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首都圈地区是我国政治经济文化的中心,研究该区的地壳精细结构有助于探查首都圈深部构造及地壳内部动力作用的过程。鉴于该区重要的地理位置、复杂的地质构造和较强的地震活动,该区一直是地学界研究的热点,目前关于首都圈地下结构的研究较多,但尚存在区域面波研究方面的不足,为了全方位获得该区详细地壳结构资料,本文从多科学手段起点出发,搜集了首都圈地震台网记录到的634个地震事件,并从中挑选出274条信噪比高、发育良好的瑞雷面波频散曲线,进行面波频散层析成像,得到了该研究区地壳S波速度结构和地壳的厚度分布情况。分析研究结果得到以下一些初步结论:
1)首都圈地壳可分为地表、基底、上地壳、中地壳、下地壳五层,中地壳整体横波速度表现为弱梯度,局部出现负速度梯度,在下地壳横波速度均呈现不同程度的异常,进一步证实了中地壳低速层的存在这个事实。
2)首都圈S波速度结构揭示了该区速度存在明显横向不均匀性,这是该地区复杂的地质构造特征在地球物理场中的响应;各构造单元均展现出明显不同的速度结构变化,在中地壳层位上,速度变化范围较小;同一构造单元在不同深度的层位上速度变化明显,出现高低速异常交替现象,特别是在上地壳层位以上,张渤断裂带因地壳结构十分破碎,高速和低速异常块体交替明显。
3)研究区地壳平均厚度在29-40km范围内,并且具有从东南向西北逐渐变厚加深的特点,其中张家口附近的张北地区地壳最厚达40km,在华北裂陷盆地地壳厚度为29-32km范围,最薄的部分出现在华北裂陷盆地中部的深浅交叉的异常块体内的冀中坳陷构造中。与其它区域不同,在唐山地震区,中地壳层位显示的低速异常块体伴随着地壳厚度加深,厚度变化相对较大,首都圈历史上的重人地震事件震源区与该区的地壳厚度变化较大区域有很好的对应关系,这与地震人多发生自地壳厚度变化较大的区域是一致的。