李 培，任叢榮，李海艷,2，王善雄

(1.福建省地震局，福建 福州 350001；2.中國(guó)地震局廈門海洋地震研究所，福建 廈門 361116)

福建地處中國(guó)大陸東南緣，位于東南沿海地震活動(dòng)帶的北段，因毗鄰臺(tái)灣現(xiàn)代板塊活動(dòng)邊界構(gòu)造帶，是新構(gòu)造活動(dòng)較為強(qiáng)烈的構(gòu)造變形和強(qiáng)震活動(dòng)帶[1]。受歐亞板塊、太平洋板塊、菲律賓海板塊相互作用影響，基于斷裂交匯及深部熱物質(zhì)的交換，礦產(chǎn)、地?zé)豳Y源豐富、溫泉眾多[2]，中–新生代巖漿巖廣泛出露，為全球構(gòu)造巖漿活動(dòng)最活躍的地區(qū)之一[3]。福建省處于華南褶皺系東部，地層發(fā)育，自上元古界至第四系均有出露。巖石類型繁多，沉積地層和變質(zhì)地層的總和與燕山期火山巖地層約各占全省陸地總面積的三分之一。由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的多期性和構(gòu)造演化的多階段性，造成了各斷代地層及變質(zhì)巖、火山巖、侵入巖、構(gòu)造變形帶在時(shí)空分布上具有較直觀的區(qū)帶特征。福建地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)劃分為揚(yáng)子和加里東、華力西和印支、燕山、喜馬拉雅等構(gòu)造活動(dòng)期。受華南大陸的多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，福建地區(qū)斷裂構(gòu)造復(fù)雜，主要發(fā)育NW 向和NE向2 組斷裂，構(gòu)造地貌形成了“東西分帶，南北分塊”的格局[4]。根據(jù)構(gòu)造形變、變質(zhì)作用、沉積建造、巖漿巖活動(dòng)等，從西到東劃分為閩西北隆起帶、閩西南拗陷帶及閩東火山斷拗帶(圖1)。研究認(rèn)為，NW 向和NE 向兩組斷裂控制著福建省新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和第四紀(jì)地貌的發(fā)育，具有多期次和不同活動(dòng)性質(zhì)等特點(diǎn)。因此，開(kāi)展深地震測(cè)深探測(cè)研究工作，獲得該地區(qū)地殼結(jié)構(gòu)，揭示不同構(gòu)造單元內(nèi)部包括沉積蓋層、結(jié)晶基底、地殼的深淺結(jié)構(gòu)與斷裂構(gòu)造特征是闡明福建地區(qū)構(gòu)造形態(tài)及其構(gòu)造演化的關(guān)鍵和基礎(chǔ)[5]。

近些年來(lái)為研究福建地區(qū)的深部結(jié)構(gòu)以及地震孕育的深部構(gòu)造背景，開(kāi)展了主動(dòng)源和被動(dòng)源的地震探測(cè)研究工作并且取得了一定的成果，包括利用遠(yuǎn)震接收函數(shù)研究地殼厚度和泊松比[6-7]，利用主動(dòng)源地震探測(cè)資料建立福建地區(qū)速度結(jié)構(gòu)模型[8-12]，利用被動(dòng)源地震資料建立福建地區(qū)三維地殼結(jié)構(gòu)模型[13-18]。這些研究主要針對(duì)地殼深部速度結(jié)構(gòu)，較少涉及上地殼上部，尤其是結(jié)晶基底與沉積蓋層的淺部速度結(jié)構(gòu)與構(gòu)造特征。2010?2012 年，福建省地震局聯(lián)合中國(guó)地震局地球物理勘探中心在福建地區(qū)開(kāi)展了4 條NW 向和4 條NE 向交叉測(cè)線組成的人工爆破深地震測(cè)深地震觀測(cè)，李培等[12]給出了其中4 條NW 向測(cè)線的基底結(jié)構(gòu)，分析了測(cè)線穿過(guò)的NE 向斷層的構(gòu)造特征。但是，橫穿NW 向斷裂的4 條NE 向測(cè)線的上部地殼速度結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征以及斷裂的深部形態(tài)等都還不清楚，速度結(jié)構(gòu)與地質(zhì)構(gòu)造單元、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、巖性、地?zé)?、礦產(chǎn)等的相互關(guān)系還需要進(jìn)一步分析。因此，開(kāi)展4 條NE 向測(cè)線的上部地殼精細(xì)結(jié)構(gòu)成像研究，對(duì)進(jìn)一步研究東南緣深部構(gòu)造關(guān)系、斷裂帶的淺部結(jié)構(gòu)和形成機(jī)制等提供地震學(xué)證據(jù)。

筆者利用福建地區(qū)4 條NE 向深地震測(cè)深測(cè)線的基底折射波(Pg 波)數(shù)據(jù)，使用有限差分層析成像方法獲得了4 條剖面的上部地殼速度精細(xì)結(jié)構(gòu)，并通過(guò)走時(shí)殘差、射線數(shù)分布、交叉點(diǎn)速度控制等分析了結(jié)果的可靠程度。在分析剖面結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的構(gòu)造和上部地殼變形特征的基礎(chǔ)上，揭示了測(cè)線穿過(guò)的NW 向斷裂的深部形態(tài)和研究區(qū)“東西分帶，南北分塊”的構(gòu)造格局差異，為進(jìn)一步研究東南緣結(jié)晶基底的構(gòu)造屬性、構(gòu)造活動(dòng)的繼承性和差異性提供科學(xué)依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)采集與初至Pg 波波組特征

1.1 數(shù)據(jù)采集

福建地區(qū)4 條NE 向測(cè)線和4 條NW 向測(cè)線交叉布設(shè)，其中4 條NE 向深地震測(cè)深測(cè)線(L5、L6、L7、L8)沿SW–NE 方向展布，與NW 走向的閩江、沙縣?南日島、永安–晉江、九龍江、上杭–云霄斷裂近垂直(圖1)。其中，武平–寧化–邵武(L5)剖面位于閩贛交界，南起武平，經(jīng)長(zhǎng)汀、寧化至邵武，全長(zhǎng)約340 km，沿剖面布設(shè)4 個(gè)藥量2.5～3.0 t 的爆破點(diǎn)和130 臺(tái)三分量數(shù)字地震儀，觀測(cè)點(diǎn)距2.5～2.8 km。上杭–永安–建甌(L6)剖面位于研究區(qū)西側(cè)，全長(zhǎng)約320 km，沿剖面布設(shè)3 個(gè)藥量2.3～2.6 t 的爆破點(diǎn)和100 臺(tái)三分量數(shù)字地震儀，觀測(cè)點(diǎn)距3.0～3.4 km。永定–大田–古田(L7)剖面位于研究區(qū)中部，經(jīng)漳平、大田至古田，全長(zhǎng)約305 km，沿剖面布設(shè)4 個(gè)藥量2.0～2.8 t 的爆破點(diǎn)和97 臺(tái)三分量數(shù)字地震儀，觀測(cè)點(diǎn)距3.0～3.2 km。漳浦–南安–羅源(L8)剖面位于閩東沿海，南起詔安，經(jīng)漳浦、長(zhǎng)泰、南安至羅源，全長(zhǎng)約360 km，沿剖面布設(shè)4 個(gè)藥量1.8～2.6 t 的爆破點(diǎn)和118 臺(tái)三分量數(shù)字地震儀，觀測(cè)點(diǎn)距3.0～3.2 km。4 條剖面經(jīng)過(guò)不同的構(gòu)造帶，其中，L5、L6、L7 剖面南段經(jīng)過(guò)閩西南拗陷帶，L5、L6 剖面北段經(jīng)過(guò)閩西北隆起帶，L7 剖面北段、L8 剖面經(jīng)過(guò)閩東火山斷拗帶。4 條NE 向剖面的參數(shù)見(jiàn)表1，觀測(cè)系統(tǒng)采用圖2 所示的炮點(diǎn)與測(cè)點(diǎn)組成的全線追逐相遇觀測(cè)，通過(guò)對(duì)獲得的4 條NE 向剖面的15個(gè)炮點(diǎn)的P 波記錄截面進(jìn)行3～8 Hz 濾波和Pg 震相走時(shí)拾取，4 條剖面共拾取704 個(gè)Pg 波到時(shí)數(shù)據(jù)(表2)。

表1 4 條深地震測(cè)深剖面參數(shù)Table 1 Parameters of four deep seismic sounding profiles

表2 4 條深地震測(cè)深剖面Pg 波震相統(tǒng)計(jì)Table 2 Pg phase statistics of four NE-trending deep seismic sounding survey lines

圖2 4 條北東向剖面的觀測(cè)系統(tǒng)Fig.2 Observation systems of four NE-trending deep seismic sounding profiles

1.2 初至Pg 波波組特征

Pg 波作為結(jié)晶基底的折射波或地殼上部的回折波，在較近的炮檢距以內(nèi)是最先到達(dá)接收點(diǎn)的初至震相，到時(shí)可靠且信噪比較高(圖3)。Pg 波走時(shí)曲線的變化反映了上部地殼的速度結(jié)構(gòu)分布特征，表明剖面所處的基底結(jié)構(gòu)以及地質(zhì)構(gòu)造的差異。一般來(lái)說(shuō)構(gòu)造隆起(褶皺)區(qū)走時(shí)曲線超前，表現(xiàn)為高速結(jié)構(gòu)；斷陷盆地或構(gòu)造拗陷內(nèi)走時(shí)曲線滯后，為相對(duì)低速區(qū)帶。本文從4 條剖面中選取穿過(guò)不同構(gòu)造帶的4 炮地震記錄截面，對(duì)Pg 波震相從運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征進(jìn)行分析(圖3)。

圖3 部分炮點(diǎn)記錄截面Fig.3 Sections of seismic records of some shot points

圖3a 為武平–寧化–邵武剖面(L5)SP54 炮的地震折合記錄截面圖，圖3b 為上杭–永安–建甌剖面(L6)SP63 炮的地震折合記錄截面圖。SP54 炮整段和SP63炮的北段記錄截面Pg 波組反映了南平以北的建甌、泰寧、邵武一帶的閩西北隆起帶上部地殼結(jié)構(gòu)。SP54炮和SP63 炮的近炮點(diǎn)20 km 以內(nèi)，折合到時(shí)幾乎接近零線，視速度接近5 980 m/s，表明建甌、邵武附近下方速度存在高值，基底出露。SP54 炮左支記錄截面Pg 波組可追蹤118 km，其Pg 波震相折合走時(shí)較小，其最大折合走時(shí)也僅為0.34 s，表明蓋層較薄、基底隆起、地表介質(zhì)速度較高。SP54 炮左支記錄截面距炮點(diǎn)100 km 以后，折合走時(shí)減小，振幅峰值衰減，顯示處于構(gòu)造帶分界附近的Pg 波能量存在衰減作用。

圖3c 為永定–大田–古田剖面(L7)SP73 炮的地震折合記錄截面圖。SP63 炮和SP73 炮的南段記錄截面Pg 波組反映了沙縣–永安、大田–漳平–永定一帶的閩西南拗陷帶上部地殼結(jié)構(gòu)。SP73 炮的Pg 波到時(shí)最遠(yuǎn)可追蹤到130 km，在距炮點(diǎn)68 km 后折合走時(shí)隨距離增加而減小，表明龍巖地區(qū)的連城?新泉盆地沉積較厚，基底速度低。SP63 炮和SP73 炮地震記錄截面經(jīng)過(guò)閩西南拗陷帶的折合走時(shí)與圖3a、圖3b 中的閩西北隆起帶相比明顯滯后，其折合走時(shí)為 0.37～0.67 s。SP73 炮左支記錄截面Pg 波組的長(zhǎng)追蹤距離及稍大的折合走時(shí)反映了上地殼速度整體偏低，走時(shí)曲線幅度較大的鋸齒狀起伏可能與構(gòu)造帶內(nèi)的高低速相間結(jié)構(gòu)有關(guān)。

圖3d 為漳浦–南安–羅源剖面(L8)SP84 炮的地震折合記錄截面圖。SP73 炮的北段和SP84 炮的整段記錄截面Pg 波組反映了尤溪?古田、閩東南沿海的閩東火山斷拗帶上部地殼結(jié)構(gòu)。Pg 波的最大折合走時(shí)為0.5 s 左右，與圖3a、圖3b 中的閩西北隆起帶相比超前，與圖3c 中的閩西南拗陷帶相比滯后。SP84 炮的左右支的走時(shí)曲線變化不同，左支隨炮間距增加走時(shí)相比右支延遲大，表明基底深度隨炮點(diǎn)向南西方向逐漸加深。SP84 炮左支在炮間距60 km 左右走時(shí)曲線出現(xiàn)負(fù)斜率段，可能與斷裂構(gòu)造有關(guān)。SP84 炮的記錄截面Pg 波尾波發(fā)育，在不同炮間距范圍內(nèi)振幅幅值呈現(xiàn)明顯的衰減特性，反映了閩東沿海斷塊的上部地殼結(jié)構(gòu)的橫向非均勻特征。

2 初至Pg 波走時(shí)有限差分成像

2.1 初始模型的建立

福建地區(qū)4 條NE 向深地震測(cè)深剖面經(jīng)過(guò)不同的構(gòu)造帶，穿過(guò)了多組NW 向斷裂帶，所處的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境和深部構(gòu)造背景各不相同，因此，建立精準(zhǔn)初始速度模型十分重要。結(jié)合福建地區(qū)已有的地殼一維速度模型[8-11,19]，本次采用分層細(xì)化法對(duì)初始模型與每一條測(cè)線的初至Pg 波走時(shí)進(jìn)行擬合計(jì)算，得到與拾取的初至走時(shí)擬合較好的一維初始模型(圖4)。4 條NE 向剖面的初始模型由不同分層的速度梯度組成，各剖面速度分層存在明顯的速度變化，不同的構(gòu)造單元和斷裂剖面的速度模型存在差異性。

圖4 4 條深地震測(cè)深剖面的初始一維P 波速度模型Fig.4 Initial 1-D P-wave velocity models of four NE-trending deep seismic sounding profiles

2.2 正反演計(jì)算

本文使用有限差分層析成像算法對(duì)4 條NE 向剖面的初至Pg 波走時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，該方法適用于上部地殼速度結(jié)構(gòu)橫向變化劇烈的地下介質(zhì)[20-25]。4 條NE 向剖面觀測(cè)點(diǎn)距介于2.5～3.5 km，正演計(jì)算水平和垂直方向采用1.0 km×1.0 km 的網(wǎng)格單元?jiǎng)澐帜Ｐ涂臻g，通過(guò)程函方程的有限差分算子計(jì)算初至波走時(shí)場(chǎng)，根據(jù)走時(shí)梯度確定射線路徑。反演計(jì)算網(wǎng)格尺度水平和垂直向大小分別為4.0 km×1.0 km，使用反投影迭代計(jì)算所有射線在網(wǎng)格單元中引起的慢度擾動(dòng)以逼近真實(shí)速度。

2.3 結(jié)果可靠性分析

1) 走時(shí)殘差

有限差分層析成像反演通過(guò)迭代過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算精度，迭代一定次數(shù)后走時(shí)殘差(ERMS)趨于穩(wěn)定。4 條剖面經(jīng)過(guò)50次迭代的走時(shí)殘差的均方值如圖5a1?圖5d1所示，可以看出，30 次迭代收斂良好，均方根走時(shí)殘差ERMS從初始最大的139 ms 下降到22～31 ms。圖5a2?圖5d2 是4 條剖面30 次迭代后的拾取走時(shí)與理論走時(shí)的擬合分布圖，圖5a3?圖5d3 是4 條剖面30 次迭代后的走時(shí)殘差分布直方圖，可以看出，反演后理論走時(shí)與觀測(cè)走時(shí)擬合較好，4 條剖面走時(shí)殘差近似符合正態(tài)分布。

圖5 4 條剖面反演后的均方根值、走時(shí)擬合和走時(shí)殘差直方圖Fig.5 Post-inversion RMS values,travel time fitting,and histograms of travel time residuals of four NE-trending deep seismic sounding profiles

2) 射線分布

圖6 給出了4 條NE 向剖面30 次迭代后的射線分布圖，沿剖面的絕大部分測(cè)段橫向上都有射線經(jīng)過(guò)，且射線數(shù)至少5 條以上。4 條剖面除南、北兩端附近測(cè)段外，射線分布較為集中的結(jié)晶基底以上的淺部區(qū)域密集交叉，射線密集覆蓋基底以下的上部地殼部分位置也有射線穿過(guò)(圖6)。4 條剖面所處的地質(zhì)情況和構(gòu)造環(huán)境不同，由西到東剖面的射線覆蓋深度增加，表明福建地區(qū)由內(nèi)陸到沿?；滓韵碌纳喜康貧に俣瘸试黾拥内厔?shì)。L5?L6 剖面由南到北射線穿透的回折面變淺(圖6a?圖6b)，與剖面經(jīng)過(guò)的閩西北隆起帶與閩西南拗陷帶息息相關(guān)，表明閩西北基底埋深較淺且速度較高。L8 剖面經(jīng)過(guò)的閩東火山斷拗帶的射線覆蓋的回折面存在明顯的橫向差異變化(圖6d)，L6?L7剖面經(jīng)過(guò)的閩西南拗陷帶射線整體穿透深度較深(圖6b?圖6c)。

圖6 4 條NE 向剖面Pg 震相反演的射線覆蓋Fig.6 Ray coverage for the inversion of Pg phase in four NE-trending deep seismic sounding profiles

3)交叉驗(yàn)證

福建地區(qū)深地震測(cè)深的8 條測(cè)線呈網(wǎng)格交叉布設(shè)，4 條NW 向測(cè)線(L1?L4)與4 條NE 向測(cè)線(L5?L8)交叉點(diǎn)的爆破點(diǎn)資料可以共用，為獲得可靠的剖面基底速度結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。以漳浦–南安–羅源剖面(L8)的4 個(gè)炮點(diǎn)為例，SP81 炮點(diǎn)與L4 剖面、SP82 炮點(diǎn)與L3 剖面、SP83 炮點(diǎn)與L2 剖面、SP84 炮點(diǎn)與L1 剖面相互交叉，L8 剖面的4 個(gè)炮點(diǎn)與相交剖面交叉點(diǎn)附近的一維速度結(jié)構(gòu)擬合分布如圖7 所示，交叉點(diǎn)的速度結(jié)構(gòu)擬合得較好，隨深度增加速度擬合誤差在±300 m/s 以內(nèi)。

圖7 L8 剖面4 個(gè)炮點(diǎn)和L1?L4 剖面交叉點(diǎn)一維速度結(jié)構(gòu)Fig.7 1-D velocity structures at locations where four shot points on L8 profile intersecting the L1-L4 profiles

3 上部地殼結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)4 條NE 向剖面射線覆蓋有效范圍(圖6)，本文給出了射線經(jīng)過(guò)的有效范圍內(nèi)上部地殼精細(xì)速度結(jié)構(gòu)和解釋結(jié)果(圖8)。由圖8 可知，4 條剖面速度的橫向和縱向變化明顯，速度值介于4 700～6 100 m/s，速度等值線隨深度的增加由密到疏、形態(tài)由平坦到復(fù)雜。4 條剖面能夠從速度結(jié)構(gòu)上對(duì)福建地區(qū)的蓋層和基底、盆地、平原、巖漿帶以及不同構(gòu)造格架區(qū)分開(kāi)來(lái)。參考華南地區(qū)淺變質(zhì)花崗巖系地震P 波速度為5 900～6 000 m/s[26]，通過(guò)4 條剖面速度等值線疏密變化、射線覆蓋密集情況，本文以速度值為5 900 m/s 的等值線所對(duì)應(yīng)的深度為結(jié)晶基底，研究區(qū)結(jié)晶基底界面埋深介于1.0～6.0 km，4 條剖面基底界面由北往南有所加深，基底面的起伏與構(gòu)造凸起和凹陷對(duì)應(yīng)。

圖8 4 條北東向剖面上地殼速度結(jié)構(gòu)及構(gòu)造特征分布Fig.8 Velocity structure and structural features of the upper crust along four NE-trending deep seismic sounding profiles

4 條剖面從西到東上部地殼速度總體增加，位于(閩東)東南沿海中生代巖漿帶的L7 和L8 剖面的上部地殼速度整體大于(閩西)華夏地塊的L5 和L6 剖面。其中L5 剖面(武平–寧化–邵武)位于閩贛交界處，沿剖面結(jié)晶基底以上的蓋層速度等值線較平緩，基底以下上部地殼總體速度呈高速?低速?高速的變化特征(圖8a)，剖面坐標(biāo)20～65 km、90～275 km 從沉積蓋層到結(jié)晶基底速度整體偏低。剖面基底埋深介于1.0～6.0 km，其中武平凹陷和泰寧盆地低速層較厚且基底埋深接近5～6 km。剖面坐標(biāo)65～90 km 的武平以西的桃溪附近地下1 km 處有一高速異常上涌帶，結(jié)晶基底埋深較淺為1 km，與桃溪隆起中的變質(zhì)核雜巖金屬礦有關(guān)[27]。剖面坐標(biāo)200～230 km 的寧化結(jié)晶基底3 km以下的速度呈NW向變化，剖面坐標(biāo)285～325 km 的邵武基底速度等值線較平緩且基底1 km 以下的上地殼速度明顯增加。

L6 剖面(上杭–永安–建甌)位于(閩西)華夏地塊中部，剖面速度從表層的4 700 m/s 增加到6 km 左右的6 000 m/s，剖面沉積蓋層速度等值線呈寬緩相間或狹窄彎曲出現(xiàn)，剖面經(jīng)過(guò)的上杭、連城–新泉、沙縣等盆地速度整體偏低，剖面坐標(biāo)140～200 km 速度呈高?低?高明顯變化，剖面坐標(biāo)270～305 km 處速度變化整體偏高。剖面基底埋深介于1.0～5.0 km，剖面中段的永安–南平地區(qū)基底面形態(tài)起伏較大，剖面坐標(biāo)150、185、245 km 處的基底埋深較淺為1 km 且基底以下的速度明顯增大呈NW 向狹長(zhǎng)條帶變化(圖8b)，與閩西南的推覆構(gòu)造和寧化–南平巖漿帶相關(guān)，可以為該區(qū)的控礦構(gòu)造提供深部地球物理學(xué)信息[28-29]。

L7 剖面(永定–大田–古田)位于福建中部的政和–大埔斷裂帶附近，剖面坐標(biāo)150 km 之前的南段速度變化明顯，從表層的4 700 m/s 增加到8 km 左右的6 100 m/s，剖面中南段的永定–尤溪地區(qū)蓋層速度等值線較平緩，剖面坐標(biāo)260 km 以后的北段上部地殼速度變化明顯，剖面坐標(biāo)75、175、275 km 附近的局部地區(qū)呈高速異常上涌。剖面基底埋深介于1.5～6.0 km，結(jié)晶基底面起伏凹凸變化明顯，剖面坐標(biāo)125 km 附近基底界面有明顯的下凹特征且深約6.0 km，剖面坐標(biāo)240 km 后基底界面開(kāi)始逐漸抬升(圖8c)。基底速度結(jié)構(gòu)變化跟所處的政和?大埔分界斷裂帶內(nèi)的地幔玄武巖漿上升，噴出地表或者底侵到上地殼淺部有關(guān)[30]。

L8 剖面(漳浦–南安–羅源)位于福建東部沿海中生代巖漿帶內(nèi)，右側(cè)是平潭–東山變質(zhì)帶，剖面沉積蓋層速度等值線較平緩，剖面坐標(biāo)130 km 以后的中部和北段速度變化明顯，地下8 km 附近存在速度6 100 m/s的高速帶。相比L5?L7 剖面的基底速度結(jié)果，剖面上部地殼速度整體偏大且縱向變化顯著，剖面經(jīng)過(guò)的龍海平原和福州盆地表現(xiàn)為低速下凹。剖面基底埋深介于1.0～3.0 km(圖8d)，基底以下速度變化明顯呈NW 方向，與巖漿帶形成的區(qū)域變質(zhì)和混合巖化作用有關(guān)[31]。

4 條剖面的基底精細(xì)速度結(jié)構(gòu)與研究區(qū)已有的P 波成像結(jié)果[6-14,9-11,32-35]相比，提高了福建地區(qū)結(jié)晶基底與沉積蓋層的淺部速度結(jié)構(gòu)的成像精度，給出了NW向斷裂帶的淺部構(gòu)造特征，4 條NE 向測(cè)線與4 條NW向測(cè)線交叉分布，成像結(jié)果互為補(bǔ)充，豐富了福建地區(qū)上部地殼的精細(xì)速度結(jié)構(gòu)。本文結(jié)果針對(duì)研究區(qū)的“東西分帶、南北分塊”的構(gòu)造格架從速度結(jié)構(gòu)、基底埋深、構(gòu)造特征等進(jìn)行分析，獲得NW 向斷層的基底構(gòu)造特征，結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、地震、地?zé)岬荣Y料，為了解該區(qū)的結(jié)晶基底構(gòu)造屬性以及古太平洋板塊向歐亞板塊的俯沖作用的東南緣構(gòu)造特征提供深部地球物理學(xué)證據(jù)。

4 結(jié)果與討論

L5?L8 4 條剖面自西向東經(jīng)過(guò)(閩西)華夏地塊和(閩東)東南沿海中生代巖漿帶，從基底速度結(jié)構(gòu)上來(lái)看，地表速度整體偏高，結(jié)晶基底埋深整體較淺，基底及以下的上部地殼速度偏大，這與4 條剖面所在的東南緣第四紀(jì)沉積地層較薄，白堊紀(jì)火山巖和花崗巖分布廣泛、巖漿活動(dòng)地表熱流值較高有關(guān)[36]。

以政和–大埔斷裂為界，4 條剖面從西到東經(jīng)過(guò)了閩西北隆起帶、閩西南拗陷帶及閩東火山斷拗帶，4 條剖面基底速度結(jié)構(gòu)結(jié)果顯示，在不同的地質(zhì)構(gòu)造單元之間的接觸帶兩側(cè)速度有明顯的變化。NE 走向的L5?L7 剖面南段位于閩西南拗陷帶，基底速度結(jié)構(gòu)整體表現(xiàn)為低速，且速度橫向較為均勻；而L5?L6 剖面北段古老的閩西北隆起帶內(nèi)，上部地殼結(jié)構(gòu)速度較高，且表現(xiàn)為較強(qiáng)的橫向非均勻，顯示了福建閩西南的凹陷沉積建造與閩西北的抬升構(gòu)造特征。L8 剖面位于閩東火山斷拗帶內(nèi)，發(fā)育一系列斷陷盆地，基底速度結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)明顯的高低速差異變化。從4 條剖面的基底埋深來(lái)看，位于閩西北隆起帶內(nèi)的L5 和L6 剖面北段基底形態(tài)穩(wěn)定且埋深較淺，表明基底結(jié)構(gòu)形成較早，與該地區(qū)的地表出露的前寒武紀(jì)變質(zhì)巖有關(guān)，基底以下NE 向展布的高速異常可能與基性玄武巖組成的火山巖帶相對(duì)應(yīng)，與晚侏羅世晚期至早白堊紀(jì)早期發(fā)生的大規(guī)模陸相火山巖噴發(fā)的地質(zhì)特征有關(guān)[37]。閩西南拗陷帶內(nèi)的L5、L6 和L7 剖面南段所在的蓋層埋深變化平緩，推測(cè)與閩西南分布的震旦紀(jì)–奧陶紀(jì)地層變質(zhì)程度較低有關(guān)[38]，基底面起伏明顯，最深達(dá)6 km 左右且基底深度呈深淺間隔變化，與閩西南拗陷帶內(nèi)的凹陷與隆起多個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元間隔分布相關(guān)[39]。永安、大田附近基底以下存在的高速異常與該地區(qū)存在的推覆構(gòu)造有關(guān)，且速度異常的變化方向由NW 向到SE 向，證實(shí)上部地殼內(nèi)確實(shí)存在受古太平洋板塊的俯沖引起的大型推覆構(gòu)造[40]。閩東火山斷拗帶內(nèi)的L8 剖面基底以下速度高、變化大，與該地區(qū)的白堊紀(jì)花崗巖和火山巖出露相符合，與該區(qū)中生代以來(lái)受古太平洋板塊俯沖的強(qiáng)烈影響，上地幔的超基性巖受到造山擠壓作用，形成的鐵鎂質(zhì)巖漿沿?cái)嗔褬?gòu)造底侵，深部物質(zhì)上涌、古老的基底重熔的構(gòu)造特征有關(guān)。

L5?L8 4 條剖面自西向東基底速度逐漸增強(qiáng)，以政和–大埔斷裂為界，L7 和L8 剖面所在的(閩東)東南沿海中生代巖漿帶基底以下8 km 處存在6 100 m/s 的高速帶(圖8)，表明華南大陸東部所受的構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)于西部，受古太平洋板塊向歐亞板塊的俯沖所致[16-18]。本次4 條NE 向剖面與研究區(qū)已有的4 條NW 向剖面的基底速度結(jié)構(gòu)變化特征來(lái)看，本文4 條剖面速度橫向變化及界面起伏明顯較4 條NW 向剖面的變化小，且4 條NE 向剖面基底速度變化整體呈NW 方向展布，成像結(jié)果與研究區(qū)東西分帶的構(gòu)造特征和華南地區(qū)構(gòu)造變形的主方向呈NW-SE 向一致[41-42]，本文為該區(qū)中生代以來(lái)古太平洋板塊向歐亞大陸俯沖的方向研究提供深部地球物理學(xué)證據(jù)。

L5?L8 4 條剖面橫穿了研究區(qū)的NW 向斷裂帶,根據(jù)剖面斷裂兩側(cè)的基底速度橫向變化和基底埋深起伏情況，結(jié)合研究區(qū)的地震地質(zhì)資料，確定的主要基底斷裂帶有閩江斷裂、沙縣?南日島斷裂、永安–晉江斷裂、九龍江斷裂及上杭?云霄斷裂，從基底速度結(jié)構(gòu)解釋圖上來(lái)看(圖8)，NW 向斷裂帶所在的位置表現(xiàn)為傾斜舌狀低速異常或者過(guò)渡帶的特征且基底埋深的起伏較大，本次4 條剖面上部地殼結(jié)構(gòu)對(duì)NW 向斷裂的分布起到約束作用，并且提供了很好的地震學(xué)證據(jù)。其中閩江斷裂控制福州斷陷盆地，斷層兩側(cè)為高速異常、斷層近直立的結(jié)果與張路等[43]認(rèn)為的高傾角正斷層傾向盆地中心比較符合。沙縣–南日島斷裂作為福建地質(zhì)構(gòu)造南北分塊的分界帶，斷裂兩側(cè)速度結(jié)構(gòu)有明顯差異；斷裂以北4 條剖面速度偏大，縱向變化明顯，基底埋深較淺，基底以下的高速異常與變質(zhì)巖呈弧狀向東突出比較一致。斷裂以南基底埋深較大且起伏變化明顯，基底以下速度異常與印支期花崗巖呈向西突出相關(guān)，可能是受古太平洋板塊的俯沖推擠，南北部向西推移的速度差異所致。永安–晉江斷裂在剖面所在的位置表現(xiàn)為左右高低速異常明顯，斷層較陡，永定到大田一帶斷裂左右兩邊速度變化劇烈，與該區(qū)地震孕育環(huán)境密切相關(guān)。九江斷裂在L7?L8 剖面南段表現(xiàn)為高速特征，與用氣槍地震資料反演得到的漳州–高雄斷裂上地殼速度結(jié)構(gòu)變化特征比較一致[34]，推斷漳州?高雄斷裂即是九龍江斷裂向東延入臺(tái)灣海峽的斷裂。從L8 剖面速度結(jié)果來(lái)看，斷陷盆地受NW 向和NE向兩組斷裂控制，第四紀(jì)以來(lái)NW 向斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈且以引張活動(dòng)為主，因此，在速度結(jié)構(gòu)上經(jīng)過(guò)的新生盆地呈現(xiàn)NW 向展布，向南西掀斜的特征，表明NW 向斷裂在東南緣現(xiàn)今板塊動(dòng)力學(xué)體系中扮演著十分重要角色。

5 結(jié)論

a.福建地區(qū)4 條NE 向剖面地表速度整體偏高，結(jié)晶基底埋深整體較淺，基底及以下的上部地殼速度偏大，在不同的地質(zhì)構(gòu)造單元兩側(cè)，上部地殼速度結(jié)構(gòu)橫向變化明顯。

b.成像結(jié)果反映了研究區(qū)東西分帶的構(gòu)造特征，表明華南大陸東部所受的構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)于西部，與該區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造和構(gòu)造變形的主方向一致。

c.根據(jù)4 條剖面速度橫向變化和基底埋深起伏情況，給出的NW 向斷裂淺部構(gòu)造特征研究成果與前人結(jié)果具有一定對(duì)應(yīng)關(guān)系，表明NW 向斷裂構(gòu)造在東南緣現(xiàn)今板塊動(dòng)力學(xué)體系中扮演著十分重要角色。

d.今后的研究需要聯(lián)合Pg、Sg 數(shù)據(jù)開(kāi)展反演工作，或直接進(jìn)行三維速度結(jié)構(gòu)反演，相互約束提高模型的精度。

致謝：中國(guó)地震局地球物理勘探中心諸多同事參與了野外探測(cè)工作，感謝參與此項(xiàng)工作的全體人員對(duì)文章的幫助！感謝Hole J.A.提供的程序。