目类型： 国家自然基金面上项目 

项目负责人 : 段永红

执行期限：2018年1月—2021年12月

一、项目简介

  华北克拉通破坏是当今地学研究的热点，华北地区也是强震多发区。精准的地壳速度结构模型是构建区域地震学参考模型的关键，联合人工地震二维剖面和台阵三维成像结果是构建区 域地震学参考模型的重要途径。项目将利用华北地区51条人工地震剖面探测成果，联合密集宽频带台阵观测资料，采用接收函数和噪声成像等方法得到的地壳速度结构参数，构建华北地区地壳三维结构地震学参考模型。该模型不仅包含高精度的沉积层结构、地壳速度结构和壳内界面形态，还包含太行山断裂带和郯庐断裂带的深部结构信息，以及采用多种方法获得的华北地区低速层的构造信息。通过对模型的详细分析研究，探讨壳幔耦合关系、块体接触关系、强震孕震环境，华北克拉通破坏的地壳响应。

二、研究成果

利用接收函数和面波频散联合反演方法研究了华北克拉通地壳结构，获得了华北克拉通沉积盖层、莫霍面分布，和地壳上地幔三维S波速度结构特征，并对特殊构造区进行了精细研究。

1、华北克拉通莫霍面形态东西部结构差异显著，以太行山为界，西部莫霍面深度较深，大致在38~48km，东部莫霍面深度较浅，大致在28~38km之间，莫霍界面相对西部鄂尔多斯盆地大幅隆起整体抬升10~12km。

2、地壳上地幔三维S波速度结构显示鄂尔多斯盆地壳内无低速层发育、介质随深度增加速度稳定增加、界面无明显形变及壳幔耦合完整的稳定刚性克拉通块体构造特征。唐山地区、河南中南部上地壳为低速特征，下地壳又表现为高速特征。

3、对特殊构造区的研究获得了该地区地壳厚度、泊松比、S波速度结构信息。二连浩特南部地区比全球造山带的平均地壳厚度要薄，该地区地壳减薄可能与造山期后伸展减薄的地质作用有关。

山西断陷带的形成与地幔物质运动有着密切的关系，山西断陷带内38°Ｎ以北区域的地壳中存在部分熔融物质而呈现出低速特征，而38°Ｎ以南区域的泊松比值较高，地壳结构仍然保持着稳定地壳的一些结构特征，山西断陷带内部可能存在上地幔部分熔融的现象。

    燕山隆起下方莫霍面深度最深，唐山地区下方莫霍面深度最浅，表明唐山地区下方存在莫霍面抬升。唐山断裂两侧莫霍面不连续，断裂两侧速度结构和波速比分布不同，说明唐山断裂切穿了地壳。唐山震区历史地震震源分布主要集中在高Vs和低Vp/Vs区域，推测唐山震区下方存在大规模的幔源物质侵入。

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