青藏高原东北缘及周边地区瑞利面波层析成像研究

发布时间：2017-11-12 00:23

  本文关键词：青藏高原东北缘及周边地区瑞利面波层析成像研究

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【摘要】：青藏高原东北缘是青藏高原向内陆扩展的前缘部分,中、晚新世以来该地区经历了强烈的造山运动,内部发育了多条规模较大的断裂。青藏高原东北部和鄂尔多斯地块之间有宽度为200km的巨大边界带,是中国最活跃的地震带之一。研究青藏高原东北缘的地壳及上地幔结构,对于揭示该区不同构造单元之间的深部边界特征、大陆动力学和大陆内部强震成因等具有重要意义。青藏高原东北缘也是检验不同高原隆升及演化模型的理想场所之一。“中国地震科学台阵探测”项目二期,在青藏高原东北缘及周边地区布设了670套宽频带流动地震台站,这是迄今为止在该地区布设台站数目最多、密度最高的地震观测台阵,平均台间距为35km。本文利用该密集台阵的宽频带流动地震台站资料,应用基于程函方程的面波成像方法,得到了10-120s周期的瑞利面波视相速度分布图像；基于弱各向异性介质的基本假设,拟合了瑞利面波的方位各向异性(20-60s)：利用赫姆霍兹方程对视相速度做校正,得到了结构相速的分布图像(20-120s)；最后利用高分辨率的相速度分布图像和方位各向异性分布结果,结合该区域的地质构造背景和前人已经取得的研究成果,探讨了该区域的壳幔结构特征及其构造含义、相速度分布与地震活动性的关系,以及方位各向异性结果的构造含义。本文得到的主要研究结果及结论如下：(1)、青藏高原东北部在16-60s周期范围内均显示出明显的低速异常分布特征,表明该地区地壳及上地幔顶部附近的S波速度较低,介质的力学强度较弱。力学强度较低的青藏高原壳幔介质在板块碰撞导致的强烈构造挤压应力作用下,易发生变形、褶皱、增厚和断层活动。高原内部相速度的差异特征与地形分布、莫霍面深度分布以及构造作用的时间和空间差异分布密切相关：(2)、四川盆地与鄂尔多斯块体之间的秦岭褶皱系及其以西的近200km范围内,地壳结构以高速特征为主,中下地壳不存在明显的低速层结构。因此即使青藏高原内部存在地壳通道流,也很难从四川盆地与鄂尔多斯块体之间流过,或者说通道流在这一地区并不明显；(3)、鄂尔多斯块体内部相速度显著高于青藏高原东北部(16-60s),整体上呈现出高速异常分布特征,但其西部边界附近相速度低于块体内部,且存在明显的横向不均匀特征,表明稳定的鄂尔多斯块体在西部边缘地区已受到构造作用的影响,产生了一定程度的构造变形。12-40s周期,阿拉善块体以北地区的速度介于鄂尔多斯与青藏高原地区之间,但更接近稳定的鄂尔多斯块体,可以确认其中下地壳具有高速、横向变化较小的特征,是相对稳定的块体。阿拉善块体中上地壳的速度介于青藏高原与其北部块体之间,可能是正在经历早期破坏的块体；(4)、鄂尔多斯块体西北缘的临河断陷盆地和西缘的银川断陷盆地,在较短的周期范围内(12-20s)表现为局部低速特征。但与银川断陷盆地不同,临河断陷盆地显著的低速特征一直延续至120s周期以上,推测该区域可能存在来自软流圈的热物质通道,地幔热流物质的侵入引起岩石圈局部熔融,导致显著的低速异常分布特征；(5)、在敏感深度到达地幔岩石圈及软流圈深度范围(60-120s),高原东北缘显著的低速异常几乎连为一体,扩展到了鄂尔多斯块体西部边界附近,可能反映了整个青藏高原东北部地幔岩石圈都受到了高原隆升的强烈构造作用,同时地幔热流物质侵入导致岩石层减薄或者局部熔融,表现出较低的力学强度。鄂尔多斯块体整体上表现的高速异常分布特征,反映了其保留了古老克拉通的高速岩石圈的性质。同时,块体南部相速度显著高于北部,可能反映了其南北岩石圈厚度存在明显差异。秦岭褶皱系中段显著的低速异常夹持于南北两侧高速之间,表明该地区具有相对较薄的岩石圈厚度,青藏高原低速软流圈物质可能沿秦岭造山带下方向东流动；(6)、大部分地震分布在活动块体边界附近及块体间的过渡区域,这些地震频发区同时对应低速或者高低速过渡区(16s)；(7)、青藏高原内部快波方向呈顺时针旋转,与该区域在挤压环境下的伸展方向具有相似的变化特征。祁连褶皱带受高原内部北东向强烈的挤压,以及阿拉善地块和鄂尔多斯地块的阻挡,地壳逐渐缩短增厚,并导致地壳和上地幔岩石的晶格优势排列方向与流展方向平行,表现出各向异性方向大致与褶皱带展布方向平行的特征。
【学位授予单位】：中国地震局地球物理研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P315

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本文编号：1173547