华北地区地壳三维结构地震学参考模型

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
41774066
项目类别：
面上项目
资助金额：
70.0万
负责人：
段永红
依托单位：
中国地震局地球物理勘探中心
学科分类：
D0404.地震学
结题年份：
2021
批准年份：
2017
项目状态：
已结题
起止时间：
2018-01-01 至2021-12-31

项目参与者：
潘纪顺；邱勇；赵延娜；周铭；邹长桥；魏运浩；
关键词：
低速带噪声成像地壳结构接收函数深地震测深

项目摘要

The mechanisms of cratonic destruction and destructively intraplate seismicity are two main concerned scientific questions in North China Block. The fine crustal structure, which can be modeled from joint the active Deep Seismic Sounding(DSS) profiles and passive array tomography, is the vital component of the geophysical reference model. The project prepare to make use of the achievements of 51 DSS profiles through North China Block(NCB), joint the results of receiver function and ambient tomography study used seismic array, to construct the seismic reference model of NCB with 3-D P-wave crustal velocity structure. The model will include not only the fine sedimentary depth, crustal P-wave velocity structure and interface topography, but the deep structural information of Taihangshan and Tanlu fracture zones and the distribution of low-velocity layers. Then we will discuss the science questions such as crust mantle coupling model, seismogenic environment, contact relations, crust response of cratonic destruction, and so on.

华北克拉通破坏是当今地学研究的热点，华北地区也是强震多发区。精准的地壳速度结构模型是构建区域地震学参考模型的关键，联合人工地震二维剖面和台阵三维成像结果是构建区域地震学参考模型的重要途径。本项目将利用华北地区51条人工地震剖面探测成果，联合密集宽频带台阵观测资料，采用接收函数和噪声成像等方法得到的地壳速度结构参数，构建华北地区地壳三维结构地震学参考模型。该模型不仅包含高精度的沉积层结构、地壳速度结构和壳内界面形态，还包含太行山断裂带和郯庐断裂带的深部结构信息，以及采用多种方法获得的华北地区低速层的构造信息。通过对模型的详细分析研究，探讨壳幔耦合关系、块体接触关系、强震孕震环境，华北克拉通破坏的地壳响应。

结项摘要

利用人工地震测深资料和台阵资料联合构建了华北地区地壳模型，该高精度模型的建立为地震学及相关学科的研究提供了基础模型。. 收集52条人工地震二维剖面速度结构资料，构建了三维地壳P波速度结构。收集951个宽频带台站波形资料和Shen(2015)Rayleigh面波频散数据；采用接收函数与面波频散联合反演方法，以人工地震三维模型作为初始模型，构建了三维地壳S波速度结构模型。鄂尔多斯盆地、太行山隆起区、沿郯庐断裂带沉积盖层较薄，山西断陷带盆地等坳陷区沉积盖层较厚。东部和西部结构差异显著，以太行山为界，西部莫霍面深度较深38-48km，东部相对西部鄂尔多斯盆地大幅隆起抬升10-12km。浅层（5km以浅）结构与地表地质构造基本一致，整体呈北北东向菱形低速形态，太行山隆起等隆起区呈高速结构。中上地壳下部存在大小不同的低速结构，但没有迹象表明他们是大范围相互连通的。唐山、邢台、三河-平谷和临汾等强震区下方莫霍面有明显变化，震中一般位于低速结构靠高速一侧。大同火山下存在明显低速结构。. 接收函数H-k和CCP叠加结果表明鄂尔多斯地块内地壳厚度37-47km，较为平坦；山西断陷带地壳厚度34-46km，而莫霍面并不连续，在临汾盆地坳陷的正下方，上隆量达4-10km，推断山西断陷带的形成与地幔物质运动有着密切的关系。二连浩特地区地壳厚度38.7-42.7km变化平缓，平均厚度41.2km。太行山断裂带两侧沉积盖层、地壳厚度和速度都有明显变化，是切割莫霍面的深大断裂。郯庐断裂带深部构造较为复杂，其莫霍面形态和速度结构具有明显分段性，两侧沉积盖层有明显差异。唐山震区莫霍深度范围30-38km，下方可能存在莫霍面抬升，从燕山隆起到华北盆地逐渐变浅。唐山断裂两侧莫霍面不连续，速度结构和波速比分布不同，说明唐山断裂切穿了地壳。震区震源分布主要集中在高Vs和低Vp/Vs区域，推测震区下方存在大规模的幔源物质侵入。