收藏本站
《中国科学技术大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

强烈构造区地壳上地幔速度及各向异性结构研究

吕彦  
【摘要】:地壳上地幔是地球板块运动、海底扩张、地震、火山、地热等活动的主要场所。要了解地球的动力学过程,探索地震火山等灾害的发生规律,需要对地壳及上地幔进行深入研究。基于地震波资料通过各种反演方法研究地壳上地幔速度及各向异性结构,在整个地球科学研究中占有重要地位。在过去的数年间,由于宽频带数字地震台站在地球上的覆盖日益密集,全球和区域的台站观测数据较以往有了大量的增加,从而为我们对重点区域地壳上地幔精细结构进行研究提供了有利条件。对于上地幔顶部,在莫霍界面发生临界折射而沿界面传播的Pn和Sn震相是研究该处体波速度结构的关键资料。使用Pn和Sn波走时可以更高的射线密度,对上地幔顶部的速度及各向异性分布获得高精度和高分辨率。对于地壳部分的研究,面波可以提供地壳不同深度的丰富信息。尤其是随着地震噪声互相关技术的发展,利用噪声得到的短周期面波可以为研究地壳浅层结构提供很大帮助。 青藏高原地区是全球最重要的陆陆板块碰撞地区,该区域现代构造运动活跃,构造复杂,是地球科学研究的热点地区之一。印度板块与欧亚板块的碰撞过程还在进行,它对中国西部及周边地区的大地构造有着及其重要的影响。由于地球内部速度及各向异性结构记录了大量板块碰撞行为历史的信息,因此,利用地震层析成像对青藏高原地区上地幔顶部速度及各向异性结构进行反演,对研究板块碰撞及俯冲的特征,研究高原演化过程以及地震分布规律等重要问题具有重要意义。我们对上地幔顶部层析成像方法进行了一定改进,并利用从国际地震中心以及国内台网获得的大量Pn及Sn波走时数据,得到了分辨率高于前人的该地区上地幔顶部地震波速度和各向异性成像模型。反演结果显示,研究区域Pn波的平均速度为8.15km/s,Sn波平均速度为4.6km/s。印度板块、塔里木盆地、四川盆地、柴达木盆地等区域为高速区,阿富汗、云南缅甸以及青藏高原雅鲁藏布江缝合线以北部分区域呈现低速。与火山相关的高温或者部分熔融,是造成阿富汗及云南缅甸地区上地幔顶部地震波低速的原因。在青藏高原地区反演结果支持印度板块岩石圈存在向地幔的俯冲,俯冲过程中热物质的上涌造成在雅鲁藏布江缝合带以北存在明显的Pn及Sn波低速区域。而印度板块的高速及青藏高原内部的低速区,在东西方向上有一定的不连续性,表明印度板块很可能不是以一个整体运动,而是分块以不同的速率及方向运动。Pn波速度各向异性一般认为是由于上地幔物质缓慢流动而造成的橄榄岩晶体的定向排列,它与应力状态、板块运动演化的历史有密切的关系。在印度板块向西北与欧亚板块的碰撞边界地区以及印度板块与青藏高原碰撞的边界地区,均存在快波方向与板块碰撞的边界平行的Pn波各向异性。这很可能是因为板块碰撞区域存在的挤压应力使得上地幔顶部的橄榄岩晶体趋向于沿平行于碰撞边界的方向排列。在藏东川西地区,Pn波各向异性的快波方向呈现北西-南东向,这与该地区GPS观测的大地运动方向一致,表明从青藏高原向东挤出的物质在该区域存在向东南方向的运动,造成橄榄岩晶体沿运动方向排列,该区域Pn波快波方向与SKS快波方向一致,说明该地区岩石圈与深部是耦合的。 伊朗及周边地区是另外一个研究陆陆板块碰撞的重要区域。该地区构造主要受阿拉伯板块与欧亚大陆的碰撞所影响,造成了伊朗高原和扎格罗斯山脉的抬升,并存在与俯冲有关的火山及地震分布,构造活动复杂。为了更好的了解伊朗地区板块碰撞及俯冲的机制和特点,我们利用地震走时对该地区上地幔顶部地震波速度及各向异性分布进行了反演研究。首先我们利用P波走时曲线,拟合得到了伊朗地区地壳参考模型,然后进行反演。该地区Pn波的平均速度为8.0km/s,Sn波平均速度为4.55km/s。在扎格罗斯山脉地区及里海地区,地震波显示明显的高速;在高加索地区、厄尔布尔士地区及伊朗东南部地区,地震波呈现低速。阿拉伯板块海洋岩石圈具有高的Pn及Sn波速度,其前沿到达扎格罗斯缝合线,缝合线以东出现与俯冲相关的低速区。在高加索及厄尔布尔士地区,有明显的上地幔顶部地震波低速区与火山分布相对应,显示上地幔顶部物质存在与火山相关的高温或者部分熔融。各向异性反演结果显示,在高加索地区Pn波各向异性快波方向平行于板块运动方向。该地区的Pn低速显示其上地幔顶部物质可能存在部分熔融,部分熔融的物质易沿运动方向定向排列,从而形成与板块运动方向平行的Pn波各向异性。在里海地区,各向异性结果显示其大洋岩石圈晶体沿板块拉张方向排列。在伊朗微板块与欧亚板块以及阿拉伯板块的碰撞带地区,Pn波快波方向平行于板块碰撞边界及走滑断层方向,这表明垂直于碰撞边界的挤压力以及平行于碰撞边界的拉张作用使得上地幔顶部的橄榄岩晶体趋向于沿平行于碰撞边界的方向排列。 黄石火山是全球最大的火山之一,对黄石火山地区的监测和机理研究是是地球物理工作热点。前人研究发现,在地壳内存在地震波低速层,这表明地壳中可能有岩浆囊的存在,而对地下岩浆存储特征的研究将有助于对该地区整体火山活动性的深入了解。我们利用该地区台站记录的地震背景噪声,通过互相关计算得到短周期面波,根据面波频散数据对该地区地壳浅层结构进行了分析。利用频散曲线反演,我们首先给出了黄石外围地区地壳模型。然后以前人接收函数研究成果为基础,对黄石火山地区地壳浅层横波低速层的具体速度值进行了分析。结果表明,该低速层的横波速度约为1.3km/s,在此模型下,正演得到的面波频散曲线与实际观测曲线最为吻合。此研究也进一步证明了大规模岩浆囊存在于黄石火山地区浅层地壳中的发现。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:P542.5

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郑洪伟;贺日政;;多玛—德庆—达孜断面壳幔密度结构特征[J];吉林大学学报(地球科学版);2006年01期
2 徐朝繁;潘纪顺;王夫运;田小峰;冯建林;;龙门山及其邻近地区深部地球物理探测[J];大地测量与地球动力学;2008年06期
3 熊熊;王继业;滕吉文;;青藏高原新生代火山活动的深部力学背景[J];地球科学(中国地质大学学报);2007年01期
4 张中杰;地震各向异性研究进展[J];地球物理学进展;2002年02期
5 裴顺平,许忠淮,汪素云;上地幔顶部折射波走时层析成像研究综述[J];地球物理学进展;2003年01期
6 熊熊,滕吉文,郑勇;中国大陆地壳运动的GPS观测及相关动力学研究[J];地球物理学进展;2004年01期
7 李成波;施行觉;刘苏苏;赵慈平;施发奇;邵德晟;姜朝松;;腾冲火山区的GPS形变特征[J];地球物理学进展;2007年03期
8 金安蜀,刘福田,孙永智;北京地区地壳和上地幔的三维P波速度结构[J];地球物理学报;1980年02期
9 刘福田;震源位置和速度结构的联合反演(Ⅰ)——理论和方法[J];地球物理学报;1984年02期
10 刘福田,曲克信,吴华,李强,刘建华,胡戈;中国大陆及其邻近地区的地震层析成象[J];地球物理学报;1989年03期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 裴顺平;中国大陆上地幔顶部体波速度层析成像[D];中国地震局地球物理研究所;2002年
2 李娟;首都圈地区Pn和PmP波层析成像研究[D];中国地震局地球物理研究所;2003年
3 张智;川滇地区地壳及上地幔结构面波层析成像[D];吉林大学;2007年
4 郑洪伟;青藏高原地壳上地幔三维速度结构及其地球动力学意义[D];中国地质科学院;2006年
5 贺日政;青藏高原近南北向裂谷的岩石圈结构及其动力学过程[D];中国地质科学院;2003年
6 易桂喜;中国大陆及边邻地区地壳上地幔Rayleigh面波相速度结构与方位各向异性研究[D];成都理工大学;2009年
7 房立华;华北地区瑞利面波噪声层析成像研究[D];中国地震局地球物理研究所;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈艺鑫;李英奎;张梅;张敬春;刘耕年;;昆仑山垭口地区“望昆冰期”冰碛宇宙成因核素~(10)Be测年[J];冰川冻土;2011年01期
2 朱守彪,石耀霖;青藏高原地形扩展力以及下地壳对上地壳的拖曳力的遗传有限单元法反演[J];北京大学学报(自然科学版);2005年02期
3 王锐;马知途;李飞;周仕勇;;横波分裂研究方法分析及中国大陆地区横波分裂的构造含义[J];北京大学学报(自然科学版);2010年06期
4 张波;闫淑玉;张仲培;张进江;郑亚东;王晓先;王盟;王佳敏;;塔里木盆地巴楚褶皱带构造几何学及其构造物理模拟[J];北京大学学报(自然科学版);2012年01期
5 周红;陈晓非;;不规则界面介质中首波的传播路径(英文)[J];Applied Geophysics;2010年01期
6 迟效国;青藏高原现今岩石圈的三维应变[J];吉林大学学报(地球科学版);2004年02期
7 王海燕;高锐;薛爱民;赵玉莲;王丽丽;;适用于造山带深地震反射资料的动校正方法[J];吉林大学学报(地球科学版);2006年04期
8 滕吉文;;当代中国地球物理学的发展势态与在地球系统科学研究进程中的使命[J];吉林大学学报(地球科学版);2006年05期
9 李培培;何樵登;徐善辉;;双谱拾取时差参数场[J];吉林大学学报(地球科学版);2007年S1期
10 翟利剑;包汇慧;毕思文;;青藏高原锡铁山—格尔木—亚东剖面地温分布特征[J];吉林大学学报(地球科学版);2008年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈祖安;林邦慧;白武明;程旭;王运生;;2001年8.1级昆仑山大震破裂过程及对2008年汶川8.0级大震孕育发生影响的研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)[C];2012年
2 危自根;陈凌;杨小林;;辽东台隆、燕山带和兴蒙造山带台站下方地壳厚度和平均波速比(Vp/Vs)的横向变化及其构造意义[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)[C];2012年
3 ;Mantle dynamics of the reactivating North China Craton:Constraints from the topographies of the 410-km and 660-km discontinuities[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)[C];2012年
4 滕吉文;张洪双;孙若昧;闫雅芬;张雪梅;杨辉;田有;张永谦;阮小敏;;青藏高原腹地东西分区和界带的地球物理场特征与动力学响应[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)[C];2012年
5 吴晶;王辉;曹建玲;高原;王琼;;地壳介质非均匀性对华北地区强震活动的影响[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)[C];2012年
6 José Badal;;An overview of the earth crust under China[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)[C];2012年
7 ;An overview of the crustal structure of the Tibetan plateau after 35 years of deep seismic soundings[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)[C];2012年
8 赵兵;张素芳;李守林;;琼东南盆地区的地壳密度与岩石结构[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)[C];2012年
9 李志伟;郝天珧;徐亚;;华北克拉通上地幔顶部构造特征:来自台站间Pn波到时差成像的约束[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(下)[C];2012年
10 李志伟;胥颐;黄润秋;郝天珧;徐亚;刘劲松;刘建华;;龙门山地区的P波速度结构与汶川地震的深部构造特征[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(下)[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵洪涛;甘肃中南部滑坡、泥石流灾害机制及防灾可持续发展研究[D];兰州大学;2010年
2 刘俊峰;海拉尔盆地复杂储层地震识别方法研究[D];中国地质大学(北京);2010年
3 曹令敏;地震层析成像方法的研究及其在金属矿复杂模型模拟中的应用[D];中国地质大学(北京);2011年
4 林东燕;闽西南地区晚古生代—三叠纪构造演化与铁多金属矿成矿规律研究[D];中国地质大学(北京);2011年
5 张凌云;高密度电阻率勘探反演的非线性方法研究[D];太原理工大学;2011年
6 李世金;祁连造山带地球动力学演化与内生金属矿产成矿作用研究[D];吉林大学;2011年
7 熊小松;中国大陆莫霍面深度与变化特征及其地球动力学意义[D];中国地质科学院;2010年
8 潘家伟;西昆仑构造地貌与阿什库勒地区活动构造研究[D];中国地质科学院;2011年
9 鄷少英;银川盆地地壳精细结构、孕震构造与隐伏活断层浅层地震探测[D];中国地质科学院;2011年
10 张风雪;有限频体波走时层析成像及其在华北地区的应用[D];中国地震局地球物理研究所;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 丁凯;基于随机模型的IGS台站高精度解算及其时间序列分析[D];山东科技大学;2010年
2 胡光英;祥云推覆构造地质特性及动力学分析[D];昆明理工大学;2009年
3 蒋小勇;基于端到端测量的网络链路特征参数估计[D];电子科技大学;2011年
4 宁宗;基于网络层析成像的多时隙故障链路诊断[D];电子科技大学;2011年
5 金铁成;藏北高原阿尔金断裂带深部导电性结构特征及其大陆动力学意义研究[D];中国地质大学(北京);2011年
6 刘银;当江—多彩俯冲型蛇绿岩及其岩浆弧特征[D];中国地质大学(北京);2011年
7 曹雪峰;微动勘察方法中的数学方法研究与应用[D];中国地质大学(北京);2011年
8 王乔林;冈底斯西段林子宗群火山岩的地球化学特征及锆石年代学研究[D];中国地质大学(北京);2011年
9 张勇;不同数值内插方法建立我国速度场模型[D];中国测绘科学研究院;2011年
10 陆晓芳;改进的非常快速模拟退火算法反演四川盆地主要构造界面形态[D];西北大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李树德;中国东部山西地堑系的形成机制及构造地貌、地震探讨[J];北京大学学报(自然科学版);1997年04期
2 白文吉,杨经绥;青藏高原隆升的主因—大陆板块内的盆-山碰撞作用[J];长春地质学院学报;1987年02期
3 李才;龙木错-双湖-澜沧江板块缝合带与石炭二叠纪冈瓦纳北界[J];长春地质学院学报;1987年02期
4 傅维洲,贺日政,邱虎;川滇构造带及其邻区的地壳结构与地震分布[J];长春科技大学学报;1999年04期
5 李才,王天武,杨德明,杨日红;西藏羌塘中央隆起区物质组成与构造演化[J];长春科技大学学报;2001年01期
6 刘燊,迟效国,李才,金巍,王天武;藏北新生代火山岩系列的地球化学及成因[J];长春科技大学学报;2001年03期
7 郑洪伟;贺日政;;多玛—德庆—达孜断面壳幔密度结构特征[J];吉林大学学报(地球科学版);2006年01期
8 高锐,吴功建;青藏高原亚东-格尔木地学断面地球物理综合解释模型与现今地球动力学过程[J];长春地质学院学报;1995年03期
9 朱介寿,曹家敏,刘舜化,蒋国芳,余敏,蒋华琳;用人工地震初探川西地区的地壳结构[J];成都地质学院学报;1984年03期
10 林茂炳,吴山;龙门山推覆构造变形特征[J];成都地质学院学报;1991年01期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 费鼎;成士兴;郝春荣;任瑞;马俊茹;董云;张雪菊;王梦英;;航磁所反映的西藏中部区域构造特征及印度板块仰冲问题[A];青藏高原地质文集(1)——构造地质·地质力学[C];1979年
2 张昌达;;中国境内卫星磁异常的初步解读[A];2001年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十七届年会论文集[C];2001年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;名词浅释[J];西北地质;1974年02期
2 刘若新;中国东部大陆上地幔的基本状况[J];地球物理学进展;1994年04期
3 何正勤,叶太兰,孙为国;中朝准地台东部的地壳上地幔Q_β结构[J];地震学报;1996年01期
4 杨恬欣;论上地幔的磁性[J];世界核地质科学;1996年04期
5 吴建平,明跃红,汤毅;遗传算法在上地幔速度结构研究中的应用[J];地震地磁观测与研究;1997年02期
6 Anderson D L,孙和清,尹延鸿;上地幔的热状态:非地幔柱作用[J];海洋地质动态;2001年04期
7 王懋基;黑水─泉州地学断面的重磁解释[J];地球物理学报;1994年03期
8 李白基,张俊伟,邓英娥;中国云南地区上地幔地震各向异性[J];地震研究;1995年03期
9 卢造勋,蒋秀琴,白云,姜德录,潘科;胶辽渤海地区地壳上地幔结构特征与介质的横向非均匀性[J];华北地震科学;1999年02期
10 孔华,马芳,金振民,欧新功;平南幔源包体中橄榄石的显微构造研究及其意义[J];地球科学-中国地质大学学报;2001年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 汪集旸;;从我国大地热流分布看地壳、上地幔活动的不均一性[A];1993年中国地球物理学会第九届学术年会论文集[C];1993年
2 王景赟;傅容珊;黄建华;郑勇;;上地幔温度结构和小尺度对流模型[A];2000年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十六届年会论文集[C];2000年
3 梁慧云;;上地幔地震探测研究回顾[A];中国地球物理.2003——中国地球物理学会第十九届年会论文集[C];2003年
4 滕吉文;;西藏高原地区地壳与上地幔地球物理研究概论[A];中国科学院地球物理研究所论文摘要集(1985)[C];1989年
5 孙克忠;冯锐;周海南;姚政生;;西藏-日本剖面上的岩石圈结构[A];中国科学院地球物理研究所论文摘要集(1988)[C];1989年
6 滕吉文;赖明惠;伍明储;金东敏;樊叙邦;苏泽民;王力生;佘仁富;;研究我国地壳-上地幔结构和速度分布的爆炸地震观测系统和野外工作方法[A];中国科学院地球物理研究所论文摘要集(1984)[C];1989年
7 池顺良;;天然金刚石——3000 Ma以来上地幔未参与对流的物证[A];中国地球物理学会年刊2002——中国地球物理学会第十八届年会论文集[C];2002年
8 滕吉文;;地壳与上地幔物理研究中的反演与数值计算[A];中国科学院地球物理研究所论文摘要集(1985)[C];1989年
9 滕吉文;;川滇地区地壳-上地幔结构、地球物理场特征与攀-西构造带的基本性质[A];中国科学院地球物理研究所论文摘要集(1988)[C];1989年
10 杨毅;周蕙兰;;台站下方上地幔S波速度结构的接收函数反演[A];2001年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十七届年会论文集[C];2001年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 李晓明;中俄地学研究与矿产资源利用合作前景广阔[N];地质勘查导报;2006年
2 记者 王巧然通讯员 陈伟立;幔源油气:离我们是近还是远[N];中国石油报;2008年
3 孝文;月亮上曾经有水[N];大众科技报;2008年
4 一 强;日本建成世界最大探测船[N];中国海洋报;2006年
5 李晓明;中俄地学研究与矿产资源利用合作前景广阔[N];中国国土资源报;2006年
6 本报记者 朱广菁实习记者 闫松 董子凡;汶川地震三大科学问题[N];大众科技报;2008年
7 陈伟立;大陆层控构造:多个视角找油气[N];中国石化报;2008年
8 特约记者 曹菲 记者 于莘明;多国科学家联手“透视”青藏高原[N];科技日报;2005年
9 记者 顾瑞珍;专家:我大陆地震活动处于平均水平[N];新华每日电讯;2010年
10 周飞飞;北京西四地铁站开建地质广场[N];地质勘查导报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张驰;上地幔流体成分和性质的理论预测[D];中国地质大学(北京);2010年
2 刘洁;天山上地幔对流与造山运动数值模拟[D];中国地震局地质研究所;2006年
3 王夫运;波形反演遗传算法与走时反演微分算法及其在地震宽角反射折射资料解释中应用[D];中国地震局地球物理研究所;2005年
4 郭飚;非均匀各向异性介质的地震P波走时层析成像研究[D];中国地震局地质研究所;2009年
5 金胜;青藏高原的壳幔电性结构特征及其动力学意义[D];中国地质大学(北京);2009年
6 吴耀;大陆地壳岩石深俯冲过程中的命运:高温高压实验研究[D];中国地质大学;2009年
7 张宝华;地幔矿物电导率的高温高压实验研究[D];中国科学技术大学;2009年
8 张瑞青;基于三重震相研究青藏高原和西北太平洋俯冲带上地幔过渡带速度结构[D];中国地震局地球物理研究所;2010年
9 章军峰;榴辉岩高温高压变形实验研究[D];中国地质大学;2004年
10 赖绍聪;秦岭造山带勉(县)—略(阳)缝合带蛇绿岩与火山岩岩石—地球化学研究[D];西北大学;1996年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 肖本夫;微量组分对上地幔名义无水矿物水含量的影响[D];中国地震局地震预测研究所;2013年
2 陈永栓;华北、华南地区岩石圈地幔特征[D];中国地质大学(北京);2003年
3 陈继锋;兰州台网记录的青藏高原影区地震的分析和研究[D];中国地震局兰州地震研究所;2009年
4 马金龙;华北克拉通西部河北阳原和山西大同新生代玄武岩及幔源包体的地球化学特征及其深部动力学意义[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2003年
5 常利军;云南地区上地幔各向异性研究[D];中国地震局地球物理研究所;2005年
6 单春玲;华南地区桂东—厦门MT剖面电性结构研究[D];吉林大学;2010年
7 赵启光;青藏高原东缘深部速度结构远震层析成像[D];中国地震局地球物理研究所;2011年
8 顾勤平;欧亚大陆及其边缘海地区瑞利波群速度结构及方位各向异性层析成像[D];成都理工大学;2009年
9 梁涛;托云盆地新生代碱性玄武岩及其构造意义初探[D];中国地质大学(北京);2005年
10 肖莹;青岛胶州湾海底隧道及邻区浅成侵入岩岩石地球化学研究[D];中国海洋大学;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026