近日，中國(guó)地震局地球物理研究所牽頭完成的科研成果“南北地震帶及華北地區(qū)大規(guī)模寬頻帶地震臺(tái)陣探測(cè)及應(yīng)用”獲得了2023年度中國(guó)地球物理學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。第一完成人為丁志峰研究員，主要完成人包括：袁松湧高級(jí)工程師、王未來研究員、陳九輝研究員、許衛(wèi)衛(wèi)研究員、王興臣副研究員、常利軍研究員、宋麗莉高級(jí)工程師。該項(xiàng)成果在國(guó)家基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目（973）、科技部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)、科技部國(guó)家科技基礎(chǔ)性工作專項(xiàng)重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、研究所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)等國(guó)家重大科研項(xiàng)目支持下完成。

成果簡(jiǎn)介：

該項(xiàng)成果是國(guó)家地震科技創(chuàng)新工程“透明地殼”計(jì)劃的重要組成部分，利用目前世界上最大規(guī)模的地震臺(tái)陣系統(tǒng)，對(duì)南北地震帶和華北地區(qū)等重點(diǎn)防御區(qū)開展殼幔結(jié)構(gòu)的大范圍探測(cè)，在中國(guó)大陸強(qiáng)震頻發(fā)的南北地震帶和華北地區(qū)實(shí)施寬頻帶大規(guī)模流動(dòng)地震臺(tái)陣觀測(cè)，先后布設(shè)了2400多個(gè)流動(dòng)的連續(xù)觀測(cè)臺(tái)站，旨在發(fā)展我國(guó)的寬頻帶地震觀測(cè)技術(shù)，為地球深部結(jié)構(gòu)研究提供高質(zhì)量的觀測(cè)數(shù)據(jù)，獲取高分辨的殼幔速度結(jié)構(gòu)。

該項(xiàng)成果取得的主要進(jìn)展如下：

1.發(fā)展了寬頻帶地震臺(tái)陣觀測(cè)技術(shù)

通過標(biāo)準(zhǔn)化、工程化管理模式，確保大規(guī)模觀測(cè)項(xiàng)目整體質(zhì)量，通過技術(shù)集成、自行研制等方式構(gòu)建野外臺(tái)站無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，提升觀測(cè)效率，根據(jù)不同地域環(huán)境特點(diǎn)研發(fā)下沉式、淺井式等觀測(cè)模式，提升觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量，形成了國(guó)家規(guī)模的面對(duì)大震區(qū)的地下結(jié)構(gòu)探測(cè)能力和強(qiáng)有力研究隊(duì)伍。

圖1 野外流動(dòng)地震臺(tái)陣臺(tái)站建設(shè)施工圖

圖2 流動(dòng)地震臺(tái)陣實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)

2.開創(chuàng)了國(guó)內(nèi)開展長(zhǎng)時(shí)間寬頻帶海底地震臺(tái)陣觀測(cè)的先河

根據(jù)淺海域環(huán)境特點(diǎn)設(shè)計(jì)新型海底地震儀，在渤海區(qū)域應(yīng)用并獲得成功，開創(chuàng)了國(guó)內(nèi)開展長(zhǎng)時(shí)間寬頻帶海底地震臺(tái)陣觀測(cè)的先河。投放32個(gè)海底地震儀，一年后有效回收29個(gè)，回收率90%以上。

圖3 首次在渤海海域布設(shè)流動(dòng)地震觀測(cè)臺(tái)陣

3.首次構(gòu)建了完整覆蓋南北地震帶和華北克拉通的高分辨率三維殼幔結(jié)構(gòu)模型

利用南北地震帶及華北地區(qū)大規(guī)模寬頻帶地震臺(tái)陣探測(cè)獲取的地震數(shù)據(jù)，項(xiàng)目組利用多種地震學(xué)成像方法，首次構(gòu)建了完整覆蓋南北地震帶和華北克拉通且橫向分辨率達(dá)30-50 km的三維殼幔結(jié)構(gòu)模型，其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)包括：（1）沉積層厚度、Moho、LAB、410-km、660-km間斷面的起伏形態(tài)以及泊松比和過渡帶厚度的空間分布；（2）三維P波和S波速度；（3）地殼上地幔各向異性結(jié)構(gòu)。這些成果揭示了青藏高原東緣及華北克拉通地區(qū)的深部構(gòu)造形態(tài)及演化特征，提出了新的深部動(dòng)力過程解釋模式。

圖4 南北地震帶地殼厚度及泊松比分布

圖5 華北克拉通地殼上地幔P波三維速度結(jié)構(gòu)

4.成果數(shù)據(jù)公共共享并得到廣泛應(yīng)用

自主建立并完善地震數(shù)據(jù)產(chǎn)品加工、數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估和數(shù)據(jù)共享服務(wù)的各種軟件系統(tǒng)，為深部結(jié)構(gòu)成像研究和高分辨率的殼幔精細(xì)結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建提供了有力保障。該成果研發(fā)的數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺(tái)為國(guó)內(nèi)眾多高?？蒲性核M(jìn)行基礎(chǔ)研究提供了海量數(shù)據(jù)服務(wù)，已為60個(gè)科研單位的科研項(xiàng)目提供了200多次共680TB的流動(dòng)地震臺(tái)站的數(shù)據(jù)服務(wù)。獲得的數(shù)據(jù)得到了廣泛應(yīng)用，通過數(shù)據(jù)共享機(jī)制，國(guó)內(nèi)眾多用戶利用這些觀測(cè)數(shù)據(jù)在《Nature Communication》、《EPSL》、《GRL》、《JGR》、《GJI》、《Tectonics》、《JAES》、《Tectonophysics》、《地球物理學(xué)報(bào)》、《地震地質(zhì)》等國(guó)內(nèi)外期刊發(fā)表論文200多篇。