西秦岭造山带及邻区地壳深部结构及动力学研究

The contact area between West Qinling orogenic belt and north-south seismotectonic belt is a special joint position of north-south and east-west structural transformation in China mainland. Crustal structure and geophysical field generated geological and geophysical transition belt beneath the west Qinling orogenic belt. In this study, we simultaneously invert refraction, wide-angle reflection and chemical explosion traveltimes from permanent seismic network, broadband seismic array and controlled source seismic profiles to image 2D variations in crust and uppermost mantle P-wave speed, S-wave speed and Moho structure beneath the west Qinling orogenic belt and its adjacent areas. Crustal strucutre modeling and invesion technique will be applied to estiblish 3 two dimensional P- and S- wave velocity strucutre. The hybrid tomography and modeling mothod will provide the 3D crustal and uppermost mantle velocity structure of the west Qinling orogenic belt. The final model will provide seismic and comprehensive evidence which reveal the deep process of Qingling orogenic evolution, and discuss the dynamic mechanism of its contacted areas.

西秦岭造山带是东西向的中国大陆中央造山系、近南北向的川滇—贺兰构造带和中新生代以来形成的青藏高原之间交接转换的关键构造结，是地壳深部结构和地球物理场发生变化的转折带或重要梯级带。利用2010年以来在西秦岭造山带及邻近地区完成的人工地震密集长观测距宽角反射/折射剖面数据，结合同期在该区域开展的密集台阵和固定台网记录到的爆破数据，采用复杂结构中的射线追踪、非线性走时反演和波形拟合等方法，构建西秦岭造山带三个重点区位及邻近区域的地壳二维P波、S波速度结构，并对长观测距上记录到的来自岩石圈地幔的震相进行分析，约束研究区上地幔顶部速度与界面结构。结合地震活动性和重力布格异常数据，构建综合地球物理剖面，深入理解秦岭造山带中西部及邻近区域的深部构造背景、造山带构造演化和强震孕育环境等科学问题。

西秦岭造山带及其邻近的松潘块体、鄂尔多斯块体、四川盆地和南北地震带中北段交汇区域，记录了丰富的大陆构造转换和复合造山类型演化的构造演化信息，是研究中国大陆地质和大陆动力学的天然实验室。2010年以来，在西秦岭造山带及周缘完成了3条密集观测、长度超过500公里的人工源宽角反射/折射探测剖面，这些剖面均观测到了来自岩石圈的清晰震相，为岩石圈尺度的精细成像提供了有力工具。本项目采用复杂结构中的三维波前追踪算法和非线性多数据类型联合反演方法，利用壳内Pg、Pm、Pc等震相以及观测到的来自岩石圈的PL震相，通过正演试错和动力学射线追踪、地震走时成像迭代反演、P波和S波速度联合成像算法以及波形拟合等多种处理方法，对3条人工地震测线进行了地壳建模与走时成像，获得该区域沿测线方向高分辨二维P波、S波精细壳幔速度结构以及泊松比结构模型。基于该地壳结构模型，对西秦岭造山带及邻区的地壳分层模式、断裂展布特征、深浅构造关系等地壳结构特征进行了总结，对造山带西部、中部、东部等不同区域的地壳结构差异深化了认识，对西秦岭造山带与邻近构造单元的相互作用关系进行了讨论。该项目获得的西秦岭及邻区岩石圈壳幔速度结构模型，为探讨区域构造演化背景和地震发生的机制及成因，深入理解研究区强震孕育环境、造山带形成演化及其动力学机制等相关科学问题提供了参考模型，对于深化青藏高原隆升过程以及块体拼贴造山机制等认识具有重要意义。