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勤海-耿马-泸水剖面自南向北穿过了保山和腾冲地块.保山、腾冲地块为缅泰马微大陆的北延部分,元古宇变质基底原岩是一套陆源沉积和大陆玄武岩、辉长岩、花岗岩质-英云闪长质片麻岩,通称为高黎贡山群(任纪舜等,1980;钟大赍等,2000;腾吉文等,2003;Zhao等,2010).从晚寒武世开始,以稳定型陆源碎屑和碳酸盐岩为主,晚古生代以浅海相碳酸盐岩台地沉积占优势.现有地层古生物、特征性沉积建造、古水温和古地磁等资料均支持腾冲和保山微陆块在晚古生代属冈瓦纳地块的一部分.滇西南地区的构造活动相当强烈.长期以来,该地区的地震活动具有频度高、强度大的特点,中小地震几乎遍布各地,是中国大陆内部地震活动最为强烈的地区之一(杨晓涛等,2011;Wang和Huang,2004).近30年以来,在该区相继发生了一系列大于
7.0级的强震,如1970年的通海
7.8级地震、1973年的炉霍
7.6级地震、1974年的昭通
7.1级地震、1976年的龙陵
7.3级地震、1976年的松潘
7.2级地震、1988年的澜沧-耿马
7.2级地震、1995年孟连西南的中缅边境
7.3级地震和1996年的丽江
7.0级地震.滇西南地区的强震主要分布在腾冲-龙陵地震带、澜沧-耿马地震带上,且大多数地震都沿着第三纪以来持续活动的断裂带分布.研究区的内众多活动断裂相互交汇、切割,地震活动与活动断裂带有密切关系,深地震剖面穿过的南汀河断裂带、龙陵-瑞丽断裂和大盈江断裂是滇西南地区较为重要的活动断裂,在这些断裂上曾经多次发生中等强度的地震.已有研究表明,滇西地区的地壳结构具有明显的层状结构特征,且地壳速度有着明显的横向不均匀性.林中洋等
(1993)对滇西86-87工程人工地震资料的解释,认为滇西地区的地壳可分为上、中、下三层结构,地壳速度结构自南向北有着明显的横向不均匀性,莫霍面深度从剖面南端的38km加深到北端的58km,地壳平均速度南低、北高,其变化范围为
6.17~
6.45km s2东北部偏沉县(也称杆乡”7n)位于滇西南地区的勘海-耿马-泸水深地震剖面基本沿着中缅边界布设(图1),剖面方向为近南北向,长度约600km.剖面起点位于云南省勘海县勘龙镇勤宋村附近(其坐标为21°28730〃N,100°32’20E;剖面桩号100km),向北依次经勤海、澜沧、耿马、永德、龙陵、腾冲和泸水等地,终止于怒江像傣族自治州泸水县称杆乡嘲磨村附近(其坐标为2620,7〃N,98°50745〃E;剖面桩号700km).剖面由南向北横跨保山地块、腾冲地块和多条规模较大的断裂带,主要有孟连断裂、南汀河断裂、龙陵-瑞丽断裂及大盈江断裂等.沿剖面共实施了11个炮点的爆破激发(SP1~SP11),单炮药量
1.0~
3.0T.地震波观测使用496台PDS三分量轻便数字地震仪,观测点距
0.
72.0kni.为得到南汀河断裂、龙陵-瑞丽断〜裂的精细结构,在剖面中段的321550km桩号(即雪林-耿马-腾冲段)设计了高分辨地震〜折射探测段,高分辨地震折射观测段的观测点距加密至
0.7~L2km,炮距加密至40~60km.在沿剖面进行11个炮点的爆破激发时,沿剖面布设的496台地震仪同时接收,以实现高分辨折射和宽角反射/折射的联合探测,形成了追逐与相遇相结合的完整观测系统.从而保证了结晶基底折射波具有连续的追踪、地壳内不同深度的反射波和莫霍界面反射波具有多次相遇、追逐和互换,并且能够获得比较连续的反映不同构造区段的浅、中、深部的地壳地震波场信息.3sppb波和pg波震相通过对获得的11个炮点的记录数据进行312Hz滤波,并采用
6.0km s〜本文从保山地块内选择了有代表性的SP1和SP5炮点记录(图2和3),在腾冲地块内选择了SP10炮点记录(图4)来分别介绍记录截面上各震相在不同块体内的波组特征、震相所反映的界面深度、平均速度等.沿剖面获得的Pg波作为初至波,具有震相清晰、可靠,并且可连续对比追踪的特点.在保山地块内,SP1炮点的北支上,Pg波可追踪至距炮点95km处,在SP5炮点的南支上可追逐至115km,在北支上追逐距离为85km左右.在腾冲地块内,SP10炮点南支的Pg波可追逐至110km,沿剖面由于不同区段的基底埋藏深度不同,在3炮记录截面上的折合走时显示出了较大的差异.如在耿马炮的记录截面上,Pg波的折合时间最小约为
0.1s,在腾冲炮点最大可达LI s左右.由于基底界面倾斜方向的不同,沿剖面的Pg波视速度亦有较大的变化,当基底界面起伏变化特征不明显时,其视速度一般为
6.00km sPPPPmP波震相是来自莫霍界面的反射波组,其埋藏深度约
33.
042.0km左右.该波组属于优〜势波组,在绝大部分炮点的记录截面上均有着振幅能量较强、震相清晰可靠、可连续对比追踪的特点.该波组大约在距炮点8090km左右开始出现,可连续追踪对比至距炮点270km〜以远,其平均速度为
6.23%.35km sPn波震相是来自上地幔顶部的折射(回折)波.该波组主要体现了该区上地幔顶部介质速度及速度梯度结构特征.在SP1炮北支和SP5炮南支的记录截面上,可清楚地识别对比出Pn波组,而在腾冲地块的SP10炮上的记录截面上,Pn波震相几乎难以辨认.由于莫霍界面的起伏变化,使得该波组进入初至区的距离远近不一.Pn波一般在距炮点150km左右进入初至区,可以连续追踪对比至280km以远,该波组的视速度约为00km s4威海耿马-泸水剖面的二维地壳波速结构
4.1pg波走时反演速度结构基底结构是上地壳上部一个主要的构造层位,对研究地壳浅部结构、断裂分布和深浅构造关系有重要意义,同时,也是得到准确的深部速度结构的前提和保证(杨卓欣等,2011;徐涛等,2014).Pg波走时在折射剖面的资料解释中是反映基底结构的一组重要震相,作为初至波的Pg震相具有震相清晰、可靠、简单易识的特点.本文利用沿剖面11炮点的1399个Pg波数据,采用有限差分走时反演方法得到了沿剖面深度10km以上的速度结构(图5).为提高走时的计算精度,采用了
0.5km的正反演网格间距,经20次迭代后,走时均方差基本稳定且不再继续下降,此时反演得到的速度模型为最终结果.从有限差分反演得到的基底速度结构(图5)可以看出,沿剖面不同部位的基底速度结构有着较大的变化,在
5.
85.9km s〜
4.2地壳二维p波速度结构的建立及验证根据识别对比出的6组壳内P波震相和拾取出的震相走时数据,利用多种方法求取了各波组的平均速度及深度,并据此设计了11个炮点记录的一维地壳结构模型,在此基础上,建立了剖面的二维地壳结构的初始模型(Xu等,2014).二维地壳结构模型的近地表速度和G界面以上的速度分布是依据有限差分反演方法确定的(G界面通常为沉积盖层的底界面,即基底),G界面之下的速度模型是根据研究区已有的钻孔资料、深地震反射剖面探测结果在建立二维初始壳幔结构模型的基础上,利用改进的深地震测深资料处理程序包Seis(Cerveny等,1988,2001;王夫运和张先康,2004;李飞等,2013),对11个炮点的壳内反射、折射波震相走时进行非均匀介质动力学射线追踪、走时拟合和理论地震图的计算,经过反复调整模型和处理计算,最终使理论走时、各波组的振幅特征与实测资料的记录达到了最佳拟合(图6),速度拟合精度误差控制在±
0.01km s经过上述的资料分析和一系列数据处理”得到了沿剖面的地壳二维P波速度结构图(图7).结合剖面上壳内不同界面震相的可靠追踪区间、振幅强弱变化特征以及研究区已有的人工地震测深和天然地震研究结果(王椿镭等,2002;Chen等,2010;Zhang等,2013;Teng等,2013;胡鸿翔等,1986),我们把劭海-耿马-泸水剖面所揭示的地壳结构分为上地壳、中地壳和下地壳三层结构.现分别描述如下
(1)上地壳本区上地壳可分为三个亚层.第一亚层为G界面以上的部分,沿剖面G界面深度在
1.0^
6.0km变化,该层为一个强的速度梯度变化层,近地表速度较其他地区来说有所偏高,由近地表的
4.40~
5.20km s
(2)中地壳:C
(3)下地壳C
4.3地壳平均速度分布地壳平均速度反映了地壳物性结构的总体特征.虽然地壳平均速度不能给出地壳内速度分布的细节,但其却能够直观反映剖面沿线不同地块以及断裂带附近的速度整体变化情况.本项研究利用获得的基底速度结构和地壳二维P波速度结构,计算得到了沿剖面的地壳平均速度分布(图8).结果显示,保山地块内的地壳平均速度在
6.10~
6.28km s规模较大的断裂通常具有一定宽度的断裂破碎带,而断裂破碎带通常有着比周围围岩低的地震波速度.图8的地壳平均速度分布显示,除了在大盈江断裂和腾冲火山区的下方出现有较低的地壳平均速度外,在孟连断裂、南汀河断裂附近,也出现有地壳平均速度偏低的现象,暗示这些断裂不但具有一定的规模,而且还可能具有一定的破碎带宽度.另外,在南汀河断裂带的南北两侧和孟连断裂的北侧,可以发现地壳平均速度是显著增高的,这说明在孟连断裂的北侧和南汀河断裂带的南北两侧可能存在着波速较高的岩体.图5的基底速度结构显示,在孟连断裂以南,存在一个小型的低速沉积盆地,其北侧为基岩出露区.在南汀河断裂带之间,基底速度结构也显示出了低速特征,其中包括了具有一定松散沉积物厚度的南汀河河谷和耿马盆地,而在南汀河断裂的南、北两侧,现场施工时可观察到险峻的高山,其地表出露有风化程度较低的高波速岩体.在图7的二维地壳P波速度结构上,壳内的P波速度等值线和莫霍面深度在断裂附近也存在有明显的变化.综合以上分析认为,在南汀河断裂带、大盈江断裂和腾冲火山区的下方,可能存在有延至莫霍面的深大断裂.5地壳深断裂及构造差异长度600km的勘海-耿马-泸水深地震剖面自南向北经过了保山地块和腾冲地块.在该剖面上采用深地震宽角反射/折射与高分辨折射相结合的探测方法,获得了11炮较为清楚的壳内P波震相.通过震相分析和对比、一维和二维模型构建以及正、反演计算等多种数据处理方法,得到了剖面沿线的高分辨基底速度结构和二维地壳速度结构图像,揭示了研究区的地壳速度分布特点、壳内界面展布形态以及断裂的深、浅构造特征,研究结果表明1研究区地壳可分为上、中、下三层地壳结构模型,地壳厚度约为
32.
040.5km.沿剖面〜莫霍面深度自南向北逐渐加深,地壳厚度南薄、北厚.在剖面桩号500km以南的保山地块内,莫霍面具有明显的横向起伏变化,剖面南端莫霍面深度约
32.0km,在孟连断裂下方,其深度约为
38.0km,在剖面桩号300~450km,莫霍面呈现出了隆、凹相间的起伏变化形态,该区段的莫霍面深度在
35.f
38.0km变化.在剖面北部的腾冲地块内,莫霍面自南向北缓慢加深,在腾冲和大盈江断裂的下方,莫霍面出现下凹,最深处约为
40.5km,其北侧莫霍面展布近于水平,至剖面的最北端,莫霍面深度约为
40.0km.2沿剖面的地壳二维P波速度结构表现出了明显的横向非均匀性特征,其横向非均匀性变化自基底向下一直可延伸至上地幔顶部,尤其是在南汀河断裂带、大盈江断裂和腾冲火山区附近,地壳速度结构的不均匀性变化尤为强烈.根据壳内速度等值线和莫霍面在二维地壳速度结构图7上的变化特征,以及断裂附近地壳平均速度的明显偏低图8等分析,我们认为在南汀河断裂带、大盈江断裂和腾冲火山区的下方,可能存在有延至莫霍面的地壳深断裂.地壳深断裂的存在为地幔热物质的上涌提供了通道,而地幔热物质的上涌、岩浆底侵或热侵蚀作用导致该区的地壳结构和物质成分发生改变.3滇西南地区的中地壳内存在有低速异常.在C4深地震剖面所在的滇西南地区长期以来受到印度板块持续的碰撞作用,使得这一地区的断裂纵横交错、断裂活动强烈,且不断有中强地震发生.我们把剖面沿线两侧各io如范围内发生的M从沿剖面的地震震源分布特征来看,滇西南地区的绝大多数地震都发生在C。