膠東半島地殼速度結(jié)構(gòu)及其構(gòu)造意義

潘素珍， 王夫運(yùn)*， 鄭彥鵬， 段玉玲， 劉蘭， 鄧曉果， 宋向輝， 孫一男， 馬策軍， 李怡靑

1 中國(guó)地震局地球物理勘探中心， 鄭州 450002 2 國(guó)家海洋局第一海洋研究所， 青島 266061

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膠東半島地殼速度結(jié)構(gòu)及其構(gòu)造意義

潘素珍1， 王夫運(yùn)1*， 鄭彥鵬2， 段玉玲1， 劉蘭1， 鄧曉果1， 宋向輝1， 孫一男1， 馬策軍1， 李怡靑1

1 中國(guó)地震局地球物理勘探中心， 鄭州 450002 2 國(guó)家海洋局第一海洋研究所， 青島 266061

膠東半島地處華北平原東北部沿海地區(qū)，北東向斷裂帶異常發(fā)育，該區(qū)不僅是華北震區(qū)中、強(qiáng)地震活動(dòng)的頻發(fā)區(qū)，又是中-新生代地殼構(gòu)造活動(dòng)的大陸邊緣帶.中國(guó)東部最大規(guī)模的郯廬斷裂帶縱貫?zāi)z東半島西部，蘇魯超高壓變質(zhì)帶位于該半島南側(cè)，彰顯其地理位置重要而特殊.為深入認(rèn)識(shí)我國(guó)近海與海陸過(guò)渡帶地殼結(jié)構(gòu)特征及其深部動(dòng)力學(xué)背景等基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題，2013年在膠東半島東部實(shí)施了海陸聯(lián)合探測(cè)項(xiàng)目.本文對(duì)布設(shè)的北西向?qū)捊欠瓷?折射探測(cè)剖面進(jìn)行了計(jì)算處理，獲取了該測(cè)線的地殼精細(xì)結(jié)構(gòu)及其構(gòu)造特征.結(jié)果表明：膠東半島地殼結(jié)構(gòu)復(fù)雜，該區(qū)基底埋深較淺，地表速度偏高，地殼速度結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)東西迥異的非均勻性特征，具有橫向分層、縱向分塊的典型特性.作為郯廬斷裂帶重要組成部分的牟平—即墨斷裂帶是膠東半島上非常重要的斷裂帶，該斷裂帶東西兩側(cè)的地殼結(jié)構(gòu)特征差異非常明顯，斷裂帶東側(cè)速度偏低，而西側(cè)速度偏高,地殼各分層界面形態(tài)在該斷裂帶兩側(cè)起伏變化明顯，地殼結(jié)構(gòu)整體上呈現(xiàn)南東淺北西較深的結(jié)構(gòu)特征.總體來(lái)看，膠東半島不同區(qū)段呈現(xiàn)出的結(jié)構(gòu)差異與該區(qū)大地構(gòu)造單元的劃分基本相符，在界面起伏變化明顯的區(qū)域與地表穿過(guò)的斷裂帶遙相呼應(yīng).作為華北板塊和揚(yáng)子塊體相互碰撞的邊緣地帶，膠東半島復(fù)雜的深部結(jié)構(gòu)特征與西太平洋板塊對(duì)其的俯沖擠壓有著密切的關(guān)聯(lián)，該研究對(duì)了解本區(qū)地殼構(gòu)造變化的深部動(dòng)力學(xué)背景有著重要的研究意義.

膠東半島； 郯廬斷裂帶； 海陸聯(lián)合探測(cè)； 地殼速度結(jié)構(gòu)

1 引言

膠東半島地處中國(guó)華北平原東北部沿海地區(qū)，山東省的東部，三面環(huán)海，突出于黃海、渤海之間，北隔渤海與遼東半島遙遙相對(duì)，東隔黃海與朝鮮半島和日本列島相望.膠東半島屬中朝準(zhǔn)地臺(tái)膠遼臺(tái)隆，多山地丘陵，山體走向多為近北東走向.膠東半島隸屬華北塊體并位于華北克拉通的東部邊緣，華北克拉通破壞是中國(guó)東部地質(zhì)演化的重要事件，而巖石圈厚度的巨大變薄是克拉通破壞的重要表現(xiàn)之一.目前對(duì)華北克拉通東部巖石圈破壞的開(kāi)始和結(jié)束時(shí)間以及遭遇破壞的深部構(gòu)造模式有所爭(zhēng)論(鄧晉福等，1994；吳福元和孫德有，1999；吳福元等，2000；Xu,2001；Gao et al.,2002；許文良等，2004；路鳳香等，2006)，但華北克拉通東部中新生代遭遇破壞這一地質(zhì)事實(shí)已被眾多地質(zhì)學(xué)家所證實(shí)(吳福元等，2003；邱瑞照等，2004；于宋月,2007；嵇少丞等，2008；李三忠等，2004).膠東半島位于華北克拉通遭遇破壞的東部邊緣，因此該區(qū)成為我們研究華北東部巖石圈破壞的理想場(chǎng)所，而展開(kāi)對(duì)該區(qū)地殼深部結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步研究可以為華北克拉通東部破壞原因提供更有力的證據(jù)和基礎(chǔ).

膠東地區(qū)為華北板塊和揚(yáng)子板塊的邊緣帶拼合而成(徐貴忠等，2004)，但目前關(guān)于該兩個(gè)塊體的構(gòu)造邊界帶問(wèn)題尚有爭(zhēng)議(曹國(guó)權(quán)，1990；王清晨等，1992；Hacker et al.,1998；翟明國(guó)等，1999；宋明春和王來(lái)明，2000；王來(lái)明等，2001；林偉等，2003；周存亭等，2003；張?jiān)罉虻龋?007).同時(shí)膠東半島又是我國(guó)規(guī)模最大的黃金礦集中區(qū), 在不足大陸0.2%的地區(qū)黃金儲(chǔ)量卻占了全國(guó)的四分之一,該區(qū)可劃分為三個(gè)金礦帶：膠西北(招遠(yuǎn)—萊州)、棲蓬福(蓬萊—棲霞)和牟乳(牟平—乳山)成礦帶(陳光遠(yuǎn)等，1989；翟明國(guó)等，2001；宋明春等，2010；姜曉輝等，2011)，其中，膠西北礦集區(qū)是膠東金礦資源最豐富的地區(qū).研究區(qū)如此集中的金礦產(chǎn)出，近年來(lái)已引起眾多地學(xué)家的廣泛關(guān)注(苗來(lái)成等，1997；鄧軍等，2000；楊進(jìn)輝等，2000，2003；徐貴忠等，2004；崔書學(xué)，2007；宋明春等，2010；姜曉輝等，2011；周起鳳等，2011；蔡亞春等，2011；朱鳳麗和張強(qiáng)，2012；Song et al.,2012a,b；劉述敏等，2014).前人對(duì)膠東半島上金礦形成的地質(zhì)構(gòu)造背景、成礦規(guī)律、成礦作用等都做了深入探討.膠東半島上分布有近北東走向的多條斷裂帶，中國(guó)東部規(guī)模最大的郯廬斷裂帶縱貫半島西部，渤?！嗔褞Т┰讲澈Ｖ边_(dá)膠東半島北部，并與郯廬斷裂帶在渤海中部交匯.半島內(nèi)陸還分布著其他許多規(guī)模不等、方向不一的次級(jí)斷裂活動(dòng)，這樣特定的地質(zhì)構(gòu)造背景，決定了膠東半島及近海是一個(gè)多震地區(qū)，同時(shí)也是華北地震區(qū)中、強(qiáng)地震活動(dòng)最頻繁的斷裂帶、交匯區(qū).燕山運(yùn)動(dòng)以來(lái)，構(gòu)造活動(dòng)和巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，自第三級(jí)至今，區(qū)內(nèi)的新構(gòu)造顯著.海陸邊界往往是極易誘發(fā)地震的特殊場(chǎng)所，膠東半島及其附近地區(qū)繼承了歷史地震活動(dòng)基本特點(diǎn)，是中、小地震和震群的高發(fā)地區(qū)(杜康康等，2010)，該區(qū)頻繁的地震活動(dòng)不僅與該區(qū)特殊的地理位置有關(guān)，同時(shí)位于太平洋板塊俯沖帶的日本地區(qū)的強(qiáng)震活動(dòng)對(duì)魯東—黃海地區(qū)的地震活動(dòng)也具有重要的影響(虞雪君等，1994；鄭建常和蔣海昆，2007).膠東半島作為典型的地震活動(dòng)帶，有歷史地震記載以來(lái)曾多次發(fā)生強(qiáng)震，半島及周邊區(qū)域共發(fā)生6.0級(jí)以上地震7次，7.0級(jí)以上地震5次.膠東半島不但位于華北克拉通遭遇破壞的東部邊界，同時(shí)作為我國(guó)金礦最大的集聚區(qū)又是華北塊體和華南塊體兩大塊體碰撞的交接地帶，近年來(lái)該區(qū)的地震活動(dòng)又異常活躍，因此展開(kāi)對(duì)該區(qū)的深入研究凸顯重要.

為研究膠東半島的地質(zhì)構(gòu)造背景及地震活動(dòng)性，近年來(lái)在該區(qū)開(kāi)展過(guò)多項(xiàng)地球物理的探測(cè)與研究(徐杰等，1998；張先康等，1998；江為為等，2000；張成科等，2002；王夫運(yùn)等，2004；Li et al.,2010,2011；Li et al.,2012a,b；王帥軍等，2013；徐濤等，2014)，為膠東半島地震發(fā)生構(gòu)造背景提供了重要的參考價(jià)值.膠東半島區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造極復(fù)雜，地球物理資料表明華北東部低速塊體與高速塊體并存(馬杏垣，1989；張先康等，1998；王夫運(yùn)等，2004；胥頤等，2006；劉保金等，2012).截止目前已有資料，地震震源皆位于地殼內(nèi)，為了研究地震發(fā)生的孕震機(jī)制和發(fā)震機(jī)理及其地球動(dòng)力學(xué)背景，那么需展開(kāi)對(duì)膠東地區(qū)地殼細(xì)結(jié)構(gòu)的深入研究.為了認(rèn)識(shí)我國(guó)近海與海陸過(guò)渡帶油氣資源形成和自然災(zāi)害發(fā)生的規(guī)律，探索地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)和演化過(guò)程等地質(zhì)基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題，國(guó)家海洋局第一海洋研究所、中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所及中國(guó)地震局地球物理勘探中心等單位共同實(shí)施了“海陸聯(lián)合深部地球物理探測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究“的重要課題.2013年在膠東半島東部布設(shè)一條北西向海陸聯(lián)合探測(cè)剖面，來(lái)更好地探測(cè)膠東半島及其臨近地區(qū)活動(dòng)斷層的深淺構(gòu)造關(guān)系、地震孕震環(huán)境及地殼結(jié)構(gòu)，結(jié)合研究區(qū)其他探測(cè)成果進(jìn)行綜合分析，該研究將對(duì)海陸交接部位的地質(zhì)結(jié)構(gòu)與構(gòu)造研究提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為該區(qū)眾多地球科學(xué)問(wèn)題提供合理的解釋依據(jù).

2 研究區(qū)地質(zhì)概況與測(cè)線布設(shè)

2.1 研究區(qū)地質(zhì)概況

膠東半島主要指郯廬斷裂以東、膠萊盆地以北的廣泛地區(qū)，由膠北隆起、膠萊盆地和膠南造山帶3個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元組成.根據(jù)地質(zhì)圖集(馬麗芳，2002)，研究區(qū)由五臺(tái)褶皺帶，揚(yáng)子褶皺帶及呂梁褶皺帶三大構(gòu)造單元構(gòu)成.膠東半島以一系列的褶皺和變形為特征，且該區(qū)巖漿活動(dòng)十分頻繁，膠北隆起區(qū)和膠南造山帶晚中生代花崗巖類侵入體十分發(fā)育，是我國(guó)東部中生代花崗巖質(zhì)巖石較為發(fā)育的地區(qū)(張?zhí)锖蛷堅(jiān)罉颍?007)，而膠萊盆地則以大量的中酸性火山巖為特征，如圖1示.研究區(qū)西側(cè)以近南北走向的郯廬斷裂帶為界與魯西地塊相隔，南側(cè)為著名的蘇魯超高壓變質(zhì)帶，北界由秦皇島—威海斷裂構(gòu)成.膠東地區(qū)的斷裂構(gòu)造帶十分發(fā)育，地表斷裂構(gòu)造是NE—NNE向斷裂為主的脆性正斷層，典型斷裂包括：黃縣—萊州斷裂帶、招遠(yuǎn)—平度斷裂帶和斜穿半島中部的牟平—即墨斷裂帶等，這些斷裂帶控制了膠東地區(qū)的構(gòu)造演化和金礦成礦作用，是中國(guó)東部郯廬斷裂系的重要組成部分.其中，牟平—即墨斷裂帶是研究區(qū)內(nèi)非常重要的斷裂構(gòu)造,發(fā)育于郯廬斷裂帶東側(cè)的魯東地區(qū)，由多條NNE向、呈雁列展布的斷裂組成，從西向東依次為：桃村—東陡山斷裂，郭城斷裂，朱吳斷裂和海陽(yáng)斷裂(如圖1所示).牟平—即墨斷裂帶作為郯廬斷裂系統(tǒng)的主要組成之一，向北越過(guò)北黃海，與鴨綠江斷裂相接，向南斜切蘇魯造山帶，與日照斷裂相連(張?jiān)罉虻龋?007)，同時(shí)該斷裂帶在白堊紀(jì)控制了膠萊盆地的形成和發(fā)育.夾于郯廬斷裂帶和牟平—即墨斷裂帶之間的為膠北隆起，也稱為膠北地體(張?zhí)锖蛷堅(jiān)罉颍?008)，由廣泛出露的變質(zhì)基底組成，其中招遠(yuǎn)—平度斷裂帶是膠北隆起區(qū)規(guī)模最大的區(qū)域斷裂，走向呈S型，為膠東半島金礦的主要控礦斷裂.膠東地區(qū)巖漿活動(dòng)十分頻繁，從太古代到新生代都有發(fā)育，以燕山期巖漿活動(dòng)最為強(qiáng)烈.膠東半島大地構(gòu)造位置屬濱太平洋成礦帶，是中—新生代活動(dòng)的大陸邊緣帶，有著深部殼-幔結(jié)構(gòu)演變的原因，該區(qū)在早中生代經(jīng)歷了揚(yáng)子和華北陸塊的俯沖碰撞作用，其后進(jìn)入了中國(guó)東部古太平洋構(gòu)造與作用時(shí)期(胡受奚等，1994)，并經(jīng)歷了巖石圈的巨大減薄和中生代“成礦大爆發(fā)”(吳福元等，2000；Yang et a1.，2003；Zhai et a1.，2004；邱瑞照等,2004；李三忠等，2004).大規(guī)模的燕山期巖漿斷陷盆地的形成和成礦爆發(fā)其實(shí)質(zhì)是深部地質(zhì)構(gòu)造特征的顯示.華北地臺(tái)是中國(guó)最古老的大陸克拉通和重要的成礦區(qū)，而作為華北地臺(tái)東部邊緣的膠東半島，其深部地殼結(jié)構(gòu)及其深部動(dòng)力學(xué)過(guò)程的探討無(wú)疑具有重要的研究意義.

圖1 剖面位置與地質(zhì)構(gòu)造圖Fig.1 Map showing location of seismic sounding profile and geological structure

2.2 測(cè)線位置與數(shù)據(jù)采集

為更好執(zhí)行“海陸聯(lián)合深部地球物理探測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究”的重要課題，受國(guó)家海洋局第一海洋研究所、中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所的委托，中國(guó)地震局地球物理勘探中心承擔(dān)了該項(xiàng)目陸地地震探測(cè)剖面的地震探測(cè)工作.按照項(xiàng)目的要求，在膠東半島陸地區(qū)域布設(shè)一條北西向主動(dòng)源深地震寬角反射/折射探測(cè)剖面，如圖1所示.探測(cè)陸地剖面南東起山東海陽(yáng)市的東南海邊，經(jīng)棲霞向北西至蓬萊市的西南方向海灘附近，探測(cè)剖面的陸地最大觀測(cè)長(zhǎng)度約130 km左右(圖1中粗黑色實(shí)線)，再向測(cè)線兩端的黃海和渤海灣分別延伸(圖1中粗黑色虛線)，形成一條總長(zhǎng)500 km左右的海陸聯(lián)合地震探測(cè)剖面.陸地探測(cè)剖面沿線布設(shè)110臺(tái)三分量數(shù)字地震儀器，觀測(cè)點(diǎn)距1.0～1.3 km.探測(cè)剖面在山東海陽(yáng)海灘(東經(jīng)：121°06.5514′，北緯：36°42.4297′)和棲霞附近(東經(jīng)：120°56.7298′，北緯：37°12.5562′)共布設(shè)2個(gè)人工爆炸點(diǎn)，炮點(diǎn)樁號(hào)分別為310 km和367 km.該深地震探測(cè)剖面自東向西穿過(guò)了多條地質(zhì)斷裂帶，由于受野外地質(zhì)和交通條件的限制，為了壓制干擾、提高儀器觀測(cè)的信噪比，布置觀測(cè)儀器時(shí)盡可能避開(kāi)主要的交通干線、沿靠近測(cè)線的簡(jiǎn)易公路、村間小道布設(shè)，為地震資料的獲取及后期資料的處理及解釋奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

本次實(shí)施的海洋-陸地聯(lián)合地震探測(cè)，利用陸地人工源爆破激發(fā)、海底檢波器遠(yuǎn)距離記錄觀測(cè)來(lái)自地殼上地幔結(jié)構(gòu)信息，這在深地震探測(cè)方面開(kāi)展的工作較少，沒(méi)有成功的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，因此，本次工作是一項(xiàng)試驗(yàn)性探測(cè)研究工作.該項(xiàng)目的野外數(shù)據(jù)采集工作于2013年8月完成，通過(guò)2個(gè)炮點(diǎn)的爆破和黃海、渤海灣氣槍激發(fā)，獲得沿陸地觀測(cè)剖面反映基底、地殼結(jié)構(gòu)的地震波信息.利用陸地地震剖面東南端炮點(diǎn)近2.8噸較大藥量的爆破激發(fā)，在海洋布置的觀測(cè)儀器希望能夠記錄觀測(cè)到反映山東膠東半島及其與渤?！S海海域連接的區(qū)域地殼結(jié)構(gòu)的信息.圖1中黑色細(xì)實(shí)線為2009年國(guó)家重點(diǎn)自然科學(xué)基金“華北克拉通超長(zhǎng)探測(cè)剖面項(xiàng)目”在膠東半島布設(shè)的測(cè)線.與本次探測(cè)剖面相交于膠東半島的中部，本文將展開(kāi)對(duì)膠東半島陸地布設(shè)的寬角反射/折射剖面進(jìn)行計(jì)算與分析，并同時(shí)結(jié)合2009年布設(shè)的超長(zhǎng)剖面探測(cè)結(jié)果對(duì)研究區(qū)的地殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合的探討和研究.

3 結(jié)果與分析

在獲取沿線海陽(yáng)和棲霞兩炮地震記錄的基礎(chǔ)上，采取多種手段和方法進(jìn)行震相的識(shí)別和對(duì)比，通過(guò)計(jì)算反射波組的單點(diǎn)深度來(lái)進(jìn)一步檢測(cè)讀取波組到時(shí)的合理性，利用多種一維方法對(duì)各波組進(jìn)行一維速度深度的計(jì)算，為下一步的二維模型構(gòu)建提供基本模型.此次布設(shè)的探測(cè)剖面共識(shí)別對(duì)比出Pg,P1,P2,P3,Pm共五組震相，其中Pg波為來(lái)自基底界面的折射波，P1、P2兩波組是來(lái)自上地殼內(nèi)C1和C2兩界面的反射波，P3波組是來(lái)自下地殼內(nèi)C3界面的反射波，Pm是來(lái)自莫霍界面的反射波.在所識(shí)別對(duì)比出的五組震相中，Pg、Pm為優(yōu)勢(shì)波組，能量強(qiáng)，并能連續(xù)的對(duì)比追蹤，而其他波組相比較而言相對(duì)較弱，個(gè)別震相在部分區(qū)段缺失.圖2a和圖3a為測(cè)線海陽(yáng)炮和棲霞炮兩炮的地震記錄截面圖，Pg、P1、P2、Pm四個(gè)波組在SP1、SP2兩炮3支的記錄截面上基本上都能識(shí)別對(duì)比.P3波組僅在SP2炮西支被記錄到，且能量較強(qiáng)、連續(xù)性較好，P1波組在SP2炮西支記錄截面上同樣表現(xiàn)了能量強(qiáng)、連續(xù)性好的特征.在2009年華北克拉通重點(diǎn)基金項(xiàng)目中也尚未發(fā)現(xiàn)震相清晰和能量較強(qiáng)的P3震相，以上各個(gè)波組呈現(xiàn)的不同特性說(shuō)明研究區(qū)東西兩段殼內(nèi)結(jié)構(gòu)與構(gòu)造存在很大的差異.在震相識(shí)別和讀取的基礎(chǔ)上，我們對(duì)兩炮進(jìn)行了理論地震圖的計(jì)算，如圖2b、圖3b所示.我們根據(jù)一維地殼平均速度深度結(jié)果建立了二維地殼初始模型，經(jīng)過(guò)對(duì)模型的多次修正，并利用射線追蹤正演計(jì)算對(duì)各組震相進(jìn)行了射線的追蹤和走時(shí)擬合(徐濤等，2004,2014；Xu et al.，2006，2010，2014；李飛等，2013)，使得理論到時(shí)和實(shí)際到時(shí)達(dá)到最終的最佳擬合.圖2c—d和圖3c—d分別為海陽(yáng)炮及棲霞炮的最終走時(shí)擬合及射線追蹤圖.在射線追蹤和走時(shí)擬合的基礎(chǔ)上，我們得到該剖面最終的二維地殼結(jié)構(gòu)模型(如圖4所示).從研究區(qū)最終二維地殼結(jié)構(gòu)模型中，我們得到研究區(qū)地殼可劃分為上地殼和下地殼兩層結(jié)構(gòu)，其中C2界面為上、下地殼的分界，M界面為殼幔的分界.

圖2 海陽(yáng)炮地震記錄截面(a)、理論地震圖(b)、走時(shí)擬合(c)及射線分布圖(d)Fig.2 Record sections(a),synthetic seismograms(b),travel time fitting(c) and ray tracing(d) of Haiyang shot

圖3 棲霞炮地震記錄截面(a)、理論地震圖(b)、走時(shí)擬合(c)及射線分布圖(d)Fig.3 Record sections (a), synthetic seismograms (b), travel time fitting (c) and ray tracing (d) of Xixia shot

圖4 海陽(yáng)—棲霞探測(cè)剖面二維地殼結(jié)構(gòu)圖Fig.4 2D crustal velocity and structure along Haiyang—Xixia profile

上地殼是指G界面到C2界面之間的層位，是由Pg、P1和P2波組所確定.在上地殼內(nèi)部又可分為三層：G界面之上的沉積層包括基巖出露地段的基巖上部的風(fēng)化層為第一層,該層為一強(qiáng)速度梯度層.從圖2a和圖3a的記錄截面圖上我們發(fā)現(xiàn)，該層的速度和覆蓋層的厚度無(wú)論從縱向還是橫向都存在明顯的非均勻性.與華北地塊其他地區(qū)相比，Pg到時(shí)延遲時(shí)間較短，有較薄的覆蓋層，該地區(qū)大部分地段基巖出露地表，并分布大面積花崗巖體，沿測(cè)線地表速度較大，由地表向下呈正梯度變化.G界面厚度為0.5～3.0 km，在剖面東端和中部G界面較薄，在剖面棲霞以西相對(duì)較厚；第二層為G界面至C1界面之間的地層，該層速度由基底頂部的5.80～6.00 km·s-1變化至C1界面上部6.10～6.20 km·s-1，為一較弱的正速度梯度層.C1界面沿測(cè)線起伏特征明顯，埋深在12.0～17.0 km間變化，在測(cè)線350 km樁號(hào)附近呈現(xiàn)明顯的下凹特征，達(dá)到最深約17.0 km左右，而到了棲霞附近該界面又快速隆起，達(dá)到最淺約12.0 km左右，沿測(cè)線繼續(xù)向西該界面緩慢變深后變淺；第三層為C 1界面至C2界面的地層，該層速度由C1界面下部的6.22～6.35 km·s-1變化至C2界面上部6.27～6.40 km·s-1，剖面西段為一弱正速度梯度層，東段則出現(xiàn)速度逆轉(zhuǎn)，表現(xiàn)為低速結(jié)構(gòu)特征，最低速度為6.15 km·s-1左右.C2界面埋深為18.5～23.5 km，界面沿測(cè)線局部起伏明顯，趨勢(shì)特征基本與C1界面一致.該層速度整體上呈現(xiàn)測(cè)線東段比西段速度偏低的特征，低速層的存在和界面的不同速度跳躍，體現(xiàn)了剖面東西兩段在該層的速度結(jié)構(gòu)和構(gòu)造上的明顯差異.

下地殼指C2至M界面之間的層位，是由P2、P3和Pm波組所確定的.從圖2a和圖3a中我們可以看出,在測(cè)線中東段尚未發(fā)現(xiàn)反應(yīng)C3界面的P3震相,這和圖1中2009所布設(shè)的華北克拉通超長(zhǎng)剖面在膠東半島的地震記錄震相特征相一致(王帥軍等，2013).存在于測(cè)線中西段的C3界面起伏變化幅度不大，界面埋深約29.0～30.0 km.由于C3界面的存在，下地殼結(jié)構(gòu)在剖面西段分成了兩層，由C2界面下方速度為6.53～6.60 km·s-1至C3界面上方速度6.57～6.62 km·s-1，C3界面下方速度由6.75～6.86 km·s-1，再向下變化至M面速度為6.80～7.06 km·s-1.在測(cè)線東段下地殼由C2頂部6.42～6.58 km·s-1速度變化為底部為6.74～6.80 km·s-1，自上而下速度梯度逐漸加強(qiáng)，表明了沿測(cè)線不同區(qū)段速度結(jié)構(gòu)的差異特征.由于C3界面的介入，使得下地殼的速度結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的復(fù)雜程度增加，相比而言，剖面東段速度結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，C2界面到M界面基本上呈正速度梯度變化，接近M面速度梯度增強(qiáng)，相對(duì)西段速度較低；剖面西段C3界面上下都呈正速度梯度變化，上方較弱下方較強(qiáng)，相對(duì)東段速度較高.M界面埋深為32.0～35.0 km，剖面起伏較明顯，剖面中段較深約為34.0～35.0 km，向兩端延伸逐漸減淺至32.0～32.5 km，呈現(xiàn)中間深兩端淺的趨勢(shì)特征，同時(shí)下地殼的厚度呈現(xiàn)東薄西厚的趨勢(shì)特征.

4 結(jié)論與討論

研究區(qū)二維地殼探測(cè)結(jié)果顯示膠東半島基底埋深較淺，地表速度偏高.相關(guān)研究(張學(xué)民等，2007)通過(guò)計(jì)算該區(qū)布設(shè)的多個(gè)臺(tái)站的波速比結(jié)果發(fā)現(xiàn)膠東地區(qū)的波速比與華北其他地區(qū)相比偏高，可能與該區(qū)較薄的地表沉積物及廣泛發(fā)育的花崗巖和高壓變質(zhì)巖相關(guān).基底埋深從東部沿海到西部蓬萊呈逐漸加深的變化趨勢(shì)，在個(gè)別區(qū)段起伏變化明顯，在測(cè)線西端蓬萊附近基底達(dá)到最深約3.0 km·s-1左右.從最終的二維地殼結(jié)構(gòu)特征來(lái)看，沿剖面地殼結(jié)構(gòu)具有明顯的橫向分層、縱向分塊特征.作為郯廬斷裂帶重要組成部分的牟平—即墨斷裂帶是膠東半島上非常重要的斷裂帶，該斷裂帶東西兩側(cè)的地殼結(jié)構(gòu)特征差異非常明顯，斷裂帶東側(cè)速度偏低，而西側(cè)速度偏高,地殼各分層界面形態(tài)在該斷裂帶兩側(cè)起伏變化明顯，可以看出該斷裂帶對(duì)膠東半島的深部動(dòng)力學(xué)背景的研究具有重要的價(jià)值.膠東半島地殼厚度呈現(xiàn)中間厚兩側(cè)薄的特征，在棲霞附近地殼達(dá)到最厚約34.0 km，兩端較薄約31.0 km左右.從基底界面的變化形態(tài)與地殼厚度的趨勢(shì)特征可以看出二者之間存在很好的耦合關(guān)系，在基底較淺處地殼較厚，而在基底較深處地殼相對(duì)較薄.研究區(qū)上地殼厚度呈現(xiàn)明顯的西薄東厚的特征，而下地殼則表現(xiàn)出東薄西厚的變化特征，上下地殼的解耦特征從而體現(xiàn)該區(qū)地殼的深部動(dòng)力學(xué)機(jī)制異常復(fù)雜，而膠東半島不但位于太平洋板塊向歐亞板塊俯沖的海陸構(gòu)造的邊緣，同時(shí)又處于華北地塊和揚(yáng)子地塊的擠壓拼接帶，在兩種動(dòng)力學(xué)背景的綜合作用下而導(dǎo)致該區(qū)現(xiàn)今復(fù)雜的地殼結(jié)構(gòu)特征，同時(shí)從分布于該區(qū)NNE向斷裂帶的展布來(lái)看，太平洋板塊對(duì)膠東半島的俯沖起到了更加決定性的推動(dòng)作用.

根據(jù)該測(cè)線二維速度等值線和界面起伏變化特征，顯示膠東半島下方深部地殼結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在剖面330 km和340 km樁號(hào)附近速度等值線在G界面上下有明顯的起伏變化，這兩個(gè)樁號(hào)附近的位置與地表穿過(guò)的朱吳斷裂和郭城斷裂相對(duì)應(yīng)，Pg震相在SP1和SP2兩炮記錄截面上顯示了波形紊亂到時(shí)滯后的現(xiàn)象而在C1界面之上這兩條斷裂附近速度變化相對(duì)均勻，因此推斷這兩條斷裂穿透基底中止于C1界面以上.在剖面355 km樁號(hào)附近該測(cè)線東西兩側(cè)由淺至深地殼速度結(jié)構(gòu)在縱向和橫向上均存在明顯的非均勻性，該樁號(hào)與牟平—即墨斷裂帶的桃村斷裂相對(duì)應(yīng)，G界面在該處有較明顯的變化，向東有一加深趨勢(shì)，在SP1和SP2炮記錄截面圖上Pg波在該處有明顯的到時(shí)滯后且波形紊亂特征，說(shuō)明該斷裂在淺部有斷裂跡象.該斷裂帶東段與西段震相相比波形紊亂，能量相對(duì)較弱，震相難以連續(xù)對(duì)比和較遠(yuǎn)追蹤，尤其是在測(cè)線西段P3震相的出現(xiàn)及P1震相的能量加強(qiáng)，震相差異反射出斷裂帶兩側(cè)巖性的不同.二維地殼速度結(jié)構(gòu)圖上可以看出從地表到莫霍界面桃村斷裂帶兩側(cè)的速度結(jié)構(gòu)變化更為明顯，斷裂帶以東速度偏低，以西速度偏高，呈現(xiàn)東西兩側(cè)迥異的不同塊體特征.并且C1、C2和M界面在該斷裂帶附近都出現(xiàn)不同程度的隆起或下凹特征，且C3界面只出現(xiàn)在剖面的西段，因此我們進(jìn)一步推斷桃村斷裂可能為深切地殼的大斷裂，從而使得地殼下部的韌性變形過(guò)渡到地殼中、上部的脆性變形，相交的脆韌轉(zhuǎn)換帶在區(qū)域應(yīng)力的作用下往往就成為了中強(qiáng)地震發(fā)生的場(chǎng)所，與而相關(guān)研究(王志才等，2006)指出桃村斷裂帶附近為中強(qiáng)地震發(fā)生的有利部位相吻合.前人研究結(jié)果表明膠東地區(qū)為華北塊體和華南塊體碰撞的邊界，但關(guān)于兩個(gè)塊體碰撞的邊界位置尚有爭(zhēng)論(曹國(guó)權(quán)，1990；王清晨等，1992；Hacker et al.,1998；翟明國(guó)等，1999；宋明春和王來(lái)明，2000；王來(lái)明等，2001；周存亭等，2003；林偉等，2003；張?jiān)罉虻龋?007)，而從穿過(guò)膠東半島所布設(shè)剖面所獲結(jié)果我們推斷桃村斷裂可能為華北、華南兩個(gè)塊體碰撞邊界的深部體現(xiàn)，這對(duì)我們認(rèn)識(shí)中國(guó)東部地區(qū)板塊拼合有著重要的研究意義.

膠東半島在中、新生代時(shí)期發(fā)生了多個(gè)重要地質(zhì)事件，諸如華北克拉通東部巖石圈遭遇破壞、膠東半島地殼隆升、金礦大爆發(fā)以及頻繁的巖漿活動(dòng)等，從各地質(zhì)事件發(fā)生時(shí)間的接近性可以推斷該區(qū)各地質(zhì)事件之間必然存在著一定的關(guān)聯(lián).華北克拉通東部巖石圈減薄作為最重要的地質(zhì)事件，盡管對(duì)其原因有多種動(dòng)力學(xué)機(jī)制來(lái)進(jìn)行解釋，但巖石圈拆沉作為其中一種動(dòng)力學(xué)模式更能合理解釋其減薄原因而被人們廣泛認(rèn)同(吳福元等，2003),由于古太平洋板塊的俯沖使華北克拉通東部巖石圈加厚，加厚巖石圈由于拆沉作用而導(dǎo)致地幔巖漿底侵和上涌，從而致使地殼隆升而減薄.大規(guī)模的燕山期巖漿活動(dòng)、斷陷盆地形成和短時(shí)期的成礦大爆發(fā)可以看為是華北克拉通巖石圈減薄深部過(guò)程的淺部響應(yīng).有關(guān)研究(張華鋒等，2006)認(rèn)為地殼的伸展減薄可能對(duì)中下地殼厚度產(chǎn)生影響，認(rèn)為地殼的伸展減薄應(yīng)主要發(fā)生在塑性變形的下地殼，上地殼則主要表現(xiàn)為脆性活動(dòng)，而局部的地層褶皺不會(huì)影響大范圍的上地殼厚度.這和我們此次膠東地區(qū)獲取的二維地殼結(jié)構(gòu)結(jié)果很吻合，上地殼較厚和其他地區(qū)差別不大，而下地殼厚度則相對(duì)較薄.該區(qū)地殼早白堊紀(jì)前厚度大于40 km(張華鋒等，2006),而從此次剖面地殼結(jié)果顯示膠東地區(qū)地殼厚度在31～34 km之間，顯然該區(qū)整個(gè)地殼發(fā)生了減薄作用，而地殼變薄主要發(fā)生在下地殼.由此可以說(shuō)地殼結(jié)構(gòu)的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是巖石圈深部運(yùn)動(dòng)過(guò)程在淺部的體現(xiàn)和響應(yīng)，華北克拉通東部巖石圈的巨量減薄誘發(fā)了膠東半島強(qiáng)烈而廣泛的巖漿活動(dòng)和爆發(fā)式成礦作用.

致謝 感謝國(guó)家海洋局第一海洋研究所、中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所對(duì)本項(xiàng)目的大力支持和幫助，郝天姚研究員，劉保華研究員、劉少華老師等諸多專家對(duì)該結(jié)果的探討與討論，中國(guó)地震局物探中心諸多同事對(duì)該項(xiàng)目的大力支持，以及兩名審稿人的認(rèn)真審閱及其中肯的建議，正是由于他們才使本論文質(zhì)量得到進(jìn)一步提升，在此表示衷心感謝.

Cai Y C, Fan H R, Hu F F, et al. 2011. Ore-forming fluids, stable isotope and mineralizing age of the Hubazhuang gold deposit, Jiaodong Peninsula of eastern China.ActaPetrologicaSinica(in Chinese), 27(5): 1341-1351.

Cao G Q. 1990. Preliminary discussion on “ Jiaonanterrane”.ShandongGeology(in Chinese), 6(2): 1-10.

Chen G Y, Shao W, Sun D S. 1989. Jiaodong Gold ore Genetic Mineralogy and Prospecting (in Chinese). Chongqing: Chongqing Publishing House, 125-234.Cui S X. 2007. Analysis on south widening and ore prospecting future of Jiaojia fault belt.GeologyofShandong(in Chinese), 23(10): 7-10.

Deng J, Yang L Q, Fang Y, et al. 2000. Crust-mantle interaction and Ore-forming effect of gold ore deposits concentrated area in Jiaodong, Shandong. China.ScientiaGeologicaSinica(in Chinese), 35(1): 60-70.Deng J F, Mo X X, Zhao H L, et al. 1994. Lithosphere root/de-rooting and activation of the east China continent.Geoscience(in Chinese), 8(3): 349-356.

Du K K, Kong Y, Li X R. 2010. Study of the geological disaster and the control countermeasure in the Jiaodong Peninsula.JournalofGeologicalHazardsandEnvironmentPreservation(in Chinese), 21(3): 12-17.

Gao S, Rudnick R L, Carlson R W, et al. 2002. Re-Os evidence for replacement of ancient mantle lithosphere beneath the North China Craton.EarthandPlanetaryScienceLetters, 198(3-4): 307-322.

Hacker B R, Ratschbacher L, Webb L, et al. 1998. U-Pb zircon ages constrain the architecture of the ultrahigh-pressure Qinling-Dabie orogen, China.EarthPlanet.Sci.Lett., 161(1-4): 215-230.

Hu S X, Zhao Y Y, Hu Z H, et al. 1994. Evolution and development of tectonics and magmatism at the active continental margin of the east china (E 106°) during Mesozoic and Cenozoic.ActaPetrologicaSinica(in Chinese), 10(4): 370-381.

Ji S C, Wang Q, Xu Z Q. 2008. Break-Up of the North China craton through lithospheric thinning.ActaGeologicaSinica(in Chinese), 82(2): 174-193.

Jiang W W, Hao T Y, Jiao C M, et al. 2000. The characters of gravity and magnetic fields and crustal strcture from Qingzhou to Muping, Shandong Province.GeophysicsProcesses(in Chinese), 15(4): 18-26, doi: 10.3969/j.issn.1004-2903.2000.04.003.Jiang X H, Fan H R, Hu F F, et al. 2011. Comparative studies on fluid inclusion in different depths and ore genesis of the Sanshandao gold deposit, Jiaodong Peninsula.ActaPetrologicaSinica(in Chinese), 27(5): 1327-1340.

Li F, Xu T, Wu Z B, et al. 2013. Segmentally iterative ray tracing in 3-D heterogeneous geological models.ChineseJournalofGeophysics(in Chinese), 56(10): 3514-3522, doi: 10.6038/cjg20131026.

Li S Z, Liu J Z, Zhao G C, et al. 2004. Key geochronology of Mesozoic deformation in the eastern block of the North China Craton and its constraints on regional tectonics: a case of Jiaodong and Liaodong Peninsula.ActaPetrologicaSinica(in Chinese), 20(3): 633-646.

Li S Z, Kusky T M, Zhao G C, et al. 2010. Two-stage Triassic exhumation of HP-UHP terranes in the western Dabie orogen of China: constraints from structural geology.Tectonophysics, 490(3-4): 267-293.

Li S Z, Kusky T M, Zhao G C, et al. 2011. Thermochronological constraints on two-stage extrusion of HP/UHP terranes in the Dabie-Sulu orogen, east-central China.Tectonophysics, 504(1-4): 25-42.

Li S Z, Zhao G C, Dai L M, et al. 2012a. Cenozoic faulting of the Bohai Bay Basin and its bearing on the destruction of the eastern North China Craton.JournalofAsianEarthSciences, 47: 80-93.

Li S Z, Zhao G C, Santosh M, et al. 2012b. Paleoproterozoic structural evolution of the southern segment of the Jiao-Liao-Ji Belt.NorthChinaCraton.PrecambrianResearch, 200-203: 59-73.

Lin W, Faure M, Wang Q C. 2003. Mesozoic geometry and kinematics in the Jiaodong peninsula and its tectonic evolution.ChineseJournalofGeology(in Chinese), 38(4): 495-505.

Liu B J, He H L, Shi J H, et al. 2012. Crustal Structure and active faults of the Tangyin Graben in the Eastern Margin of Taihang Mountain.ChineseJournalofGeophysics(in Chinese), 55(10): 3266-3276, doi: 10.6038/j.issn.0001-5733.2012.10.009. Liu S M, Wang S, Shi G F, et al. 2014. The geological characteristics and structural ore-controlling rules of Xiazhuang gold mine, Laixi city, Shandong Province.ChinaMiningMagazine(in Chinese), 23(3): 80-87. Lu F X, Zheng J P, Shao J A, et al. 2006. Asthenospheric upwelling and lithospheric thinning in late Cretaceous-Cenozoic in eastern North China.EarthScienceFrontiers(in Chinese), 13(2): 86-92.

Ma L F. 2002. The Geological Atlas of China (in Chinese). Beijing: Geological Publishing House, 38-39.

Ma X Y. 1989. Lithospheric Dynamics Atlas of China (in Chinese). Beijing: China Cartographic Publishing House.

Miao L C, Luo Z K, Guan K, et al. 1997. The evolution of the ore-controlling faults in the Zhaoye gold belt, eastern Shandong province.ContributionstoGeologyandMineralResourcesResearch(in Chinese), 12(1): 26-35.

Qiu R Z, Deng J F, Zhou S, et al. 2005. Lithosphere types in North China: Evidence from geology and geophysics.ScienceinChinaSer.DEarthSciences, 48(11): 1809-1827.

Song M C, Cui S X, Zhou M L, et al. 2010. The deep oversize gold deposit in the Jiaojia field, Shandong Province and its enlightenment for the Jiaojia-type gold deposits.ActaGeologicaSinica(in Chinese), 84(9): 1349-1358.

Song M C, Wan G P, Cao C G, et al. 2012a. Geophysical-Geological Interpretation and Deep-seated gold deposit prospecting in Sanshandong-Jiaojia area, Eastern Shandong province, China.ActaGeologicaSinica, 86(3): 640-652.

Song M C, Wang L M. 2000. The latest understandings of fundamental geology of Jiaonan orogenic belt.RegionalGeologyofChina(in Chinese), 19(1): 1-6.

Song M C, Yi P H, Xu J X, et al. 2012b. A step metallogenetic model for gold deposits in the northwestern Shandong Peninsula, China.EarthSciences, 55(6): 940-948.

Wang F Y, Zhang X K, Chen Y, et al. 2004. 2-D P-wave velocity structure in the mid-east segment of Zhangjiakou—Bohai tectonic zone: Anxin-Xianghe-Kuancheng DSS profile.ActaSeismologicaSinica(in Chinese), 26(S1): 31-41.Wang L M, Song M C, Wang P C. 2001. Study development on Jiaonan-Weihai tectonic belt and discussion of some important geological problems.GeologyofShandong(in Chinese), 18(3-4): 78-83.

Wang Q C, Zhang R Y, Cong B L, et al. 1992. Eclogites in eastern Shandong-northern Jiangsu region: their structure and exhumation mechanism.ActaPetrologicaSinica(in Chinese), 8(2): 153-160.

Wang S J, Wang F Y, Zhang J S, et al. 2013. Crustal structure and its features in the southwest margin of Bohai bay and adjacent areas.SeismologyandGeology(in Chinese), 35(2): 278-289.

Wang Z C, Deng Q D, Du X S, et al. 2006. Active fault survey on the Tanlu fault zone in Laizhou bay.ActaSeismologicaSinica(in Chinese), 28(5): 493-503.

Wu F Y, Ge W C, Sun D Y, et al. 2003. Discussions on the lithospheric thinning in Eastern China.EarthScienceFrontiers(ChinaUniversityofGeosciences,Beijing) (in Chinese), 10(3): 51-60.

Wu F Y, Sun D Y. 1999. The mesozoic magmatism and lithospheric thinning in eastern China.JournalofChangchunUniversityofScienceandTechnology(in Chinese), 29(4): 313-318.

Wu F Y, Sun D Y, Zhang G L, et al. 2000. Deep geodynamics of Yanshan movement.GeologicalJournalofChinaUniversities(in Chinese), 6(3): 379-388.

Xu G Z, Cai Y J, Zhou R, et al. 2004. Discussion on the dynamic conditions of formation of Jiaolai Basin and its relation to gold mineralization.Geoscience(in Chinese), 18(1): 8-16.

Xu J, Song C Q, Chu Q Z. 1998. Preliminary study on the seismotectonic characters of the Zhangjiakou-Penglai Fault zone.SeismologyandGeology(in Chinese), 20(2): 125-134.

Xu T, Li F, Wu Z B, et al. 2014. A successive three-point perturbation method for fast ray tracing in complex 2D and 3D geological models.Tectonophysics, 627: 72-81. doi: 10.1016/j.tecto.2014.02.12.

Xu T, Xu G M, Gao E G, et al. 2004. Block modeling and shooting ray tracing in complex 3-D media.ChineseJournalofGeophysics(in Chinese), 47(6): 1118-1126, doi: 10.3321/j.issn:0001-5733.2004.06.027.

Xu T, Xu G M, Gao E G, et al. 2006. Block modeling and segmentally iterative ray tracing in complex 3D media.Geophysics, 71(3): T41-T51.Xu T, Zhang Z J, Gao E G, et al. 2010. Segmentally iterative ray tracing in complex 2D and 3D heterogeneous block models.BulletinoftheSeismologicalSocietyofAmerica, 100(2): 841-850.

Xu T, Zhang Z J, Tian X B, et al. 2014. Crustal structure beneath the Middle-Lower Yangtze metallogenic belt and its surrounding areas: Constraints from active source seismic experiment along the Lixin to Yixing profile in East China.ActaPetrologicaSinica(in Chinese), 30(4): 918-930.

Xu W L, Wang Q H, Wang D Y, et al. 2004. Processes and mechanism of Mesozoic lithospheric thinning in eastern North China Craton: Evidence from Mesozoic igneous rocks and deep-seated xenoliths.EarthScienceFrontiers(ChinaUniversityofGeosciences,Beijing) (in Chinese), 11(3): 309-317.

Xu Y, Liu J H, Hao T Y, et al. 2006. P wave velocity structure and tectonics analysis of lithospheric mantle in eastern chin-a seas and adjacent regions.ChineseJournalofGeophysics(in Chinese), 49(4): 1053-1061, doi: 10.3321/j.issn:0001-5733.2006.04.017.

Xu Y G. 2001. Thermo-tectonic destruction of the Archaean lithospheric keel beneath eastern China: evidence, timing and mechanism.PhysicsandChemistryoftheEarth,PartA, 26(9-10): 747-757.

Yang J H, Wu F Y, Wilde S A, et al. 2003. A review of the geodynamic setting of large-scale late Mesozoic gold mineralization in the North China craton: An association with lithospheric thinning.OreGeol.Rev., 23(3-4): 125-152.

Yang J H, Zhou X H, Chen L L. 2000. Dating of gold mineralization for super-large altered tectonite-type gold deposits in Northwestern Jiaodong Peninsula and its implications for gold metallogeny.ActaPetrologicaSinica(in Chinese), 16(3): 454-458.

Yang J H, Zhu M F, Liu W, et al. 2003. Geochemistry and petrogenesis of Guojialing granodiorites from the northwestern Jiaodong Peninsula, eastern China.ActaPetrologicaSinica(in Chinese), 19(4): 692-700.

Yu S Y, Xu Y G, Huang X L, et al. 2007. Comparison of composition and thermal state of the upper mantle beneath northeast and north China: Implication for lithospheric thinning in eastern China.ActaPetrologicaSinica(in Chinese), 23(6): 1252-1268.

Yu X J, Feng D Y, Jiang C, et al. 1994. A study on correlativity of strong and moderate earthquakes in East China and strong earthquakes in Japan marine regions.EarthquakeResearchinChina, 10(1): 38-46.

Zhai M G, Cong B L, Guo J H, et al. 1999. Sm-Nd geochronology and petrography of garnet pyroxene granulites in the Northern Sulu region and their geotectonic implication.ScientiaGeologicaSinica(in Chinese), 34(3): 301-310.

Zhai M G, Yang J H, Liu W J. 2001. Large gold concentration area on Jiaonan and Large-scale mineralization.ScienceinChina(SeriesD), 31(7): 545-551.

Zhai M G, Zhu X X, Liu J M, et al. 2004. Time range of Mesozoic tectonic regime inversion in eastern North China Block.ScienceinChina(SeriesD), 47(2): 151-159.

Zhang C K, Zhang X K, Zhao J R, et al. 2002. Study and review on crust—mantle velocity structure in Bohai Bay and its adjacent areas.ActaSeismologicaSinica(in Chinese), 24(4): 428-435.

Zhang H F, Li S R, Zhai M G, et al. 2006. Crust uplift and its implications in the Jiaodong Peninsula, eastern China.ActaPetrologicaSinica(in Chinese), 22(2): 285-295.

Zhang T, Zhang Y Q. 2007. Geochronological sequence of mesozoic intrusive magmatism in Jiaodong peninsula and its tectonic constraints.GeologicalJournalofChinaUniversities(in Chinese), 13(2): 323-336.

Zhang T, Zhang Y Q. 2008. Late Mesozoic Tectono-magmatic evolution history of the Jiaobei uplift-Shandong Peninsula.ActaGeologicaSinica(in Chinese), 82(9): 1210-1218.

Zhang X K, Zhu Z P, Zhang C K, et a1. 1998. Crust and upper mantle structure of the Zhangjiakou-Bohai Sea seismic zone. ∥ Institute of Geology, State Seismological Bureau (ed.). Research on Active Fault (6) (in Chinese). Beijing: Seismological Press, 1-16.Zhang X M, Zhang T Z, Li Y H, et al. 2007. Study on multi-station seismic velocity ratios in Shandong area.SeismologyandGeology(in Chinese), 29(1): 95-104.

Zhang Y Q, Li J L, Zhang T, et al. 2007. Late mesozoic kinematic history of the Muping-Jimo Fault Zone in Jiaodong Peninsula, Shandong Province, East China.GeologicalReview(in Chinese), 53(3): 289-300.Zheng J C, Jiang H K. 2007. Correlation analysis and causality test between Ludong-Huanghai block and south Japan.ActaSeismologicaSinica(in Chinese), 29(4): 358-368.

Zhou C T, Zhou G Z, Hu Y Q. 2003. Dabie-Sulu Geological Map of Orogenic Belt (in Chinese). Beijing: Geological Publishing House.Zhou Q F, Li S R, Chen H Y, et al. 2011. Discovery and geological significance of telluride minerals in the Yinggezhuang gold deposit, Rushan, Jiaodong.ActaPetrologicaSinica(in Chinese), 27(6): 1847-1856.Zhu F L, Zhang Q. 2012. To investigate the prospecting gold deposit in Xixia area, Shandong Province.WestChinaExplorationEngineering(in Chinese), (4): 161-164.

附中文參考文獻(xiàn)

蔡亞春, 范宏瑞, 胡芳芳等. 2011. 膠東胡八莊金礦成礦流體、穩(wěn)定同位素及成礦時(shí)代研究. 巖石學(xué)報(bào), 27(5): 1341-1351.

曹國(guó)權(quán). 1990. 試論“膠南地體”. 山東地質(zhì), 6(2): 1-10.

陳光遠(yuǎn), 邵偉, 孫岱生. 1989. 膠東金礦成因礦物學(xué)與找礦. 重慶: 重慶出版社, 125-234.

崔書學(xué). 2007. 焦家斷裂帶南延問(wèn)題及南延段找礦前景分析. 山東國(guó)土資源, 23(10): 7-10.

鄧軍, 楊立強(qiáng), 方云等. 2000. 膠東地區(qū)殼—幔作用與金成礦效應(yīng). 地質(zhì)科學(xué), 35(1): 60-70.

鄧晉福, 莫宣學(xué), 趙海玲等. 1994. 中國(guó)東部巖石圈根/去根作用與大陸“活化”—東亞型大陸動(dòng)力學(xué)模式研究計(jì)劃. 現(xiàn)代地質(zhì), 8(3): 349-356.

杜康康, 孔彥, 李相然. 2010. 膠東半島的地質(zhì)災(zāi)害及防治對(duì)策建議. 地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù), 21(3): 12-17.

胡受奚, 趙乙英, 胡志宏等. 1994. 中國(guó)東部中—新生代活動(dòng)大陸邊緣構(gòu)造-巖漿作用演化和發(fā)展. 巖石學(xué)報(bào), 10(4): 370-381.

嵇少丞, 王茜, 許志琴. 2008. 華北克拉通破壞與巖石圈減薄. 地質(zhì)學(xué)報(bào), 82(2): 174-193.

江為為, 郝天姚, 焦丞民等. 2000. 山東青州—牟平重、磁場(chǎng)特征及地殼結(jié)構(gòu). 地球物理學(xué)進(jìn)展, 15(4): 18-26, doi: 10.3969/j.issn.1004-2903.2000.04.003.

姜曉輝, 范宏瑞, 胡芳芳等. 2011. 膠東三山島金礦中深部成礦流體對(duì)比及礦床成因. 巖石學(xué)報(bào), 27(5): 1327-1340.

李飛, 徐濤, 武振波等. 2013. 三維非均勻地質(zhì)模型中的逐段迭代射線追蹤. 地球物理學(xué)報(bào), 56(10): 3514-3522, doi: 10.6038/cjg20131026.

李三忠, 劉建忠, 趙國(guó)春等. 2004. 華北克拉通東部地塊中生代變形的關(guān)鍵時(shí)限及其對(duì)構(gòu)造的制約: 以膠遼地區(qū)為例. 巖石學(xué)報(bào), 20(3): 633-646.

林偉, Michel Faure, 王清晨. 2003. 膠東半島中生代構(gòu)造演化的幾何學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué). 地質(zhì)科學(xué), 38(4): 495-505.

劉保金, 何宏林, 石金虎等. 2012. 太行山東緣湯陰地塹地殼結(jié)構(gòu)和活動(dòng)斷裂探測(cè). 地球物理學(xué)報(bào), 55(10): 3266-3276, doi: 10.6038/j.issn.0001-5733.2012.10.009.

劉述敏, 王帥, 史高飛等. 2014. 山東萊西市下莊金礦地質(zhì)導(dǎo)致特征及構(gòu)造控礦規(guī)律. 中國(guó)礦業(yè), 23(3): 80-87.

路鳳香, 鄭建平, 邵濟(jì)安等. 2006. 華北東部中生代晚期—新生代軟流圈上涌與巖石圈減薄. 地學(xué)前緣, 13(2): 86-92.

馬麗芳. 2002. 中國(guó)地質(zhì)圖集. 北京: 地質(zhì)出版社, 38-39.

馬杏垣. 1989. 中國(guó)巖石圈動(dòng)力學(xué)地圖集. 北京: 中國(guó)地圖出版社.

苗來(lái)成, 羅鎮(zhèn)寬, 關(guān)康等. 1997. 膠東招掖金礦帶控礦斷裂演化規(guī)律. 地質(zhì)找礦論叢, 12(1): 26-35.

邱瑞照, 鄧晉福, 周肅等. 2004. 華北地區(qū)巖石圈類型: 地質(zhì)與地球物理證據(jù). 中國(guó)科學(xué)D輯地球科學(xué), 34(8): 698-711.

宋明春, 崔書學(xué), 周明嶺等. 2010. 山東省焦家礦區(qū)深部超大型金礦床及其對(duì)“焦家式”金礦的啟示. 地質(zhì)學(xué)報(bào), 84(9): 1349-1358.

宋明春, 王來(lái)明. 2000. 對(duì)膠南造山帶基礎(chǔ)地質(zhì)問(wèn)題的新認(rèn)識(shí). 中國(guó)區(qū)域地質(zhì), 19(1): 1-6.

王夫運(yùn), 張先康, 陳頤等. 2004. 張渤構(gòu)造帶中東段二維P波速度結(jié)構(gòu): 安新—香河—寬城剖面. 地震學(xué)報(bào), 26(增刊): 31-41.

王來(lái)明, 宋明春. 王沛成. 2001. 膠南—威海造山帶研究進(jìn)展及重要地質(zhì)問(wèn)題討論. 山東地質(zhì), 18(3-4): 78-83.

王清晨, 張儒瑗, 從柏林等. 1992. 魯東—蘇北榴輝巖的構(gòu)造特征及其折返機(jī)制. 巖石學(xué)報(bào), 8(2): 153-160.

王帥軍, 王夫運(yùn), 張建獅等. 2013. 渤海灣西南緣及其鄰近地區(qū)地殼結(jié)構(gòu)特征. 地震地質(zhì), 35(2): 278-289.

王志才, 鄧啟動(dòng), 杜憲宋等. 2006. 萊州灣海域郯廬斷裂帶活斷層探測(cè). 地震學(xué)報(bào), 28(5): 493-503.

吳福元, 葛文春, 孫德有等. 2003. 中國(guó)東部巖石圈減薄研究中的幾個(gè)問(wèn)題. 地學(xué)前緣(中國(guó)地質(zhì)大學(xué), 北京), 10(3): 51-60.

吳福元, 孫德有. 1999. 中國(guó)東部中生代巖漿作用與巖石圈減薄. 長(zhǎng)春科技大學(xué)學(xué)報(bào), 29(4): 313-318.

吳福元, 孫德有, 張廣良等. 2000. 論燕山運(yùn)動(dòng)的深部地球動(dòng)力學(xué)本質(zhì). 高校地質(zhì)學(xué)報(bào), 6(3): 379-388.

徐貴忠, 蔡燕杰, 周瑞等. 2004. 山東膠萊盆地形成的動(dòng)力學(xué)條件及其與金成礦作用的相關(guān)性討論. 現(xiàn)代地質(zhì), 18(1): 8-16.

徐杰, 宋長(zhǎng)清, 楚全芝. 1998. 張家口—蓬萊斷裂帶地震構(gòu)造特征的初步探討. 地震地質(zhì), 20(2): 125-134.

徐濤, 徐果明, 高爾根等. 2004. 三維復(fù)雜介質(zhì)的塊狀建模和試射射線追蹤. 地球物理學(xué)報(bào), 47(6): 1118-1126, doi: 10.3321/j.issn:0001-5733.2004.06.027.

徐濤, 張中杰, 田小波等. 2014. 長(zhǎng)江中下游成礦帶及鄰區(qū)地殼速度結(jié)構(gòu): 來(lái)自利辛—宜興寬角地震資料的約束. 巖石學(xué)報(bào), 30(4): 918-930.

許文良, 王清海, 王冬艷等. 2004. 華北克拉通東部中生代巖石圈減薄的過(guò)程與機(jī)制: 中生代火成巖和深源捕虜體證據(jù). 地學(xué)前緣(中國(guó)地質(zhì)大學(xué), 北京), 11(3): 309-317.

胥頤, 劉建華, 郝天珧等. 2006. 中國(guó)東部海域及鄰區(qū)巖石層地幔的P波速度結(jié)構(gòu)與構(gòu)造分析. 地球物理學(xué)報(bào), 49(4): 1053-1061, doi: 10.3321/j.issn:0001-5733.2006.04.017.

楊進(jìn)輝, 周新華, 陳立霹. 2000. 膠東地區(qū)破碎帶蝕變巖型金礦時(shí)代的測(cè)定及其地質(zhì)意義. 巖石學(xué)報(bào), 16(3): 454-458.

楊進(jìn)輝, 朱美妃, 劉偉等. 2003. 膠東地區(qū)郭家?guī)X花崗閃長(zhǎng)巖的地球化學(xué)特征及成因. 巖石學(xué)報(bào), 19(4): 692-700.

于宋月, 徐義剛, 黃小龍等. 2007. 東北和華北地區(qū)上地幔成分和熱狀態(tài)對(duì)比及對(duì)中國(guó)東部巖石圈減薄的啟示. 巖石學(xué)報(bào), 23(6): 1252-1268.

虞雪君, 馮德益, 蔣淳等. 1994. 中國(guó)東部地區(qū)中強(qiáng)以上地震與日本海域地區(qū)強(qiáng)震的相關(guān)性研究. 中國(guó)地震, 10(1): 38-46.

翟明國(guó), 從柏林, 郭敬輝等. 1999. 蘇魯造山帶東北端石榴輝石麻粒巖的Sm—Nd同位素年代學(xué)及其大地構(gòu)造含義. 地質(zhì)科學(xué), 34(3): 301-310.

翟明國(guó), 楊進(jìn)輝, 劉文軍. 2001. 膠東大型黃金礦集區(qū)及大規(guī)模成礦作用. 中國(guó)科學(xué)D輯, 31(7): 545-551.

張成科, 張先康, 趙金仁等. 2002. 渤海灣及其鄰區(qū)殼幔速度結(jié)構(gòu)研究與綜述. 地震學(xué)報(bào), 24(4): 428-435.

張華鋒, 李勝榮, 翟明國(guó)等. 2006. 膠東半島早白堊世地殼隆升剝蝕及其動(dòng)力學(xué)意義. 巖石學(xué)報(bào), 22(2): 285-295.

張?zhí)? 張?jiān)罉? 2007. 膠東半島中生代侵入巖漿活動(dòng)序列及其構(gòu)造制約. 高校地質(zhì)學(xué)報(bào), 13(2): 323-336.

張?zhí)? 張?jiān)罉? 2008. 膠東隆起晚中生代構(gòu)造—巖漿演化歷史. 地質(zhì)學(xué)報(bào), 82(9): 1210-1218.

張先康, 祝治平, 張成科等. 1998. 張家口—渤海地震帶及其兩側(cè)地殼上地幔構(gòu)造與速度結(jié)構(gòu)研究. ∥ 國(guó)家地震局地質(zhì)研究所編. 活動(dòng)斷裂研究(6). 北京: 地震出版社, 1-16.

張學(xué)民, 張?zhí)熘? 李永紅等. 2007. 山東地區(qū)多臺(tái)波速比研究. 地震地質(zhì), 29(1): 95-104.

張?jiān)罉? 李金良, 張?zhí)锏? 2007. 膠東半島牟平—即墨斷裂帶晚中生代運(yùn)動(dòng)學(xué)轉(zhuǎn)換歷史. 地質(zhì)論評(píng), 53(3): 289-300.

鄭建常, 蔣海昆. 2007. 魯東—黃海地塊與日本南部地震活動(dòng)相關(guān)性分析及因果關(guān)系檢驗(yàn). 地震學(xué)報(bào), 29(4): 358-368.

周存亭, 周高志, 胡云琴. 2003. 大別—蘇魯造山帶地質(zhì)圖. 北京: 地質(zhì)出版社.

周起鳳, 李勝榮, 陳海燕等. 2011. 膠東乳山英格莊金礦碲化物的發(fā)現(xiàn)及其意義. 巖石學(xué)報(bào), 27(6): 1847-1856.

朱鳳麗, 張強(qiáng). 2012. 山東棲霞地區(qū)金礦找礦方向探討. 西部探礦工程, (4): 161-164.

(本文編輯 張正峰)

Crustal velocity structure beneath Jiaodong Peninsula and its tectonic implications

PAN Su-Zhen1, WANG Fu-Yun1*, ZHENG Yan-Peng2, DUAN Yu-Ling1, LIU Lan1, DENG Xiao-Guo1, SONG Xiang-Hui1, SUN Yi-Nan1, MA Ce-Jun1, LI Yi-Qing1

1GeophysicalExplorationCenter，ChinaEarthquakeAdministration,Zhengzhou450002,China2FirstInstituteofOceanography,StateOceanicAdministration,Qingdao266061,China

In order to understand better oil and gas resources and earthquake hazards in China offshore and marine-continental transitional zones and interior structure and evolution process of the earth, the First Institute of Oceanography (FIO), State Oceanic Administration (SOA), Institute of Geology and Geophysics, China Academy of Sciences (IGGCAS) and Geophysical Exploration Center of CEA jointly implemented the research on key technology of onshore-offshore deep geophysical exploration. During the mid-late 2013, we deployed a NW-trending onshore-offshore profile in eastern Jiaodong Peninsula to reveal shallow-deep structural relationship, seismogenic environment and crustal structure in active faults of the Jiaodong Peninsula and its adjacent regions.The onshore-offshore seismic survey simultaneously received structural information from the upper mantle by terrestrial artificial source explosion, submarine detectors and the terrestrial seismic instruments. The artificial seismic exploration is one of creditable methods to obtain the relatively accurate deep crustal structure，which has the higher data resolution, the identified source location and reliable seismic phase. In order to suppress the interference and improve the signal-to-noise ratio of instruments, observation instruments are placed away from main traffic routes as far as possible. To obtain high-quality seismic data, we apply the seismic ray tracing method to calculation. First of all, we identify and read the wave group phase of shot points, then repeatedly modify the given initial velocity model to make the most effective fitting between the theoretical arrival time and the measured arrival time, and finally get the 2D deep velocity structure of seismic along the profile with the active source.From the obtained 2D velocity structure, we get following results: (1) Five sets of seismic phase, i.e.PG, P1, P2, P3, PM, are identified, of which PG, PM are the dominant wave groups with strong energy and continuous contrast tracking while other wave groups are relatively weak with the loss of some phase in some sections. (2) The study area can be divided into the upper crust and lower crust with the C2 interface as the boundary between the upper and lower crust and M interface being the boundary between crust and mantle. (3) The crustal structure in Jiaodong Peninsula is complex. The buried depth of the basement is shallow and the surface velocity is relatively high. The crustal velocity structure presents non-uniform characters with horizontal stratification and longitudinal blocks. (4) Interface trending features of C1 and C2 are similar, showing gradually shallower from NW to SE with evident undulation in some sections. C3 interface only appears in the NW section and has not been found yet in the SE section. The M interface is deeper in the middle and shallow subsurface at both ends, and at the same time the thickness of the lower crust is thicker in the west and thin in the east. (5) As the important part of the Tanlu fault zone, the Muping-Jimo fault zone is a major fault zone in Jiaodong Peninsula. Crustal structures are obviously different on either side of this fault zone. The speed on the east is lower while higher on the west side, and layered interface of the crust also varies obviously on both sides. The crustal structure is shallower in SE and deeper in NW on the whole.Overall, structural differences in different sections of Jiaodong Peninsula are in line with the tectonic unit division. The regions with significant undulation at the interface coordinate with the fault zone through the surface from afar. As the collision edge zone between North China block and the Yangtze block, located on the onshore-offshore structure edge which is related with the subduction of Pacific plate to Eurasian plate, Jiaodong Peninsula is featured by complicated crustal structure due to the combined effects of two kinds of dynamic backgrounds. In the light of the distribution of the NNE-trending fault zone, the Pacific plate plays a more important role in the subduction of the Jiaodong peninsula.

Jiaodong Peninsula； Tanlu fault； Sea-land joint exploration； Crustal velocity structure

潘素珍， 王夫運(yùn)， 鄭彥鵬等. 2015. 膠東半島地殼速度結(jié)構(gòu)及其構(gòu)造意義.地球物理學(xué)報(bào)，58(9):3251-3263,

10.6038/cjg20150920.

Pan S Z, Wang F Y, Zheng Y P, et al. 2015. Crustal velocity structure beneath Jiaodong Peninsula and its tectonic implications.ChineseJ.Geophys. (in Chinese),58(9):3251-3263,doi:10.6038/cjg20150920.

10.6038/cjg20150920

P542， P631

2014-02-17，2015-06-06收修定稿

地震科技星火計(jì)劃項(xiàng)目(XH13035),國(guó)家自然科學(xué)基金(41404049,41210005,41104038)，國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863)(2009AA093401)，國(guó)土資源部地質(zhì)調(diào)查專項(xiàng)(GZH200800503)聯(lián)合資助.中國(guó)地震局地球物理勘探中心論著號(hào)RCEG201407.

潘素珍，女，1975年生，副研究員，2004年畢業(yè)于中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，碩士學(xué)位，固體地球物理專業(yè)，主要從事深地震測(cè)深數(shù)據(jù)處理及解釋工作.E-mail:panszh@126.com

*通訊作者 王夫運(yùn)，男，1962年生，研究員，博士，主要從事深地震測(cè)深綜合研究工作.E-mail: fuyunwang@x263.net