渤海及邻域深部结构研究对华北克拉通(NCC)破坏研究、中朝深部构造对比以及油气资源探查都具有重要意义。然而,其中的关键地区——渤海海区的地震测深工作几乎仍是空白。沉浮式海底地震仪(OBS)、低频大容量气枪阵列和广角地震资料处理方法与技术的快速发展使海陆联测技术成为当今海域深部结构调查研究的热点,也促使我国NCC研究从西部陆区走向东部渤海海区。
中科院地质地球所油气资源研究室博士生刘丽华及其导师郝天珧研究员等利用本所自主研制的OBS及国外同类仪器,在渤海及邻域早期布置了两条十字交叉的主动源海陆联测测线,他们利用后期获得的地震测深资料,使用初至层析成像、CMP叠加及射线追踪等方法反演测线地壳P波速度结构。结果表明,渤海及周边地区上地壳表现出海区薄于陆区的趋势,中下地壳厚度和中下地壳纵向速度变化较小,而横向速度受断裂带影响变化明显。郯城-庐江断裂带和张家口-蓬莱断裂带附近速度等值线表现为“U”字形,速度横向变化明显,界面起伏较大,并且在断裂带位置的壳幔结合带发现速度扰动现象,存在地幔物质对下地壳的底侵和改造。而郯城-庐江断裂带和张家口-蓬莱断裂带应为深部物质上涌的通道,与NCC在中生代的破坏有着直接关系。此外,NCC东部MOHO面起伏较小,埋深约30km,局部出现小规模隆起,岩石圈减薄主要发生在地幔。
图1 调查中所用的OBS
(A)IGGCAS OBS;(B)德国GEOPRO OBS;(C)法国SERCEL OBS
图2 海陆联测测线地壳P波速度结构
两条测线所获得的丰富的地震测深资料,弥补了该区海域及潮间带深部地球物理资料的不足,也为渤海地区深浅构造关系、壳内结构特征以及NCC破坏模式、岩石圈减薄层位提供了新的地球物理依据。
以上研究成果近期发表在国际SCI期刊Journal of Asian Earth Sciences(Liu et al. Crustal structure of Bohai Sea and adjacent area (North China) from two onshore-offshore wide-angle seismic survey lines. Journal of Asian Earth Sciences, 2015(98): 457-469)。
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