北京地区地壳三维结构的综合建模
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摘要
综合基础地理信息数据、数字化地质图、沉积层的地脉动探测结果、人工地震测深和宽角折射等多种资料,在对数据进行分析和整理的基础上,利用建模工具软件GoCAD,建立了北京地区(东经115.5°—117.5°,北纬39°—41°)地壳及上地幔顶部P波速度结构和地质界面模型。在模型建立的过程中,分析得到了人工地震剖面数据的地学统计特性,并设计了一种适合离散光滑插值(DSI)约束点权重的光滑估计方差,对模型的插值结果进行了质量评估。分析了北京地区地壳上地幔速度结构的特征,又将速度结构模型与层析成像结果进行对比,模型比较好地反映了北京地区的地下结构。
A 3-D structure model covering the crust and the top of upper mantel P-wave velocity and geological boundaries of Beijing area (115.5°—117.5°E,39°—41°N) has been built up using GoCAD, with data from GIS, numeric geological maps, micro-tremor measurements and wide-angel refraction/ reflection Deep Seismic Sounding (DSS) profiles. Using statistics tool we analyzed the geological character of DSS profiles applied in our model, and designed a new kind of Smooth Estimate Variation, which is suitable to the constraint weight of Discrete Smooth Interpolation (DSI), to estimate the quality of interpolations in the modeling. By analyzing characters of the crust and the top of upper mantel P-wave velocity and comparing our model with seismic tomography results, we conclude out that our model is good in embodying the structure characters nether Beijing area.
A 3-D structure model covering the crust and the top of upper mantel P-wave velocity and geological boundaries of Beijing area (115.5°—117.5°E,39°—41°N) has been built up using GoCAD, with data from GIS, numeric geological maps, micro-tremor measurements and wide-angel refraction/ reflection Deep Seismic Sounding (DSS) profiles. Using statistics tool we analyzed the geological character of DSS profiles applied in our model, and designed a new kind of Smooth Estimate Variation, which is suitable to the constraint weight of Discrete Smooth Interpolation (DSI), to estimate the quality of interpolations in the modeling. By analyzing characters of the crust and the top of upper mantel P-wave velocity and comparing our model with seismic tomography results, we conclude out that our model is good in embodying the structure characters nether Beijing area.
引文
1李义等,1977.华北平原地区前新生界基岩地质编图说明书.天津冶金地质调查所综合地质研究室.
2张兆吉等,2006.华北地下水可持续开发利用前景成果报告.地质调查项目成果报告.
3庞玉奎等,2003.中华人民共和国区域地质调查报告.天津市地质调查研究所.
1庞玉奎等,2003.中华人民共和国区域地质调查报告.天津市地质调查研究所.
陈棋福,刘澜波,王伟君,Eric Rohrbach,2008.利用地脉动探测北京城区的地震动场地响应.科学通报,53(18):2229—2235.
段永红,张先康,方盛明,2002.华北地区上部地壳结构的三维有限差分层析成像.地球物理学报,45(3):362—369.
樊棋诚,隋建立,张宏福等,2002.汉诺坝地区下地壳与壳-幔过渡带岩石波速实验研究.自然科学进展,12(10):1094—l097.
高孟潭,俞言祥,张晓梅等,2002.北京地区地震动的三维有限差分模拟.中国地震,18(4):356—364.
国家地震局深部物探成果编写组,1986.中国地壳上地幔地球物理探测成果.北京:地震出版社.
黄金莉,赵大鹏,2005.首都圈地区地壳三维P波速度细结构与强震孕育的深部构造环境.科学通报,50(4):348—355.
嘉世旭,刘昌铨,1995.华北地区人工地震测深震相与地壳结构研究.地震地质,17(2):97—105.
嘉世旭,齐诚,王夫运等,2005.首都圈地壳网格化三维结构.地球物理学报,48(6):1316—1324.
李丽,陈颙,2003.地震科学的几个发展趋势.防灾博览,3期:5—7.
李松林,张先康,宋占隆等,2001.多条人工地震测深剖面资料联合反演首都圈三维地壳结构.地球物理学报,44(3):360—368.
刘宝峰,张先康,张成科等,2000.华北文安-蔚县-察哈尔右翼中旗剖面S波资料的地质解释.地震地质,22(1):81—88.
刘保金,孙振国,赵成斌等,1999.延庆-怀来地区高分辨率浅地震反射剖面.地震地质,21(4):425—430.
刘博研,史保平,张健,2007.复合地震源模拟强地面运动——以1679年三河-平谷MS8.0地震为例.地震学报,29(3):302—313.
刘昌铨,杨健,1982.京津及其外围地区地壳速度结构初步研究.地震学报,4(3):217—226.
刘福田,曲克信,吴华等,1986.华北地区的地震层面成像.地球物理学报,28(5):442—449.
孟小红,王卫民,姚长利等,2001.地质模型计算机辅助设计原理与应用.北京:地质出版社.
潘波,许建东,关口春子,何宏林,2006.北京地区近断层强地震动模拟.地震地质,28(4):623—634.
齐诚,赵大鹏,陈颙等,2006.首都圈地区地壳P波和S波三维速度结构及其与大地震的关系.地球物理学报,49(3):805—815.
任清芳,张成科,张先康等,1997.八达岭及周缘地区壳幔结构与潜在震源探讨.西北地震学报,19(3):56—62.
宋松岩,周雪松,张先康等,1998.北京—丰镇DSS剖面S波资料的解释和推断.地震学报,20(1):60—67.
孙若昧,刘福田,1995.京津塘地区地壳结构与强震的发生——Ⅰ.P波速度结构.地球物理学报,38(5):563—572.
孙若昧,赵燕来,吴丹,1996.京津塘地区地壳结构与强震的发生——Ⅱ.S波速度结构.地球物理学报,39(3):347—355.
藤吉文,曾融生,2002.东亚大陆及周边海域Moho界面深度分布和基本构造格局.中国科学(D辑),32(2):89—100.
王夫运,张先康,陈颙等,2004.张渤构造带中东段二维P波速度结构——安新-香河-宽城剖面.地震学报,26(增刊):3l—41.
王夫运,张先康,陈棋福等,2005.北京地区上地壳三维细结构层析成像.地球物理学报,48(2):359—366.
王帅军,张先康,刘宝峰等,2005.张渤地震构造带中西段及邻区深部构造探测.大地测量与地球动力学,25(3):110—115.
王帅军,张先康,张成科等,2007.武清一北京一赤城二维地壳结构和构造.地球物理学报,50(6):1769—1777.
魏文博,叶高峰,金胜等,2007.华北地区地壳P波三维速度结构.地球科学——中国地质大学学报,32(4):441—452.
吴志强,何拥军,陈建文等,2005.我国近海沉积层地震速度特征.海洋地质动态,21(9):22—24.
徐锡伟,吴卫民,张先康等,2002.首都圈地区地壳最新构造变动与地震.北京:科学出版社.
于湘伟,陈运泰,王培德,2003.京津唐地区三维P波速度结构.地震学报,25(1):1—14.
翟明国,樊祺诚,张宏福等,2005.华北东部岩石圈减薄中的下地壳过程:岩浆底侵、置换与拆沉作用.岩石学报,21(6):1509—1526.
张成科,张先康,盖玉杰等,1997.文安-蔚县-察右中旗剖面地壳上地幔速度结构与构造研究.华北地震科学,15(3):18—28.
张成科,张先康,赵金仁等,2002.渤海湾及其邻区壳幔速度结构研究与综述.地震学报,24(4):428—435.
张先康,王椿镛,刘国栋等,1996.延庆一怀来地区地壳细结构——利用深地震反射剖面.地球物理学报,39(3):356—362.
张亚明,孟朴在,滕吉文,2008.京津唐及邻区地壳结构的中新生代构造运动响应.地球物理学报,51(4):1123—1134.
赵金仁,张先康,张成科等,1999.香河一北京一涿鹿及其相邻地区壳幔构造与速度结构特征.地震地质,21(1):29—36.
赵金仁,张先康,张成科等,2005.北京西北地区壳幔结构的非均匀性特征与地震活动.地震学报,27(2):119—127.
郑建常,顾瑾平,张元生,2008.联合反演研究华北地区三维速度结构.地球物理学进展,22(6):1706—1714.
朱介寿,曹家敏,李显贵等,1997.中国及其邻区地球三维结构初始模型的建立.地球物理学报,40(5):627—648.
朱露培,曾融生,刘福田,1990.京津唐张地区地壳上地幔三维P波速度结构.地球物理学报,33(3):267—277.
祝治平,张先康,张建狮等,1997.北京-怀来-丰镇剖面地壳上地幔构造与速度结构研究.地震学报,19(5):499—505.
Galera C.,Bennis B.,Morettib I.,Mallet J.L.,2003.Construction of coherent3D geological blocks.Computer&Geosciences,29:971—984.
Guiziou J.,Mallet J.L.,Madariaga B.,1996.3-D seismic reflection tomography on top of the GoCAD depth modeler.Geophysics,61(5):1499—1510.
Kohler M.D.,H.Magistrale and R.W.Clayton.,2003.Mantle heterogeneities and the SCEC reference three-dimensional seismic velocity model version3.Bull.Seism.Soc.Am.,93:757—774.
Magistrale H.,K.McLaughlin and S.Day,1996.A geology based3-D velocity model of the Los Angeles basin sediments.Bull.Seism.Soc.Am.,86:1161—1166.
Magistrale H.,S.Day,R.Clayton and R.Graves,2000.The SCEC southern California reference three-dimensional seismic velocity model version2.Bull.Seism.Soc.Am.,90(6B):S65—S76.
Mallet J.L.,1992.Discrete smoth interpolation in geometric modeling.Computer-Aided Design,24(4),178—191.
Mallet J.L.,1997.Discrete modeling for natural objects.Mathematical Geology,29(2):199—219.
Mallet J.L.,Geomodeling.New York:Oxford University Press.
Mallet J.L.,2004.Space-time mathematical framework for sedimentary geology.Mathematical Geology,36(1)1—31.
Pan Guocheng,1997a.地质统计学中的区域化变量理论.世界地质,16(2):85—93.
Pan Guocheng,1997b.地质统计学中结构分析的理论与方法.世界地质,16(3):70—82.
Wang W.,Liu L.,Chen Q.F.,Rohrbach E.,2007.Microtremor array measurement in Metropolitan Beijing.EOS,Trans.American Geophysical Union,Joint Assembly Supplement,84(46):NS11D-0800.
2张兆吉等,2006.华北地下水可持续开发利用前景成果报告.地质调查项目成果报告.
3庞玉奎等,2003.中华人民共和国区域地质调查报告.天津市地质调查研究所.
1庞玉奎等,2003.中华人民共和国区域地质调查报告.天津市地质调查研究所.
陈棋福,刘澜波,王伟君,Eric Rohrbach,2008.利用地脉动探测北京城区的地震动场地响应.科学通报,53(18):2229—2235.
段永红,张先康,方盛明,2002.华北地区上部地壳结构的三维有限差分层析成像.地球物理学报,45(3):362—369.
樊棋诚,隋建立,张宏福等,2002.汉诺坝地区下地壳与壳-幔过渡带岩石波速实验研究.自然科学进展,12(10):1094—l097.
高孟潭,俞言祥,张晓梅等,2002.北京地区地震动的三维有限差分模拟.中国地震,18(4):356—364.
国家地震局深部物探成果编写组,1986.中国地壳上地幔地球物理探测成果.北京:地震出版社.
黄金莉,赵大鹏,2005.首都圈地区地壳三维P波速度细结构与强震孕育的深部构造环境.科学通报,50(4):348—355.
嘉世旭,刘昌铨,1995.华北地区人工地震测深震相与地壳结构研究.地震地质,17(2):97—105.
嘉世旭,齐诚,王夫运等,2005.首都圈地壳网格化三维结构.地球物理学报,48(6):1316—1324.
李丽,陈颙,2003.地震科学的几个发展趋势.防灾博览,3期:5—7.
李松林,张先康,宋占隆等,2001.多条人工地震测深剖面资料联合反演首都圈三维地壳结构.地球物理学报,44(3):360—368.
刘宝峰,张先康,张成科等,2000.华北文安-蔚县-察哈尔右翼中旗剖面S波资料的地质解释.地震地质,22(1):81—88.
刘保金,孙振国,赵成斌等,1999.延庆-怀来地区高分辨率浅地震反射剖面.地震地质,21(4):425—430.
刘博研,史保平,张健,2007.复合地震源模拟强地面运动——以1679年三河-平谷MS8.0地震为例.地震学报,29(3):302—313.
刘昌铨,杨健,1982.京津及其外围地区地壳速度结构初步研究.地震学报,4(3):217—226.
刘福田,曲克信,吴华等,1986.华北地区的地震层面成像.地球物理学报,28(5):442—449.
孟小红,王卫民,姚长利等,2001.地质模型计算机辅助设计原理与应用.北京:地质出版社.
潘波,许建东,关口春子,何宏林,2006.北京地区近断层强地震动模拟.地震地质,28(4):623—634.
齐诚,赵大鹏,陈颙等,2006.首都圈地区地壳P波和S波三维速度结构及其与大地震的关系.地球物理学报,49(3):805—815.
任清芳,张成科,张先康等,1997.八达岭及周缘地区壳幔结构与潜在震源探讨.西北地震学报,19(3):56—62.
宋松岩,周雪松,张先康等,1998.北京—丰镇DSS剖面S波资料的解释和推断.地震学报,20(1):60—67.
孙若昧,刘福田,1995.京津塘地区地壳结构与强震的发生——Ⅰ.P波速度结构.地球物理学报,38(5):563—572.
孙若昧,赵燕来,吴丹,1996.京津塘地区地壳结构与强震的发生——Ⅱ.S波速度结构.地球物理学报,39(3):347—355.
藤吉文,曾融生,2002.东亚大陆及周边海域Moho界面深度分布和基本构造格局.中国科学(D辑),32(2):89—100.
王夫运,张先康,陈颙等,2004.张渤构造带中东段二维P波速度结构——安新-香河-宽城剖面.地震学报,26(增刊):3l—41.
王夫运,张先康,陈棋福等,2005.北京地区上地壳三维细结构层析成像.地球物理学报,48(2):359—366.
王帅军,张先康,刘宝峰等,2005.张渤地震构造带中西段及邻区深部构造探测.大地测量与地球动力学,25(3):110—115.
王帅军,张先康,张成科等,2007.武清一北京一赤城二维地壳结构和构造.地球物理学报,50(6):1769—1777.
魏文博,叶高峰,金胜等,2007.华北地区地壳P波三维速度结构.地球科学——中国地质大学学报,32(4):441—452.
吴志强,何拥军,陈建文等,2005.我国近海沉积层地震速度特征.海洋地质动态,21(9):22—24.
徐锡伟,吴卫民,张先康等,2002.首都圈地区地壳最新构造变动与地震.北京:科学出版社.
于湘伟,陈运泰,王培德,2003.京津唐地区三维P波速度结构.地震学报,25(1):1—14.
翟明国,樊祺诚,张宏福等,2005.华北东部岩石圈减薄中的下地壳过程:岩浆底侵、置换与拆沉作用.岩石学报,21(6):1509—1526.
张成科,张先康,盖玉杰等,1997.文安-蔚县-察右中旗剖面地壳上地幔速度结构与构造研究.华北地震科学,15(3):18—28.
张成科,张先康,赵金仁等,2002.渤海湾及其邻区壳幔速度结构研究与综述.地震学报,24(4):428—435.
张先康,王椿镛,刘国栋等,1996.延庆一怀来地区地壳细结构——利用深地震反射剖面.地球物理学报,39(3):356—362.
张亚明,孟朴在,滕吉文,2008.京津唐及邻区地壳结构的中新生代构造运动响应.地球物理学报,51(4):1123—1134.
赵金仁,张先康,张成科等,1999.香河一北京一涿鹿及其相邻地区壳幔构造与速度结构特征.地震地质,21(1):29—36.
赵金仁,张先康,张成科等,2005.北京西北地区壳幔结构的非均匀性特征与地震活动.地震学报,27(2):119—127.
郑建常,顾瑾平,张元生,2008.联合反演研究华北地区三维速度结构.地球物理学进展,22(6):1706—1714.
朱介寿,曹家敏,李显贵等,1997.中国及其邻区地球三维结构初始模型的建立.地球物理学报,40(5):627—648.
朱露培,曾融生,刘福田,1990.京津唐张地区地壳上地幔三维P波速度结构.地球物理学报,33(3):267—277.
祝治平,张先康,张建狮等,1997.北京-怀来-丰镇剖面地壳上地幔构造与速度结构研究.地震学报,19(5):499—505.
Galera C.,Bennis B.,Morettib I.,Mallet J.L.,2003.Construction of coherent3D geological blocks.Computer&Geosciences,29:971—984.
Guiziou J.,Mallet J.L.,Madariaga B.,1996.3-D seismic reflection tomography on top of the GoCAD depth modeler.Geophysics,61(5):1499—1510.
Kohler M.D.,H.Magistrale and R.W.Clayton.,2003.Mantle heterogeneities and the SCEC reference three-dimensional seismic velocity model version3.Bull.Seism.Soc.Am.,93:757—774.
Magistrale H.,K.McLaughlin and S.Day,1996.A geology based3-D velocity model of the Los Angeles basin sediments.Bull.Seism.Soc.Am.,86:1161—1166.
Magistrale H.,S.Day,R.Clayton and R.Graves,2000.The SCEC southern California reference three-dimensional seismic velocity model version2.Bull.Seism.Soc.Am.,90(6B):S65—S76.
Mallet J.L.,1992.Discrete smoth interpolation in geometric modeling.Computer-Aided Design,24(4),178—191.
Mallet J.L.,1997.Discrete modeling for natural objects.Mathematical Geology,29(2):199—219.
Mallet J.L.,Geomodeling.New York:Oxford University Press.
Mallet J.L.,2004.Space-time mathematical framework for sedimentary geology.Mathematical Geology,36(1)1—31.
Pan Guocheng,1997a.地质统计学中的区域化变量理论.世界地质,16(2):85—93.
Pan Guocheng,1997b.地质统计学中结构分析的理论与方法.世界地质,16(3):70—82.
Wang W.,Liu L.,Chen Q.F.,Rohrbach E.,2007.Microtremor array measurement in Metropolitan Beijing.EOS,Trans.American Geophysical Union,Joint Assembly Supplement,84(46):NS11D-0800.
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