沂沭断裂带及邻区地壳三维结构与界面反演及地震活动性

发布时间：2017-05-02 05:07

  本文关键词：沂沭断裂带及邻区地壳三维结构与界面反演及地震活动性，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着大量数字化地震台站的布设和高精度地震波数据的获取,层析成像已经成为研究壳幔结构的重要工具。本文首先利用山东区域地震台网最新的高精度地震到时数据,对沂沭断裂带及邻近地区开展了地壳三维地震层析成像研究,从地壳三维速度分布角度,重点研究了沂沭断裂带、鲁西地区滑脱构造等典型构造的地球物理学特征及地震活动的中深部构造环境和控制因素;然后选取2010-2013年沂沭断裂及周边地区28个地震台站记录的102个远震波形(Ms6.0、震中距30°-90°),利用远震接受函数方法获得了各台站下方的地壳厚度、泊松比值,进一步分析了沂沭断裂带及鲁西隆起的地壳结构特征及其构造成因。通过对P波速度成像结果的分析,本文得到了如下主要研究结论:(1)山东地区地壳三维速度结构存在明显的不均匀性。沂沭断裂带介质速度结构复杂,呈现明显的分段特征,两侧块体速度存在差异,具有构造边界的特征。(2)鲁西地区20及30km深度处存在大规模的低速异常区。根据低速体的展布形态,沂沭断裂带与始新世鲁西大规模滑脱拆离构造存在密切联系。可能是太平洋板块西向俯冲导致地幔热物质沿沂沭断裂带向上并向西涌动,从而造成滑脱构造体系的产生。(3)历史大震及中强震主要发生于高低速异常过渡带且深大断裂穿过的地区。研究区震源深度优势分布在中上地壳,发震机制可能是下地壳易于在上地幔热作用下流动,从而驱动脆性上地壳块体运动和变形,在断层闭锁部分积累应变,导致浅源地震发生,或是在区域性构造应力作用下,地壳脆弱部分发生破裂导致地震。山东地区震源机制解总体上显示呈走滑或近走滑型,结合研究区成像结果,认为20-30km深度处存在的大规模低速异常区可能是山东地区地震活动以走滑型和近走滑型为主的深部控制因素。利用远震接受函数方法获得了沂沭断裂带及周边地区各台站下方的地壳厚度、泊松比值。结果显示:沂沭断裂带地壳厚度和泊松比具有明显的分段特征,体现在断裂带郯城-莒县段地壳厚度薄、泊松比大,莒县-安丘段与断裂两侧的地壳厚度、泊松比值相近,与P波成像结果一致,说明其壳幔相互作用主要体现在郯城-莒县段。鲁西隆起地壳厚度最小的区域位于北部地区,总体表现为南北向的变化特征,向南逐渐增大;相反,鲁西隆起北部地区的地壳平均泊松比值最大,向南逐渐减小。根据地壳厚度、泊松比分布特征,本文认为鲁西隆起地区的地壳结构特征是由地幔的主动上涌及对地壳的热侵蚀作用造成,这在北部地区表现最为典型。鲁西隆起伸展构造的形成是华北岩石圈减薄过程中地壳响应的结果,表明中生代华北岩石圈减薄过程存在明显的热侵蚀作用。
【关键词】：沂沭断裂带 P波三维速度 鲁西隆起 远震接收函数 地壳厚度 泊松比
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(海洋研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P315.2
【目录】：

• 致谢4-6
• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 选题意义12-14
• 1.2 研究内容及技术路线14-16
• 1.2.1 研究内容14
• 1.2.2 技术路线14-16
• 1.3 开展工作、成果及创新点16-18
• 1.3.1 开展的工作16
• 1.3.2 研究成果16-17
• 1.3.3 创新点17-18
• 第二章 国内外研究现状18-28
• 2.1 层析成像研究概述18-22
• 2.1.1 体波层析成像研究进展19-20
• 2.1.2 面波层析成像研究进展20-21
• 2.1.3 远震体波接收函数研究进展21-22
• 2.2 国内地震层析成像主要研究成果22-24
• 2.3 研究区地震层析成像研究成果24-25
• 2.4 地震层析成像技术方法25-28
• 第三章 区域构造地质背景28-42
• 3.1 山东省自然地理概况28-29
• 3.2 区域大地构造分区29-33
• 3.3 区域断裂构造33-40
• 3.4 主要活动盆地40-42
• 第四章 沂沭断裂带及邻区P波走时层析成像与地震活动性42-68
• 4.1 数据与方法42-53
• 4.1.1 数据筛选42-44
• 4.1.2 赵大鹏层析成像方法简介44-48
• 4.1.3 模型参数化及反演48-52
• 4.1.4 求解方程52-53
• 4.2 成像分辨率测试53-55
• 4.3 成像结果及分析55-67
• 4.3.1 地壳不同深度水平向地下介质P波速度结构56-59
• 4.3.2 垂向剖面成像结果59-60
• 4.3.3 深大断裂速度结构不均一性与下地壳滑脱拆离构造60-62
• 4.3.4 地震活动性与速度分布的关系62-65
• 4.3.5 研究区震源机制控制因素分析65-67
• 4.4 结论67-68
• 第五章 沂沭断裂带附近地区地壳厚度、泊松比及其地质意义68-89
• 5.1 研究区地质构造背景68-69
• 5.2 数据与方法69-78
• 5.2.1 接收函数定义69-72
• 5.2.2 使用数据的原则72-75
• 5.2.3 H-K叠加方法75-78
• 5.3 计算结果及分析78-88
• 5.3.1 计算结果78-84
• 5.3.2 结果分析84-88
• 5.4 结论88-89
• 第六章 结论与下一步研究工作89-91
• 6.1 主要结论89-90
• 6.1.1 P波层析成像研究结论89
• 6.1.2 远震接收函数研究结论89-90
• 6.2 下一步工作90-91
• 参考文献91-109
• 作者简历109-110
• 攻读学位期间发表的学术论文110

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