張瑞青 吳慶舉 李永華 曾融生

（中國(guó)地震局地球物理研究所，北京 100081）

地幔過渡帶是指全球性的410 km和660 km間斷面之間的部分，其中660 km的間斷面是上、下地幔的分界線.過渡帶內(nèi)地震波速度異常和間斷面的起伏特征是探測(cè)地幔溫度，其化學(xué)組分以及相關(guān)動(dòng)力學(xué)等問題的有效途徑。這是因?yàn)橐环矫?，地震波速度?duì)溫度較敏感，在低溫異常的情況下，地震波常表現(xiàn)為高速異常。另一方面，礦物物理研究認(rèn)為上地幔660 km的間斷面是相變引起的[Ringwood，1994]，相變的一個(gè)重要參數(shù)是克拉珀龍斜率（?P/?T）。由于660 km間斷面相變的?P/?T是負(fù)值，因而在低溫異常的情況下，例如俯沖地區(qū)，660 km的間斷面通常加深。為此，地震波速度異常和間斷面起伏特征成為上地幔深部結(jié)構(gòu)信息的重要指標(biāo)參數(shù)。

所謂三重震相，就是區(qū)域地震波（10°～30°）在穿過上地幔過渡帶時(shí)，由于410 km和660 km間斷面以及過渡帶內(nèi)速度梯度影響產(chǎn)生的復(fù)雜震相。對(duì)于單臺(tái)記錄而言，其射線在震源和臺(tái)站下方匯聚，采樣路徑的區(qū)別主要來自于內(nèi)過渡帶內(nèi)回折點(diǎn)對(duì)應(yīng)速度結(jié)構(gòu)的不同，為此可通過觀測(cè)到的相鄰震相之間的到時(shí)差和振幅大小來約束過渡帶深部結(jié)構(gòu)。三重震相的強(qiáng)約束來自于對(duì)過渡帶內(nèi)不同深度的連續(xù)采樣，為此需要不同震中距的臺(tái)站觀測(cè)資料。與其他地震學(xué)手段相比，三重震相波形特征模擬研究的優(yōu)點(diǎn)在于不僅可刻畫間斷面小尺度的起伏特征，而且可獲得過渡帶詳盡的地震波速度結(jié)構(gòu)。然而其缺點(diǎn)在于受限于中深源地震事件的分布。

青藏高原是全球最高、最大的高原.在50～70 Ma之前，隨著特提斯洋的閉合，印度和歐亞板塊的碰撞形成了喜馬拉雅-青藏高原造山帶。青藏高原的殼、幔變形是否影響到上地幔過渡帶，關(guān)系到該區(qū)構(gòu)造演化不同的動(dòng)力學(xué)模式的甄別。區(qū)域P波層析成像在藏中100～400 km的深度范圍內(nèi)，觀測(cè)到近乎直立的高速異常體，被認(rèn)為是印度巖石圈板塊垂直向下俯沖的證據(jù)。然而這并沒有得到遠(yuǎn)震層析成像和接收函數(shù)研究的支持。已有的三重震相研究顯示藏中過渡帶底部存在明顯的P波高速異常，推測(cè)是拆沉的巖石圈板片所致。值得推敲的是藏中和穩(wěn)定印度地塊下方過渡帶的S波速度結(jié)構(gòu)卻無相應(yīng)的高速異常。

2003年，青藏高原的東南緣布設(shè)的兩個(gè)寬頻帶地震觀測(cè)臺(tái)陣，Namche Barwa Tibet和2003MIT-China，以及周邊拉薩(LSA)固定臺(tái)站所記錄到的興都-庫什發(fā)生的中深源地震事件，為研究藏西北下方近東西向剖面的過渡帶深部結(jié)構(gòu)提供了得天獨(dú)厚的條件。首先，所選臺(tái)陣與地震事件之間的震中距約在15°～30°內(nèi)，利于三重震相的觀測(cè)。其次，興都-庫什發(fā)生的地震事件震源深度深，避免了410 km間斷面三重震相的干擾，因而對(duì)過渡帶底部的分辨較高。

本文首次提出震源深度偏移波形疊加方法，并將其成功應(yīng)用到藏北地區(qū)。該方法不僅可增強(qiáng)三重震相識(shí)別的可靠性，同時(shí)為從大量的觀測(cè)數(shù)據(jù)中提取三重震相剖面特征提供了一種有效途徑。

通過三重震相剖面模擬，研究給出了藏西北地幔過渡帶的S波（vS）和P波（vP）速度模型，發(fā)現(xiàn)這兩種模型之間并不簡(jiǎn)單線性相關(guān)。過渡帶內(nèi)vS梯度小，660 km間斷面上速度跳躍大;與之相反，P波速度結(jié)構(gòu)則表現(xiàn)為vP梯度大，和660 km間斷面速度跳躍小的特點(diǎn)。與此同時(shí)，兩種模型均顯示660 km間斷面埋深無明顯異常。

本文結(jié)果與其他研究所得到的藏中和拉薩塊體下方的速度結(jié)構(gòu)基本一致。然而與穩(wěn)定的印度地盾相比，藏北過渡帶底部vS幾乎相當(dāng)，而vP略顯高速，因而vP/vS比值稍大。藏北、藏中和拉薩塊體下方過渡帶深部結(jié)構(gòu)的相似性被用來支持青藏高原殼、幔變形特征還沒有到達(dá)上地幔過渡帶。這與最近的接收函數(shù)研究的結(jié)果一致。結(jié)合礦物物理研究，本文推測(cè)藏北vS和vP速度結(jié)構(gòu)的不耦合主要是由過渡帶內(nèi)化學(xué)成分的橫向不均勻性。例如，鋁含量的增多引起的?？紤]到青藏高原的構(gòu)造演化，我們推測(cè)研究區(qū)過渡帶內(nèi)鋁含量的增多可能與高原形成過程中特堤斯洋板片的俯沖-拆沉有關(guān)。