华北克拉通流动地震台阵观测及深部结构研究

本项目由申请人所在课题组对华北克拉通深部结构研究工作基础上，以华北克拉通中部南北向结构差异以及华北与秦岭造山带、克拉通内部与阴山造山带深部结构差异和接触关系为探测目标，布设一条北起内蒙四子王旗、南至湖北竹山县长约1200km的南北向流动地震台阵观测剖面；以华北克拉通破坏南缘的范围及形态、华北克拉通与华南板块的深部结构差异和构造关系为探测目标，在北起合肥盆地，向东南方向横跨郯庐断裂带、穿过扬子板块进入至华南褶皱带内部布设三条(每条剖面约600km)流动地震台阵观测剖面。利用采集的观测资料并综合前期该地区已有资料，采用多种地震成像方法获取华北克拉通及邻近地区地壳-上地幔地震波速度分布、间断面形态、物性特征等多方面信息。为认识华北克拉通破坏的空间范围、横向变化，华北克拉通与周围块体接触关系提供地震学观测依据；并进一步探讨克拉通破坏的过程与机制，提高对大陆形成与演化的认知水平。

本项目布设了一条北起内蒙四子王旗、南至湖北竹山县长约1200km的由65个流动地震台组成的南北向流动地震台阵观测剖面；在北起合肥盆地，向东南方向横跨郯庐断裂带、穿过扬子板块进入至华南褶皱带内部布设三条(每条剖面约600km)流动地震台阵观测剖面。几条剖面共获得了超过1TB的原始地震数据，通过接收函数、地幔各向异性、面波成像等研究，得到了华北克拉通深部结构的如下一些认识：.1)利用接收函数的H-k叠加方法研究了该地区台站下方地壳厚度与速度比Vp/Vs (k)的变化。结果显示在鄂尔多斯地区，存在低密度上地幔及k值的南北差异性，表现出明显的克拉通构造特征。在华北克拉通南部边界区域，薄地壳厚度与低k值可能表明该地区发生过华北克拉通与扬子克拉通碰撞相关的下地壳折沉作用。.2) 利用接收函数叠加方法研究了南北剖面岩石圈结构，克拉通南部下地壳厚度较薄，莫霍面向北倾，代表了扬子克拉通向华北克拉通下俯冲的证据。而剖面南侧地壳、上地幔结构比较复杂，保留有华南、华北拼合的痕迹。.3) 分析了克拉通中西部地区299个固定及流动地震台横波分裂参数。结果表明：华北克拉通中部上地幔剪切波各向异性的快轴方向与剪切波速度异常具有空间相关性，这种模式表明可能存在来自于过渡带的热物质上涌。结果预示华北克拉通中部的深部动力学过程与欧亚大陆碰撞无直接关联。.4) 首次观测到并初步确认了华北克拉通中部带岩石圈的改造存在小尺度的南北差异，其中段存在残留的克拉通地幔物质；同时，还观测到了稳定的鄂尔多斯块体下克拉通地幔内部存在古老的分层结构，地幔内部存在分层结构可能是克拉通地幔根的残留。.本项目共发表SCI论文10篇，其中第一资助国际论文3篇，第二资助6篇，第三资助1篇。