山西裂谷系中部区域深部构造及高精度地震定位研究

The Shanxi rift system is located in the interior of the North China Craton. It is an important seismic active zone. Many historic M≥7 earthquakes were recorded. Study on its deep structure and dynamic mechanism has being a research focus in geoscientific field. We have deployed dense temporary seismic station in this area. The preliminary study shows that there are small earthquakes in the middle and lower crusts. We will make full use of the observation data which were recorded by temporary and routine seismic stations and obtain 3D seismic velocity structure and high precision seismic locations by double-difference tomography in the middle Shanxi rift system. We will get the distribution of the stress field in the crust, basing on the result of focal mechanism and obtain upper mantle anisotropy by SKS splitting method. The project will explore the deep tectonic of the middle Shanxi rift system from various aspects, analyze the relationship between the deep seismicity and the crustal structure , explore the possible causes of the deep earthquakes from the perspective of crust-mantle deformation and decoupling mechanisms and reveal the formation and evolution of the rift basins.

山西裂谷系位于华北克拉通内部，是一条重要的地震活动带，历史上多次发生7.0级以上强震，其深部构造及动力学机制研究一直是地学研究的热点。最近我们在这个地区布设了密集的流动地震台站，初步研究发现盆地内部中下地壳存在小震活动。本项目充分利用密集流动地震台站和固定台站的观测资料，采用双差层析成像方法获得山西裂谷系中部区域地壳和上地幔顶部的精细速度结构，以及高精度地震定位结果；基于小震震源机制反演结果研究地壳内部应力场分布特征；通过SKS 波分裂方法获得上地幔各向异性。从多种角度研究现今山西裂谷系中部区域的深部构造，探索深部地震活动与地壳结构异常相关关系，从壳幔变形和解耦机制角度，探讨深部地震可能成因，揭示裂谷盆地的形成与演化。

山西裂谷带中部历史上发生多次7.0级以上地震，开展高精度深部速度结构研究，对于进一步认识该区域的孕震环境有重要意义；基于GPS的研究结果，对于山西裂谷盆地是否正在扩展存在一定的争议，由于山西裂谷盆地内固定台站较少，地震定位精度较差，对震源深度的约束更差，不能为这一争议提供可靠地地震学证据。本项目利用用密集流动地震台站和固定台站的观测资料，采用双差层析成像方法获得山西裂谷系中部区域精细速度结构，利用深度震相方法重新对太原盆地中部ML3.5以上地震震源深度进行了确定，反演得到了30个ML3.0级以上地震震源机制，分析了该区域应力特征，获得了山西裂谷系中部地区上地幔各向异性结果。本项目的研究为探讨山西裂谷带中部深部孕震环境提供了高精度深部速度结构信息，为山西裂谷盆地是否正在扩展的争议提供了地震学证据。.穿过1683年原平7.0级地震位置剖面的速度结构结果显示在原平地震发生位置20-25km深度存在明显的低速异常体，该低速异常体对原平7.0级地震发生起到了蓄能作用。利用深度震相确定了太原盆地中南部8个ML3.5以上的地震震源深度，其中5个地震震源深度为20-27km，与利用高密度流动台阵确定的小地震震源处于同一深度，因此可以确定在太原盆地中部南存在中下地壳地震，该地震可能与部分地幔物质上涌存在联系。震源机制结果显示该区域大部分地震为正断层性质，大部分地震震源机制解的节面大体呈NEE向展布。上地幔各向异性结果表明山西断陷带快慢波延迟时间在北部和南部地区明显高于中部地区，推测山西断陷带中部破坏处于早期阶段，仍保留了大部分克拉通的特征。