利用移动气枪震源探测郯庐断裂带南段地壳三维速度结构

　　利用人工震源可以主动向地下发射地震波信号，并能提供精确的激发时刻和位置，在高精度地壳结构探测方面具有极大优势，可为地下结构探测并解决重大地质问题奠定基础。

中国地震局于2015年10月联合多家单位在长江安徽段开展了移动气枪震源探测实验（简称长江实验，图1，陈颙等，2017）。气枪震源在长约330 km的马鞍山至安庆航道上共激发了4845次。接收系统为长江两岸300 km以内的地震台站，包括周边109个固定台及近千个流动台站。利用这批数据不同的课题组分别开展了近地表（She et al., 2018）和上地壳（Tian et al., 2018）结构探测。

　　近日，由中国地震局地球物理研究所、中国科学技术大学和中科院地质与地球物理研究所合作完成的利用长江实验进行大陆地壳速度结构探测的研究结果（Three-dimensional crustal Vp and Vs structures beneath the southern segment of the Tan-Lu fault revealed by active source and earthquake data）在国际期刊Geophysical Journal International上在线发表（https://academic.oup.com/gji/advance-article/doi/10.1093/gji/ggaa314/5910490）。

图1 长江实验气枪激发位置（红色五角星）及台站分布（黑色和绿色三角形）。

　　研究者根据从气枪固定激发点手动拾取的初至P波和S波震相，利用TOMOG3D程序反演得到了郯庐断裂带南段的地壳三维速度结构。为对中下地壳进行更好约束，还加入研究区周边地震震相数据并将气枪与之进行了初步的联合反演，获取了秦岭-大别造山带与郯庐断裂带交叉部位的深部构造特征。总体来说，研究结果表明气枪震源在探测地壳三维结构中具有很大优势，可以提高中上地壳（尤其是浅部）的分辨能力（图2）。反演得到的三维速度模型在整体上与地质构造具有很好的一致性（图3）。郯庐断裂带两侧具有明显的速度差异，是控制区域异常的主要因素。秦岭-大别造山带的超高压变质岩和长江中下游成矿带的矿区均具有高的Vp、Vs和Vp/Vs，这些高速异常可能对应于大规模的岩浆作用和成矿作用，可能与中生代岩石圈拆沉和软流圈物质的上涌相关。

 　　研究结果表明利用气枪震源不仅能对浅层构造特征进行精细刻画，也可提高整个地壳的分辨能力，对大陆地壳速度结构探测、矿产资源勘查和地球动力学过程分析等都具有重要意义。

图2 仅使用气枪震源、仅使用区域地震和将气枪与区域地震进行联合反演得到的跨31°N剖面（AA’剖面）的P波检测板测试和速度分布结果。

图3 将气枪与区域地震进行联合反演得到的不同深度和不同测线的速度分布结果。

（Yunpeng Zhang, Baoshan Wang*, Tao Xu, Wei Yang, Weitao Wang, Yihe Xu, Lu Li. 2020. Three-dimensional crustal Vp and Vs structures beneath the southern segment of the Tan-Lu fault revealed by active source and earthquake data. Geophysical Journal International. DOI: 10.1093/gji/ggaa314）