長白山天池火山區(qū)基底結(jié)構(gòu)的p波分析

長白山天池火山區(qū)基底結(jié)構(gòu)的p波分析

0新生代火山巖分布長白火山巖帶位于臺南東北部，北與吉黑褶皺系相連，西與松遼凹陷相連。它是在兩種主要地構(gòu)造單元的接觸部分上發(fā)現(xiàn)的，該區(qū)域古生代以前的地層特征消失。新生代火山巖的分布范圍東起和龍縣崇善,西止撫松;北起安圖縣的松江,南到朝鮮境內(nèi)。北部為興安地層區(qū),以古生界地槽海相碎屑-碳酸鹽巖沉積為主。南部為華北地層區(qū),前震旦系變質(zhì)巖廣泛發(fā)育,上覆地臺型穩(wěn)定淺海相的震旦系、寒武系、奧陶系及海陸交互的石炭系、二疊系。長白山天池火山區(qū)以天池為中心,周圍大小數(shù)十個火山堆體和火山坑構(gòu)成1個龐大的火山群。從區(qū)域地質(zhì)背景看,由日本島弧海溝向西太洋俯沖帶的前緣已達(dá)圖們江-琿春裂谷帶下約600km深處(1速度型反演算法有限差分層析成像方法最初由Vidale(1990)提出,Hole(1992)發(fā)展了其算法,使該方法對速度變化劇烈的模型也能得到準(zhǔn)確的初至波走時。由于該方法初至波走時計算精度高、速度快,反演采用反投影方法,不需要進(jìn)行矩陣運(yùn)算,因此具有節(jié)省內(nèi)存、反演速度快、算法穩(wěn)定的特點(diǎn)。該方法已在深地震資料的Pg波處理上得到廣泛的應(yīng)用(2pg波數(shù)據(jù)的采集如圖1所示,在長白火山天池火山區(qū)布設(shè)的4條剖面中,L2.1L該剖面南起中朝邊境的長白,向南穿過天池火山口、松江、福地等,最后止于敦化的額穆。剖面全長280km。從地質(zhì)構(gòu)造上看,L2.2旗河、長-甄峰斷裂剖面反演該剖面西從靖宇開始,向東經(jīng)撫松、穿過白山-天池斷裂、鴨綠江斷裂、富爾河-紅旗河斷裂、以及長白-甄峰斷裂,最后止于延吉,剖面全長約250km,近EW走向。該剖面上布置了3個炮點(diǎn),接收點(diǎn)距4.0km左右,共有49個Pg波數(shù)據(jù)參與反演。正反演網(wǎng)格間距為1.0km。圖3是經(jīng)過10次迭代后得到的速度模型。2.3LL2.4u3000e方向上的速度結(jié)構(gòu)模型如圖1所示,在長白山天池火山區(qū)布置的臺陣的分布范圍為56km×81km。從地質(zhì)構(gòu)造上看,臺陣中央沿NNE方向有1地塹,4個角區(qū)均有斷裂分布。在臺陣區(qū)域共有接收點(diǎn)64個,9個炮點(diǎn)的350個Pg波數(shù)據(jù)參與反演。用0.5km的網(wǎng)格劃分速度,共有網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)113×163×21,經(jīng)過10次迭代后,均方差停止下降,把此時得到的三維速度模型作為臺陣區(qū)域的速度結(jié)構(gòu)模型。圖6(a,b,c,d)是從該三維速度模型截取的2.5般資料提取法Pg波作為測深資料的初至波,具有能量強(qiáng)、震相識別簡單明確的優(yōu)點(diǎn),是研究基底結(jié)構(gòu)的重要資料。通過對Pg波的反演可以較好地得到基底以上的速度結(jié)構(gòu)和基底形態(tài)。長白山地區(qū)記錄資料初至清楚,每條剖面都可以連續(xù)追蹤,一般炮點(diǎn)追蹤距離為90～120km。其視速度隨炮檢距的增大而增大,由近炮點(diǎn)的2.0km/s左右增加到遠(yuǎn)炮點(diǎn)的6.2km/s,反映了基底以上P波速度的正梯度性質(zhì)。一般認(rèn)為結(jié)晶基底的速度大約為6.0km/s,不同的地區(qū)稍有不同。通過對長白山火山區(qū)的Pg波資料特點(diǎn)進(jìn)行分析,并結(jié)合有關(guān)資料,長白山結(jié)晶基底的底界面速度在5.9～6.0km/s之間,因此以下討論所提及的結(jié)晶基底均指P波速度為5.9～6.0km/s時所對應(yīng)的深度。3長焦火山場晶基結(jié)構(gòu)特征3.1性別波場及結(jié)晶基底結(jié)構(gòu)從圖2,3,4,5中的4條剖面所反映的結(jié)晶基底結(jié)構(gòu)和近炮點(diǎn)接收到的直達(dá)P波速度看,該區(qū)地表層速度上有一顯著特點(diǎn),那就是研究區(qū)北部地表層速度約為3.3km/s,而南部的地表層速度在3.6km/s以上,這反映了研究區(qū)北部以中生代陸相沉積巖為主,而南部則以中新生代火山巖為主的地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)。L長白山火山區(qū)的結(jié)晶深度變化不大,大部分地區(qū)在2.0～3.0km之間,最深處位于天池火山口下,約為4.0km,在火山口附近形成1個大的低速凹陷區(qū),這可能是由于天池火山口堆積了大量的火山碎屑物質(zhì)造成的。結(jié)晶基底最淺處位于松江附近,深度約為1.5km?？偟膩碚f,長白火山區(qū)結(jié)晶基底以上的速度橫向變化不大,從圖3,4,5均可看出,除了有斷層穿過剖面的部分外,其余部分成層性較好,結(jié)晶基底深度為2.0～3.0km。從圖1可看出,在研究區(qū)南部有許多斷裂穿過了剖面,在4條剖面的速度結(jié)構(gòu)圖上,這些斷層都在相應(yīng)的位置上,均表現(xiàn)為基底深度出現(xiàn)突變、速度橫向變化劇烈的特征,例如在圖2中,樁號115～160km之間速度橫向出現(xiàn)較大變化,基底深度從2.5km變?yōu)?.5km左右,并且在樁號130km附近基底深度又有從淺到深再到淺的過程,在過了160km之后,基底深度穩(wěn)定在2.0km左右。而樁號115～160km這一范圍正好是富爾河-紅旗河斷裂和鴨綠江斷裂穿過該剖面的位置。再如在L3.2維速度模型圖6(a,b,c,d)分別是從反演得到的三維速度模型中截取的4底深度總體變化不大,基底深度隨高度和深度變化特征(1)長白火山區(qū)沉積蓋層很薄,地表速度在研究區(qū)北部與南部有所差別,表明了地表層的沉積物質(zhì)有所不同。(2)長白火山區(qū)結(jié)晶基底深度總體變化不大,大部分地區(qū)為2.0～3.0km,最深處位于二道白河-池西之間和天池火山口下,結(jié)晶基底深度約為4.0km,這兩個部分均是低速區(qū)。但其形成原因不