朝鲜半岛西缘断裂带在地壳中的地震速度证据——基于压缩感知重建的深部地震多分量探测数据

Korean Peninsula Western Marginal Faults Belt is suggested to be the boundary of the Sino-Korean and Yangtze blocks, and plays a significant transformation and coordination role in the blocks merger and tectonic evolution of the South Yellow Sea. In 2016, Chinese researchers uniting the ones in South Korea achieved the deep wide angle seismic exploration lines across the fracture zone, which was named Sino-Korean YSOBS2016. Owing to the oversize distance between stations, the building of velocity structure beneath the surveying line is beyond the control of conventional processing. In the proposal, the wide angle seismic data will be reconstructed by means of favorable fidelity and encryption based on compressed sensing to supplement the data gap near the fracture zone. The structures of P-wave velocity, S-wave velocity and Vp/Vs ratio below the surveying line are constructed by using the encrypted data, and the crustal properties are obtained by gravity-seismic joint inversion. The results intend to clarify the detailed velocity structure below underneath the faults zone. Based on the faults’ cutting depth, petrophysical characteristics on both sides in the crust and Moho elements, we will reveal the faults’ transformation coordination and separation control effects in the merger between Sino-Korean block and Yangtze block, and in the tectonic evolution of the South Yellow Sea. This study has theoretical and practical significance for determining the structural attributes of the Korean Peninsula, rebuilding the Sino-Korean block assembly process and the exploration of oil and gas resources in the South Yellow Sea.

朝鲜半岛西缘断裂带是中朝-扬子块体的边界，其深部速度结构是建立断裂带在块体拼合和南黄海构造演化过程中转换协调模式的重要基础。2016年，中-韩合作完成了跨越该断裂带的广角多分量地震探测，但由于数据台站间距过大等因素的制约，采用常规处理方法，难以准确建立断裂带下方的速度模型。本项目拟以上述多分量数据为基础，采用压缩感知理论，对大间距数据进行保真、加密重建，弥补断裂带附近的数据缺口，从而构建断裂带下方详细的纵/横波速度结构和波速比结构，并通过重-震反演获得地壳物性要素。重点阐明：（1）朝鲜半岛西缘断裂带下方详细的速度结构特征；（2）根据断裂带在地壳中的切割深度、两侧岩石物性特征及莫霍面要素，探索其在中朝-扬子块体拼合及南黄海盆地形成演化过程中所起到的转换协调和分隔控制作用。本研究对厘定朝鲜半岛的构造属性、重建中朝-扬子块体拼合过程以及南黄海油气资源勘探等具有重要的理论和现实意义。

本项目以2016年中韩两国合作完成的广角多分量地震数据为基础，采用压缩感知理论，在断裂带附近增加了一个含pmp震相的数据集，进而建立了断裂带下方的纵/横波速度结构和波速比结构。结果表明，测线下方的地层速度具有明显的梯度，在沉积地层中高低速间隔分布，在中下地壳中呈现两端低、中部高的特征。综合分析多道地震、重磁数据、速度模型及波速比等，判断朝鲜半岛西缘断裂带位于北部坳陷与汉城隆起交界附近，其两侧上下地壳的展布呈现西高东低的纵波速度及波速比特征，附近moho面并无明显起伏。不同的波速比特征反映了南黄海东西两侧陆陆碰撞区域地层展布及形成模式的差异。与南黄海西侧类似，在南黄海的东侧扬子陆块向中朝陆块下方俯冲，但未形成像苏鲁一样的折返带，而是以朝鲜半岛西缘断裂带来反映俯冲及碰撞带。根据以上研究，我们建议南黄海大部分属于扬子陆块，朝鲜半岛西缘断裂带存在且其东侧更可能是亲华北的中朝陆块，扬子陆块并未进入到朝鲜半岛，而是终止在朝鲜半岛西缘断裂带位置。本研究对厘定朝鲜半岛的构造属性、重建中朝-扬子块体拼合过程以及南黄海油气资源勘探等具有重要的理论意义和现实意义。