沈旭章 梅秀蘋 張?jiān)?/p>

（中國地震局蘭州地震研究所，蘭州 730000）

青藏高原下方存在著世界上最大規(guī)模的陸陸碰撞，在這種碰撞過程中，青藏高原巖石圈發(fā)生了強(qiáng)烈變形，縮短量約750～1500 km，同時(shí)垂直方向平均隆升了約4500 m。而根據(jù)高原隆升所估算的消耗的物質(zhì)量占不到高原縮短所產(chǎn)生的物質(zhì)量的一半，如何解釋其余物質(zhì)的去向，是青藏高原動(dòng)力學(xué)研究中的一個(gè)關(guān)鍵問題。其中多數(shù)觀點(diǎn)認(rèn)為物質(zhì)的東移是青藏高原在隆升過程中能夠保持基本均衡的主要原因，但在物質(zhì)移動(dòng)的方式上存在不同看法。而與此相關(guān)的地殼速度結(jié)構(gòu)和上地幔間斷面的變形特征，是解決這一問題的重要依據(jù)。作為物質(zhì)東移終點(diǎn)的青藏高原東緣及周邊區(qū)域，其地殼上地幔間斷面的研究，對構(gòu)建青藏高原隆升模型和塊體相互作用的深部動(dòng)力學(xué)機(jī)制具有重要的科學(xué)意義。

為了減小接收函數(shù)H-k疊加方法確定的地殼參數(shù)的不唯一性，Ma和Zhou在Zhu和Kanamori方法基礎(chǔ)上，提出了一種聯(lián)合面波頻散資料的H-k方法。該方法聯(lián)合了多層地殼模型與基階群速度面波頻散資料，其中H-k網(wǎng)格搜索的目標(biāo)函數(shù)將同時(shí)包含面波頻散數(shù)據(jù)的擬合及接收函數(shù)的疊加。在該方法中，為了得出比較穩(wěn)定的H和k估計(jì)，必須選擇具有合適的vP的參考模型，使得接收函數(shù)和面波頻散確定的極值點(diǎn)都比較接近，因此，該方法也可以用于估計(jì)臺站下方P波的平均速度。數(shù)值實(shí)驗(yàn)的結(jié)果也表明該方法在減小地殼參數(shù)的不唯一性方面具有一定的作用。本研究利用該方法對位于青藏高原東北緣的甘肅地震臺網(wǎng)記錄到的遠(yuǎn)震接收函數(shù)進(jìn)行了處理，確定了臺站下方地殼厚度、波速比和地殼平均縱波速度。結(jié)果中最明顯的特征是研究區(qū)內(nèi)地殼厚度、波速比和vP變化劇烈，地殼自西向東明顯減薄。

根據(jù)得到的地殼速度參數(shù)、面波層析成像的結(jié)果和IASP91模型，利用CCP-PWS方法對上地幔間斷面成像。結(jié)果中最明顯的特征是‘410’在不同剖面上起伏較大，而且大部分結(jié)果顯示為下沉，‘660’較為平坦。為了進(jìn)一步確定‘410’和‘660’的起伏，根據(jù)P410 s和P660 s在410 km和660 km深度上透射點(diǎn)的位置分布，在1°×1°的網(wǎng)格內(nèi)將深度域的接收函數(shù)進(jìn)行歸并疊加，根據(jù)每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)的疊加結(jié)果，確定不同網(wǎng)格內(nèi)‘410’和‘660’的深度。并根據(jù)這兩個(gè)結(jié)果確定該區(qū)域上地幔過渡帶的厚度，結(jié)果如圖1所示。結(jié)果顯示研究區(qū)東部‘410’存在明顯的下沉。張忠杰等在青藏東部也觀測到了類似的結(jié)果。認(rèn)為該現(xiàn)象由軟流圈中熱物質(zhì)向下滲透引起。層析成像（郭飚等，2006）在該區(qū)域的結(jié)果也表明‘410’之上存在低速的物質(zhì)，也意味著該區(qū)域‘410’之上可能存在高溫的物質(zhì)，和我們接收函數(shù)的結(jié)果較一致。

圖1 青藏高原東北緣‘410’深度（a），‘660’深度（b）和上地幔過渡帶厚度（c）

利用最新收集的資料，計(jì)算了臺站密集區(qū)域的S波接收函數(shù)。在S波接收函數(shù)計(jì)算中對于每個(gè)波形記錄，首先將東西向和南北向的波形旋轉(zhuǎn)到徑向和切向分量，之后按照不同入射角（0°～60°）將三分量波形再次旋轉(zhuǎn)到P波、SV波和SH波的振動(dòng)方向，每次旋轉(zhuǎn)后計(jì)算一次S波接收函數(shù)，選擇P波能量最小的結(jié)果作為最終接收函數(shù)。S波接收函數(shù)成像結(jié)果中，清晰地顯示了一級塊體邊界附近Moho界面和巖石圈的明顯變形，且青藏高原內(nèi)部和外部LAB的深度出現(xiàn)較大差別。其中高原內(nèi)部LAB較淺，約為90 km，而高原東緣LAB在100～120 km變化。

以上研究結(jié)果表明，在印度板塊的推擠作用下，該區(qū)域地殼速度結(jié)構(gòu)東西方向上存在較大差異，出現(xiàn)了區(qū)域內(nèi)Moho面和地殼平均波速比的劇烈變化。此外，巖石圈也發(fā)生了明顯變形，在這一過程中有熱物質(zhì)被擠出，部分熱物質(zhì)上涌，形成了該區(qū)域活躍的地?zé)帷厝蛶r漿巖分布，另一部分向下滲透，導(dǎo)致了‘410’的下沉。