华北地区壳幔剪切波速度结构及与晚新生代地质演化关系研究

【摘要】：华北块体经过长期复杂的地质演化,形成了诸如稳定块体、断陷盆地及造山带等多个构造单元,区内断层纵横交错、活动形式各异;同时该区也是强震频发的区域。无论从地质构造演化本身,还是对强震的孕育背景等研究都具有非常重要的理论和现实意义。本文使用纯S 波波形反演方法和T 函数法,利用模拟退火法搜索模型,共得到了华北地区140 个地震台站下方100km 深度的精细壳幔速度结构和50 个台站下方800km 深度的地幔速度结构,建立了华北地区二维剪切波速度剖面。而且利用独立的P 波波形反演得到了相应P 波速度结构,对介质的物理性质等进行了多参数约束。 浅部速度结构的总体特征显示:华北不同构造单元速度结构具有区域相似性,但彼此相差很大。(1)鄂尔多斯块体最为稳定,中下地壳具有很厚的稳定层位,整体波速比低于1.732。其周围断陷盆地带速度结构复杂,构造运动越是强烈的地区速度结构越复杂,速度结构特征反映了盆地由西向东、由南北两侧山脉向鄂尔多斯块体发展的特性。(2)太行山构造带东西两侧地壳厚度差异明显,相差接近10km,与整个区域重力场的分布十分吻合。华北裂陷盆地区速度结构也非常复杂,沧县隆起内只有少数地区保持了稳定古老地块的特性。 地幔深部速度结构研究表明:太行山构造带在南、中、北段都呈现明显的差异。燕山带构造复杂,以低速带最为突出,显示有多条深部地幔物质上涌的通道。华北平原区地幔软流层埋深较浅,厚度超过100km,而深部也没有普遍存在的高速或低速体,反映岩石圈减薄过程可能是地幔物质上隆、侵入并熔融岩石圈介质,而没有岩石圈或下地壳介质的拆沉作用发生。这一结果无疑为华北地区岩石圈演化的动力学过程提供了重要约束。 对华北强震区的研究发现,强震区附近台站都是高低速体相间结构,其下方低速体的速度低、厚度大,波速比高。利用地震与地质资料相结合的手段,分析了强震孕育及地震条带分布的背景基础。