Características de la estructura de velocidad tridimensional de las ondas P de la corteza terrestre
Las figuras 4.8~4.18 están extraídas de los datos de la estructura de velocidad bidimensional de 21 perfiles sísmicos artificiales de reflexión/refracción de gran ángulo de sondeo sísmico profundo (DSS) en el centro del norte de China después de la digitalización y el procesamiento de la cuadrícula. mapas de la velocidad de la onda P a diferentes profundidades bajo tierra. Pueden reflejar las características de la estructura de velocidad de la onda P de la corteza terrestre desde la superficie hasta una profundidad de 50 km en el área central de investigación de terremotos artificiales del norte de China (110° a 120° de longitud este, 35° a 41° de latitud norte). ).
Figura 4.8 Contornos de velocidad de la onda P en la superficie de la superficie en el área de estudio en las partes media y norte del norte de China
Como se muestra en las Figuras 4.8 a 4.10, en la parte central del norte de China , la velocidad de la onda P en la superficie del suelo La velocidad de propagación es de aproximadamente 2,2 ~ 5,8 km/s, con una amplia gama de cambios y una estructura plana complicada. Se puede dividir aproximadamente en tres zonas de velocidad dispuestas alternativamente, a saber, "Shenmu-Fenxi". -Jingxing-Jiyuan-Jingxing" ubicada en el suroeste del área de estudio. Zona de alta velocidad Puyang" (υP>4.6km/s), zona baja "Datong-Fuping-Dingxing-Wen'an-Huanghua-Dongying-Laizhou" zona de velocidad (υP<4,6 km/s) ubicada en la parte media y oriental del área de estudio y el área de la autopista "Jining-Zhangjiakou-Beijing" en la parte norte del distrito (υP>4,6 km/s).
La tendencia de las tres zonas de velocidad es principalmente hacia el noroeste, pero la zona de alta velocidad en el suroeste de "Jiangxian" tiene una tendencia a extenderse hacia el noreste de "Jingxing". Lo que es particularmente llamativo es la zona de baja velocidad con υP <3,6 km/s ubicada en la llanura de Haihe (llanura del norte de China) y la bahía de Bohai. Esta es la zona de baja velocidad más baja en el área de estudio. el "Mancheng-Lai" "Source-Yangyuan" se extiende en dirección noroeste.
Cuando se compara cuidadosamente con la topografía y las características del relieve del área de estudio, parece que podemos ver que la estructura de velocidad de la onda P superficial del suelo en el área tiene una cierta relación con la topografía y el relieve. . En llanuras y cañones, la velocidad de propagación de la onda P es baja, por el contrario, la velocidad de propagación a lo largo de zonas montañosas es alta;
La Figura 4.9 muestra el mapa de contorno del plano de velocidad de la onda P a una profundidad de 5 km bajo tierra. En términos generales, a medida que aumenta la profundidad, aumenta la velocidad de la onda P del medio. A una profundidad de 5 km, el valor de la velocidad de la onda P en el área es de aproximadamente 3,3~6,3 km/s, pero la diferencia de velocidad en la mayoría de las áreas disminuye (5,5~6,3 km/s), mostrando principalmente las características de una velocidad relativamente alta. área (υP>5,9 km/s), la zona de baja velocidad más grande (υP<5,7 km/s) todavía se encuentra en la llanura de Haihe, en el norte de China.
Figura 4.9 Contornos del plano de velocidad de la onda P a una profundidad de 5 km en la corteza del área de estudio en el centro y norte del norte de China
Figura 4.10 Velocidad de la onda P en una profundidad de 10 km en la corteza en el área de estudio en el medio y norte de los contornos planos del norte de China
Delimitada por las montañas Taihang, el área de investigación se divide en partes este y oeste. En el este, aparece un grupo de cinturones de anomalías de velocidad relativamente baja que se extienden en dirección noreste a lo largo de "Cixian-Weixian-Renqiu-Gu'an", lo que hace que la estructura de velocidad en el este se oriente principalmente al noreste pero en la baja; -área de velocidad de la llanura de Haihe Al igual que la superficie, todavía hay una tendencia que se extiende hacia el condado de Yingxian (en dirección noroeste). En el oeste, de sur a norte, las zonas de anomalías de alta y baja velocidad dispuestas alternativamente se caracterizan por una tendencia hacia el noroeste.
Los estratos sobre el basamento cristalino dentro del área de estudio tienen características estructurales complejas. Las direcciones estructurales de las partes oriental y occidental del área no son completamente consistentes; la dirección estructural de la Cuenca del Rift del Norte de China en la parte oriental es principalmente noreste; la parte occidental incluye Shanxi Graben y el borde oriental y la parte central del; Plataforma Ordos, y su dirección estructural es principalmente dirección noroeste. La distribución de los contornos de velocidad en el área de anomalía de baja velocidad en el este refleja el patrón estructural de la cuenca del Rift del norte de China, y el valor de la velocidad de la onda P refleja que a esta profundidad, las propiedades mecánicas elásticas de los estratos en la cuenca son mucho más pequeños que los del basamento cristalino (υP es de aproximadamente 6,0 km/s), lo que indica que la profundidad del basamento cristalino de la cuenca del Rift del norte de China es mucho mayor que los 5 km.
En el oeste del área de estudio, también se encontraron dos conjuntos de zonas de anomalías de velocidad relativamente baja en el sur y el norte en el graben de Shanxi mantenido como rehén por las montañas Taihang y las montañas Luliang, lo que refleja las características de distribución. de las áreas de depresión en el graben En comparación con el área anormal, su alcance y amplitud anormal son mucho más pequeños; Se puede ver que la escala y la profundidad del basamento cristalino de las depresiones en el graben de Shanxi son mucho más pequeñas que las de la cuenca del rift del norte de China.
Como se muestra en la Figura 4.10, a una profundidad de 10 km bajo tierra en el área de investigación de terremotos artificiales del norte de China, la velocidad de la onda P ha alcanzado 6,03 ~ 6,33 km/s, pero la diferencia de velocidad no es grande.
Esto muestra que la profundidad del basamento cristalino en el área es inferior a 10 km, y el medio a esta profundidad deberían ser las capas superiores de roca granítica de la corteza, por lo que la diferencia en la velocidad de las olas es pequeña. Sin embargo, en comparación con la estructura de velocidad de las olas a una profundidad de 5 km, la estructura de velocidad a una profundidad de 10 km cambia mucho.
Se puede ver a partir de las características del contorno de velocidad a una profundidad de 10 km que la distribución de velocidad en el área está dominada por velocidades relativamente bajas (υP<6,17 km/s sólo el "Shenmu-Fen"). ubicado en el suroeste del área de estudio Áreas como "West-Jiyuan-Puyang", "Tai'an-Zibo-Weifang" en el sureste (levantamiento de la falla de Shandong occidental) y "Pingshan-Jingxing-Shijiazhuang" en el medio mantiene las características de las zonas anormales de alta velocidad, mientras que el área de Yanshan ha cambiado de alta velocidad a una zona anormal de baja velocidad.
A una profundidad de 10 km, el centro de la zona de anomalía de baja velocidad en la llanura de Haihe, ubicada en la parte norte de la llanura del norte de China, se desplaza hacia el oeste hacia "Raoyang-Anping-Suning-Xianxian-Wuqiang". y otros lugares en el centro de la llanura del norte de China. La zona de anomalía de baja velocidad "Handan-Anyang-Xinxiang" se extiende hacia el noroeste y está conectada con la anomalía de baja velocidad "Taiyuan-Xingxian-Wenshui" en el graben de Shanxi; las partes media y norte del graben de Shanxi generalmente exhiben las características de la zona de anomalía de baja velocidad, con La escala de la anomalía de baja velocidad en el norte aumenta bruscamente y el centro se desplaza hacia el norte hacia "Datong-Fengzhen-Yanggao" y otros lugares, y se conecta con la anomalía de baja velocidad en la llanura de Haihe al este. Por lo tanto, se forma una distribución anular de zonas de anomalías de baja velocidad en el área de estudio.
Aunque la estructura de velocidad de la onda P a 10 km de profundidad tiene características similares a la estructura a 5 km de profundidad, también existen diferencias obvias. Esto muestra que si bien existe una cierta herencia entre la estructura geológica de la cubierta sedimentaria y la estructura de la corteza superior en el área de estudio, también existen diferencias importantes.
Las figuras 4.11 a 4.13 son, respectivamente, mapas de contorno del plano de velocidad de la onda P a 15 km, 20 km y 25 km de profundidad en el área de investigación de terremotos artificiales en el norte de China. Como se muestra en la figura, a medida que aumenta la profundidad, la velocidad de la onda P generalmente aumenta, pero la velocidad se invierte en algunas áreas, como "Yingxian-Daixian-Qixian-Qinxian" y "Qinshui" en el graben de Shanxi-Jincheng-Jiyuan. " y otros lugares; cuando la profundidad aumenta de 10 km a 25 km, el cambio de velocidad no es grande, alrededor de 0,17 ~ 0,31 km/s, y la tasa de cambio máxima es de aproximadamente (0,12 ~ 0,18 km/s)/5 km.
El área de estudio todavía está delimitada por las montañas Taihang y está dividida en áreas este y oeste. Cuando la profundidad supera los 15 km, las anomalías de baja velocidad en la llanura de Haihe en el este desaparecen gradualmente y en su lugar exhiben anomalías de velocidad relativamente alta, mientras que Shanxi Graben en el oeste está dominada por anomalías de velocidad relativamente baja (Figura 4.11). Aparece una zona de gradiente de velocidad obvia en la unión de las montañas Taihang y la llanura del norte de China, y su tendencia es hacia el noreste. A una profundidad de 25 km, la velocidad de la onda P en la zona oriental es mayor a 6,46 km/s, con un máximo de 6,64 km/s mientras que en la zona occidental la velocidad es de entre 6,2 y 6,48 km/s (Figura 4.12); ). Esto parece indicar que a esta profundidad, la zona oriental ha mostrado las características de la corteza media, mientras que la zona occidental aún no ha entrado completamente en la corteza media.
Figura 4.11 Contornos del plano de velocidad de la onda P a 15 km de profundidad en la corteza del área de estudio en la parte media y norte del norte de China
Las figuras 4.14 a 4.16 muestran la velocidad de la onda P a 30 km, 35 km y 40 km de profundidad en el área de estudio Trazado de contorno plano. La distribución de los contornos de velocidad en la figura muestra que a una profundidad de 25 a 35 km (Figuras 4.13 a 4.15), la amplitud de los cambios de velocidad de las olas en el área aumenta significativamente, lo que puede reflejar principalmente las características de las rocas basálticas de la corteza inferior.
Figura 4.12 Contornos del plano de velocidad de la onda P a una profundidad de 20 km en la corteza del área de estudio en el centro y norte del norte de China
En el área de estudio, como la profundidad aumenta, está dividida por las montañas Taihang. La diferencia en la velocidad de la onda P entre las áreas este y oeste se está volviendo cada vez más obvia: el área este es un área de velocidad relativamente alta, mientras que el área oeste es relativamente baja; zona de velocidad.
Figura 4.13 Contornos del plano de velocidad de la onda P a una profundidad de 25 km en la corteza del área de estudio en el centro y norte del norte de China
Figura 4.14 Velocidad de la onda P en una profundidad de 30 km en la corteza en el área de estudio en el centro y norte del norte de China Contornos planos
Cuando la profundidad alcanza los 30 km (Figura 4.14), la velocidad de las olas en el área oriental es la más alta del Área "Gaotang-Linqing-Liaocheng", υP>7,35 km/s (a 32 km de profundidad, υP ha aumentado hasta 7,9 km/s), en la mayoría de los lugares, υP está entre 6,7 y 7,3 km/s en la región occidental; , la velocidad es la más baja (6,3 a 6,5 km/s) en el graben de Shanxi.
Cuando la profundidad es de 35 km (Figura 4.15), υP>7,5 km/s en la mayoría de los lugares de la región oriental, pero en el área "Gaotang-Linqing-Liaocheng", la península de Shandong, la bahía de Bohai y otros lugares, υP es mayor que 7,9 km/s, sin embargo, al norte de "Daxing-Jixian-Qian'an", la velocidad de la onda P es sólo de 6,8 a 7,2 km/s, mientras que la velocidad de la onda en la zona oeste ha aumentado, todavía es inferior; 7,0 km/s. Cuando la profundidad aumenta a 40 km (Figura 4.16), excepto en el área al norte de "Daxing-Jixian-Qian'an", υP>7,9 km/s en la mayoría de las áreas de la región oriental (en realidad, a 38 km de profundidad, υP>7,9 km/s ya es bastante grande); mientras que en el distrito occidental, a excepción de "Yingxian-Fanzhi", υp en otras áreas es superior a 7,0 km/s.
Figura 4.15 Contornos del plano de velocidad de la onda P a una profundidad de 35 km en la corteza del área de estudio en el centro y norte del norte de China
Figura 4.16 Velocidad de la onda P en una profundidad de 40 km en la corteza en el área de estudio en el centro y norte del norte de China Contornos planos
Figura 4.17 Contornos planos de la velocidad de la onda P a una profundidad de 45 km en la corteza del área de estudio en el centro y norte del norte de China
Figura 4.18 A una profundidad de 50 km en la corteza del área de estudio en el medio y norte del norte de China Contornos del plano de velocidad de la onda P
Si 7.9 km/s se utiliza como la velocidad de la onda P característica de la superficie de Moho, luego el área al este de las montañas Taihang y al sur de "Daxing-Jixian-Qian'an" en el área de estudio, la profundidad del Moho varía entre 32 y 40 kilómetros. Entre ellos, el Moho es el menos profundo en la zona de "Jinan-Dongying-Ningjin-Renxian-Guangping-Dongping" y en lugares como la península de Shandong y la bahía de Bohai, con una profundidad de unos 32 km en otras zonas; La profundidad del Moho está entre 34 y 40 km.
Los cambios de profundidad de Moho en la parte occidental del área de estudio y en las áreas de Beijing y Yanshan se muestran en la Figura 4.17 y la Figura 4.18. Las dos imágenes son mapas de contorno del plano de velocidad de la onda P a 45 km y 50 km de profundidad respectivamente. Puede verse en la distribución de los contornos de velocidad en la figura que la profundidad de Moho en las áreas de Beijing y Yanshan está entre 40 y 45 km (Figura 4.17). En el graben de Shanxi, al oeste del área de estudio, la profundidad de Moho es inferior a 45 km en el área "Lishi-Jiexiu-Qinyuan-Jincheng-Jiangxian-Xiangning-Yangchang-Mizhi" mientras que en el "Huairen-Shuozhou-Daixian"; área La profundidad de Moho es la mayor en el área "Wutai-Fuping-Lingqiu" y la región de Yinshan en Mongolia Interior, con casi 50 km de profundidad; la profundidad de Moho en otras áreas varía entre 45 y 50 km (Figura 4.18).