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利用接收函數(shù)和噪聲面波提取青藏高原東北緣地震各向異性

王瓊

(中國地震局地球物理究所，北京100081)

青藏高原東北緣作為青藏塊體東北部大型邊界變形帶，地處青藏塊體、 鄂爾多斯地塊和阿拉善地塊的交匯處，是新構(gòu)造時(shí)期以來較為活躍的地質(zhì)構(gòu)造單元，是印度板塊和歐亞板塊碰撞形成的產(chǎn)物。 由于缺乏淺地表、 地殼和上地幔的構(gòu)造信息，目前對這種大規(guī)模地殼運(yùn)動(dòng)的具體成因以及由碰撞引起的地殼和上地幔形變?nèi)晕从卸ㄕ?，這也是當(dāng)前地震學(xué)和地球動(dòng)力學(xué)研究領(lǐng)域中的熱點(diǎn)問題之一。

利用中國地震臺(tái)網(wǎng)中甘肅、 河南、 湖北、 內(nèi)蒙古、 寧夏、 青海、 四川、 山西和陜西9個(gè)省共204個(gè)地震臺(tái)站2007年8月至2013年10月間的三分量寬頻帶地震數(shù)據(jù)，采用接收函數(shù)計(jì)算了莫霍面深度和地殼vP/vS比值，并在接收函數(shù)基礎(chǔ)上引入了一種新的綜合性方法計(jì)算了地殼介質(zhì)各向異性參數(shù)。 這種方法基于地殼各向異性介質(zhì)中莫霍面PS轉(zhuǎn)換波的到時(shí)，在徑向分量和切向分量的接收函數(shù)所展現(xiàn)出的性質(zhì)和諧波分析，估算剪切波分裂的快波方向和分裂時(shí)間。 發(fā)現(xiàn)在青藏高原東北緣的臺(tái)站快慢波延遲時(shí)間變化比較大，約0.28～1.14 s不等。 通過與近震S波分裂得到的各向異性時(shí)間延遲(0.1～0.12 s)相比較，說明對于青藏高原東北緣地區(qū)地殼各向異性可能主要來源于中下地殼。 研究區(qū)域地殼厚度變化較大，從31.3 km變化至71.3 km，平均厚度為45.9 km，青藏高原東北部比其周緣區(qū)域整體要厚。 最淺的地方位于鄂爾多斯南部邊緣渭河地塹的臨潼臺(tái)(LINT)，最深的地方位于青藏高原內(nèi)部的曲麻萊臺(tái)(QML)。 同時(shí)，地殼厚度與地形起伏變化比較一致，從東向西呈梯度性加深趨勢。 對于vP/vS值，青藏高原東北部vP/vS值較低，可能與該地區(qū)主要為長英質(zhì)物質(zhì)組成有關(guān)； 鄂爾多斯地塊vP/vS值較高，可能說明了該區(qū)域的鐵鎂質(zhì)巖石含量較高。

為了進(jìn)一步研究青藏高原東北緣地區(qū)地殼上地幔結(jié)構(gòu)，引入了背景噪聲成像技術(shù)進(jìn)行速度結(jié)構(gòu)和方位各向異性研究。 本文收集了甘肅、 寧夏、 青海3個(gè)省所有臺(tái)站和四川、 新疆、 西藏、 內(nèi)蒙部分臺(tái)站的三分量連續(xù)波形數(shù)據(jù)，涉及臺(tái)站共118個(gè)，時(shí)間是2011～2012年。 利用噪聲互相關(guān)，經(jīng)過計(jì)算和篩選，在5～38 s范圍內(nèi)，共得到5773條Rayleigh波相速度頻散曲線。 然后采用1°×1°的網(wǎng)格劃分，反演獲得青藏高原東北緣相速度和方位各向異性分布。 最后，再由純路徑頻散反演得到青藏高原東北緣每個(gè)經(jīng)緯度節(jié)點(diǎn)介質(zhì)的S波速度隨深度的變化。 獲得0～50 km深度地殼上地幔三維速度結(jié)構(gòu)分布，給出了4個(gè)不同深度范圍的速度平面分布圖和3條徑向、 2條緯向速度剖面圖。 研究結(jié)果顯示，對于方位各向異性，8～12 s圖像結(jié)果與區(qū)域斷裂走向有很好的一致性； 18～35 s，整個(gè)青藏高原內(nèi)部快波方向呈現(xiàn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的形態(tài)。 對于相速度和S波速度結(jié)構(gòu)，結(jié)果與前人的結(jié)果在大尺度構(gòu)造上基本一致，如在松潘—甘孜地塊和祁連地塊均存在高速異常。 此外，本文研究揭示，北昆侖山可能是松潘—甘孜低速層的北部邊界。 祁連山的低速層可能與青藏地塊和其周緣地塊碰撞引起的地殼短縮有關(guān)系。

針對以上結(jié)果，結(jié)合青藏高原東北緣地質(zhì)背景、 大地構(gòu)造、 地球動(dòng)力學(xué)、 巖石學(xué)和地球物理等研究結(jié)果，本文對青藏高原東北部地區(qū)的構(gòu)造和殼幔形變機(jī)制有了一個(gè)綜合認(rèn)識(shí)。 印度板塊和歐亞板塊的碰撞使青藏塊體向東北方向持續(xù)運(yùn)動(dòng)，并受北面西伯利亞地臺(tái)的阻擋，使高原東北緣地殼持續(xù)縮短隆升，整個(gè)巖石圈的垂直縮短變形可能是青藏高原東北緣的主要形成機(jī)制。

關(guān)鍵詞青藏高原東北緣； 接收函數(shù)； 噪聲互相關(guān)； 各向異性； 相速度； S波速度

(作者電子信箱，王瓊： sunny-wangqiong@163.com)

中圖分類號(hào)：P315.2；

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A；

doi:10.3969/j.issn.0235-4975.2016.02.015

中國地震局地球物理研究所

2015屆博士論文摘要(Ⅱ)