海峡两岸及其邻区地壳上地幔速度结构研究

发布时间：2020-06-03 22:56

【摘要】：海峡两岸所在的东南沿海位于欧亚板块东南缘,是欧亚板块和太平洋板块相互作用的前沿地区,深入探明地壳上地幔速度结构对研究区域形成演化、地震孕育、发生以及地震预测和危险性评估具有重要意义。论文采用新的方法和数据,分别利用爆破数据和天然地震不同震相走时构建了多种层次的海峡两岸及其邻区地壳上地幔速度结构,主要研究成果分为以下几个部分:通过爆破资料研究地球结构的独特优点是震源时间和位置精确知道。利用手工拾取来自福建省地震台网记录的爆破地震初至及续至P波到时数据,构建了新的一维P波速度模型,即福建爆破模型(FJEM)。FJEM模型对走时的拟合程度要比以前模型有显著改善。利用不同爆破地震数据组合得到稳定相似的福建地区一维速度模型,显示福建地区存在较简单的一维速度结构。对爆破地震的重新定位显示华南模型在福建地区具有较小的水平定位误差(平均0.52±0.45km),但存在较大深度误差(平均4.7±1.2km)。FJEM模型表现出与华南模型相似的水平定位能力,但是震源深度误差更小(1.3±1.1km)。对基于FJEM模型的合成天然地震目录的重定位,华南模型显示台站方位覆盖较好的福建中部地区的水平定位误差小,台站方位覆盖差的福建海岸及海峡区域水平定位误差大,震源深度误差则跟台站数目及方位分布没有显著关系,而与发震时间误差有互易关系。说明地震水平定位误差基本上受台站方位覆盖影响,而受参考速度模型影响不大;而在深度方面,改进的FJEM模型不仅更加接近真实的速度结构(拟合走时更好)而且也减小了深度误差,因此建议在福建及其邻近区域的日常定位中用FJEM模型替代华南模型。地壳厚度与上地幔顶部速度是研究地壳演化的重要参数。通过补充手工拾取大量的Pn波走时数据反演的速度结构显示Pn波速度异常与研究区地表构造具有很好的相关性,表明海峡两岸及其周边构造单元的形成演化与上地幔顶部的速度结构密切相关。低速区主要从冲绳海槽与东海附近穿过台湾造山带的中东部一直到吕宋海峡和整个菲律宾群岛的整个西太平洋俯冲带出现,而高速区主要沿琉球俯冲带、部分菲律宾俯冲带、台湾西南部的欧亚板块俯冲带分布以及部分洋陆边界区域分布。研究区内不同构造单元的地壳厚度变化激烈,但却与构造单元较为吻合,包括福建在内的华南沿海地区表现出较为一致的地壳厚度。台湾岛的Pn波速度和地壳厚度显示出与地表构造相符的线性分布特征,表明在西部山麓和海岸平原下的台湾造山带存在强烈岩石圈尺度变形。由于台湾造山带地壳介质存在强烈的横向非均一性,传统Pn波走时反演地壳厚度在该区域存在较大的误差;利用台湾三维P波速度,计算地壳速度差异对地壳厚度造成的误差并对传统Pn波获取地壳厚度方法进行校正,获得了与接收函数等方法相近的结果,这是对传统Pn波反演方法的有效改进。地壳介质非均一性对反演上地幔顶部速度和地壳厚度具有重要影响。通过对福建地区地壳上地幔速度结构进行联合反演,结果显示福建地区浅层主要以高速异常特征为主,与区域内山脉特征相对应,而在中下地壳主要以低速异常为主,区域内速度异常与区域断裂构造密切相关。进一步证实沿政和—大埔断裂带存在低速带,但显示低速异常主要出现在20～30 km的中下地壳部分,与前人揭示的低速异常范围和深度相比,范围更大,出现深度更深。垂直剖面揭示滨海断裂带与政和—大埔断裂带存在相似的低速异常,均为切穿地壳底部的深大断裂。联合反演显示福建陆域地壳厚度为28～35 km,地壳厚度在沿海地区偏薄,向陆地区域变厚特征,与接收函数结果较为一致,且发现沿永安—晋江断裂东侧存在显著地壳减薄特征。上地幔顶部速度显示在政和—大埔断裂带西侧以高速异常为主,在福州盆地及沿海区域表现为低速异常。
【图文】：

地壳构造,汕头,福州,剖面

图１＿１福州一泉州一汕头剖面地壳构造图（廖其林等，１９８８）。逡逑为了探明福建漳州地区丰富的地热资源及其深部背景，１９８５年中科院地球物逡逑理研究所实施了云霄一安溪地震折射剖面探测（图１邋一２），该剖面揭示漳州地区逡逑的Ｍｏｈｏ面深度由海岸方向２９邋ｋｍ向北变化到３２邋ｋｍ，在地壳中下部存在一个低速层逡逑并观察到可能是断裂带的地壳速度扭曲现象（熊绍柏等，１９９１）。逡逑漳逡逑云漳逦州长逦安逡逑０—逦＿邋ｆ邋—邋Ｘ？ｆ邋＿逡逑■—■．－：：—■■■■邋￣￡Ｌ－：邋逦￣二—二＿．．．：：二二—逡逑＿逦逦逦逦邋逦■■■■■＂．逦—Ｈｒ＇邋逦逦ｓ邋９逦：逡逑§邋２０邋？邋ｖ邋６邋２逡逑送逦：逦逦逦逡逑■逦：逡逑ｌ逦逦Ｍｏｈｏ逦＾邋ｉ．逦１逦１１邋＇逡逑３０逦１１１１逦ｓ逦？邋Ｉ逡逑４０１逦：逦Ｌ逦＾逦［逦ｔ逦Ｉ逦｜逦ｉ逦￣￣：￣￣Ｉ邋逡逑０逦３４逦６８逦１０２逦１３６逦１７０１ｋｍ）逡逑图１一２云霄一安溪测线地壳与上地幔顶部的二维速度结构，其中粗实线是界面，细实线代逡逑表速度等值线（熊绍柏等，１９９１）。逡逑３逡逑

等值线图,安溪,二维速度结构,表速

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【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P315.2

【参考文献】