郯庐断裂带中南段及邻区基于背景噪声的瑞利波群速度层析成像
发布时间：2021-03-28 09:08
本文收集了郯庐断裂带中南段及邻区省属和市县地震台网共261个宽频带地震台站2015年1月至2016年12月间的垂直向连续波形资料,利用长时间序列背景噪声互相关法提取台站对之间的经验格林函数,采用时频分析法提取瑞利面波混合路径频散曲线.通过质量控制和严格筛选后得到了15627条路径上的群速度频散曲线,重新构建了郯庐断裂带中南段及邻区瑞利波5～50s、分辨率为0.75°×0.75°的群速度分布图像.分析研究了6个周期的群速度分布图像和3条不同方向的纵向周期剖面,这些图像揭示了郯庐断裂带中南段及邻区地壳上地幔速度结构具有横向分块和纵向成层的非均匀性特征.结果表明,短周期（6s、10s）的群速度分布与地表地质和构造特征密切相关.拥有较厚沉积层的苏北盆地、合肥盆地及河淮盆地等显示为低速,而基岩广泛出露的鲁西隆起、大别—苏鲁造山带、扬子克拉通及华南褶皱系则呈现出大面积的高速异常.随着周期的递增（15s、20s）,群速度分布受地表地质构造的影响逐渐弱化.受地壳厚度和莫霍面附近的速度差异影响,大别和苏鲁地区在较长周期（25s、30s）群速度图上表现出相对较低的速度,这可能与这些地方Moho面埋藏较深有...
【文章来源】：地球物理学报. 2020,63(04)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：18 页
【部分图文】：
不同周期用于反演的射线路径数；（b）各周期平均群速度值
郯庐断裂带中南段及邻区在地质构造分区上主要包含了华北断块区、大别褶皱带、苏鲁断块、胶辽断块、下扬子断块区及华南褶皱系等（图1）．有学者认为，在印支—早燕山期，华北克拉通和扬子克拉通的碰撞导致了近东西走向的大别—苏鲁造山带和北东—南西走向的郯庐断裂带的形成．该区域复杂的地质现象和构造特征，如苏鲁—大别高压-超高压变质带、板块碰撞引起的地壳物质深俯冲和折返现象（张岳桥和董树文，2008；朱光等，2016），使其成为研究陆内碰撞、大陆聚合及生长、地球动力学和岩石圈形变等问题的天然实验室．郯庐断裂带记录了中国东部中生代以来板块活动和演化的历史遗迹，不同地学家对它的研究尤其是其形成和演化机制方面仍存在着较大争议，对其展开科学研究不仅是对断裂本身的认知，同时也是揭示我国东部板块汇聚过程及其地球动力学演变的重要途径．有关郯庐带的起源和形成机制问题，地学界现流行2种主流学术观点．第一种认为郯庐带起源于同造山构造，并提出了多种形成模式，如转换断层模式，旋转的缝合线模式，嵌入碰撞边界模式，捩断层模式．另一种观点则认为郯庐断裂带在板块（扬子板块与华北板块）碰撞造山时并没有产生，而是形成于晚侏罗—早白垩世，归于滨太平洋构造在古特提斯构造之上的叠加．此外，像太平洋板块俯冲形成（徐嘉炜和朱光，1995）和非平移的观点（汤加富和许卫，2002）也被部分地学者所认同．但是，我们认为其实际情况不排除早期起源于同造山运动，后期在滨太平洋构造中又被利用为陆内左行平移断裂；苏鲁、大别高压-超高压变质带被错断为苏鲁和大别2个区段（详见图2）．有关郯庐带早期起源及其形成机制的认识，也一直缺乏可靠的、高精度的深部三维壳幔速度结构证据．地壳和上地幔的深部三维速度结构记录着郯庐断裂带地球动力学演化过程遗留的痕迹．因此，研究记录着该区域动力学演化过程的地壳-上地幔深部结构特征是揭开其产生与演化的地球动力学机制的钥匙．
对挑选后保留的互相关波形数据，我们采用了姚华建等（2004）开发的图像变换技术快速提取面波经验格林函数的群速度频散（图5），该方法不仅可以快速追踪整条频散曲线，而且能够提高测量精度．为获得尽可能准确的频散数据，2个质量控制标准被应用于频散曲线的挑选中：（1）信噪比（SNR），信号窗口内的最大振幅值与噪声窗口内振幅均方根的比值．为确保层析结果的可靠性，本文取SNR≥5.(2）台站间距/波长比，为了满足远场假设我们剔除了台站对间距小于2倍波长的记录．本文实际参与计算共261个台站，理论上按照n(n-1）/2公式计算应该有33930条频散曲线，经过上述质量控制手段筛选后共得到了双台间Rayleigh波5～50s、优质的15627条混合路径频散曲线．图4 山东LAIC台-浙江CHA台站对之间的经验格林函数滤波后不同频段瑞利波
【参考文献】：
期刊论文
[1]大地电磁测深揭示的1668年郯城8.5级地震震中地壳精细结构[J]. 翁爱华,李建平,范小平,李斯睿,韩江涛,李大俊,李亚彬,赵祥阳,唐裕. 地震地质. 2018(02)
[2]利用爆破地震揭示华北克拉通基底的高分辨速度结构——大丰—包头折射剖面的探测结果[J]. 赵金仁,刘保金,段永红,潘素珍,范振宇,马策军,邓晓果,海燕,王帅军,李怡青. 地球物理学报. 2017 (07)
[3]Rayleigh wave phase velocities of South China block and its adjacent areas[J]. L Jian,XIE ZuJun,ZHENG Yong,ZHA XiaoHui,HU Rui,ZENG XinFu. Science China（Earth Sciences）. 2016(11)
[4]郯庐断裂带鲁苏皖段地壳速度结构的分段特征及其地质意义[J]. 熊振,李清河,张元生,毕雪梅,金淑梅. 地球物理学报. 2016(07)
[5]郯庐断裂带晚中生代演化历史及其对华北克拉通破坏过程的指示[J]. 朱光,王薇,顾承串,张帅,刘程. 岩石学报. 2016(04)
[6]长江中下游成矿带及邻区地壳剪切波速度结构和径向各向异性[J]. 欧阳龙斌,李红谊,吕庆田,李信富,江国明,张贵宾,史大年,郑丹,张冰,李佳鹏. 地球物理学报. 2015(12)
[7]郯庐断裂带中南段的岩石圈精细结构[J]. 刘保金,酆少英,姬计法,石金虎,谭雅丽,李怡青. 地球物理学报. 2015(05)
[8]基于背景噪声研究大别-苏鲁及其邻区的瑞雷波群速度结构[J]. 吴萍萍,丁志峰,马小军,叶庆东,鲁来玉,王椿镛,李大虎,李振. 地震学报. 2015(02)
[9]大别-苏鲁及其邻近地区基于背景噪声的瑞雷波和勒夫波相速度层析成像[J]. 叶庆东,丁志峰,郑晨,吕苗苗,陈浩朋,吴萍萍. 地震学报. 2015(01)
[10]大别-苏鲁及其邻近地区基于背景噪声的勒夫波群速度成像[J]. 叶庆东,丁志峰,郑晨,吕苗苗,吴萍萍,陈浩朋. 地震学报. 2014(05)
本文编号：3105272
【文章来源】：地球物理学报. 2020,63(04)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：18 页
【部分图文】：
不同周期用于反演的射线路径数；（b）各周期平均群速度值
郯庐断裂带中南段及邻区在地质构造分区上主要包含了华北断块区、大别褶皱带、苏鲁断块、胶辽断块、下扬子断块区及华南褶皱系等（图1）．有学者认为，在印支—早燕山期，华北克拉通和扬子克拉通的碰撞导致了近东西走向的大别—苏鲁造山带和北东—南西走向的郯庐断裂带的形成．该区域复杂的地质现象和构造特征，如苏鲁—大别高压-超高压变质带、板块碰撞引起的地壳物质深俯冲和折返现象（张岳桥和董树文，2008；朱光等，2016），使其成为研究陆内碰撞、大陆聚合及生长、地球动力学和岩石圈形变等问题的天然实验室．郯庐断裂带记录了中国东部中生代以来板块活动和演化的历史遗迹，不同地学家对它的研究尤其是其形成和演化机制方面仍存在着较大争议，对其展开科学研究不仅是对断裂本身的认知，同时也是揭示我国东部板块汇聚过程及其地球动力学演变的重要途径．有关郯庐带的起源和形成机制问题，地学界现流行2种主流学术观点．第一种认为郯庐带起源于同造山构造，并提出了多种形成模式，如转换断层模式，旋转的缝合线模式，嵌入碰撞边界模式，捩断层模式．另一种观点则认为郯庐断裂带在板块（扬子板块与华北板块）碰撞造山时并没有产生，而是形成于晚侏罗—早白垩世，归于滨太平洋构造在古特提斯构造之上的叠加．此外，像太平洋板块俯冲形成（徐嘉炜和朱光，1995）和非平移的观点（汤加富和许卫，2002）也被部分地学者所认同．但是，我们认为其实际情况不排除早期起源于同造山运动，后期在滨太平洋构造中又被利用为陆内左行平移断裂；苏鲁、大别高压-超高压变质带被错断为苏鲁和大别2个区段（详见图2）．有关郯庐带早期起源及其形成机制的认识，也一直缺乏可靠的、高精度的深部三维壳幔速度结构证据．地壳和上地幔的深部三维速度结构记录着郯庐断裂带地球动力学演化过程遗留的痕迹．因此，研究记录着该区域动力学演化过程的地壳-上地幔深部结构特征是揭开其产生与演化的地球动力学机制的钥匙．
对挑选后保留的互相关波形数据，我们采用了姚华建等（2004）开发的图像变换技术快速提取面波经验格林函数的群速度频散（图5），该方法不仅可以快速追踪整条频散曲线，而且能够提高测量精度．为获得尽可能准确的频散数据，2个质量控制标准被应用于频散曲线的挑选中：（1）信噪比（SNR），信号窗口内的最大振幅值与噪声窗口内振幅均方根的比值．为确保层析结果的可靠性，本文取SNR≥5.(2）台站间距/波长比，为了满足远场假设我们剔除了台站对间距小于2倍波长的记录．本文实际参与计算共261个台站，理论上按照n(n-1）/2公式计算应该有33930条频散曲线，经过上述质量控制手段筛选后共得到了双台间Rayleigh波5～50s、优质的15627条混合路径频散曲线．图4 山东LAIC台-浙江CHA台站对之间的经验格林函数滤波后不同频段瑞利波
【参考文献】：
期刊论文
[1]大地电磁测深揭示的1668年郯城8.5级地震震中地壳精细结构[J]. 翁爱华,李建平,范小平,李斯睿,韩江涛,李大俊,李亚彬,赵祥阳,唐裕. 地震地质. 2018(02)
[2]利用爆破地震揭示华北克拉通基底的高分辨速度结构——大丰—包头折射剖面的探测结果[J]. 赵金仁,刘保金,段永红,潘素珍,范振宇,马策军,邓晓果,海燕,王帅军,李怡青. 地球物理学报. 2017 (07)
[3]Rayleigh wave phase velocities of South China block and its adjacent areas[J]. L Jian,XIE ZuJun,ZHENG Yong,ZHA XiaoHui,HU Rui,ZENG XinFu. Science China（Earth Sciences）. 2016(11)
[4]郯庐断裂带鲁苏皖段地壳速度结构的分段特征及其地质意义[J]. 熊振,李清河,张元生,毕雪梅,金淑梅. 地球物理学报. 2016(07)
[5]郯庐断裂带晚中生代演化历史及其对华北克拉通破坏过程的指示[J]. 朱光,王薇,顾承串,张帅,刘程. 岩石学报. 2016(04)
[6]长江中下游成矿带及邻区地壳剪切波速度结构和径向各向异性[J]. 欧阳龙斌,李红谊,吕庆田,李信富,江国明,张贵宾,史大年,郑丹,张冰,李佳鹏. 地球物理学报. 2015(12)
[7]郯庐断裂带中南段的岩石圈精细结构[J]. 刘保金,酆少英,姬计法,石金虎,谭雅丽,李怡青. 地球物理学报. 2015(05)
[8]基于背景噪声研究大别-苏鲁及其邻区的瑞雷波群速度结构[J]. 吴萍萍,丁志峰,马小军,叶庆东,鲁来玉,王椿镛,李大虎,李振. 地震学报. 2015(02)
[9]大别-苏鲁及其邻近地区基于背景噪声的瑞雷波和勒夫波相速度层析成像[J]. 叶庆东,丁志峰,郑晨,吕苗苗,陈浩朋,吴萍萍. 地震学报. 2015(01)
[10]大别-苏鲁及其邻近地区基于背景噪声的勒夫波群速度成像[J]. 叶庆东,丁志峰,郑晨,吕苗苗,吴萍萍,陈浩朋. 地震学报. 2014(05)
本文编号：3105272
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