潘素珍， 王夫運， 段永紅， 鄧曉果， 宋向輝， 段玉玲，孫一男， 張彩軍， 楊宇東， 臧怡然

中國地震局地球物理勘探中心， 鄭州 450002

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滇南及臨近地區(qū)基底結(jié)構
——鎮(zhèn)康—瀘西深地震測深剖面結(jié)果

潘素珍， 王夫運*， 段永紅， 鄧曉果， 宋向輝， 段玉玲，孫一男， 張彩軍， 楊宇東， 臧怡然

中國地震局地球物理勘探中心， 鄭州 450002

位于南北地震帶南段的云南地區(qū)是中國大陸內(nèi)部地震活動最強的地區(qū)之一，近年來該區(qū)地震活動頻繁，展開對該區(qū)的探測與研究對人們認識地震孕震背景及板塊相互運動具有重要意義.在中國地震局“中國地震科學臺陣探測——南北地震帶南段”行業(yè)專項的支持下，2011年底中國地震局地球物理勘探中心在滇南沿鎮(zhèn)康—瀘西一線布設一條近東西向的深地震寬角反射/折射探測剖面.該探測剖面跨越三江褶皺系、揚子地臺、華南地塊等多個地質(zhì)構造單元，同時穿越南汀河斷裂、瀾滄江斷裂、紅河斷裂帶、小江斷裂帶等多個重要斷裂帶.探測剖面長600 km，沿線共布設11個炮點和400余臺三分量地震數(shù)字儀進行爆破和接收.本文利用有限差分和時間項方法對沿線11炮初至波資料進行了計算處理，獲取了探測剖面的基底速度結(jié)構.研究結(jié)果表明：沿線不同地質(zhì)構造單元基底界面形態(tài)起伏變化劇烈，其深度在1.0～7.0 km范圍內(nèi)變化，速度橫向不均勻性明顯.在測線西端地表速度約4.6 km·s-1，基底深度較淺，起伏變化不大；地表速度在三江褶皺系下降至4.3 km·s-1，而基底埋深達7.0 km左右.在揚子地臺基底埋深有一個緩慢的變淺，基底深度約5.0 km，地表速度約4.5 km·s-1.測線在東端進入華南塊體，基底深度迅速變淺，甚至出露于地表，地表速度增至約5.2 km·s-1.在速度等值線變化劇烈的地方與該區(qū)分布的斷裂帶有很好的對應關系，尤其是在紅河斷裂帶兩側(cè)速度等值線及界面形態(tài)變化劇烈，該特征在首波的記錄截面圖上也能清晰的體現(xiàn).本結(jié)果為進一步研究該區(qū)強震發(fā)生背景及深部動力學意義提供了重要的科學依據(jù).

南北地震帶南段； 有限差分方法； 時間項方法； 紅河斷裂帶

1 引言

云南省位于我國南北地震帶的南段，處于印度板塊和歐亞板塊匯聚和相互作用的邊緣地帶，特殊的構造部位和強烈的地殼運動，使得該區(qū)地殼構造異常復雜.云南土地面積僅占我國大陸的4%，而地震釋放的能量卻高達全國地震釋放能量的20%(皇甫崗等，2000；蘇有錦等，1999)，成為中國大陸內(nèi)部地震活動最強烈的區(qū)域之一.20世紀70年代以來云南地區(qū)相繼發(fā)生了一系列大于7.0級強震，如1970年通海地震、1973年爐霍地震、1974年昭通地震、1976年龍陵地震、1976年松潘地震，1988年瀾滄—耿馬地震、1995年孟連西南的中緬邊境地震和1996年麗江地震等，2014年8月3日在云南省昭通市魯?shù)橛职l(fā)生了6.5級強震，致使600余人死亡.大多數(shù)地震的發(fā)生與穿越地表的斷裂帶有著密切的關聯(lián)，頻繁的地震活動使得該區(qū)成為地學家廣泛關注的熱點地區(qū),同時云南地區(qū)也是青藏高原東南緣的重要邊界，是物質(zhì)向南東方向流動的重要通道，展開對該區(qū)的研究對青藏高原的隆升機制及其與演化背景具有重要的研究意義.

近年來在云南地區(qū)展開了一系列的探測研究工作(胡鴻翔等,1986；胡鴻翔和高世玉，1993;闞榮舉和林中洋,1986;林中洋等,1993；韓鍵等,1990；虢順民等，1996；王琪等，1998；劉福田等,2000；劉建華等，2000；吳建平等,2001；王椿鏞等，2002；胥頤等，2003；白志明和王椿鏞，2004；張中杰等，2005；邵德晟等，2005；張清志等，2006；張建國等,2009；王夫運等，2014).以往開展的工作對云南地區(qū)上地殼結(jié)構有了初步的認識,但由于受到方法技術和數(shù)據(jù)的限制，以上探測對研究區(qū)上地殼結(jié)構的解釋和研究不免粗糙，對研究區(qū)異常結(jié)構和構造細節(jié)的分辨不夠，從而影響了對云南地區(qū)活動構造演化背景的整體認識，因此研究區(qū)上地殼結(jié)構變化細節(jié)仍有待進一步研究.

為了得到上地殼精細結(jié)構，近年來高分辨地震折射方法得到了廣泛應用(Vidale,1990；Hole,1992；段永紅等，2002；徐朝繁等，2006；王夫運等，2008；楊卓欣等，2011).2010年中國地震局啟動了喜馬拉雅計劃，該計劃一期探測計劃在南北地震帶南段開展綜合地球物理探測.在本行業(yè)專項的資助下，2011年底中國地震局地球物理勘探中心在滇南中部布設了一條深地震寬角反射/折射高分辨探測剖面.本次探測采用的觀測系統(tǒng)相對較為完善，采取密集炮距、觀測點距和多次相遇追蹤的觀測系統(tǒng)，對來自地下介質(zhì)的地震波進行多次采樣，獲得了相對較為完備的數(shù)據(jù)集.本文利用該主動源探測剖面獲取的初至波資料，通過走時特征分析，利用有限差分成像(Vidale,1990；Hole,1992)和時間項(Scheidegger and Willmore,1957)等方法，獲取了沿剖面的基底精細結(jié)構特征.該結(jié)果為研究該區(qū)地震活動背景提供了基礎數(shù)據(jù)，也為進一步研究該區(qū)邊界帶深淺構造關系、強震孕震過程及動力學意義提供了新的科學依據(jù).

2 區(qū)域地質(zhì)概況與數(shù)據(jù)采集

2.1 區(qū)域地質(zhì)概況

云南地區(qū)跨越多個地質(zhì)構造單元，自西向東分別是：波密—騰沖褶皺系；左貢—耿馬褶皺系、三江褶皺系、松潘—甘孜褶皺系、揚子地臺和華南褶皺系，如圖1所示.其中揚子地臺自晚古生代以來沉積環(huán)境一直比較穩(wěn)定，具有較厚的未變質(zhì)的沉積蓋層，在燕山運動和喜馬拉雅運動期間，才出現(xiàn)程度不同的褶皺運動.而滇西南地區(qū)的三江褶皺系，該區(qū)段斷裂異常發(fā)育，介質(zhì)破碎程度相對較高.云南地區(qū)深大斷裂發(fā)育，多條斷裂帶在該區(qū)縱橫交錯，地質(zhì)構造十分復雜，而強震發(fā)生通常又受控于規(guī)模較大的斷裂帶.分布在滇南的主要斷裂帶有：龍陵斷裂帶、元謀斷裂帶、普渡河斷裂帶、南汀河斷裂帶、瀾滄江斷裂帶、無量山斷裂帶、哀牢山斷裂帶、紅河斷裂帶、楚雄—通海斷裂帶、小江斷裂帶及彌勒—師宗斷裂帶等.其中小江斷裂帶是云南地區(qū)較為重要的活動斷裂帶，位于康滇菱形塊體南半部的東邊界，該斷裂帶由多條次級斷層組成，內(nèi)部結(jié)構十分復雜，呈南北走向，現(xiàn)代活動方式主要以左旋走滑為主.而紅河斷裂帶是一條規(guī)模很大的斷裂帶，作為我國西南地區(qū)主要的活動構造帶之一，它在構造演化史上與青藏高原的隆升及向南東向的側(cè)向擠壓有著直接的聯(lián)系(劉寶明等，2006)，該斷裂帶位于印支地塊與揚子地塊之間，呈北西—南東走向，現(xiàn)代活動方式主要以左旋走滑為主，迄今為止，關于青藏高原的發(fā)育演化及其對川滇乃至整個東南亞地區(qū)的構造變形影響，幾乎所有研究都與紅河斷裂帶有著密切的關聯(lián)(Tapponnier and Molnar，1976；Leloup et al.，1995).

本探測剖面穿過云南中南部，如圖1所示，研究區(qū)由左貢—耿馬褶皺系、三江褶皺系、揚子地臺和華南褶皺系四大地質(zhì)構造塊體構成.由于該區(qū)經(jīng)歷了多期構造演化，地質(zhì)構造異常復雜，長期以來該區(qū)地震活動具有頻度高、強度大、震源淺和分布廣等特點，是中國大陸內(nèi)部地震活動最強的地區(qū)之一.大多數(shù)地震都是沿著第三紀以來一直活動的斷裂帶分布.圖1中地震為自1970年以來監(jiān)測到的4.0級以上該區(qū)地震活動的分布情況.圖中顯示該區(qū)強震大多發(fā)生在川滇菱形塊體邊界和內(nèi)部一些地區(qū)，而塊體外圍的地震活動水平相對較低，可以說研究區(qū)地震的頻發(fā)與該區(qū)分布的活動斷裂帶有著密切的關聯(lián).2.2 觀測系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集

鎮(zhèn)康—瀘西地震寬角反射/折射探測剖面西起中緬邊界的鎮(zhèn)康附近(98°42′00″E，23°52′10″N)，自西向東經(jīng)永德、臨滄、鎮(zhèn)沅、新平、通海等地，終止于瀘西丘北縣東北(104°34′40″E，24°20′38″N).該地震測深剖面長約600 km，沿線共實施11次井下組合的地震波激發(fā)爆破，炸藥量800～2800 kg,炮間距平均約55 km.鎮(zhèn)康—瀘西探測剖面將研究區(qū)南汀河斷裂、紅河斷裂、楚雄—通海斷裂及小江斷裂帶等主要斷裂構造帶控制在剖面的中部.該剖面近東西走向基本垂直于構造方向，沿線布設400余臺三分量數(shù)字地震儀進行地震信號的采集與接收.同時采取在不同區(qū)段觀測點距稀疏不等的布設方式，在測線中段為了提高對紅河斷裂帶的成像分辨，我們對炮點和觀測點進行了適當加密，而在剖面西段和東段由于地形險要，基本位于山區(qū)，觀測點距相對稀疏，平均約2.0 km，構成了寬角地震反射/折射和高分辨地震折射的聯(lián)合觀測剖面.如圖2所示為此次采用的多重追蹤和相遇的觀測系統(tǒng)，可以構成對研究區(qū)地震首波的多次覆蓋和交叉，在沿線11炮的爆破激發(fā)中共獲取Pg首波走時數(shù)據(jù)1000余個，如圖3所示為沿線多炮Pg波數(shù)據(jù)記錄截面圖，從圖中可以清晰地讀取初至波震相，可以說完善的觀測系統(tǒng)及豐富可靠的初至波波形數(shù)據(jù)為我們提供了獲取該區(qū)精細上地殼結(jié)構的基礎資源.

圖1 研究區(qū)剖面位置與地質(zhì)構造圖Fig.1 Location of the seismic sounding profile and main geological structure

圖2 鎮(zhèn)康—瀘西深地震測深剖面觀測系統(tǒng)圖Fig.2 Layout of Zhenkang-Luxi wide angle reflection/refraction profile

圖3 鎮(zhèn)康—瀘西剖面Pg波記錄截面圖

3 Pg波震相特征

Pg波是來自地殼上部的回折波或是來自結(jié)晶基底頂部的首波，該波組一般能量較強，震相清晰可靠，能連續(xù)對比追蹤，屬于優(yōu)勢波組.一般來說，Pg波走時曲線的形態(tài)變化直觀反映了基底速度和界面特征的變化，在速度和界面發(fā)生橫向變化時，該波組到時將出現(xiàn)超前或滯后.在沉積盆地內(nèi)該波組走時曲線相對滯后，視速度較低，埋深較大；而在隆起區(qū)其走時曲線相對超前，視速度高，埋深較淺，甚至出露地表；在斷層附近該波組走時曲線會出現(xiàn)突變，呈現(xiàn)明顯的錯斷特征.我們選取鎮(zhèn)康—瀘西探測剖面中的5炮Pg波記錄震相作為代表進行分析，圖3所示分別為SP2、SP4、SP7、SP8、SP10的Pg波走時震相曲線，由于探測剖面穿越多個地質(zhì)構造單元和多條活動大斷裂，受到環(huán)境條件、表層地質(zhì)條件、地形條件以及深部構造條件等因素的影響，地震記錄的有效波震相的波形、到時、振幅等都有很大變化，該測線不同區(qū)段Pg波展示出不同的構造特征差異，因此通過對Pg波走時特征的分析，我們可以獲得對研究區(qū)基底結(jié)構和構造的進一步認識.

SP2炮Pg波組震相(圖3a)左支可追蹤至70 km左右,折合到時在0.5 s附近變化.走時曲線平滑連續(xù)，基底速度大埋深相對較淺；SP2炮右支可追蹤至120 km左右，折合到時在1.1 s左右變化,到時出現(xiàn)明顯滯后，表明該炮點以東區(qū)段基底埋深明顯加深，由于該區(qū)跨越兩個不同構造塊體，體現(xiàn)出從東端的左貢—耿馬褶皺系到三江褶皺系基底呈現(xiàn)由淺變深的趨勢特征.SP4炮Pg波組震相(圖3b)左支可追蹤至100 km左右,走時折合到時約1.2 s左右，走時滯后明顯且走時曲線平滑連續(xù)，顯示基底埋深較深；SP4炮右支可追蹤至120 km左右，折合走時較左支滯后且突變明顯，最大達1.4 s，該區(qū)段Pg波走時曲線的突變與該部位穿過的紅河斷裂帶有關，SP4炮左右兩支到時的滯后差異及變化進一步表明兩側(cè)基底埋深不同，同時也預示該區(qū)存在高低速相間結(jié)構.SP7炮(圖3c)左右兩支均追蹤至90 km左右，同時在該炮左支表現(xiàn)的震相特征與SP4炮相近，亦呈現(xiàn)走時曲線的上下突變特征，折合到時在0.5～1.3 s之間變化，近炮點速度與遠炮點速度差異明顯.其右支走時特征變化較平穩(wěn)，折合到時出現(xiàn)明顯的超前特征.SP7炮左右兩支走時曲線變化較大，體現(xiàn)出兩側(cè)迥異的基底形態(tài)和速度特征.SP8炮(圖3d)左右兩支均追蹤至85 km左右，兩支走時曲線變化不大，趨勢特征相近，折合到時約1.0 s,到時滯后與SP4炮和SP7炮左支相比有所減少，進一步說明該區(qū)段基底埋深變淺，兩側(cè)基底形態(tài)和速度特征變化不大.SP10炮(圖3e)位于該測線的最東端，Pg波走時滯后不明顯，折合到時0.1 s左右，左右兩支的視速度差異很小.

沿線多炮Pg波地震記錄截面圖所呈現(xiàn)的測線東西兩側(cè)震相的差異特征，亦進一步表明沿線不同區(qū)段上地殼結(jié)構的差異性.由于該區(qū)經(jīng)過多個地質(zhì)構造單元和多條重要的斷裂帶，Pg波復雜的到時震相特征與該區(qū)地殼結(jié)構的復雜性密不可分.Pg波清晰的震相特征為我們下一步構建研究區(qū)上地殼結(jié)構奠定了堅實的基礎.

4 反演結(jié)果分析與討論

4.1 基底速度結(jié)構特征

為獲取滇南鎮(zhèn)康—瀘西剖面的基底速度結(jié)構，我們采用了Pg波走時的有限差分成像方法(Vidale,1990；Hole,1992).該方法采用反投影算法，反復將走時殘差沿射線進行分配并進一步修正相應的模型參數(shù)，直至在不斷的迭代過程中走時殘差不再下降而終止迭代的計算，它是利用正方形網(wǎng)格將速度模型進行離散化，并且每個網(wǎng)格用慢度值來進行描述，適用于小尺度復雜結(jié)構的精細研究.通過利用沿線所有炮的初至波走時數(shù)據(jù)，來重建沿線從地表至基底的速度圖像.

參與反演的Pg波走時數(shù)據(jù)有1000余個，在計算中我們采用的網(wǎng)格大小為0.5 km×0.5 km.由于該反演不能給出模型參數(shù)的分辨率.為此，根據(jù)射線對地下介質(zhì)的覆蓋和交叉程度，定性估計反演最終模型的有效范圍.圖4給出了鎮(zhèn)康—瀘西剖面最終模型的射線分布圖.從圖4可見，速度模型在100～330 km之間，射線覆蓋模型深度達2～4 km；在330～430 km之間，射線覆蓋深度達到最深7.5 km左右；在470～580 km之間，射線覆蓋深度4～6 km；在430～480 km及580～650 km之間，射線覆蓋達深度2～4 km,在測線最東端射線覆蓋深度最淺.在模型深度7.5 km之上的區(qū)域，射線分布相對密集，交叉程度高，模型參數(shù)的分辨和精度能滿足反演需要，結(jié)果較為可靠.射線密集覆蓋之下的區(qū)域以及射線分布非常稀疏的區(qū)段，反演結(jié)果僅供參考.

圖5為初至波有限差分方法反演得到的基底速度等值線分布圖，5.6～6.0 km·s-1是一個速度等值線疏密程度變化帶，5.6 km·s-1以上，速度等值線較密，而6.0 km·s-1以下速度等值線明顯變稀，說明基底界面速度應在5.6～6.0 km·s-1之間.從圖中可以看到，沿測線地表速度橫向變化較大，不均勻性特征明顯.測線西端位于左貢—耿馬褶皺系，基底深度較淺，地表速度相對較高，約4.6 km·s-1；

圖4 鎮(zhèn)康—瀘西剖面初至Pg波射線分布圖Fig.4 Pg ray tracing of first arrival for Zhenkang-Luxi profile

圖5 鎮(zhèn)康—瀘西剖面基底有限差分反演結(jié)果圖Fig.5 Basement inverse result for Zhenkang-Luxi profile using finite difference method

在樁號200～400 km之間速度等值線呈現(xiàn)明顯的下凹加深的趨勢，地表速度減小至4.3 km·s-1，該部位的速度結(jié)構與兩側(cè)速度結(jié)構差異明顯，這一凹陷結(jié)構對應于三江褶皺系，由于三江褶皺系地處歐亞板塊與印度板塊的拼合地帶，在空間上它是兼具南、北兩大板塊的沉積類型及過渡特征的地層，同時該地區(qū)具有豐富的礦產(chǎn)資源，該區(qū)域內(nèi)分布有多條斷裂帶，因此基底形態(tài)在有斷裂穿過的部位起伏明顯，三江褶皺系沉積層較厚，基底埋深達到最大；測線向東進入揚子地臺，地表速度約4.5 km·s-1左右，在兩個不同地質(zhì)構造單元的交界部位基底呈現(xiàn)明顯上隆的趨勢，而后又逐漸加深；在樁號570 km左右進入華南地塊，地表速度有明顯加大的變化趨勢，同時基底深度迅速變淺，地表層速度約5.2 km·s-1.4.2 基底界面構造形態(tài)

時間項方法是通過利用初至波走時資料來反演炮點、觀測點的時間項和首波沿界面的滑行速度(Scheidegger and Willmore,1957).它不要求爆破點與觀測點成規(guī)則分布，并可利用多次爆破的數(shù)據(jù)資料，因而，特別適合于大量爆破數(shù)據(jù)的分析處理.當已知上覆介質(zhì)平均速度時，可由時間項轉(zhuǎn)換各點的深度值，從而得到界面的深度.

我們對鎮(zhèn)康—瀘西地震測深剖面11個炮點爆破激發(fā)所獲取的約1000余個初至Pg波走時數(shù)據(jù)，采用時間項方法進行了反演計算.上覆介質(zhì)平均速度參考有限差分反演結(jié)果和各炮一維速度深度函數(shù)反演結(jié)果分段而確定，利用該方法得到了鎮(zhèn)康—瀘西深地震探測剖面的基底界面形態(tài)特征，如圖6所示.基底界面的滑行速度也同時由時間項反演得到，約為5.86 km·s-1.沿剖面基底形態(tài)起伏變化明顯.在測線西端的左貢—耿馬褶皺系基底埋深約在1.5 km左右，而進入三江褶皺系基底埋深迅速加大，最深處達7.0 km左右.反映了左貢—耿馬褶皺系相對隆起而其西側(cè)三江褶皺系基底下陷的構造特征.沿測線逐漸東移，在400 km樁號附近進入相對較為穩(wěn)定的揚子地臺，基底埋深約5.0 km，而在三江褶皺系和揚子地臺的交界部位基底界面迅速變淺.沿測線繼續(xù)向東進入華南地塊，呈現(xiàn)迅速上隆的界面形態(tài)，基底深度淺達1.0 km左右，甚至在部分區(qū)域出露于地表，在基底形態(tài)變化劇烈的地方與地表穿過的斷裂帶吻合較好，如圖6中F1—F7所示.

4.3 基底斷裂帶的構造特征探討

從獲取的上地殼精細速度成像圖5及基底界面圖6中，可以發(fā)現(xiàn)沿剖面速度橫向變化很大，在基底速度等值線變化劇烈的部位往往是不同地質(zhì)構造單元的接觸地帶，兩種方法的反演結(jié)果有很好的一致性.在剖面西端200 km、270 km及320 km樁號附近，基底速度結(jié)構橫向變化明顯，分別對應于南汀河斷裂，瀾滄江斷裂和無量山斷裂，如圖5、圖6中F1、F2及F3所示，南汀河斷裂西側(cè)為左貢—耿馬褶皺系，東側(cè)是三江褶皺系，由于跨越不同的地質(zhì)構造單元，其異常特征不僅體現(xiàn)在速度結(jié)構的變化，同時又體現(xiàn)在基底深度的突變，而瀾滄江斷裂和無量山斷裂均位于三江褶皺系，速度變化相對較小.在樁號400 km附近，速度結(jié)構東西兩側(cè)變化明顯，呈現(xiàn)一強烈的橫向擾動，因此我們推測該位置存在一強斷裂帶，如圖5、圖6上F4斷裂所示.而從該區(qū)地表穿過的斷裂來看，該部位對應于紅河斷裂帶，它是橫貫云南地區(qū)的一條巨型走滑斷裂帶.在紅河斷裂帶的東西兩側(cè)速度和深度變化特別明顯，由于該斷裂帶跨越兩個不同的地質(zhì)構造單元，西側(cè)屬于三江褶皺系，東側(cè)屬于揚子地臺，多項研究(王椿鏞等，2002；周光全等，2003；施發(fā)奇等，2012)表明紅河斷裂帶為一超殼大斷裂，因此該斷裂穿過基底界面繼續(xù)向下延伸.紅河斷裂帶以東的揚子地塊內(nèi)存在多條深大斷裂，如楚雄—通海斷裂以及小江斷裂帶，如圖5、圖6中F5和F6所示，揚子地臺自晚古生代以來沉積環(huán)境一直比較穩(wěn)定，該區(qū)域范圍內(nèi)具有較厚的未變質(zhì)的沉積蓋層.其中楚雄—通海斷裂帶與20世紀70年代通海7.8級大地震的發(fā)生有著密切的關聯(lián).而530 km樁號附近的小江斷裂帶為云南地區(qū)的主要活動斷裂帶，該斷裂帶在我們的成像結(jié)果中表現(xiàn)的并非為單一斷裂，而是由兩組次級斷裂構成并呈雁形排列.跨過揚子地臺后進入華南褶皺系，其控制性斷裂是彌勒—師宗斷裂，位于測線東端600 km樁號附近，如圖5、圖6中F7所示，該斷裂兩側(cè)基底速度和深度變化劇烈，基底深度迅速變淺，在華南地塊內(nèi)沒有明顯的斷裂顯示.本研究獲取的速度變化特征及深度異常為研究和劃分不同地質(zhì)構造單元，以及相互之間的構造特征和接觸關系提供了可靠的保證.

4.4 基底結(jié)構與強震關系

云南地區(qū)位于南北地震帶南段，處于歐亞板塊和印度板塊相互作用的邊緣地帶，20世紀70年代以來該區(qū)相繼發(fā)生了一系列大于7.0級強震，造成人力和物力的巨大損失.該區(qū)發(fā)生的地震一般都是淺源地震，震源深度在10～25 km之間(徐彥等，2005)，就是說地震發(fā)生在基底以下的中地殼內(nèi).蘇有棉等(1999)研究發(fā)現(xiàn)許多強震區(qū)都有莫霍界面局部上隆的現(xiàn)象，一般情況下莫霍界面的上隆和基底的下凹有很好的耦合對應關系，結(jié)合我們的研究結(jié)果在三江褶皺系基底界面呈現(xiàn)明顯的下凹特征，而在揚子地臺的小江斷裂帶附近基底界面也呈現(xiàn)較明顯的下凹特征.而從圖1中的地震分布可以發(fā)現(xiàn)，滇南地區(qū)地震主要集中于小江斷裂帶和三江褶皺系上，所以說強震的發(fā)生和我們的速度成像結(jié)果有著很好的關聯(lián).應力積累是在大范圍內(nèi)進行的，而應力的快速釋放只集中在一些薄弱地帶中的可鎖住地段發(fā)生.就受力角度來看，構造塊體邊界及其邊緣斷裂為構造上的薄弱環(huán)節(jié)，是構造應力的集中處，地震易于孕育(周光全等，2003).而紅河斷裂帶地震卻鮮有發(fā)生，可能是由于本研究區(qū)域的紅河斷裂帶處于印支地塊和揚子地塊剛?cè)岵煌膬蓚€塊體之間，具備了利于發(fā)生蠕滑的環(huán)境介質(zhì)條件，無法進行應力的積累而導致該區(qū)段的紅河斷裂帶附近地震發(fā)生較少.而小江斷裂帶和三江褶皺系各自均位于同一屬性的塊體，易于能量的積累和釋放進而容易導致地震的發(fā)生.當然，基底的界面形態(tài)及速度變化和地震發(fā)生的關系，尚需我們進行更進一步的研究.

圖6 鎮(zhèn)康—瀘西剖面Pg波時間項反演結(jié)果Fig.6 Basement depth obtained by inverting Pg wave time-terms for Zhenkang-Luxi profile

5 結(jié)論

本研究基于“中國地震科學臺陣探測——南北地震帶南段”行業(yè)專項的高密度主動源數(shù)據(jù)，對該測線的初至波資料利用有限差分和時間項兩種反演方法進行了計算處理，獲取了該研究區(qū)域基底的精細結(jié)構特征，結(jié)果表明：

(1)沿線不同地質(zhì)構造單元基底界面形態(tài)起伏變化明顯，深度變化范圍在1.0～7.0 km之間.基底最深處位于三江褶皺系，深達7.0 km；測線西端的左貢—耿馬褶皺系基底較淺約1.0 km，在揚子地臺基底界面較深約5.0 km左右，在測線東端的華南地塊基底較淺，部分基底甚至出露地表；沿剖面速度橫向不均勻性特征明顯，速度等值線變化劇烈的地方與地表斷裂有很好的對應關系.地表速度在華南地塊較高，約5.2 km·s-1，在三江褶皺系和揚子地臺地表速度相對較低分別為4.3 km·s-1和4.5 km·s-1,在左貢—耿馬褶皺系地表速度約4.6 km·s-1.

(2)沿線速度橫向不均勻性明顯，尤其是在斷裂帶兩側(cè)不論是基底界面還是速度均呈現(xiàn)明顯的差異.在基底界面和速度等值線變化劇烈的地方一般易于應力積累和釋放，而多條活動斷裂帶在云南地區(qū)縱橫交錯，因此該區(qū)地震的頻發(fā)與斷裂帶的分布有著密切的關聯(lián).詳細的上部地殼精細結(jié)構為該區(qū)進一步研究地震孕震背景及深部動力學意義及地震定位具有重要的研究價值.

(3)本研究與該區(qū)以往所開展的地震測深工作相比(胡鴻翔等,1986; 胡鴻翔和高世玉，1993)，獲取的基底界面相對較深，主要是由于測線的展布方向不同(本測線為東西向展布，而胡鴻翔等布設的剖面為南北向展布)，而在兩測線靠近的部位基底界面深度吻合較好，進一步說明云南地區(qū)在南北和東西向基底深度呈現(xiàn)明顯的差異.與白志明和王椿鏞(2004)的研究結(jié)果相比，速度結(jié)構在整體上變化不大，只是在局部區(qū)域稍有差異，推測這種差異可能是由對地震資料解釋方法的不同產(chǎn)生的.因此本研究不僅與其他研究結(jié)果具有很好的一致性，同時更呈現(xiàn)了紅河斷裂帶兩側(cè)清晰的速度結(jié)構差異，這種精細成像在其他研究結(jié)果中無法整體清楚的體現(xiàn).本文的研究結(jié)果不僅在很大程度上提高了研究區(qū)基底結(jié)構的成像分辨，同時為進一步了解云南地區(qū)斷裂帶的深部縱向展布特征及地震孕震模式提供了強有力的基礎依據(jù).

致謝 感謝中國地震局地球物理勘探中心所有參與該項目野外數(shù)據(jù)采集的各位同事，同時感謝中國地震局地球物理研究所及其他協(xié)作單位各位同仁對本研究結(jié)果的討論，還要感謝兩位匿名審稿專家對本文提出的中肯建議，正是由于他們才使得本文質(zhì)量得到進一步提升.謹以此文向中國地震局地球物理勘探中心成立60周年獻禮！

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(本文編輯 何燕)

Basement structure of southern Yunnan and adjacent areas: The Zhenkang-Luxi deep seismic sounding profile

PAN Su-Zhen, WANG Fu-Yun*, DUAN Yong-Hong, DENG Xiao-Guo, SONG Xiang-Hui, DUAN Yu-Ling, SUN Yi-Nan, ZHANG Cai-Jun, YANG Yu-Dong, ZANG Yi-Ran

GeophysicalExplorationCenter，ChinaEarthquakeAdministration,Zhengzhou450002,China

Yunnan province, located in the southern section of the North-South seismic (SSNSS) belt, is one of the areas with most active seismicity in China mainland, where frequent earthquakes have occurred in recent years. Observations and research in this region are of important significance to understand interaction of plates and geodynamic background. Under the support of the seismic industry special project of China Earthquake Administration (CEA) “China Earthquake Scientific Array Detection-SSNSS”, a nearly EW-trending deep seismic wide-angle reflection/refraction profile was deployed along Zhenkang-Luxi by Geophysical Exploration Center of CEA at the end of 2011. This profile crosses through a number of major tectonic units (such as the Sanjiang fold system, Yangzi platform and South China block) and a series of seismic belts (e.g., the Nanting river fault, Lancangjiang fault, Red River fault and Xiaojiang fault etc.). The length of this profile is 600 km, and the numbers of shots and three-component seismometers are 11 and 400, respectively. In this paper, the finite difference and time-terms methods are used to process the first arrival times for 11 shots of this profile, and the basement velocity structure in this area is obtained. The results show that the shape of basement interface of different tectonic units changes dramatically, with depths ranging from 1.0 km to 7.0 km. The deepest point of the basement is about 7.0 km in the Sanjiang fold system, while the basement is as shallow as about 1.0 km in the Zuogong-Gengma fold system. In the Yangzi block, the basement depth becomes shallow slowly, which is about 5.0 km on average. The eastern segment of this profile is the South China block, where the basement depth shallows rapidly, even exposes on the surface. The lateral velocity heterogeneity is obvious along this profile, and the location of velocity contours with drastic change is consistent with the fault distribution in this area. The surface velocity is relatively high, about 5.2 km·s-1, in the South China block, and down to 4.3 km·s-1and 4.5 km·s-1in the Sanjiang fold system and Yangzi platform, respectively, while increasing to 4.6 km·s-1in the Zuogong-Gengma fold system. Normally, the velocity change is obvious in the vicinity of fault zones, especially showing obvious differences on the basement interfere and both sides of the Red River fault zone, which is clear in the record section of Pg waves. Generally, the stress is easy to accumulate and release at the place where basement interfere and velocity contours change dramatically, and active faults cross each other. Therefore, the frequent earthquakes in this area are closely related to the distribution of these faults. These results are consistent with previous work, and provide a scientific basis for the further research on the background of strong earthquakes and its deep dynamic significance in this region.Keywords Southern section of North-South seismic belt； Finite difference method； Time-terms method； Red River fault zone

10.6038/cjg20151103.

國家自然科學基金項目(41404049;41474077)，地震科技星火計劃項目(XH13035)，中國地震科學臺陣探測——南北地震帶南段(201008001)及中國地震局地球物理勘探中心青年優(yōu)秀科技人才項目(SFGEC2014004)聯(lián)合資助. 中國地震局地球物理勘探中心論著號RCEG201409.

潘素珍，女，1975年生，副研究員，碩士研究生，固體地球物理專業(yè)，主要從事深地震測深數(shù)據(jù)處理及解釋工作.E-mail:panszh@126.com*通訊作者 王夫運，男，1962年生，研究員，博士，固體地球物理專業(yè)，長期從事深地震測深綜合研究工作. E-mail:fuyunwang@x263.net

10.6038/cjg20151103

P315

2015-01-04，2015-11-08收修定稿

潘素珍， 王夫運， 段永紅等. 2015. 滇南及臨近地區(qū)基底結(jié)構——鎮(zhèn)康—瀘西深地震測深剖面結(jié)果.地球物理學報，58(11):3917-3927,

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