郯庐断裂带鲁苏皖段及邻区地壳速度结构与变形特征

摘要

郯庐断裂带是贯穿我国东部NNE走向的一条深大断裂。郯庐断裂带安徽江苏段穿过了大别造山带、苏鲁造山带、长江中下游成矿带及合肥盆地。为了研究该区域地壳速度结构及变形特征，使用安徽省和江苏省及其周边地区105个台站（固定台站98个，流动台站7个）的垂向连续波形数据(区域为115°E-121°E，29.5°N-35°N)，时间范围从2014年5月到2015年7月，共计14个月。利用背景噪声互相关方法，从垂直分量互相关函数中最终提取了2590条瑞利面波相速度频散曲线，反演得到周期范围为5-30s的方位各向异性瑞利波相速度分布图，再反演每个网格点瑞利面波相速度频散得到一维层状横波速度模型，然后拼合起来组成三维横波速度模型。
　　为了得到郯庐断裂带鲁苏皖段及其邻区三维速度结构(113°E-123°E，28.5°N-38.5°N)，又增加了山东省及其周边、大别造山带南侧和江南造山带附近的台站，包含之前安徽省和江苏省固定台站共216个，时间范围从2015年1月到2016年6月或者12月，共计18或者24个月。新区域增加了鲁西块体与南华北一系列小型盆地，地质结构更加丰富。在反演方法上，大区域三维横波速度结构使用瑞利波相速度频散在不经过各周期相速度图的情况下，直接得到三维速度结构。经比较这两个使用不同数据不同方法得到的重叠区域的三维横波速度是相似的，这增加了反演的横波速度结构的可信度。
　　根据本文反演结果并综合已有资料，得出如下结论:(1)在北大别、长江中下游成矿带、蚌埠隆起、鲁西块体北部、太康隆起、合肥盆地北部大桥凹陷区域存在中地壳横波高速体，与岩石圈拆沉以及中生代中国东部大范围火山岩浆活动有直接关系，火成岩的时代都集中在约130-120Ma。在北大别、蚌埠隆起、长江中下游成矿带中生代火成岩是由于岩石圈与下地壳的拆沉，而属于华北克拉通的蚌埠隆起、鲁西块体北部、太康隆起一级动力学机制是古太平洋的俯冲而岩石圈或者下地壳的拆沉是二级动力学机制。考虑中生代该区域火成岩时代基本相同的，以及蚌埠隆起成因的特殊性，认为北大别与长江中下游成矿带中生代岩浆活动也与古太平洋板块俯冲相关。(2)鲁西地区南部中地壳显示为明显的低速体，认为该中地壳低速体属于脆韧性转化的拆离面。中地壳的低速体是由于从地幔上来的岩浆通过莫霍面附近断裂在鲁西北部向地壳上涌，形成鲁西北部的高速隆升形态，侵入的岩浆进一步使下地壳矿物脱水，脱出的水上移储存到中地壳。鲁西地区3级以上地震主要发生在低速体附近，山东两次7级以上破坏地震深度也在低速层深度，认为该拆离面易于积累应力，推测这可能是两次破坏地震在该区域发生的深层原因。(3)垂直于嘉山响水断裂贯穿苏鲁造山带，从南向北中上地壳低速扰动深度变深，结合地表叠瓦状的高压变质岩以及华南板块向华北板块俯冲的背景，认为这个低速体可能是高压变质岩与扬子板块接触处的破碎体或者是洋壳在接触带脱水导致，是扬子板块与华北板块接触的边界。(4)郯庐断裂合肥-嘉山段两侧以及大别造山带东缘短周期瑞利面波相速度快轴方向与郯庐断裂带走向基本一致，可能是三叠纪碰撞期与白垩纪时期的大规模左旋走滑活动的结果。(5)合肥盆地南部15-20s瑞利波相速度快轴方向为北西-南东向，反应该区域中下地壳快波方向为北西-南东，推测是大别造山带折返的痕迹;(6)郯庐断裂带的结构和地震活动性存在明显的分段性，嘉山-郯城段郯庐断裂带现今地震活动性弱，但发生过较强的古地震，并且鲁西地区中地壳易于积累应力的低速层可以延伸到宿迁区域，暗示该段中地壳易于积累应力，推断现今郯庐断裂带宿迁段可能处于闭锁状态，从长远来看要注意该地区发生大震的可能。

目录

声明

摘要

第1章 前言

1．1 背景噪声层析成像演化

1．2 研究区域地质背景

1．3 研究区域速度结构现状

1．4 研究内容与意义

第2章 背景噪声数据处理与频散提取

2．1 背景噪声数据处理流程

2．1．1 单台站数据的预处理

2．1．2 互相关函数计算与叠加

2．2 互相关函数转化为经验格林函数

2．3 频散曲线提取原理

2．3．1 瑞利波群速度与相速度频散计算原理

2．3．2 瑞利波相速度与群速度提取

2．4 频散曲线质量控制

第3章 两步法郯庐断裂带安徽江苏段背景噪声层析成像

3．1 两步法层析成像原理

3．1．1 相速度方位各向异性

3．1．2 单点相速度反演单点横波速度

3．2 数据

3．3 方位各向异性瑞利波相速度

3．4 单点反演横波速度

3．5 检测板测试

第4章 一步法郯庐断裂带鲁苏皖段背景噪声层析成像

4．1 一步法反演原理

4．1．1 正演问题

4．2．1 反演问题

4．2 数据

4．3 三维横波速度参考模型

4．4 一步法反演参数的选择

4．5 横波速度

4．6 检测板测试

4．7 不同反演模型速度结构对比

第5章 讨论

5．1 周口凹陷、太康隆起、开封凹陷

5．2 区域中地壳高速体

5．3 大别苏鲁造山带

5．4 鲁西隆起

5．5 郯庐断裂带

5．6 地壳变形特征

第6章 结论

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果