基于密集台阵与测线的人工地震和天然地震联合反演青藏高原东北缘地壳上地幔速度结构研究

In this study, we simultaneously invert refraction, wide-angle reflection and local earthquake traveltimes from reginal seismic network, broadband seismic array andcontrolled source seismic profiles to image 3-D variations in crust and uppermost mantle P-wavespeed, S-wavespeed and Moho structure beneath the northeastern margin of the northeast Tibetan plateau （E101°~E109°，N34°- N40°）. The dataset included more than 50 exploration and thousands local earthquake records in temporary broadband stations, Seismological Network of Qinghai, Gansu, Sichuan, Ningxia, Shanxi and Xinjiang, and portable digit seismograph.The temporary broadband stations were installed from 2013 to 2016 supported by non-profit public program of China Earthquake Administration. Crustal strucutre modeling and invesion technique will be applied to estiblish 5 two dimensional P- and S- wave velocity strucutre.The hybrid tomography and modeling mothod will provide the 3D crustal and uppermost mantle velocity structure of the northeastern margin of the northeast Tibetan plateau. The final model will provide seismic evidence which reveal the collision process of Indian and Asian plates, and discuss the growth mechanism of the Tibetean plateau.

利用2013年以来在青藏高原东北缘完成的50余次吨级人工爆破在区域固定台网、密集宽频带流动台阵和人工地震测深剖面上的走时记录，以及固定台网和宽频带流动台阵记录到的近震走时数据，采用复杂结构中的三维波前追踪算法和非线性多数据类型联合反演方法，进行多类型震相走时联合成像，构建研究区内5条高分辨二维P波、S波速度结构剖面，并获取青藏高原东北缘（E101°~E109°，N34°- N40°）的三维壳幔P波和S波精细速度结构，揭示研究区构造演化背景和地震发生的机制和成因，深入理解研究区强震孕育环境、地壳构造演化、高原生长及其动力学机制等相关科学问题。

本项目搜集了2013年以来在青藏高原东北缘完成的50余次吨级以上人工爆破在区域固定台网、密集宽频带流动台阵和人工地震测深剖面上的走时记录，以及该区域固定台网和宽频带流动台阵记录到的近震走时数据，通过质量控制选取优质近震走时数据，采用走时成像、地壳建模和非线性多数据类型联合反演方法，进行多类型震相走时联合成像，构建了研究区内人工地震测深剖面的高分辨二维P波、S波速度结构剖面，并获取青藏高原东北缘的三维壳幔P波和S波精细速度结构。.综合研究显示：.（1）以玛曲断裂为界，西秦岭造山带南北两侧呈明显构造差异，南段整体构造特征与松潘地块接近，而北段发育的断裂体系和复杂的地壳结构显示，该区域经历了复杂的地壳运动和深部改造，造成了其强烈的地表地貌差异和复杂的深部结构。.（2）以青铜峡固原断裂和西秦岭北缘断裂为界，分为三个明显不同的构造单元。Moho面整体为3个台阶，从松潘块体经陇西地块到鄂尔多斯地块，埋深逐渐变浅，Moho面厚度差最大可达10公里左右。.（3）青藏高原东北缘发育有广泛的低速结构：鄂尔多斯中下地壳明显高速，上地壳明显（相对）低速特征。西秦岭造山带整体速度较陇西地块偏低，西秦岭造山带和陇西地块较之鄂尔多斯地块上地壳速度偏高，中下地壳明显呈低速特征。西秦岭造山带玛曲到舟曲一代上地壳存在明显低速异常。西秦岭造山带北部及陇西地块上地幔顶部速度明显偏低。.（4）人工地震记录中，西秦岭造山带北部和陇西地块下地壳存在明显散射震相，西秦岭造山带呈明显向北逆冲构造。人工地震显示若尔盖疑似为完整块体，与西秦岭缝合处中上地壳存在逆冲构造。西秦岭造山带下方明显被改造和侵蚀的Moho面，暗示了该西秦岭造山带是切穿Moho的深大断裂，与邻近区域的火山活动记录和西秦岭拆沉隆升过程密切相关。.（5）二维地壳模型和三维走时成像结果获得的地壳模型支持青藏高原东北缘上地壳增厚模型，同时，青藏高原东北缘与华北块体耦合衔接的断陷盆地内浅层波速比极高，存在很强的地震灾害风险。