渤海OBS2013剖面数据成像及地壳结构研究

摘要

渤海地处环渤海经济圈的中心，承载着沿岸地区的发展与进步。为更好地开展海岸及海洋工程建设，开发当地丰富的油气资源，迫切的需要查明对浅部构造活动具有控制作用的深部地壳结构。渤海作为华北克拉通东部破坏、减薄的核心地区，对其开展深部结构研究，是回答华北克拉通东部破坏、减薄成因及机制问题的必要过程。
　　本论文基于国家863计划重点项目“海陆联合深部地球物理探测关键技术研究”所获得的OBS2013剖面数据，结合已有的研究成果，建立渤海2D地壳速度结构初始模型。在此基础上，通过对OBS数据的处理、分析获得渤海地区丰富的深、浅部震相信息。对拾取到的各震相到时进行射线追踪、走时拟合和模型反演，得到研究区精细的2D地壳速度结构正、反演模型。
　　模型结果显示渤海东南部壳幔结构大致可分为浅部沉积地层（上地壳上部）、上地壳、中地壳、下地壳和上地幔顶部这5层。浅部沉积层厚度在渤中凹陷最大为7.2 km，往胶东隆起方向逐渐减薄为0.5 km，速度为1.69-4.7 km/s；上地壳厚度在5.4-10.1 km之间，上地壳底界面埋深在11-12.9 km之间，速度为5.2-6.35 km/s；中地壳厚度在5.8-7.5 km之间，中地壳底界面埋深为17.9-18.9 km，速度为6.14-6.52 km/s。下地壳厚度在6.7-10.9 km之间，速度为6.4-7.1 km/s，莫霍面埋深为25.5-29.8 km；莫霍面以下上地幔顶部速度为8.0 km/s。
　　将OBS2013剖面结果与渤海已有的两条OBS深地震探测成果及前人的重、磁、震研究成果进行对比分析，得到以下几点认识：（1）渤海地壳厚度在25.5-31 km之间，其中下地壳厚度在5-19 km之间剧烈变化，地壳厚度整体变化接近5 km，推测华北克拉通东部渤海地区100余公里的岩石圈减薄应主要发生在岩石圈地幔；（2）渤海地区莫霍面在渤中凹陷下埋深最浅，为25.5 km，莫霍面与沉积基底面的这种镜像关系是浅部构造对深部壳幔活动的响应；（3）郯庐和张家口-蓬莱断裂带切穿渤海地壳并延伸至上地幔顶部，深、浅部地壳的高、低速异常区和上、中地壳底界面及莫霍面的差异起伏均与断裂带的活动性相关；（4）渤海下地壳与上地幔顶部未见大规模的低速异常，岩浆底侵活动不发育。

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1 前言

1.1 选题依据

1.2 国内外研究现状

1.3 本论文主要内容

2 渤海2013OBS探测与数据处理

2.1 研究区区域地质背景

2.2 OBS探测工作原理

2.3 渤海2013OBS深地震探测

2.4 数据预处理

2.5 常规处理与数据质量分析

3 震相识别

3.1 震相识别基础

3.2 渤海2013OBS震相特征及识别

4 正演模拟及反演

4.1 RAYINVR方法原理

4.2 初始速度结构模型

4.3 射线追踪与正演模拟

4.4 反演成像

5 深部结构特征分析与讨论

5.1 研究区深部地球物理场特征

5.2 渤海OBS2013剖面地壳结构特征

5.3 讨论

6 结论

参考文献

致谢

作者简历及硕士期间发表的论文