的關(guān)鍵步驟［33－34］.本文將采用二維小波多尺度分析方法［35－37］進(jìn)行重力場的分離.

多尺度分析又稱多分辨分析，對(duì)于一維離散序列信號(hào)f（t）∈L2（R），其小波變換采用Mallat快速算法，信號(hào)經(jīng)尺度j＝1，2，…，J層分解后，得到L2（R）中各正交閉子空間（W1，W2，…，WJ，VJ），若Aj∈Vj代表尺度為j的逼近部分，Dj∈Wj代表細(xì)節(jié)部分，則信號(hào)可以表示為據(jù)此函數(shù)可以根據(jù)尺度j＝J時(shí)的逼近部分和j＝1，2，…，J的細(xì)節(jié)部分進(jìn)行重構(gòu)［37］.在實(shí)際應(yīng)用中，二維信號(hào)可用二元函數(shù)f（x，y）來表示.對(duì)于二元函數(shù)需要采用二維小波變換進(jìn)行分析，許多文獻(xiàn)［35－37］有對(duì)二維小波多尺度分析方法的詳細(xì)介紹.設(shè)為一維多尺度分析，其尺度函數(shù)φ（x）和小波函數(shù)ψ（x）滿足雙尺度方程，令則構(gòu)成一個(gè)二維多尺度分析，尺度函數(shù)為

小波函數(shù)為

而

于是，對(duì)于二維重力異常同樣可以進(jìn)行小波多尺度分解，分解表達(dá)式為

其中，A4G是四階小波變換低頻逼近部分，DjG是第j階小波變換高頻細(xì)節(jié)部分，其中j＝1，…，4［37－38］.二維小波多尺度分析方法已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于地球物理信號(hào)處理，相關(guān)研究充分證明了該方法能夠有效分解與重構(gòu)重力異常［39－41］.

本文采用重磁勘探軟件（GMS3.0）［38］的二維小波多尺度分析方法對(duì)重力場進(jìn)行了最高五階的分解，得到了各階小波變換逼近場與細(xì)節(jié)場.小波變換逼近場是對(duì)區(qū)域重力異常信息的反映，主要體現(xiàn)了深部場源所引起的低頻區(qū)域異常信息；小波變換細(xì)節(jié)場是對(duì)局部重力異常信息的反映，主要體現(xiàn)了高頻細(xì)節(jié)異常信息.小波變換逼近場在以往的文章中已有詳細(xì)介紹［15］，此處不再做闡述，將重點(diǎn)分析小波變換細(xì)節(jié)場.通過采用功率譜分析方法［42］，可以得到小波變換細(xì)節(jié)場所反映的近似場源深度（表1）.功率譜是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種重磁場解釋處理方法，它可以借助重磁異常的對(duì)數(shù)功率譜分析，來估計(jì)重磁異常的場源頂深、底深以及中心深度，是重磁深度反演的常用方法之一.1970年，Spector等運(yùn)用統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)的基本假設(shè)，引入“總體平均”的概念，推導(dǎo)分析了航磁圖的能譜公式，把關(guān)于矩形棱柱體的譜的某些性質(zhì)推廣到塊狀體，討論了塊狀體的水平尺寸、深度和厚度對(duì)譜的影響，得出利用對(duì)數(shù)功率譜的斜率可以確定場源似深度的結(jié)論［42］.此后，Bhattacharyya等也提出了似能譜法、矩譜法等分析方法［43］.國內(nèi)學(xué)者也曾將功率譜方法成功運(yùn)用于重磁資料深度計(jì)算，并取得了較好的應(yīng)用效果［41，44－45］.需要注意的是，對(duì)數(shù)功率譜斜率所反映的不是準(zhǔn)確的深度，只是近似場源深度.由于一階細(xì)節(jié)主要反映了近地表附近沉積層的密度變化，該層次的地殼密度非均勻性特征不明顯，因此本文將重點(diǎn)分析二至五階細(xì)節(jié)場所揭示的深部地殼結(jié)構(gòu)信息.

表1 小波細(xì)節(jié)場近似場源深度表Table 1 Approximate source depths in wavelet analysis

3.2 地殼結(jié)構(gòu)分析

根據(jù)對(duì)重力場的反演，首都圈地區(qū)地殼介質(zhì)密度在橫向與縱向上呈現(xiàn)明顯的非均勻特性，密度差異在中下地殼表現(xiàn)最復(fù)雜，而在上地殼相對(duì)簡單.由于細(xì)節(jié)圖是對(duì)局部重力異常的反映，反映的是高頻信息，而首都圈地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造體在縱向上不是簡單地發(fā)育在地殼的某一層位，而是在地殼多個(gè)層次上都有一定反映，故在二至五階細(xì)節(jié)圖中存在很多相似信息.下面結(jié)合地質(zhì)與地球物理資料，根據(jù)各細(xì)節(jié)圖分析首都圈不同層次地殼結(jié)構(gòu).

二階細(xì)節(jié)圖（圖2a）主要反映了上地殼介質(zhì)密度差異造成的布格重力異常.據(jù)圖可知上地殼重力異常比較弱，特別是在盆地內(nèi)部，反映了上地殼總體密度差異不大，但在主要地質(zhì)體發(fā)育的邊緣，仍然存在一些密度結(jié)構(gòu)上的異常.華北盆地內(nèi)部，大興凸起（H12）、北京凹陷（L11）、京西隆起（H10）與大廠凹陷（L31）等次級(jí)構(gòu)造單元表現(xiàn)比較清晰，但規(guī)模較小.相鄰?fù)蛊鹋c凹陷之間具有比較清晰的重力梯級(jí)帶，呈NE及NW走向相互交織在北京地區(qū).位于冀中坳陷（L3）北部的武清凹陷（L13），表現(xiàn)為負(fù)重力低異常，與北側(cè)相鄰的寶坻凸起（H14）產(chǎn)生的正重力高異常形成對(duì)比.唐山地區(qū)，重力高異常呈條帶狀沿NNE方向延伸，向南與滄縣隆起（H4）在天津附近連接.太行山隆起區(qū)，重力異常形態(tài)與地形、地貌分布特征具有很大的相關(guān)性，表現(xiàn)為沿山西斷陷盆地分布的重力低以及盆地邊緣的重力梯級(jí)帶，反映了太行山隆起區(qū)上地殼介質(zhì)密度的差異特征.北部燕山隆起區(qū)表現(xiàn)為NE—NEE方向延伸的條帶狀重力異常，體現(xiàn)了該區(qū)優(yōu)勢構(gòu)造方向呈NE—NEE方向.

三階細(xì)節(jié)圖（圖2b）主要反映了中地殼介質(zhì)密度差異造成的布格重力異常.該層次重力異常比上地殼重力異常要復(fù)雜，在橫向上的密度結(jié)構(gòu)特征十分明顯.華北盆地內(nèi)部表現(xiàn)為NE向展布的高、低密度地質(zhì)體相間排列，反映了華北盆地內(nèi)部基本構(gòu)造格局，即中、新生代以來的裂解與差異沉降構(gòu)造活動(dòng)使得盆地內(nèi)部形成若干坳陷、隆起相間排列、地殼結(jié)構(gòu)性質(zhì)截然不同的更小級(jí)別的地殼分塊［46］.自西向東依次是太行山山前構(gòu)造帶（H1）、冀中坳陷（L3）、滄縣隆起（H4）等，在此基礎(chǔ)上發(fā)育了規(guī)模更小的密度異常單元，異常邊界被斷裂控制.大興凸起（H12）重力高異常在三階細(xì)節(jié)圖中規(guī)模擴(kuò)大，其西北部的北京凹陷（L11）在南口—孫河斷裂的錯(cuò)動(dòng)下呈亞鈴狀，這兩個(gè)構(gòu)造體與大廠凹陷共同位于NE向太行山山前構(gòu)造帶（H1）與NW向張渤帶（H2）的交匯處，是兩個(gè)構(gòu)造體系共同作用的產(chǎn)物.在張渤帶（H2）與滄縣隆起（H4）的交匯區(qū)域，重力異常信息也非常豐富，形成了許多規(guī)模較小的重力高異常圈閉，呈串珠狀沿NE向延伸，代表了發(fā)育在滄縣隆起（H4）背景之上的小的凸起單元.控制滄縣隆起（H4）東西邊界的滄東斷裂與滄西斷裂同時(shí)也控制了黃驊坳陷（L5）與冀中坳陷（L3）的沉積邊界.同二階細(xì)節(jié)圖（圖2a）相似，太行山隆起區(qū)（L7）重力異常形態(tài)與地形、地貌特征仍然具有很大的相關(guān)性，盆地邊緣斷裂形成了密集的重力梯級(jí)帶，包括延礬盆地（L35）北緣斷裂、懷涿盆地（L36）北緣斷裂、尉廣盆地（L37）邊緣斷裂、陽原盆地（L39）邊緣斷裂、懷安鎮(zhèn)盆地北緣斷裂，這些斷裂向上延伸錯(cuò)斷上地殼直至地表，向下延伸至中地殼，是太行山地殼隆起過程中，由于地殼伸展作用而形成的控制斷陷盆地的同沉積斷層.與上述幾個(gè)盆地不同的是，位于張渤帶（H2）西北端的宣化盆地（H8）沒有表現(xiàn)出與地貌形態(tài)相關(guān)的負(fù)重力低異?，F(xiàn)象，其重力值高于周圍地質(zhì)體，由于宣化盆地（H8）既處于張渤帶（H2）的西北末端，又處于燕山造山帶的基底斷裂帶上，推測在盆地底部存在較強(qiáng)烈的上地幔巖漿上涌作用.

圖2 布格重力異常小波多尺度分解細(xì)節(jié)圖像（a，b，c，d）分別為二至五階二維小波多尺度分解細(xì)節(jié)圖.（a，b）圖中黑色實(shí)線表示首都圈地區(qū)重要活動(dòng)斷裂，斷裂名稱見圖1.圖中“H”表示布格重力高異常區(qū)，“L”表示布格重力低異常區(qū)，數(shù)字1—50表示地質(zhì)體與重力異常編號(hào)，地質(zhì)體名稱見表2.Fig.2 Detailed maps of Bouguer gravity anomaly using 2－dimensional multi－scale wavelet analysis method（a，b，c，d）are the 2nd to 5th－order detailed images of 2－dimensional multi－scale wavelet analysis method respectively.Black solid lines in（a，b）denote active faults around Capital area.Names of active faults can be seen in Fig.1.“H”means high Bouguer gravity anomalies；“L”means low Bouguer gravity anomalies.The numbers of“1”to“50”following“H”and“L”represent numbers of geologic units and gravity anomalies，names of geologic units can be seen in Table 2.

四階細(xì)節(jié)圖（圖2c）揭示了中地殼底部至下地殼頂部介質(zhì)密度造成的重力異常情況.下地殼重力異常特征在橫向上的變化更加突出，其密度結(jié)構(gòu)特征也更加明顯.在太行山山前地帶的涿州西南，保定—石家莊斷裂兩側(cè)分別形成了高、低重力異常，該斷裂控制了冀中坳陷（L3）的西邊界，同時(shí)也控制了北華北盆地的西邊界.涿州以北至懷柔地區(qū)，由大型凸起、北京凹陷（L11）、大廠凹陷等產(chǎn)生的重力異常長軸走向NE，與石家莊—保定斷裂走向一致，且位于太行山山前，因此認(rèn)為同屬于太行山前構(gòu)造體系［15］.在華北巖石圈伸展與巖漿強(qiáng)烈上涌作用［5］以及太行山山前構(gòu)造與張渤帶（H2）共同作用下，北京地區(qū)下地殼結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜.張渤帶（H2）與冀中坳陷（L3）的交匯部位，武清凹陷（L13）重力低圈閉的北部存在一個(gè)重力高圈閉，為寶坻凸起（H14）所產(chǎn)生，最高重力異常值達(dá)到13mGal，遠(yuǎn)大于武清凹陷（L13）重力低圈閉中心的－15mGal，該凸起處于燕山山前隆起區(qū)邊緣，近東西向?qū)氎鏀嗔芽刂屏藢氎嫱蛊穑℉14）與武清凹陷（L13）的邊界，同時(shí)也構(gòu)成了燕山隆起與冀中坳陷（L3）的重要分界，該區(qū)域是張渤帶（H2）上地震多發(fā)區(qū).在冀中坳陷（L3）內(nèi)部，發(fā)育了其他一系列小規(guī)模的凸起與凹陷單元，包括牛駝鎮(zhèn)凸起（H15）、高陽凸起（H28）、寧晉凸起（H30）、固安凹陷（L16）、霸縣凹陷（L17）、任饒凹陷、保定—石家莊凹陷（L18）、文安凹陷、河間凹陷［47－48］等，這些構(gòu)造在四階細(xì)節(jié)圖中都有極為清晰的重力異常特征.由基底隆起形成的滄縣隆起（H4）表現(xiàn)為帶狀正重力高異常，自阜城縣，經(jīng)泊頭、滄州到達(dá)天津東北部，北東與遷西—唐山重力高（H32）相鄰，與張渤帶（H2）走向幾乎正交.兩個(gè)構(gòu)造帶相交區(qū)域，主要發(fā)育了NE、NW向斷裂，進(jìn)一步控制了次級(jí)構(gòu)造單元.與滄縣隆起（H4）重力高相鄰的遷西—唐山重力高位于燕山隆起區(qū)（L9）邊緣，是由于沿邊緣斷裂上涌的巖漿物質(zhì)，使得該區(qū)地殼發(fā)生隆升而產(chǎn)生重力高異常.滄東隆起所控制的黃驊坳陷（L5），具有與冀中坳陷（L3）相似的重力異常特征，由許多次級(jí)規(guī)模的密度異常體構(gòu)成，因此認(rèn)為華北盆地內(nèi)的大型坳陷是由次級(jí)地塹和地壘組成的復(fù)式盆地［24］.京西北地區(qū)，張渤帶（H2）與太行山隆起構(gòu)造帶交匯處產(chǎn)生的重力異常反映了該區(qū)域地殼密度的非均勻性.延礬盆地（L35）、懷涿盆地（L36）以及西南部的尉廣盆地（L37），形成了一個(gè)軸向NE的負(fù)重力低，與太行山東緣的重力高異常形成鮮明對(duì)比，反映了太行山隆起區(qū)（L7）底部的高密度基底界面埋深要大于東部盆山過渡區(qū)域基底界面埋深.延慶負(fù)重力低圈閉與懷來—涿鹿負(fù)重力低圈閉位于太行山隆起構(gòu)造與張渤帶（H2）的交匯處，西部由于基底隆起［49］造成的宣化盆地（H8）重力高仍然存在，并向張家口與懷安方向凸出.

五階細(xì)節(jié)圖（圖2d）主要反映了下地殼底部至上地幔頂部的重力異常.圖中，張渤帶（H2）與太行山山前重力高異常特征非常顯著.盆地內(nèi)部，四條大規(guī)模的NE向重力高與重力低條帶相間排列，分布在北京至天津以東地區(qū)，自西向東分別對(duì)應(yīng)了太行山山前隆起（H1）、冀中坳陷（L3）、滄縣隆起（H4）及黃驊坳陷（L5），四條構(gòu)造帶與NWW向的張渤帶（H2）近垂直相交，構(gòu)成了華北裂谷盆地的基本構(gòu)造格局.華北裂谷盆地底部大范圍的軟流層高密度物質(zhì)上涌與莫霍面隆起現(xiàn)象，造成了下地殼發(fā)生褶曲構(gòu)造，形成了密度高低異常相間排列的現(xiàn)象.北京地區(qū)受太行山山前構(gòu)造帶（H1）與張渤帶（H2）兩條大規(guī)模構(gòu)造帶的共同作用，巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，形成大規(guī)模的重力高異常.冀中坳陷（L3）在重力異常圖中表現(xiàn)為長軸沿NE方向的重力低異常，南接燕山隆起區(qū)（L9），西鄰太行山隆起，東鄰滄縣隆起（H4），是在華北古地臺(tái)基底上發(fā)育起來的中、新生代沉積坳陷，也是華北盆地西部規(guī)模最大的構(gòu)造單元.武清凹陷（L13）恰位于冀中坳陷（L3）與燕山山前構(gòu)造帶的交匯處，西北與大興凸起（H12）相鄰，其重力低異常特征十分明顯，呈等軸狀重力低圈閉，軸長約50km.滄縣隆起（H4）呈條帶狀重力高圈閉，圈閉的長軸走向約NE40°，與近EW向的燕山山前重力高異常條帶相交，整個(gè)條帶寬度比較均勻，約50km.滄縣隆起（H4）的重力異常高于兩側(cè)的冀中坳陷（L3）與黃驊坳陷（L5），反映了該區(qū)底部存在巖漿上升與基底的隆起.滄縣隆起（H4）與冀中坳陷（L3）之間的重力異常梯級(jí)帶對(duì)應(yīng)了區(qū)域一條隱伏斷裂，是北部華北盆地最為活躍的區(qū)域，構(gòu)成了著名的唐山—河間—磁縣地震帶的中北段，是一條新生的地震構(gòu)造帶［50］.滄縣隆起（H4）與燕山構(gòu)造帶的交匯處，也是張渤帶上地震活動(dòng)最強(qiáng)烈的地區(qū)，在該階次重力異常圖中，唐山地區(qū)呈明顯的重力高異常，唐山MS7.6級(jí)地震就發(fā)生在該區(qū)域，推測唐山地震的發(fā)生與沿張渤帶（H2）上涌的高密度熱流物質(zhì)有關(guān).滄縣隆起（H4）與東側(cè)的黃驊坳陷（L5），通過滄東斷裂分隔開，二者之間形成密集的重力梯級(jí)帶.京西北地區(qū)，張渤帶與太行山隆起及山西地塹系發(fā)生作用.受重力均衡調(diào)整作用的影響，太行山隆起區(qū)（L7）整體表現(xiàn)為重力低現(xiàn)象，并形成了NNE向排列的串珠狀重力低圈閉，其中延慶重力低圈閉將張渤帶東西部重力高分隔開，以此為分界，張渤帶東西兩段的構(gòu)造特征存在較大差異.宣化盆地（H8）底部莫霍面上隆使得該區(qū)密度大于周圍地區(qū)，形成重力高異常.宣化盆地（H8）所形成的重力高被周圍的重力低現(xiàn)象包圍，包括崇禮重力低圈閉、延慶重力低圈閉等.這些重力低圈閉是由新生代小的山間斷陷盆地所產(chǎn)生，恰處于NWW向張渤帶（H2）上，是NNE向山西走滑拉分?jǐn)嗔褞У臇|北端引張帶的一部分.北部燕山隆起區(qū)（L9），沿張家口—承德形成了近東西向的重力高異常區(qū)，為燕山斷隆區(qū)基底斷裂存在的證據(jù).

3.3 地質(zhì)單元厘定

本文根據(jù)小波變換細(xì)節(jié)圖中所表現(xiàn)出的局部重力異常特征，結(jié)合地質(zhì)與地球物理資料，對(duì)首都圈地區(qū)重要地質(zhì)體及其重力場特征進(jìn)行了厘定與總結(jié)，以幫助我們更好地認(rèn)識(shí)該區(qū)地殼結(jié)構(gòu)，綜合見圖2、圖3與表2.

4 莫霍面反演

在莫霍面的反演中，需要將布格重力異常中的局部異常去除，得到反映區(qū)域場特征的重力異常，然后利用Parker密度界面反演方法［51－52］，對(duì)密度分界面的幾何形態(tài)進(jìn)行計(jì)算.該方法要求反演界面平均深度值與界面上下地質(zhì)體密度差值作為已知條件，因此，利用深地震測深方法得到的平均地殼厚度及速度結(jié)構(gòu)作為本文的約束條件［27］（表3）.

以往在利用重力資料對(duì)莫霍面進(jìn)行反演時(shí)多采用均勻密度模型，然而在實(shí)際中地殼介質(zhì)的密度是隨深度而變化的，因此殼幔密度差也是變化的.一些學(xué)者曾對(duì)變密度模型反演殼幔結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了研究［53－55］，本文也將采用密度隨深度呈指數(shù)變化的變密度模型來反演莫霍面深度.假定地殼表層與地幔的密度差為Δρ0，殼幔密度差指數(shù)模型為

表2 首都圈地區(qū)主要地質(zhì)構(gòu)造體及相應(yīng)重力異常特征列表Table 2 List of typical tectonic units and its gravity feature in Capital area

圖3 首都圈地質(zhì)構(gòu)造綜合解釋圖（活動(dòng)斷層參考文獻(xiàn)［32］，并根據(jù)大比例尺遙感與重力資料進(jìn)行了適當(dāng)修改）斷裂名稱見圖1.圖中“H”表示布格重力高異常區(qū)，“L”表示布格重力低異常區(qū)，數(shù)字1—50表示地質(zhì)體與重力異常編號(hào)，地質(zhì)體名稱見表2.Fig.3 Comprehensive interpretation map of geological structure in Capital areaNames of active faults can be seen in Fig.1.“H”means high Bouguer gravity anomalies；“L”means low Bouguer gravity anomalies.The numbers of“1”to“50”following“H”and“L”represent numbers of geologic units and gravity anomalies，names of geologic units can be seen in Table 2.

表3 首都圈地區(qū)P波速度、地殼密度、平均厚度列表Table 3 List of P wave velocity，crustal density and average crust thickness of Capital area

式中μ為變密度因子，z為深度.

根據(jù)地震測深資料，華北裂谷區(qū)平均地殼厚度為30.2km，太行山隆起區(qū)東部平均地殼厚度為36.8km，而太行山隆起主體部分地殼厚約40～42km［56］.此外，本文通過利用密度與P波速度之間的經(jīng)驗(yàn)公式ρ＝0.77＋0.32VP［57］，獲得了相應(yīng)層位的介質(zhì)密度（表3），利用變密度模型計(jì)算得到該區(qū)域最佳變密度因子約為0.027.

為了消除局部重力異常現(xiàn)象從而得到區(qū)域重力異常，對(duì)布格重力數(shù)據(jù)進(jìn)行向上延拓處理.當(dāng)上延高度達(dá)到20km時(shí)，所得到的布格重力異常圖中局部異?；鞠В▓D4），基本反演了莫霍面及上地幔頂部所產(chǎn)生重力異常情況，因此以上延20km重力異常圖為基礎(chǔ)，采用Parker密度界面反演法與變密度模型來計(jì)算得到了該區(qū)域莫霍面分布圖（圖5）.該區(qū)地殼厚度圖可由莫霍面深度圖與地形高程圖求和獲得.

由首都圈地區(qū)莫霍面分布圖（圖5）可知，莫霍面在橫向上起伏比較大，并且具有比較明顯的分區(qū)特征，區(qū)域莫霍面形態(tài)與地表地形呈負(fù)相關(guān)性.在太行山與燕山前山地帶形成了莫霍面陡變帶，分別向NW與N方向傾斜.華北盆地內(nèi)部地殼厚度明顯小于西部太行山隆起與北部燕山隆起，表明太行山與燕山在區(qū)域隆起過程中受重力均衡調(diào)整作用而使得莫霍面下傾.

中新生代以來，華北地區(qū)巖石圈強(qiáng)烈伸展、地殼減薄與巖漿上涌作用［1－7］，使得華北裂谷盆地地殼厚度整體偏小，但仍然變化大、比較復(fù)雜.盆地內(nèi)部，莫霍面自西向東總體表現(xiàn)為高低起伏相間排列、NE向展布的格局，莫霍面起伏約5～6km.盆地內(nèi)部的冀中坳陷與黃驊坳陷，地殼厚度偏大，平均約32～34km，其中冀中坳陷北部的武清凹陷地殼厚度最大達(dá)到34km.冀中坳陷與黃驊坳陷夾持的滄縣隆起地殼厚度偏小，約30～32km.而沿太行山山前地帶巖漿的上涌作用，則使得太行山山前莫霍面比較淺，特別是在北京地區(qū)，強(qiáng)烈的巖漿上涌使得下地殼重熔、減薄與置換，下地殼發(fā)生上隆，唐山地區(qū)也存在同樣的地殼減薄現(xiàn)象，使得北京、唐山地區(qū)地殼厚度最小約29～30km，秦皇島附近地殼厚度最薄達(dá)到28～29km.盆地內(nèi)部復(fù)雜的地殼厚度變化特征，顯示了華北盆地地殼結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及不同地質(zhì)單元的構(gòu)造差異性.

太行山隆起區(qū)地殼厚度比較大，從太行山重力梯級(jí)帶東側(cè)的31km左右迅速上升到西側(cè)的40km以上，兩側(cè)地殼厚度與地質(zhì)地貌特征形成鮮明對(duì)比，揭示了太行山重力梯級(jí)帶兩側(cè)巖石圈經(jīng)歷的不同的構(gòu)造作用.在北京至石家莊之間，莫霍面陡變帶走向NE，傾向NW，而在石家莊以南地區(qū)，莫霍面陡變帶變?yōu)槟媳狈较?，傾向西，北京以北地區(qū)，走向轉(zhuǎn)為近東西向.張家口—宣化盆地地殼厚度最薄，約38km，大同盆地地殼厚度也比較薄，大約38～39km，集寧西北地區(qū)地殼厚度最大超過43km.

北部燕山隆起區(qū)地殼厚度也有較大變化.在前山地帶，地殼厚度由山前的29km上升至34km，沿北京、秦皇島平行方向的北側(cè)形成了一條東西向莫霍面陡變帶.而在承德北部存在另一條由基底斷裂造成的NEE向莫霍面陡變帶，傾向NNW，沿承德—灤平—張家口一線分布，該斷裂是一條巖石圈斷裂［49］，陡變帶北側(cè)地殼厚度快速增厚至40km.

以上結(jié)果與該區(qū)以往有關(guān)莫霍面的研究相比，總體變化特征比較相似，華北裂谷盆地莫霍面深度小于太行山隆起與燕山隆起，盆地內(nèi)部莫霍面表現(xiàn)為NE向展布、高低起伏的分布狀況，首都圈地區(qū)平均地殼厚度約34km［16］.但是，仍然存在一些差異性的研究結(jié)果.這主要是因?yàn)橐酝芯恐欣玫牡卣鹩^測數(shù)據(jù)，受地震觀測臺(tái)站數(shù)量的限制，反演精度比較低.而本文利用的布格重力數(shù)據(jù)采樣間隔為2km，因此可以得到更加精細(xì)的莫霍面形態(tài).

5 重力建模

為了更直觀地認(rèn)識(shí)該區(qū)地殼結(jié)構(gòu)，我們沿NW—SE方向選取了兩條剖面A－A′與B－B′，兩條剖面縱切太行山隆起東緣及華北裂谷盆地，與區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造帶近垂直相交.以地震測深成果作為約束條件［27］，利用GM－SYS 4.7正演軟件，結(jié)合本文對(duì)不同層次地殼結(jié)構(gòu)及莫霍面的反演結(jié)果，建立了兩條地殼密度結(jié)構(gòu)剖面模型（圖6）.將該區(qū)地殼結(jié)構(gòu)可以劃分為沉積層、上地殼、中地殼以及下地殼四個(gè)層次.作為建模中的重要參數(shù)，密度可以通過與測深數(shù)據(jù)中P波速度間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系［54］獲得.對(duì)于地殼密度在橫向上的變化，可以根據(jù)布格重力值在橫向上的變化情況，在建模過程中通過正演方法對(duì)重力值進(jìn)行擬合計(jì)算，從而求得地殼密度值.需要強(qiáng)調(diào)的是，模型中的密度值只是作為參考值，并不代表實(shí)際地殼密度值.

圖6 剖面A－A′與B－B′重力模型圖圖（a）為剖面A－A′布格重力異常及地殼密度模型圖，圖（b）為剖面B－B′布格重力異常及地殼密度模型圖.密度模型圖中數(shù)值為局部介質(zhì)密度值，密度單位為g／cm3.圖中黑色實(shí)線為橫跨剖面的活動(dòng)斷裂，斷層名稱見圖1.Fig.6 Gravity model of sections A－A′and B－B′（a）represents Bouguer gravity anomalies and density model of section A－A′.（b）represents Bouguer gravity anomalies and density model of section B－B′.Numbers in the two models are values of local crustal density.The density unit is g／cm3.The black solid lines represent active fault transverse to profiles.Names of active faults can be seen in Fig.1.

剖面A－A′（圖6a）平行于張渤帶，位于華北盆地北緣、燕山山前地帶，其西北端延伸至宣化盆地，縱切首都圈周圍主要構(gòu)造單元.在橫向剖面模型A－A′中，布格重力值最高約40mGal，最低小于－120mGal，并且以黃莊—高麗營斷裂為界，整體上表現(xiàn)為東南高、西北低的分布特征.華北裂谷盆地除冀中坳陷外，布格重力異常值位于零值以上；西部太行隆起區(qū)，布格重力值整體為負(fù)值.大興凸起、滄縣隆起受底部巖漿上涌作用，地殼發(fā)生上隆褶曲，造成了布格重力值的峰值分布.與此同時(shí)，華北裂谷盆地下地殼受巖漿底侵與置換作用，下地殼厚度小于太行隆起區(qū)下地殼厚度，并且造成下地殼密度值偏高，整體密度值達(dá)到3.00g／cm3以上，最高達(dá)到3.12g／cm3，遠(yuǎn)大于西部的2.9～3.0g／cm3.剖面中莫霍面呈現(xiàn)東南淺西北深的分布特征，布格重力值與莫霍面深度形成正相關(guān)關(guān)系.在中上地殼，斷層控制了凸起與坳陷構(gòu)造單元的邊界，地殼密度在橫向上變化比較大，非均勻特征比較明顯.新生代伸展構(gòu)造作用下形成的冀中坳陷，其北區(qū)沉積邊界由大興凸起東緣斷裂所控制，該斷裂上陡下緩，淺層表現(xiàn)為伸展斷層，在深層具有拆離斷層的特征［58］.華北盆地下地殼以褶曲變形為主要特征，高密度與低密度構(gòu)造單元相間排列，構(gòu)成盆地底部下地殼的基本構(gòu)造格局.西北部的宣化盆地，既處于張渤帶的西北端，同時(shí)又位于基底斷裂帶上，存在巖漿的上涌，因此宣化盆地的地殼厚度明顯小于周圍區(qū)域.

剖面B－B′（圖6b）東端縱切華北裂谷盆地，延伸至埕寧隆起，西端則穿越太行山隆起區(qū)到達(dá)山西斷陷帶.在橫向剖面模型B－B′中，華北裂谷盆地布格重力值起伏不大，最高約30mGal，而太行山向西區(qū)域，布格重力值迅速下降，最低約－140mGal.控制冀中坳陷西界的保定—石家莊斷裂是太行山東斷裂帶的重要組成部分，淺層表現(xiàn)為伸展斷層，而在深層具有拆離斷層的特征［59］.在中下地殼，由于沿太行山前存在高密度物質(zhì)的上涌現(xiàn)象，推測沿山前地帶存在一條直達(dá)莫霍面的巖漿上涌通道.沿?cái)嗔褞Ъ拔鱾?cè)下地殼底部強(qiáng)烈的巖漿上涌現(xiàn)象，使得莫霍面上隆，并造成中下地殼密度的增大，形成了高重力異?，F(xiàn)象，這在前文的分析中已有提及.高重力異常以西莫霍面快速下傾，加上地殼密度的降低，形成了太行山山前斷裂帶與紫荊關(guān)斷裂帶之間著名的太行山重力梯級(jí)帶［10，12］.同時(shí)，區(qū)域構(gòu)造背景下的伸展邊界控制了黃驊坳陷與滄縣隆起的沉積邊界，滄東斷裂為該邊界的重要組成部分，為一條犁狀—坡－坪狀正斷層，大致在中地殼層中拆離滑脫［60］.太行山重力梯級(jí)帶以東的華北盆地，地殼密度整體較高，但地殼厚度小于西部隆起區(qū).盆地內(nèi)部的滄縣隆起與埕寧隆起地殼厚度較小，但密度偏高；冀中坳陷與黃驊坳陷地殼厚度較大，密度偏低.太行山重力梯級(jí)帶東西兩側(cè)地殼密度、地殼厚度以及地殼結(jié)構(gòu)的鮮明對(duì)比，反映了兩側(cè)經(jīng)歷了強(qiáng)度截然不同的構(gòu)造作用.

6 討論與結(jié)論

華北克拉通東部在中生代發(fā)生的重大構(gòu)造機(jī)制轉(zhuǎn)變，造成了巖石圈的裂陷伸展、減薄及巖漿活動(dòng)，使得克拉通基底發(fā)生了破壞、置換和再造［1－7］，同時(shí)也使得首都圈地殼結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜.在太行山重力梯度帶以西受中生代構(gòu)造轉(zhuǎn)折的改造程度較低，它們的下地殼和巖石圈地幔結(jié)構(gòu)大致保持了華北克拉通破壞前的狀態(tài)［7］，在重力均衡調(diào)整作用下地殼厚度比較大，大約41～43km，張家口附近地殼厚度最薄約38km.在太行山重力梯度帶以東，下地殼在巖漿底侵作用下發(fā)生重熔，受到程度不等的改造、置換和減?。?］，地殼厚度大大小于西部太行隆起區(qū)，從太行山重力梯級(jí)帶西側(cè)的40km迅速下降到東側(cè)的31km左右，在太行山山前存在錯(cuò)斷莫霍面的斷層通道［14］.在華北裂谷盆地底部，受巖石圈伸展與巖漿活動(dòng)的強(qiáng)烈影響，莫霍面起伏比較大，形成了北東向延伸、東西向高低起伏相間展布的分布格局，與盆地內(nèi)部的構(gòu)造格局相呼應(yīng).冀中坳陷與黃驊坳陷地殼厚度比較大，平均在32～34km，最大厚度為冀中坳陷北部的武清凹陷.受軟流層與上地幔高密度巖漿物質(zhì)的上涌作用，沿太行山山前構(gòu)造帶與滄縣隆起構(gòu)造帶，地殼發(fā)生上隆并減薄，約30～32km.沿燕山山前構(gòu)造帶，即張渤帶，同樣存在強(qiáng)烈的巖漿物質(zhì)上涌，地殼厚度也比較小.在NW向與NE向隆起構(gòu)造帶的交匯處，地殼厚度最小值低于30km，比如北京與唐山地區(qū).受重力均衡調(diào)整作用，燕山隆起區(qū)地殼厚度大于盆地內(nèi)部，在35km以上.此外，燕山隆起區(qū)存在著兩條莫霍面陡變帶，一條位于盆山過渡地帶，另一條沿區(qū)域性基底斷裂［49］展布，地殼厚度以兩條陡變帶為界，在南北方向產(chǎn)生較大差異.布格重力異常值、地形高程與地殼厚度表現(xiàn)出了一定的相關(guān)特性.

通過對(duì)重力場的反演分析可知，首都圈地區(qū)地殼結(jié)構(gòu)在中上地殼比較復(fù)雜，下地殼結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單.在區(qū)域上，華北盆地主要表現(xiàn)為高、低密度異常條帶相間排列的格局，由西向東分別為太行山山前構(gòu)造帶、冀中坳陷、滄縣隆起、黃驊坳陷，沿NNE方向近平行狀排列，是盆地內(nèi)部比較重要的二級(jí)構(gòu)造單元.

在中上地殼，盆地內(nèi)部的大型構(gòu)造單元分別由多個(gè)次級(jí)構(gòu)造體組成，包括不同方向、不同規(guī)模的斷裂構(gòu)造及其控制形成的地塹與地壘，在中上地殼產(chǎn)生的重力高低異常的邊界被斷裂控制.受巖石圈伸展與巖漿上涌作用，盆地內(nèi)部下地殼發(fā)生大規(guī)模的褶曲構(gòu)造，造成橫向上密度高低異常條帶相間排列的典型特征.在中上地殼，西部太行山隆起區(qū)重力異常特征與地形地貌特征具有很大的相關(guān)性，表現(xiàn)為沿盆地分布的狹長條帶，條帶形狀與盆地輪廓相似，盆地內(nèi)部呈重力低，盆地兩側(cè)臺(tái)地呈重力高，盆地與臺(tái)地之間的過渡帶表現(xiàn)為高梯度的梯級(jí)帶，這些梯級(jí)帶是盆地邊緣斷裂存在的最直觀證據(jù)，并且切穿上地殼達(dá)到地表，包括延懷盆地、宣化盆地、陽原—蔚縣盆地、大同盆地及忻定盆地等，這些盆地恰處于NNE向山西走滑拉分?jǐn)嗔褞У臇|北端與張渤帶西段交匯處.隨著場源深度的增加，這種由盆地表現(xiàn)出來的局部異常現(xiàn)象逐漸消失，轉(zhuǎn)變?yōu)閰^(qū)域性重力低異常.華北盆地地殼密度大于太行隆起與燕山隆起區(qū)，因此具有比較高的布格重力異常值.

在下地殼，華北裂谷盆地經(jīng)歷了更加強(qiáng)烈的底侵與重熔作用，下地殼介質(zhì)密度值非常高，超過了3.0g／cm3，并且下地殼厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于西部隆起區(qū)的下地殼厚度.而西部與北部在區(qū)域性隆起過程中，受重力均衡調(diào)整作用下地殼處于質(zhì)量虧損狀態(tài)，下地殼比較破碎，呈低密度異常區(qū)，密度值在2.9g／cm3左右，表現(xiàn)為大范圍的負(fù)重力低異常.首都圈地殼介質(zhì)密度在橫向上表現(xiàn)出比較明顯的非均勻性特征.

首都圈地區(qū)地震分布主要集中在巖漿上涌比較強(qiáng)烈的區(qū)域，包括張渤帶、滄縣隆起構(gòu)造帶邊緣、太行山山前構(gòu)造帶北部的大興凸起以及山西斷陷帶，特別是該區(qū)域曾經(jīng)發(fā)生過的兩次大震，三河8.0級(jí)地震與唐山7.8級(jí)地震，都位于地殼厚度比較小的北京與唐山地區(qū)，在這些位置普遍存在著莫霍面的隆起，因此，認(rèn)為在首都圈地區(qū)地震的發(fā)生與深部軟流層及上地幔頂部高密度物質(zhì)的上涌作用有很大的關(guān)系，相關(guān)層析成像結(jié)果也揭示了這一現(xiàn)象［23］.總之，華北地塊經(jīng)歷的多期運(yùn)動(dòng)改造，使得首都圈周圍塊體分解，形成盆、山相間，坳、隆相鄰，密度非均勻性顯著，殼內(nèi)結(jié)構(gòu)與莫霍面埋深相差較大的地殼分塊構(gòu)造格局.

致 謝 感謝中國地震局地殼應(yīng)力研究所張世民、江娃利與黃忠賢研究員的有益建議.感謝審稿專家與編輯提出的寶貴修改意見.文中使用了中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）地球物理與空間信息學(xué)院開發(fā)的重磁勘探軟件，對(duì)其實(shí)驗(yàn)室人員所提供的幫助，在此表示感謝.

（References）

［1］ Menzies M A，F(xiàn)an W M，Zhang M.Palaeozoic and Cenozoic lithoprobes and the loss of＞120km of Archaean lithosphere，Sino－Korean craton，China.∥Prichard H M，Alabaster T，Harris N B W，eds.Magmatic Processes and Plate Tectonics.Geological Society of American Special Publish，1993，76：71－78.

［2］ 胡受溪，趙懿英，胡志宏等.中國東部中—新生代活動(dòng)大陸邊緣構(gòu)造—巖漿作用演化和發(fā)展.巖石學(xué)報(bào)，1994，10（4）：370－381.Hu S X，Zhao Y Y，Hu Z H.Evolution and development of tectonics and magmatism at the active continental margin of the east China（E106°）during Mesozoic and Cenozoic.Acta Petrologica Sinica（in Chinese），1994，10（4）：370－381.

［3］ 邵濟(jì)安，牟保磊，張履橋.華北東部中生代構(gòu)造格局轉(zhuǎn)換過程中的深部作用與淺部響應(yīng).地質(zhì)論評(píng)，2000，46（1）：32－40.Shao J Z，Mou B L，Zhang L Q.Deep geological process and its shallow response during Mesozoic transfer of tectonic frameworks in eastern North China.Geological Review（in Chinese），2000，46（1）：32－40.

［4］ 翟明國，朱日祥，劉建明等.華北東部中生代構(gòu)造體制轉(zhuǎn)折的關(guān)鍵時(shí)限.中國科學(xué)（D輯），2003，33（10）：913－920.Zhai M G，Zhu R X，Liu J M，et al.Time－range of Mesozoic tectonic regime inversion in eastern north China block.Science in China（Series D）（in Chinese），2003，33（10）：913－920.

［5］ 翟明國，樊祺誠，張宏福等.華北東部巖石圈減薄中的下地殼過程：巖漿底侵，置換與拆沉作用.巖石學(xué)報(bào)，2005，21（6）：1509－1526.Zhai M G，F(xiàn)an Q C，Zhang H F，et al.Lower crust processes during the lithosphere thinning in eastern China：magma underplating，replacement and delamination.Acta Petrologica Sinica（in Chinese），2005，21（6）：1509－1526.

［6］ 鄧晉福，肖慶輝，邱瑞照等.華北地區(qū)新生代巖石圈伸展減薄的機(jī)制與過程.中國地質(zhì)，2006，33（4）：751－761.Deng J F，Xiao Q H，Qiu R Z，et al.Cenozoic lithospheric extension and thinning of North China：Mechanism and process.Geology in China（in Chinese），2006，33（4）：751－761.

［7］ 翟明國.華北克拉通中生代破壞前的巖石圈地幔與下地殼.巖石學(xué)報(bào)，2008，24（10）：2185－2204.Zhai M G.Lower crust and lithospheric mantle beneath the North China Craton before the Mesozoic lithospheric disruption.Acta Petrologica Sinica（in Chinese），2008，24（10）：2185－2204.

［8］ Ren J Y，Tamaki K，Li S，et al.Late Mesozoic and Cenozoic rifting and its dynamic setting in eastern China and adjacent areas.Tectonophysics，2002，344：175－205.

［9］ 張培震，鄧起東，張國民等.中國大陸的強(qiáng)震活動(dòng)與活動(dòng)地塊.中國科學(xué)（D輯），2003，33（增刊）：12－20.Zhang P Z，Deng Q D，Zhang G M，et al.Movement of strong earthquake and active blocks of China mainland.China Science（Series D）（in Chinese），2003，33（Suppl.）：12－20.

［10］ 李安然，成福元，古成志等.中國東部重力梯級(jí)帶的地震地質(zhì)分析.地震地質(zhì)，1984，6（2）：53－61.Li A R，Cheng F Y，Gu C Z，et al.Seismotectonic analysis of the gravity anomaly gradient belt in Eastern China.Seismology and Geology（in Chinese），1984，6（2）：53－61.

［11］ 馮銳，鄭書真，黃桂芳等.華北地區(qū)重力場與沉積層構(gòu)造.地球物理學(xué)報(bào)，1989，32（4）：385－398.Feng R，Zheng S Z，Huang G F et al.Gravity field and structure of the sedimentary layer in North China.Chinese J.Geophys.（in Chinese），1989，32（4）：385－398.

［12］ 劉占坡，高祥林，黎益仕.太行山重力梯級(jí)帶的密度結(jié)構(gòu)及其地質(zhì)解釋.地震地質(zhì)，2003，25（2）：266－273.Liu Z P，Gao X L，Li Y S.Density structure of the Taihang mountains gravity anomaly zone and its geological interpretation.Seismology and Geology（in Chinese），2003，25（2）：266－273.

［13］ 方盛明，張先康，嘉世旭等.華北地區(qū)布格重力異常的多尺度分解特征與地震活動(dòng)性.大地測量與地球動(dòng)力學(xué)，2002，22（1）：34－39.Fang S M，Zhang X K，Jia S X，et al.Multi－scale decomposition of Bouguer gravity anomaly and seismic activity in north Chinese.Journal of Geodesy and Geodynamics（in Chinese），2002，22（1）：34－39.

［14］ 唐新功，陳永順，嚴(yán)良俊等.應(yīng)用布格重力異常研究太行山地區(qū)地殼密度結(jié)構(gòu).西北地震學(xué)報(bào)，2008，30（4）：305－309.Tang X G，Chen Y S，Yan J L，et al.Research on crustal density structure in the piedmont fault zone of Taihang mountain area using the Bouguer gravity data.Northwestern Seismological Journal（in Chinese），2008，30（4）：305－309.

［15］ 姜文亮，張景發(fā)，焦孟梅等.基于布格重力異常小波多尺度分析方法研究首都圈地區(qū)構(gòu)造特征.地質(zhì)學(xué)報(bào)，2010，84（4）：457－465.Jiang W L，Zhang J F，Jiao M M，et al.Research on structural characteristic in Capital area based on wavelet multi－scale method of Bouguer gravity anomaly.Acta Geologica Sinica（in Chinese），2010，84（4）：457－465.

［16］ 羅艷，崇加軍，倪四道等.首都圈地區(qū)莫霍面起伏及沉積層厚度.地球物理學(xué)報(bào)，2007，51（4）：1135－1145.Luo Y，Chong J J，Ni S D，et al.Moho depth and sedimentary thickness in Capital region.Chinese J.Geophys.（in Chinese），2008，51（4）：1135－1145.

［17］ 馬林，鄭斯華.北京及鄰近地區(qū)Moho面的深度分布及其構(gòu)造意義.中國地震，1998，14（1）：1－13.Ma L，Zheng S H.Depth distribution of Moho discontinuity beneath the Beijing and its adjacent area.Earthquake in China（in Chinese），1998，14（1）：1－13.

［18］ 黃金莉，趙大鵬.首都圈地區(qū)地殼三維P波速度細(xì)結(jié)構(gòu)與強(qiáng)震孕育的深部構(gòu)造環(huán)境.科學(xué)通報(bào)，2005，50（4）：348－355.Huang J L，Zhao D P.Three dimensional P wave velocity tomography and deep structure related to strong earthquake in Capital area.Chinese Sci.Bull.（in Chinese），2005，50（4）：348－355.

［19］ 于湘?zhèn)ィ愡\(yùn)泰，王培德.京津唐地區(qū)中上地殼三維P波速度結(jié)構(gòu).地震學(xué)報(bào)，2003，25（1）：1－13.Yu X W，Chen Y T，Wang P D.Three－dimensional p wave velocity structure in Beijing－Tianjin－Tangshan area.Acta Seismologica Sinica（in Chinese），2003，25（1）：1－13.

［20］ 齊誠，趙大鵬，陳颙等.首都圈地區(qū)地殼P波和S波三維速度結(jié)構(gòu)及其與大地震的關(guān)系.地球物理學(xué)報(bào)，2006，49（3）：805－815.Qi C，Zhao D P，Chen R，et al.3－D P and S wave velocity structures and their relationship to strong earthquakes in the Chinese capital region.Chinese J.Geophys.（in Chinese），2006，49（3）：805－815.

［21］ 房立華，吳建平，呂作勇.華北地區(qū)基于噪聲的瑞利面波群速度層析成像.地球物理學(xué)報(bào)，2009，52（3）：663－671.Fang L H，Wu J P，LüZ Y.Rayleigh wave group velocity tomography from ambient seismic noise in North China.Chinese J.Geophys.（in Chinese），2009，52（3）：663－671.

［22］ Huang J，Zhao D.Crustal heterogeneity and seismotectonics of the region around Beijing，China.Tectonophysics，2004，385（1－4）：159－180.

［23］ Lei J S，Xie F R，Lan C X，et al.Seismic images under the Beijing region inferred from P and PmP data.Phys.Earth Planet.Inter.，2008，168（3－4）：134－146.

［24］ 段永紅，張先康，方盛明.華北地區(qū)上部地殼結(jié)構(gòu)的三維有限差分層析成像.地球物理學(xué)報(bào)，2002，45（3）：362－369.Duan Y H，Zhang X K，F(xiàn)ang S M.Three－dimensional finitedifference tomography of velocity structure of the upper crustal in North China.Chinese J.Geophys.（in Chinese），2002，45（3）：362－369.

［25］ 汪素云，許忠淮，裴順平.華北地區(qū)上地幔頂部Pn波速度結(jié)構(gòu)及其構(gòu)造含義.中國科學(xué)（D輯），2003，33（增刊）：91－98.Wang S Y，Xu Z H，Pei S P.Velocity structure of uppermost mantle beneath North China from Pn tomography and geological structure.Science in China（Series D）（in Chinese），2003，33（Suppl.）：91－98.

［26］ 王夫運(yùn)，張先康，陳棋福等.北京地區(qū)上地殼三維細(xì)結(jié)構(gòu)層析成像.地球物理學(xué)報(bào)，2005，48（2）：359－366.Wang F Y，Zhang X K，Chen Q F，et al.Fine tomographic inversion of the upper crust 3－D structure around Beijing.Chinese J.Geophys.（in Chinese），2005，48（2）：359－366.

［27］ Zheng T Y，Chen L，Zhao L，et al.Crust－mantle structure difference across the gravity gradient zone in North China Craton：Seismic image of the thinned continental crust.Phys.Earth Planet.Inter.，2006，159（1－2）：43－58.

［28］ 徐義剛.太行山重力梯度帶的形成與華北巖石圈減薄的時(shí)空差異性有關(guān).地球科學(xué)——中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，31（1）：14－22.Xu Y G.Formation of the Taihangshan gravity lineament by the diachronous lithospheric thinning of the North China Craton.Earth Science－Journal of China University of Geoscience（in Chinese），2006，31（1）：14－22.

［29］ 楊理華，劉德林，趙喜柱等.北京、天津、河北地震構(gòu)造.中國巖石圈動(dòng)力學(xué)地圖集.北京：中國地圖出版社，1989.Yang L H，Liu D I，Zhao X Z，et a1.Seismotectonics of Hebei Province Including Beijing and Tianjin.Lithospheric Dynamics Atlas of China（in Chinese）.Beijing：China Cartographic Publishing House，1989.

［30］ 嘉世旭，張成科，趙金仁等.華北東北部裂陷盆地與燕山隆起地殼結(jié)構(gòu).地球物理學(xué)報(bào)，2009，52（1）：99－110.Jia S X，Zhang C K，Zhao J R，et a1.Crustal structure of the rift－depression basin and Yanshan uplift in the northeast part of North China.Chinese J.Geophys.（in Chinese），2009，52（1）：99－110.

［31］ 徐錫偉，吳為民，張先康等.首都圈地區(qū)地殼最新構(gòu)造變動(dòng)與地震.北京：科學(xué)出版社，2002.Xu X W，Wu W M，Zhang X K，et al.New Changing of Crustal Tectonic and Earthquake in Capital Circle（in Chinese）.Beijing：Science Press，2002.

［32］ 鄧起東，冉勇康，楊曉平等.中國活動(dòng)構(gòu)造圖.北京：地震出版社，2007.Deng Q D，Ran Y K，Yang X P，et al.Map of Active Fault in China（in Chinese）.Beijing：Seismological Press，2007.

［33］ 曾華霖.重力場與重力勘探.北京：地質(zhì)出版社，2005.Zeng H L.Gravity Field and Gravity Prospecting（in Chinese）.Beijing：Geological Publishing House，2005.

［34］ 刁博，王家林，程順有.重力異常小波多分辨分析分解階次的確定.地球科學(xué)——中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，32（4）：564－568 Diao B，Wang J L，Cheng S Y.The confirmation of decomposition level in wavelet multi－resolution analysis for gravity anomalies.Earth Science－Journal of China University of Geosciences（in Chinese），2007，32（4）：564－568.

［35］ 侯遵澤，楊文采.中國重力異常的小波變換與多尺度分析.地球物理學(xué)報(bào)，1997，40（1）：85－95.Hou Z Z，Yang W C.Wavelet transform and multi－scale analysis on gravity anomalies of China.Chinese J.Geophys.（in Chinese），1997，40（1）：85－95.

［36］ 楊文采，施志群，侯遵澤等.離散小波變換與重力異常多重分解.地球物理學(xué)報(bào)，2001，44（4）：534－541.Yang W C，Shi Z Q，Hou Z Z，et al.Discrete wavelet transform for multiple decomposition of gravity anomalies.Chinese J.Geophys.（in Chinese），2001，44（4）：534－541.

［37］ 劉天佑.位場勘探數(shù)據(jù)處理新方法.北京：科學(xué)出版社，2007.Liu T Y.New Process Method of Source Field Prospecting Data（in Chinese）.Beijing：Science Press，2007.

［38］ 劉天佑.重磁勘探軟件手冊(cè)（GMS3.0）方法原理.武漢：中國地質(zhì)大學(xué)，2009.Liu T Y.Handbook of Gravity and Magnetic Prospecting Software and Principles of GMS 3.0（in Chinese）.Wuhan：China University of Geosciences，2009.

［39］ 汪海洪.小波多尺度分析在地球重力場中的應(yīng)用研究［博士論文］.武漢：武漢大學(xué)，2005.Wang H H.Research on Applications of Wavelet Multiscale Analysis in the Earth′s Gravity Field［Ph.D.thesis］（in Chinese）.Wuhan：Wuhan University，2005.

［40］ 樓海，王椿鏞.川滇地區(qū)重力異常的小波分解與解釋.地震學(xué)報(bào)，2005，27（5）：28－36.Lou H，Wang C Y.Wavelet analysis and interpretation of gravity data in Sichuan－Yunnan region，China.Acta Seismologica Sinica（in Chinese），2005，27（5）：28－36.

［41］ 王文睿，李斐，鄢建國.月球重力異常的小波多尺度分析.地球物理學(xué)報(bào)，2009，52（7）：1693－1699.Wang W R，Li F，Yan J G.Wavelet multi－scale analysis on gravity anomaly and inner structure of the Moon.ChineseJ.Geophys.（in Chinese），2009，52（7）：1693－1699.

［42］ Spector A，Grant F S.Statistical models for interpreting aeromagnetic data.Geophysics，1970，35（2）：293－302.

［43］ Bhattacharyya B K，Leu L K.Spectral analysis of gravity and magnetic anomalies due to rectangular prismatic bodies.Geophysics，1977，42（1）：41－50.

［44］ 申寧華，李春華，張貴賓等.用康滇大陸古裂谷帶地區(qū)航磁異常計(jì)算居里深度.地球物理學(xué)報(bào)，1986，29（5）：496－502.Shen N H，Li C H，Zhang G B，et al.Curie isotherm depths calculation from aeromagnetic anomalies over Xikang and Yunnan continental paleorift zone.Chinese J.Geophys.（Acta Geophysica Sinica）（in Chinese），1986，29（5）：496－502.

［45］ 張先，趙麗.功率譜用于計(jì)算不同尺度磁性體場源深度的分析.物探與化探，2007，31（增刊）：53－56.Zhang X，Zhao L.An analysis of the power spectrum for computing field source depths of magnetic bodies of different scales.Geophysical and Geochemical Exploration（in Chinese），2007，31（Suppl.）：53－56.

［46］ 嘉世旭，張先康.華北不同構(gòu)造塊體地殼結(jié)構(gòu)及其對(duì)比研究.地球物理學(xué)報(bào)，2005，48（3）：611－620.Jia S X，Zhang X K.Crustal structure and comparison of different tectonic blocks in North China.Chinese J.Geophys.（in Chinese），2005，48（3）：611－620.

［47］ 孫冬勝，劉池陽，楊明等.渤海灣盆地冀中坳陷中區(qū)中新生代復(fù)合伸展構(gòu)造.地質(zhì)論評(píng)，2004，50（5）：484－491.Sun D S，Liu C Y，Yang M，et al.Study on complex extensional structures in the middle Jizhong Depression in the Bohai Bay Basin.Geological Review（in Chinese），2004，50（5）：484－491.

［48］ 張文朝，楊德相，陳彥均等.冀中坳陷古近系沉積構(gòu)造特征與油氣分布規(guī)律.地質(zhì)學(xué)報(bào)，2008，82（8）：1103－1112.Zhang W C，Yang D X，Chen Y J，et al.Sedimentary structural characteristics and hydrocarbon distributed rules of Jizhong depression.Acta Geologica Sinica（in Chinese），2008，82（8）：1103－1112.

［49］ 邵濟(jì)安.深部作用在華北中生代陸內(nèi)造山過程中的主導(dǎo)性——對(duì)斷塊構(gòu)造力源機(jī)制的討論.地質(zhì)科學(xué)，2009，44（4）：1094－1104.Shao J A.Primacy of deep effects in Mesozoic intracontinental orogeny of North China：On mechanisms of fault－block tectonics.Chinese Journal of Geology（in Chinese），2009，44（4）：1094－1104.

［50］ 徐杰，牛孌芳，王春華等.唐山—河間—磁縣新生地震構(gòu)造帶.地震地質(zhì)，1996，18（3）：193－198.Xu J，Niu L F，Wang C H，et al.Tangshan－Hejian－Cixian newly－generated seismotectonic zone.Seismology and Geology（in Chinese），1996，18（3）：193－198.

［51］ Parker R L.The rapid calculation of potential anomalies.Geophys.J.R.Astron.Soc.，1973，31（4）：447－455.

［52］ Oldenburg D W.The Inversion and interpretation of gravity anomalies.Geophysics，1974，39（4）：526－536.

［53］ 馮銳.三維物性分布的位場計(jì)算.地球物理學(xué)報(bào)，1986，29（4）：399－406.Feng R.A computation method of potential field with threedimensional density and magnetization distributions.Chinese J.Geophys.（in Chinese），1986，29（4）：399－406.

［54］ Chai Y F，Hinze W J.Gravity inversion of an interface above which the density contrast varies exponentially with depth.Geophysics，1988，53（6）：837－845.

［55］ 柯小平，王勇，許厚澤.用遺傳算法反演地殼的變密度模型.武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（信息科學(xué)版），2004，29（11）：981－984.Ke X P，Wang Y，Xu H Z.Inversion of variable density model of crust from genetic algorithms.Geomatics and Information Science of Wuhan University（in Chinese），2004，29（11）：981－984.

［56］ 鄧晉福，魏文博，邱瑞照等.中國華北地區(qū)巖石圈三維結(jié)構(gòu)及演化.北京：地質(zhì)出版社，2007.Deng J F，Wei W B，Qiu R Z，et al.The Three Dimensional Structure of Lithosphere and Its Evolution in North China（in Chinese）.Beijing：Geological Publishing House，2007.

［57］ Berteussen K A.Moho depth determinations based on spectral－ratio analysis of NORSAR long period P－waves.Phys.Earth Planet.Interiors，1977，15（1）：13－27.

［58］ 楊明慧，劉池陽，楊斌誼等.冀中坳陷古近紀(jì)的伸展構(gòu)造.地質(zhì)論評(píng)，2002，48（1）：58－67.Yang M H，Liu C Y，Yang B Y，et al.Extensional structures of the Paleogene in the Central Hehei Basin，China.Geological Review（in Chinese），2002，48（1）：58－67.

［59］ 徐杰，高戰(zhàn)武，宋長青等.太行山山前斷裂帶的構(gòu)造特征.地震地質(zhì)，2000，22（2）：111－102.Xu J，Gao Z W，Song C Q，et al.The structural characteristics of Piedmont Fault Zone of Taihang Mountain.Seismology and Geology（in Chinese），2000，22（2）：111－102.

［60］ 何書，楊橋，漆家福等.黃驊坳陷中區(qū)新生代斷裂系統(tǒng)及其成因分析.地質(zhì)科學(xué)，2008，43（3）：533－545.He S，Yang Q，Qi J F，et al.Cenozoic fault systems and their genetic analysis in central area of the Huanghua Depression.Chinese Journal of Geology（in Chinese），2008，43（3）：533－545.

Fine crustal structure beneath Capital area of China derived from gravity

JIANG Wen－Liang，ZHANG Jing－Fa

Key Laboratory of Crustal Dynamics，Institute of Crustal and Dynamics，China Earthquake Administration，Beijing100085，China

In this paper the multi－scale wavelet method is used to separate gravity field.Moho topography of Capital area is determined using 3DParker density interface inversion method and variable density model，constrained by deep seismic data.And at last，two typical gravity profiles are modeled.The results indicate that the crustal structure of Capital area rebuilded by multiple tectonic movements is very complicated，with adjoining depressions and uplifts，alternating basins and hills，and inhomogeneous density.Influenced by strong extension，thinning and erosion of North China Craton lithosphere，Moho topography around Capital area fluctuates greatly.The dominating tectonic direction of the Moho topography strikes from NE to NNE.Two steep slopes exist between North China Basin and Western Taihang uplift and Northern Yanshan uplift，respectively.Moho depth in North China Basin varies greatly，with the largest difference of 5km，but the average thickness of crust in the basin is small.The thinnest is about 29km，beneath Beijing and Tangshan area.The thickest crust is about 34km in Wuqing depression.Adjusted by gravity equilibrium，crust thickness of western Taihang uplift areaincreases greatly.However，the density of western area is lower than the eastern basin.Gravity anomalies in upper and middle crusts are related to surface relief and topographic features.Affected by Cenozoic rifting，crustal structure of Capital area is very complicated in upper and middle crusts.Many geological tectonic units striking NNE are formed in different tectonic movements.Most faults cut through to the middle crust.Fold structures are formed in lower crust.High and low density anomalies are distributed alternatevely.Crustal density in Capital area is remarkably inhomogeneous.Research concludes that occurrences of strong earthquakes in Capital area are probably related to upwelling of asthenosphere and uppermost mantle high density materials.

Capital area，Crustal structure，Bouguer gravity anomaly，Density interface，Gravity modeling

10.6038／j.issn.0001－5733.2012.05.022

P312

2011－09－29，2012－03－27收修定稿

中國地震局地殼應(yīng)力研究所基本科研業(yè)務(wù)專項(xiàng)（ZDJ2007－1，ZDJ2010－11）資助.

姜文亮，男，1982年生，助理研究員，主要從事遙感、重磁技術(shù)構(gòu)造地質(zhì)應(yīng)用研究.E－mail：jiang＿wenliang＠163.com

姜文亮，張景發(fā).首都圈地區(qū)精細(xì)地殼結(jié)構(gòu)——基于重力場的反演.地球物理學(xué)報(bào)，2012，55（5）：1646－1661，

10.6038／j.issn.0001－5733.2012.05.022.

Jiang W L，Zhang J F.Fine crustal structure beneath Capital area of China derived from gravity.Chinese J.Geophys.（in Chinese），2012，55（5）：1646－1661，doi：10.6038／j.issn.0001－5733.2012.05.022.

（本文編輯 何 燕）