王想, 高原, 吳鵬, 周依, 王時(shí)

1 河北紅山巨厚沉積與地震災(zāi)害國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站， 河北邢臺(tái) 054000 2 河北省地震局， 石家莊 050021 3 中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所， 北京 100036 4 邯鄲地震監(jiān)測(cè)中心站， 河北邯鄲 056001 5 石家莊監(jiān)測(cè)中心站， 石家莊 050021

0 引言

華北克拉通(North China Craton)是中國(guó)最大的克拉通地塊，也是世界最主要的太古宙克拉通之一，地處歐亞板塊東緣(Kusky and Li，2003；Carlson et al.，2005).華北克拉通中部造山帶(Central Orogenic Belt，以下簡(jiǎn)稱(chēng)COB)是完全被破壞的克拉通東部塊體和保留完整的西部塊體之間的過(guò)渡帶，是中國(guó)大陸地區(qū)地貌、重力、巖石圈等結(jié)構(gòu)和地球物理場(chǎng)的分界帶.該區(qū)域是研究造山帶與斷陷盆地下方的地殼變形及殼幔構(gòu)造關(guān)系的典型區(qū)域，對(duì)于華北克拉通破壞成因以及華北克拉通東西塊體構(gòu)造差異的探索具有重要意義(圖1).

根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造、臺(tái)站分布及地震活動(dòng)特征，COB主要涉及山西地塹、張家口—渤海地震活動(dòng)帶(以下簡(jiǎn)稱(chēng)張渤地震帶)、太行山隆起以及華北盆地.張渤地震帶是一個(gè)強(qiáng)烈的地震活動(dòng)帶，由NW、WNW以及近EW向的斷裂組成，展布范圍是根據(jù)航磁異常、重力異常、地殼形變、深部構(gòu)造以及中、小地震活動(dòng)分布圖像等方面資料的研究成果綜合分析界定的(韓孔艷，2009).研究區(qū)內(nèi)NE、NW、EW向斷裂縱橫交錯(cuò)，形成了盆嶺相間、錯(cuò)綜復(fù)雜的構(gòu)造格局，具有發(fā)生中強(qiáng)震的地質(zhì)構(gòu)造條件，根據(jù)地震目錄，有歷史記錄(公元前780年)以來(lái)，COB雖然只占中國(guó)大陸約6%的國(guó)土面積，卻發(fā)生過(guò)100多次5級(jí)、30次6級(jí)、5次7級(jí)、1次8級(jí)地震.

研究表明,地殼、地幔與地核等地球不同圈層都存在介質(zhì)各向異性現(xiàn)象(Crampin，1981；Crampin and Gao，2018；滕吉文等，2012；Chen et al.，2009； Wu et al.，2015；高原等，2020).上地殼地震各向異性特性與地殼結(jié)構(gòu)、應(yīng)力狀態(tài)、斷裂構(gòu)造等密切相關(guān)(Crampin et al.，1980，2008；高原等，1995；Zinke and Zoback，2000；Tadokoro and Ando，2002；Gao et al.，2011；Shi et al.，2020).地殼各向異性受控于介質(zhì)變形和地質(zhì)構(gòu)造(Gao et al., 2011)，而斷裂也會(huì)影響變形狀態(tài)(Zhang et al.，2020).上地殼地震各向異性成因有多種，應(yīng)力、巖石節(jié)理、水平分層結(jié)構(gòu)及特定結(jié)構(gòu)的排列方式等都會(huì)造成地震波的各向異性現(xiàn)象，但地殼中廣泛存在的EDA(Extensive-Dilatancy Anisotropy，“大范圍擴(kuò)容各向異性”)微裂隙是造成上地殼地震各向異性的主要原因(Crampin and Peacock，2005；Crampin and Gao，2014；高原等，1995).地震的孕育和發(fā)生是地下介質(zhì)與應(yīng)力長(zhǎng)期互相作用引起的變化(Gao and Crampin，2004；Crampin and Gao，2010).應(yīng)力場(chǎng)的變化直接影響巖石裂隙幾何參數(shù)發(fā)生變化，剪切波分裂對(duì)巖石裂隙結(jié)構(gòu)的變化非常敏感.剪切波進(jìn)入這種裂隙結(jié)構(gòu)介質(zhì)傳播時(shí)會(huì)分裂出具有不同方向、不同速度的分量，即剪切波分裂(Shear-wave splitting，以下簡(jiǎn)稱(chēng)SWS)現(xiàn)象，其中快剪切波偏振方向(以下簡(jiǎn)稱(chēng)快波方向)在水平方向上近似平行于原地水平主壓應(yīng)力方向(Crampin and Atkinson，1985；高原等，1995；2018；Tadokoro and Ando，2002；Crampin and Peacock，2005； Gao et al.，2011)，這個(gè)特性可用于推斷區(qū)域主壓應(yīng)力方向，獲得的結(jié)果與地震應(yīng)力反演、地應(yīng)力測(cè)量等得到的區(qū)域主壓應(yīng)力結(jié)果有很好的一致性(高原等，2010，2018)，慢剪切波時(shí)間延遲(以下簡(jiǎn)稱(chēng)時(shí)間延遲)反映地下介質(zhì)各向異性程度，時(shí)間延遲的值可反映區(qū)域主壓應(yīng)力的變化大小(Crampin，1984；Gao and Crampin，2004).因此，SWS方法是獲取介質(zhì)各向異性特征的途徑之一，SWS參數(shù)是反映地球介質(zhì)特性和應(yīng)力狀態(tài)的一個(gè)參考指標(biāo)，對(duì)地震預(yù)測(cè)和地震危險(xiǎn)性探討等有重要的應(yīng)用價(jià)值(Crampin et al.，2008；Crampin and Gao，2010).隨著地震觀測(cè)資料的不斷豐富，地震觀測(cè)質(zhì)量的不斷提高，地震各向異性的研究更深入，應(yīng)用也更廣泛.利用SWS方法除了探討大尺度的地球介質(zhì)物性特征和應(yīng)力狀態(tài)，還可以研究小尺度的區(qū)域各向異性特征及其應(yīng)力狀態(tài)變化(Crampin and Peacock，2005；高原等，1995；Gao et al., 2011，2019)，比如在鄂爾多斯塊體西緣、汶川地區(qū)、青藏高原東南緣、天山構(gòu)造帶等中國(guó)大陸典型構(gòu)造區(qū)域的各向異性特征及其應(yīng)力狀態(tài)研究都取得了重要進(jìn)展(石玉濤等，2009；許英才等，2019；高原等，2020；李金等，2021).

研究COB介質(zhì)各向異性及其應(yīng)力狀態(tài)變化特征，對(duì)了解該區(qū)域動(dòng)力學(xué)特征和地殼形變、構(gòu)造關(guān)系及其演化歷史具有重要意義.Zhao 和 Zheng(2005)根據(jù)COB和東部塊體SKS快波方向有顯著差異，推測(cè)兩個(gè)塊體的邊界可能是地幔流動(dòng)發(fā)生偏轉(zhuǎn)的邊界；但常利軍等(2008)與高原等(2010)的結(jié)果顯示，COB的快波方向與東部或西部地區(qū)沒(méi)有顯著差異，但欠缺足夠的數(shù)據(jù)約束.常利軍等(2008)利用SKS波分裂結(jié)果推斷華北地區(qū)上地幔的各向異性方向與板塊絕對(duì)運(yùn)動(dòng)方向有很好的一致性；高原等(2010)發(fā)現(xiàn)近震S波的快波方向與遠(yuǎn)震SKS波的快波方向不一致，認(rèn)為華北北部地殼和上地幔不是簡(jiǎn)單的耦合關(guān)系.Shi 等(2015)展示了華北克拉通東部的近震S波各向異性與遠(yuǎn)震SKS、PKS、SKKS的各向異性方向不一致的復(fù)雜分布形態(tài).楊妍等(2018)采用遠(yuǎn)震接收函數(shù)約束地殼方位各向異性結(jié)構(gòu)的方法，得到COB存在明顯的地殼方位各向異性，推測(cè)該區(qū)域地殼變形可能主要與晚中生代到新生代以來(lái)的巖石圈改造和上地幔物質(zhì)底侵有關(guān).Zheng 等(2019)接收函數(shù)各向異性呈現(xiàn)了復(fù)雜的空間分布.COB的上地殼介質(zhì)各向異性研究雖然取得了一些進(jìn)展(吳晶等，2007；趙博等，2011；孫進(jìn)等，2013；張玲等，2014)，但結(jié)果主要是區(qū)域框架性的，對(duì)于COB的上地殼各向異性的詳細(xì)分布、整體形態(tài)、各向異性特征與應(yīng)力狀態(tài)和區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)聯(lián)、以及東、西部各向異性的異同與構(gòu)造含義等問(wèn)題仍需進(jìn)一步的數(shù)據(jù)約束.本研究利用了多家單位聯(lián)合布設(shè)的流動(dòng)地震臺(tái)站，同時(shí)增加了高密度流動(dòng)地震臺(tái)網(wǎng)記錄的大量近場(chǎng)小震觀測(cè)資料.

SWS結(jié)果的可靠程度取決于地震觀測(cè)資料的質(zhì)量和數(shù)量.高分辨率的地殼各向異性分布特征的獲得依賴(lài)于高質(zhì)量的地震臺(tái)網(wǎng)資料(高原等，1995，2018).本研究充分利用布設(shè)在COB的高密度流動(dòng)地震臺(tái)網(wǎng)和區(qū)域固定地震臺(tái)網(wǎng)記錄的大量近場(chǎng)小震觀測(cè)資料(圖1)，使用SWS方法(高原等，2004)，研究COB上地殼地震各向異性參數(shù)分布特征及分區(qū)特征，為華北克拉通東西差異性構(gòu)造及過(guò)渡帶地殼結(jié)構(gòu)提供地震學(xué)觀測(cè)證據(jù)和約束.

圖1 研究區(qū)構(gòu)造背景與地震臺(tái)站分布圖中英文縮寫(xiě)代表的構(gòu)造單元：TY：太原盆地；XD：忻定盆地；DT：大同盆地；ZX：張家口—宣化盆地；HZ：懷來(lái)—涿鹿盆地；XH：邢衡隆起. 右下小圖中黃色框表示研究區(qū)域，灰色線表示華北克拉通輪廓，W(Western)代表華北克拉通西部塊體，E(Eastern)代表華北克拉通東部塊體，COB(Central Orogenic Belt)代表華北克拉通中部造山帶；藍(lán)色箭頭表示區(qū)域主壓應(yīng)力方向(Heidbach et al.,2016).Fig.1 The geological structure and the distribution of stations in the study areaTY: Taiyuan Basin; XD: Xinding Basin; DT: Datong Basin; ZX: Zhangjiakou-Xuanhua Basin; HZ: Huailai-Zhuolu Basin; XH: Xing Heng uplift. In the lower right, the yellow box represents the research area, the gray line represents the outline of the North China Craton, W (Western) represents the Western block of the North China Craton, E (Eastern) represents the Eastern block of the North China Craton, and COB (Central Orogenic Belt)represents the Central Orogenic Belt of the North China Craton.

1 構(gòu)造背景與分析方法

1.1 構(gòu)造背景

研究區(qū)斷裂構(gòu)造總體上為NNE走向，從地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)看，NNE走向的擠壓變形帶形成于燕山運(yùn)動(dòng)A幕，是古太平洋板塊俯沖的結(jié)果(Xu et al.，1987；Zhu et al.，2005；Faure et al.，2012；Wang et al.，2013；朱光等，2018).山西地塹地處太行山隆起和呂梁山隆起之間，自北向南包括大同、忻定、太原和臨汾斷陷盆地，呈NE至NNE向展布，盆地周邊及內(nèi)部有大量正斷層.張渤地震帶經(jīng)歷過(guò)多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成了復(fù)雜的構(gòu)造形跡，帶內(nèi)以NW走向活動(dòng)斷裂和NE走向活動(dòng)斷裂交匯分布，該區(qū)域的強(qiáng)震孕育和發(fā)生受控于NE向和NW向活動(dòng)斷裂的共同作用，通常NE向斷裂為發(fā)震斷裂、NW向斷裂為控震斷裂，二者共同決定了強(qiáng)震發(fā)生的空間位置.斷裂活動(dòng)和現(xiàn)代形變觀測(cè)結(jié)果顯示，張渤地震帶具有左旋走滑的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)(韓孔艷，2009).華北盆地是華北克拉通新生代形成的最大規(guī)模的盆地，盆地內(nèi)部為一系列小型斷塊活動(dòng)控制的斷陷盆地群.華北盆地西側(cè)為太行山隆起，內(nèi)部有一系列NNE向逆沖斷裂.

1.2 數(shù)據(jù)

2014年7月至2016年11月，河北省地震局聯(lián)合多家單位在COB架設(shè)了由39個(gè)流動(dòng)地震臺(tái)站組成的臨時(shí)地震臺(tái)網(wǎng)，包括寬頻帶地震計(jì)BBVS-60型(周期60 s)15臺(tái)、短周期地震計(jì)FSS-3M(周期2 s)6臺(tái)、DS-4A(周期1 s)18臺(tái)，數(shù)據(jù)采集器型號(hào)EDAS-24IP，采樣率為100 Hz.本研究利用COB內(nèi)臨時(shí)地震臺(tái)網(wǎng)(2014年7月—2016年8月)和國(guó)家地震臺(tái)網(wǎng)(2010年1月至2017年1月)記錄的地震觀測(cè)資料進(jìn)行SWS分析.根據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心的地震目錄，我們獲得了研究區(qū)內(nèi)121個(gè)臺(tái)站的4991條近場(chǎng)地震波形數(shù)據(jù)，由于部分臺(tái)站附近缺少小震活動(dòng)，剪切波窗口(注：指剪切波射線入射角小于全反射角)內(nèi)沒(méi)有符合要求的小震或者波形質(zhì)量差導(dǎo)致沒(méi)有有效記錄，最終得到55個(gè)臺(tái)站記錄的534條有效記錄.55個(gè)臺(tái)站中使用短周期地震計(jì)10個(gè)，寬頻帶地震計(jì)45個(gè).研究中挑選深度大于5 km的地震事件，全部地震事件的平均震源深度約14 km(圖2).根據(jù)河北地震臺(tái)網(wǎng)觀測(cè)報(bào)告，研究中絕大多數(shù)地震的定位精度為I類(lèi)，震中誤差≤5 km.55個(gè)臺(tái)站中，13個(gè)臺(tái)站記錄了10個(gè)以上地震事件，36個(gè)臺(tái)站記錄了3個(gè)以上地震事件(表1).

1.3 分析方法

本研究采用剪切波分裂分析的SAM方法(高原等，2004)，獲得COB內(nèi)各臺(tái)站的SWS參數(shù)，分析該地區(qū)上地殼介質(zhì)各向異性特征.SAM方法(即“剪切波分裂系統(tǒng)分析法”)結(jié)合了相關(guān)函數(shù)、偏振分析(Crampin，1978)和旋轉(zhuǎn)分析技術(shù)，彌補(bǔ)了單一分析方法計(jì)算誤差較大的缺點(diǎn).該方法結(jié)合了計(jì)算程序自動(dòng)化分析和可視化操作的優(yōu)點(diǎn)，計(jì)算流程主要包含三個(gè)步驟：(1) 相關(guān)函數(shù)計(jì)算，(2) 時(shí)間延遲校正，(3) 偏振分析檢驗(yàn).已有研究結(jié)果表明，該方法得到的結(jié)果可靠性較好(吳晶等，2007；張玲等，2014；Gao et al.，2011，2019；Shi et al.，2020).使用地面臺(tái)站記錄的地震波形進(jìn)行SWS研究之前，需要篩選落入剪切波窗口內(nèi)的數(shù)據(jù).剪切波入射到地表時(shí)，若入射角大于臨界角(全反射角)時(shí)會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象，所以篩選落入剪切波窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)就是要篩選剪切波入射角小于臨界角的數(shù)據(jù)進(jìn)行研究.對(duì)于泊松介質(zhì)(泊松比為0.25)，剪切波窗口理論值(臨界角)約為35°.由于地殼頂部通常存在低速沉積層，地震波在接近地表時(shí)波速變低，會(huì)發(fā)生彎曲折射現(xiàn)象，實(shí)際入射角一般小于所計(jì)算的理論剪切波窗口值(臨界角)，從均勻介質(zhì)直線入射的角度，有效的剪切波窗口(臨界角)可以拓寬至45°～50°(Crampin and Peacock，2005).考慮到COB沉積層的影響，本研究選擇45°作為剪切波窗口(臨界角).

圖3展示了使用SAM方法對(duì)HNS(紅山臺(tái))記錄到的一次地震事件(2013年6月27日河北隆堯ML1.4級(jí)地震，震源深度9 km，震中距6 km)進(jìn)行SWS的分析過(guò)程.使用SAM軟件對(duì)原始波形數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理(在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中均使用4階Butterworth濾波器，濾波頻率設(shè)置為1～20 Hz，并截取包含完整S波列的南北分量(圖3b)和東西分量(圖3c)，產(chǎn)生質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡(圖3a).S波在通過(guò)各向異性介質(zhì)時(shí)分裂成快波和慢波，對(duì)快波和慢波重新投影，分別計(jì)算它們?cè)诓煌轿缓筒煌瑫r(shí)間差的相關(guān)函數(shù)，最大相關(guān)系數(shù)所對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角度和時(shí)間差即為快波方向和時(shí)間延遲.在實(shí)際計(jì)算過(guò)程中，由于觀測(cè)波形質(zhì)量等因素，相關(guān)函數(shù)計(jì)算結(jié)果往往偏差較大，尤其是時(shí)間延遲誤差較大.SAM方法把相關(guān)函數(shù)計(jì)算的結(jié)果作為參考，用可視化偏振分析圖檢驗(yàn)得出最優(yōu)結(jié)果.在偏振圖中快波到達(dá)后、慢波未到時(shí)，S波質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的方向與正北方向的夾角α即為快波偏振方向角(圖3a).慢波到達(dá)后疊加到快波上，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生變化.將兩個(gè)分量的S波同時(shí)旋轉(zhuǎn)α角度可以分離出快波和慢波(圖3e、3f).理論上，快、慢波是來(lái)自同一震源的同一列S波，使用最大相關(guān)系數(shù)得到的時(shí)間延遲值將慢波前移，時(shí)間延遲消除后，快、慢波質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡表現(xiàn)為線性相關(guān).經(jīng)過(guò)時(shí)間延遲校正后，兩列波質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡線性度越高，說(shuō)明分析結(jié)果越可靠.本例的地震計(jì)采樣率為100采樣點(diǎn)/s, 即每個(gè)采樣點(diǎn)為0.01 s.S波質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的方向與正北方向夾角為45°(圖3a)，將慢波提前0.03 s，則快、慢波的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡(圖3d)呈現(xiàn)出較好的線性關(guān)系.

表1 研究區(qū)55個(gè)臺(tái)站SWS參數(shù)Table 1 Shear-wave splitting parameters of 55 stations in the study area

圖2 研究區(qū)有效(剪切波窗口內(nèi))地震分布圖中紅色圓圈表示地震，黑色線表示華北克拉通輪廓.右側(cè)與下側(cè)的小圖是地震位置的深度剖面.其他符號(hào)含義同圖1.Fig.2 Effective earthquake events (within shear-wave window) in the study area Red circles represent the earthquakes and black lines represent the outline of the North China Craton. Both the right plot and the bottom plot are the depth profiles of earthquakes. Others are the same as Fig.1.

圖3 HNS(紅山臺(tái))地震記錄的剪切波分裂分析HNS(紅山臺(tái))記錄的2013年6月27日河北隆堯ML1.4地震的剪切波波形.地震參數(shù)：震源深度9 km，震中距6 km； (a) 剪切波的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡，S1和S2分別表示快波和慢波的到時(shí)； (b)、(c) 分別為NS向和EW向記錄； (d) 慢波時(shí)間延遲校正與快波偏振方向校正后的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡； (e)、(f) 分別為投影后的快波F和慢波S； (b)、(c)、(e)、(f) 中兩條豎線之間為質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的剪切波部分.Fig.3 Shear-wave splitting analysis of seismic records (Hongshan station)This earthquake occurred on June 27, 2013, and recorded by HNS (Hongshan station), magnitude ML1.4, focal depth 9 km, epicenter distance 6 km; (a) Polarization diagrams of shear-wave, S1 and S2 represent the arrival time of fast wave and slow wave, respectively; (b) and (c) are records in the NS direction and EW direction, respectively. (d) Polarization diagrams of shear-wave after correction of slow wave delay and fast wave deflection direction; (e) and (f) are respectively fast wave F and slow wave S after correction.

圖4 華北克拉通中部造山帶快剪切波偏振方向分布圖圖中藍(lán)色三角形代表獲得3條以上(含3條)有效地震記錄的臺(tái)站.地圖外側(cè)列出了每個(gè)臺(tái)站的快剪切波偏振方向等面積投影玫瑰圖，紅色短棒是每個(gè)有效地震記錄的快波方向，離圓心的距離是該事件相對(duì)于臺(tái)站的入射角.其他符號(hào)含義同圖1. 斷裂符號(hào)：F1懷涿盆地北緣斷裂；F2 延礬盆地北緣斷裂；F3 新保安—沙城斷裂；F4 黃土窯—土木斷裂；F5 懷安盆地北緣斷裂；F6 太行山山前斷裂；F7 晉縣斷裂；F8 新河斷裂；F9 衡水?dāng)嗔眩籉10 隆堯斷裂；F11 元氏斷裂；F12 口泉斷裂；F13 六棱山北麓斷裂；F14 恒山北麓斷裂；F15 五臺(tái)山北麓斷裂；F16 系舟山山前斷裂；F17 云中山山前斷裂；F18 交城斷裂；F19 太谷斷裂.Fig.4 The equal area projection rose diagrams of polarization directions of fast shear-waves in COBThe blue triangle represents the stations obtained three or more individual measurements. The equal area projection rose diagrams of polarization directions of fast shear-waves are listed around the map. The red bar is the fast wave direction of each measurement. The distance from the circle center is the incident angle of the event relative to the station. Others are the same as figure 1. Symbols of faults: F1 Huailai basin northern margin fault; F2 Yanfan basin northern margin fault; F3 Xinbao′an-Shacheng fault; F4 Huangtuyao-Tumu fault; F5 Huai′an basin northern margin fault; F6 Taihang mountain piedmont fault; F7 Jinxian fault; F8 Xinhe fault; F9 Hengshui fault; F10 Longyao fault; F11 Yuanshi fault; F12 Kouquan fault; F13 Liulengshan north piedmont fault; F14 Heng mountain north piedmont fault; F15 Wutai mountain north piedmont fault; F16 Xizhou mountain piedmont fault; F17 Yunzhong mountain piedmont fault; F18 Jiaocheng fault; F19 Taigu fault.

圖5 華北克拉通中部造山帶快剪切波偏振方向等面積投影玫瑰圖符號(hào)含義同圖4.Fig.5 The equal area projection rose diagrams of polarization direction of fast shear waves in COBThe symbol meaning is the same as Fig.4.

2 臺(tái)站快波方向與區(qū)域快波優(yōu)勢(shì)方向

本研究對(duì)COB內(nèi)2010—2017年的地震波形數(shù)據(jù)進(jìn)行SWS分析，得到55個(gè)臺(tái)站的SWS參數(shù)(表1), 以及獲得3條以上(含3條)地震記錄的臺(tái)站(36個(gè))的快波方向等面積玫瑰投影圖(圖4)，其中DOS(東山臺(tái))獲得的有效地震數(shù)量最多，有144個(gè).統(tǒng)計(jì)COB各臺(tái)站的計(jì)算結(jié)果，得到快波方向下半球等面積投影玫瑰圖，結(jié)果顯示，COB平均快波方向?yàn)?1°±38°，大致呈NE向(圖5)，與華北地區(qū)最大主壓應(yīng)力方向有所差別.由震源機(jī)制解資料得到的華北地區(qū)的最大主應(yīng)力方向?yàn)榻麼E向至ENE向(李欽祖，1980)，由震源機(jī)制資料和深井鉆探資料得出的華北地區(qū)平均最大主壓應(yīng)力方向?yàn)镹71.6°E(許忠淮，2001)，GPS資料得出的華北地區(qū)最大主壓應(yīng)變方向?yàn)?5°(張國(guó)民等，2005)，SWS得到的平均快波方向約為N86°E(Gao et al.，2011).COB雖然呈現(xiàn)NE或ENE向和WNW或NW向斷裂交匯特征，但主要的斷裂是NE或ENE走向(圖1)，莫霍面等值線從西北向東南遞減，走向沿NE向伸展(嘉世旭等，2005).COB的臺(tái)站快波方向既受到區(qū)域背景應(yīng)力環(huán)境的作用，又受到局部斷裂的制約，局部構(gòu)造對(duì)COB的影響起主要作用.本研究顯示，COB特別是山西地塹內(nèi)部區(qū)域最大主壓應(yīng)力大致為NE方向.

根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造特征與得到的SWS參數(shù)結(jié)果，將研究區(qū)分為張渤地震帶與山西地塹交匯區(qū)(A區(qū))、太行山隆起與華北盆地交匯區(qū)(B區(qū))、山西地塹(C區(qū)).A區(qū)構(gòu)造形跡復(fù)雜，WNW、NE、NNE、NW向斷裂相交和切割.1998年1月10日張北6.2級(jí)地震是中國(guó)東部最近的一次6級(jí)以上地震，發(fā)生在張渤地震帶西北端.前人的研究認(rèn)為，張北地震的發(fā)震斷裂是NW向斷裂(馬淑田等，1998；楊智嫻等，1999；車(chē)用太，1999；刁桂苓等，2001)，但主震后余震沿NNE向展布，反映震源區(qū)存在NW和NE向共軛斷裂的活動(dòng).結(jié)合形態(tài)結(jié)構(gòu)分段理論、地質(zhì)、地貌、地殼形變、地球物理場(chǎng)、深部構(gòu)造、地震活動(dòng)性以及張渤地震帶斷裂的交切關(guān)系等研究成果，張渤地震帶由西北到東南依次可以分為張渤地震帶西段(張家口段)、張渤地震帶中西段(北京段)、張渤地震帶中東段(唐山段)和張渤地震帶東段(蓬萊段)共四段(韓孔艷，2009).根據(jù)本文得到的SWS結(jié)果和區(qū)域構(gòu)造特點(diǎn)，將A區(qū)進(jìn)一步劃分成兩個(gè)子區(qū)：A1區(qū)(張渤地震帶西段)和A2區(qū)(太行山隆起與張渤地震帶交匯區(qū)).山西地塹(C區(qū))則進(jìn)一步劃分成三個(gè)子區(qū)： C1區(qū)(大同盆地)、C2區(qū)(忻定盆地)和C3區(qū)(太原盆地)(圖6).

2.1 張渤地震帶與山西地塹交匯區(qū)(A區(qū))

A區(qū)位于張渤地震帶與山西地塹的交匯區(qū)(圖6)，區(qū)內(nèi)的SWS特征又呈現(xiàn)不同的特征.

A1區(qū)即張渤地震帶西段，包括ZX(張家口—宣化盆地)，HZ(懷來(lái)—涿鹿盆地).張家口—宣化盆地是一個(gè)不規(guī)則的北西向盆地，其周邊歷史上發(fā)生過(guò)2次5級(jí)地震，4次4級(jí)地震，盆地內(nèi)1997年發(fā)生過(guò)1次4.2級(jí)地震.懷來(lái)—涿鹿盆地主要受懷涿盆地北緣斷裂(F1)和延礬盆地北緣斷裂(F2)控制，同時(shí)受北西向的新保安—沙城斷裂(F3)、黃土窯—土木斷裂(F4)等的影響.SHC(沙城臺(tái))位于這四條斷裂之間，由SWS結(jié)果分析可知，SHC的快波優(yōu)勢(shì)方向與區(qū)域主壓應(yīng)力場(chǎng)一致，并受這四條斷裂影響較大，這與吳晶等(2007)的研究結(jié)果相符.XUH(宣化臺(tái))位于張家口—宣化盆地南側(cè)，該臺(tái)的快波優(yōu)勢(shì)方向?yàn)閃NW向，主要反映了局部應(yīng)力場(chǎng)的方向.

A2區(qū)位于太行山隆起和張渤地震帶交匯區(qū)，區(qū)域內(nèi)斷層走向多為NNE-NE.LQS(龍泉寺臺(tái))、XBZ(西撥子臺(tái))、ZHT(齋堂臺(tái))、ZKD(周口店臺(tái))位置接近，受地形和斷裂影響，快波方向均為NE向，LQS、ZKD還有一個(gè)近EW向的優(yōu)勢(shì)方向，LQS的結(jié)果與吳晶等(2007)的研究結(jié)果完全一致，LQS和ZKD更靠近華北盆地，同時(shí)受到華北ENE向的區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)的影響.TAS(塔寺臺(tái))位于NE向的孫莊子—烏龍溝斷裂上，其快波方向與該斷裂走向完全一致.ZHL(涿鹿臺(tái))快波方向?yàn)閃NW向，與賴(lài)院根等(2006)的研究結(jié)果以及高原等(2010)提出的局部應(yīng)力場(chǎng)方向一致，ZHL位于太行山隆起內(nèi)部，區(qū)域構(gòu)造較為穩(wěn)定.HUA(懷安臺(tái))位于懷安盆地南緣，懷安盆地位于山西地塹晉北張性區(qū)的北端，主要受NE向懷安盆地北緣斷裂控制，HUA的快波優(yōu)勢(shì)方向相對(duì)離散，既受到懷安盆地北緣斷裂(F5)的影響，同樣受到張渤地震帶NW向應(yīng)力場(chǎng)的影響.

2.2 太行山隆起與華北盆地交匯區(qū)(B區(qū))

B區(qū)位于太行山隆起與華北盆地交匯區(qū)，主要涉及到華北盆地內(nèi)的XH(邢衡隆起)，隆堯斷裂以南為臨清坳陷.研究區(qū)內(nèi)斷裂總體為NE向，主要斷裂包括太行山山前斷裂(F6)、晉縣斷裂(F7)、新河斷裂(F8)、衡水?dāng)嗔?F9)、隆堯斷裂(F10)、元氏斷裂(F11)等，其中衡水?dāng)嗔炎呦蚪麼W向，隆堯斷裂走向近EW向，元氏斷裂走向近NS向.研究區(qū)內(nèi)5個(gè)臺(tái)站的快波方向分別為：HNS(紅山臺(tái))ENE向或近EW向；LIC(臨城臺(tái))WNW向；ZAH(贊皇臺(tái))和XIY(昔陽(yáng)臺(tái))NE向；SHX(深縣臺(tái))的快波方向有兩個(gè)：ENE向和NW向.HNS位于邢衡隆起和臨清坳陷的交界處，HNS東、西兩側(cè)是NE走向且近乎平行的新河斷裂和晉縣斷裂，南側(cè)為近EW走向的隆堯斷裂.HNS的快波方向NE向，與東、西兩側(cè)的新河斷裂、晉縣斷裂走向基本一致.LIC位于太行山隆起與華北盆地的交匯處，西側(cè)是太行山前斷裂，東側(cè)是元氏斷裂，南側(cè)是隆堯斷裂.LIC的快波方向是WNW向，受多條走向不同的斷裂和區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)的共同作用，導(dǎo)致LIC快波方向與區(qū)域主壓應(yīng)力方向不一致.從數(shù)據(jù)結(jié)果看，LIC受隆堯斷裂的影響更大，2017年9月4日臨城發(fā)生ML4.2級(jí)地震，此地震是該地區(qū)近20年來(lái)發(fā)生的最大地震，精定位結(jié)果顯示，余震序列呈近EW向展布，與隆堯斷裂一致.SHX位于NW走向的衡水?dāng)嗔驯眰?cè)，表現(xiàn)出兩個(gè)快波優(yōu)勢(shì)方向，一個(gè)是ENE向，與這一地區(qū)的主壓應(yīng)力方向基本一致，另一個(gè)優(yōu)勢(shì)方向是NW向，與衡水?dāng)嗔训淖呦蛞恢?，表明SHX受區(qū)域應(yīng)力和斷裂的雙重影響.XIY位于太行山隆起內(nèi)部，ZAH位于太行山隆起與華北盆地的交界處更靠近太行隆起區(qū)域，西側(cè)是太行山前斷裂，東側(cè)是元氏斷裂.這兩個(gè)臺(tái)的快波方向是NE向且較一致，表明太行山隆起內(nèi)部應(yīng)力環(huán)境較為穩(wěn)定，局部特征并不顯著.2013年5月20日河北贊皇發(fā)生ML3.2級(jí)小震群活動(dòng)，震群活動(dòng)持續(xù)近兩個(gè)月，共記錄地震事件220次.精定位結(jié)果顯示：地震分布呈NE向展布，與太行山山前斷裂走向一致，斷層面走向NE41.28°±2.80°(李冬圣等，2015)，與贊皇臺(tái)(ZAH)的快波方向39°也基本一致.ZAH和LIC均位于元氏斷裂西側(cè)，且距離斷裂較近，但從快波方向來(lái)看，這兩個(gè)臺(tái)站受元氏斷裂的影響并不顯著.

2.3 山西地塹(C區(qū))

C區(qū)位于山西地塹，自北向南依次為大同盆地(C1區(qū))、忻定盆地(C2區(qū))和太原盆地(C3區(qū)).

DT(大同盆地)西側(cè)主控?cái)嗔褳榭谌獢嗔?F12)，東南側(cè)主控?cái)嗔褳榱馍奖甭磾嗔?F13)和恒山北麓斷裂(F14).恒山北麓斷裂屬全新活動(dòng)正傾滑斷裂.HSH(恒山臺(tái))和YMG(雁門(mén)關(guān)臺(tái))幾乎同在恒山北麓斷裂上，但距離較遠(yuǎn)，HSH位于北段，YMG位于南段.HSH的快波方向?yàn)镹E向，與恒山北麓斷裂在該臺(tái)附近的走向一致，YMG的快波方向?yàn)镋NE向，亦與恒山北麓斷裂在該臺(tái)附近的走向一致.位于同一斷裂上的不同臺(tái)站，因斷裂各段的走向差異亦會(huì)造成快波方向的不同.ZCH(鎮(zhèn)川臺(tái))和SHZ(大同臺(tái))同時(shí)位于口泉斷裂東側(cè)且距離口泉斷裂距離相等，快波方向均為NE向，與斷裂走向一致.

XD(忻定盆地)是由兩個(gè)半地塹盆地組成，盆地東南側(cè)的主控?cái)嗔延形迮_(tái)山北麓斷裂(F15)、系舟山山前斷裂(F16)，另一側(cè)的主控?cái)嗔延性浦猩缴角皵嗔?F17).DAX(代縣臺(tái))、L1412(永樂(lè)村臺(tái))和L1409(峪里村臺(tái))位于五臺(tái)山北麓斷裂附近，DAX幾乎位于北段ENE走向的斷裂上，L1412位于中段近SN向ENE轉(zhuǎn)向處附近，L1409位于南段近SN走向附近.DAX的快波方向?yàn)镋NE向，L1412快波方向NE向，L1409快波方向NNE向，受五臺(tái)山北麓斷裂在臺(tái)站附近區(qū)域的走向影響較大.L1408(官地村臺(tái))和L1410(南泉村臺(tái))同時(shí)位于云中山山前斷裂上，且快波方向均為近NNE向，與云中山山前斷裂一致.TIY(定襄臺(tái))位于系舟山山前斷裂東側(cè)，該斷裂南段近NS走向，北段NE走向，該臺(tái)快波方向既有NS向也有NE向，說(shuō)明斷裂不同段的走向差異對(duì)該臺(tái)都造成了影響.

TY(太原盆地)的沉降中心靠近盆地西部，其西側(cè)的主控?cái)嗔褳榻怀菙嗔?F18)，東側(cè)主控?cái)嗔褳樘葦嗔?F19).交城斷裂為全新世活動(dòng)斷裂，大致呈NNE-NE向展布，分為五段：柴村、 晉祠、清徐—交城、文水和汾陽(yáng).JIC(晉祠臺(tái))位于ENE向的晉祠段和NE向的清徐—交城段連接處，另外近EW走向的晚更新世活動(dòng)斷裂田莊斷裂與其交匯，JIC的快波方向有三個(gè)，分別為NNE向(近NS)、ENE向和ESE向(近EW)，與臺(tái)站附近的斷裂走向一致.TAG(太谷臺(tái))和L1417(藥村臺(tái))均位于太谷斷裂，兩個(gè)臺(tái)的快波方向一個(gè)為NE向，與斷裂走向一致，另一個(gè)為EW向，與華北區(qū)域最大主壓應(yīng)力方向一致.DOS(東山臺(tái))快波方向?yàn)镹E向，與臺(tái)站周邊的斷裂走向完全一致.

YUY(右玉臺(tái))、LOF(婁煩臺(tái))、LIS(離石臺(tái))位于呂梁山隆起區(qū)內(nèi)，與山西地塹相鄰，YUY、LOF、LIS臺(tái)均出現(xiàn)兩個(gè)快波方向，其中一個(gè)方向?yàn)镹W向，與鄂爾多斯塊體東部的主壓應(yīng)變方向?yàn)镹W向(劉巍等，1993；郭良遷等，2010)一致；另一個(gè)方向?yàn)镹E向，與山西地塹最大主壓應(yīng)力NE向的結(jié)論一致(劉巍等，1993).

3 快波方向與時(shí)間延遲的分區(qū)特征

3.1 快波方向

根據(jù)各臺(tái)站的快波方向的結(jié)果, COB不同構(gòu)造分區(qū)快波方向差異較大(表1)，為了更直觀地展現(xiàn)不同分區(qū)快波方向的差異，分別給出各分區(qū)平均快波方向玫瑰圖(圖6).A1區(qū)快波方向?yàn)閃NW向，與張渤地震帶走向平行，這一結(jié)果與賴(lài)院根等(2006)的一組快波方向平行，與高原等(2010)提出的背景應(yīng)力場(chǎng)的主壓應(yīng)力為WNW方向一致，與趙博等(2011)得到的研究結(jié)果相符.但本文的A1區(qū)快波方向比趙博等(2011)的結(jié)果更離散，趙博等(2011)使用的臺(tái)站更靠北，位于燕山隆起塊體內(nèi)部，本研究的A1區(qū)臺(tái)站位于燕山隆起南側(cè)以及盆地邊緣，表明張渤帶的張家口段北西向和北東向斷裂相互限制，共同控制著張家口—宣化盆地和延慶—懷來(lái)盆地.A2區(qū)主要位于太行山隆起與張渤地震帶交匯區(qū)，16個(gè)臺(tái)站共有89條有效地震記錄，平均快波方向?yàn)?9°±38°，優(yōu)勢(shì)方向?yàn)镹E向，但離散程度也相對(duì)較高.揭示了該區(qū)主要受區(qū)域內(nèi)分布的多條NNE-NE走向的斷裂和ENE向區(qū)域主壓應(yīng)力場(chǎng)共同作用的影響.

圖6 華北克拉通中部造山帶上地殼各向異性分區(qū)特征地圖兩側(cè)的6個(gè)等面積投影玫瑰圖顯示了每個(gè)分區(qū)的快波偏振優(yōu)勢(shì)方向,藍(lán)色直線代表平均快波偏振方向.圖中顏色代表每個(gè)分區(qū)的慢波時(shí)間延遲.其他符號(hào)含義參見(jiàn)圖1和圖4.Fig.6 Zoning feature of seismic anisotropy in the upper crust in COBSix equal area projection rose diagrams at two sides of the map show the dominant polarization directions of fast shear-waves in six subzones. Blue straight line represents the mean polarization direction of fast shear-wave. The colors in the map represent the time delays of the slow shear-waves within each subzone. Others are the same as Figs.1 and 4.

B區(qū)主要位于華北盆地西緣，6個(gè)臺(tái)站共有68條有效地震記錄，平均快波方向?yàn)?3°±33°，優(yōu)勢(shì)方向?yàn)镋NE向, 這與震源機(jī)制資料得到的這一地區(qū)最大主壓應(yīng)力方向?yàn)镹E-ENE的結(jié)果有較好的一致性(許忠淮，2001).但B區(qū)也清晰地展現(xiàn)出近EW方向的第二優(yōu)勢(shì)快波方向，平行于整個(gè)華北北部地區(qū)的優(yōu)勢(shì)快波方向(Gao et al.，2011).

C區(qū)屬于山西地塹，從北向南依次是C1(大同盆地)、C2(忻定盆地)、C3(太原盆地)，C1區(qū)8個(gè)臺(tái)站共有49條有效地震記錄，平均快波方向?yàn)?7°±26°，優(yōu)勢(shì)方向?yàn)镹E向，大同盆地呈北東向展布；C2區(qū)9個(gè)臺(tái)站共有35條有效地震記錄，平均快波方向?yàn)?8°±23°，優(yōu)勢(shì)方向?yàn)镹NE向，忻定盆地呈北北東向展布；C3區(qū)8個(gè)臺(tái)站共有184條有效地震記錄，平均快波方向?yàn)?1°士43°，優(yōu)勢(shì)方向?yàn)镹E向，太原盆地呈北東向展布.從總體上看，C1區(qū)的快波方向與盆地展布方向一致.三個(gè)盆地呈右階雁列式，盆地間以橫向隆起相隔，各隆起自北向南依次為恒山隆起、石嶺關(guān)隆起.其中大同盆地發(fā)育最早，中新世已經(jīng)開(kāi)始斷陷，忻定和太原盆地上新世才開(kāi)始形成，北東向展布的大同和太原盆地要大于北北東向展布的忻定盆地的斷陷幅度.

3.2 時(shí)間延遲

如果不考慮其他因素的影響，時(shí)間延遲表達(dá)了各向異性的程度，而在上地殼的脆性巖體里，可以簡(jiǎn)單地等效為變形程度的強(qiáng)弱.本研究的結(jié)果顯示，山西地塹與張-渤地震帶交匯區(qū)域的時(shí)間延遲有明顯的橫向空間變化，太行山隆起與張渤帶交匯A2區(qū)平均時(shí)間延遲大于張渤帶西段A1區(qū)，因?yàn)锳1區(qū)地震活動(dòng)性強(qiáng)導(dǎo)致地殼變形相對(duì)較弱.太行山隆起和華北盆地交匯B區(qū)的平均時(shí)間延遲在整個(gè)研究區(qū)域最小，說(shuō)明邢衡隆起的變形程度最小，對(duì)應(yīng)了邢臺(tái)老震區(qū)活躍的地震活動(dòng)，難以積累更強(qiáng)的地殼變形.山西地塹從C1區(qū)到C3區(qū)平均時(shí)間延遲越來(lái)越大，說(shuō)明山西地塹從北到南上地殼變形程度越來(lái)越大，太原盆地最大，大同盆地最小，有儀器記錄以來(lái)，山西地塹的5.5級(jí)以上地震均發(fā)生在大同盆地.

4 結(jié)論與討論

COB在鄂爾多斯塊體、華北盆地及太行山隆起、燕山隆起等構(gòu)造單元的共同作用下，呈現(xiàn)復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)和地球物理特征.本研究利用研究區(qū)內(nèi)臨時(shí)地震臺(tái)網(wǎng)和國(guó)家地震臺(tái)網(wǎng)記錄到的地震觀測(cè)資料，獲得符合條件的55個(gè)地震臺(tái)站534條有效地震波形記錄，得到了每個(gè)臺(tái)站的SWS參數(shù)，展現(xiàn)了研究區(qū)上地殼各向異性參數(shù)分布特征與區(qū)域分區(qū)特征，分析了臺(tái)站原地主壓應(yīng)力方向及區(qū)域主壓應(yīng)力方向特征.結(jié)果顯示，臺(tái)站優(yōu)勢(shì)快波方向主要平行于主壓應(yīng)力方向，或與斷裂走向、構(gòu)造走向一致，揭示了斷裂與地質(zhì)構(gòu)造對(duì)各向異性的影響以及斷裂構(gòu)造與應(yīng)力場(chǎng)的相互影響.

根據(jù)本文得到的全部有效記錄的快波方向，研究區(qū)內(nèi)上地殼優(yōu)勢(shì)快波方向?yàn)镹E方向，但呈現(xiàn)出非常離散的特點(diǎn)，與Gao等(2011)得到的華北地區(qū)上地殼優(yōu)勢(shì)快波方向雖然明顯但呈現(xiàn)區(qū)域性離散的結(jié)果一致.高原等(2010)采用去掉明顯受到斷裂影響的臺(tái)站數(shù)據(jù)的方法，給出華北地區(qū)的背景應(yīng)力場(chǎng)的主壓應(yīng)力方向是N95°E，Gao等(2011)給出華北地區(qū)上地殼平均快波方向是N86°E，但優(yōu)勢(shì)快波方向?yàn)榻麰W.快波方向上的這種數(shù)值差異本身就揭示了區(qū)域內(nèi)復(fù)雜斷裂分布的作用.本研究的快波優(yōu)勢(shì)方向?yàn)镹E向，表明COB的臺(tái)站快波方向既受到區(qū)域背景應(yīng)力環(huán)境的作用，又受到局部斷裂的制約，局部構(gòu)造對(duì)COB的影響起主要作用.本研究得到的這種快波方向離散特征，同樣體現(xiàn)了研究區(qū)域內(nèi)復(fù)雜分布的斷裂對(duì)應(yīng)力場(chǎng)的擾動(dòng)，并進(jìn)而影響了地震各向異性分布.

更大范圍的華北區(qū)域背景(構(gòu)造)主壓應(yīng)力為近EW方向，COB的主壓應(yīng)力為NE方向，本研究得到的優(yōu)勢(shì)快波方向總體上也是NE方向，但研究區(qū)域的上地殼各向異性呈現(xiàn)出分區(qū)性.山西地塹的太原盆地、忻定盆地、大同盆地的優(yōu)勢(shì)快波方向大體上都是NE方向，但大同盆地的快波方向的離散性似乎更大一些.最大的差異在研究區(qū)的東北端部呈現(xiàn)，即山西地塹一系列斷陷盆地的北端與張-渤地震帶的西端的交匯區(qū)域(圖6的A區(qū))，在這個(gè)交匯區(qū)的北側(cè)(A1區(qū))展現(xiàn)出WNW的優(yōu)勢(shì)快波方向，與趙博等(2011)的結(jié)果有很好的一致性，但交匯區(qū)的南側(cè)(A2區(qū))則同樣展現(xiàn)出NE方向的優(yōu)勢(shì)快波方向，離散比較大，類(lèi)似于太原盆地的情況.在太行山隆起與華北盆地交匯區(qū)的邢衡隆起(B區(qū))，優(yōu)勢(shì)快波方向同為NE方向，比較吳晶等(2008)與吳鵬等(2017)的結(jié)果，表明本研究得到的結(jié)果是可靠的，但該區(qū)域清晰地呈現(xiàn)出第二優(yōu)勢(shì)快波方向?yàn)榻麰W方向，這個(gè)方向正是體現(xiàn)了華北地區(qū)的特點(diǎn)(Gao et al.，2011).

山西地塹的時(shí)間延遲雖然變化不大，但呈現(xiàn)出從南到北逐漸減少的態(tài)勢(shì)，太原盆地的時(shí)間延遲最大，大同盆地的時(shí)間延遲最小.山西地塹與張-渤地震帶交匯區(qū)域的時(shí)間延遲有明顯的橫向空間變化，南側(cè)(A2區(qū))大，北側(cè)(A1區(qū))小.整個(gè)研究區(qū)域最小的時(shí)間延遲出現(xiàn)在太行山隆起與華北盆地交匯區(qū)的邢衡隆起(B區(qū)).

如果不考慮其他因素的影響，時(shí)間延遲表達(dá)了各向異性的程度，而在上地殼的脆性巖體里，可以簡(jiǎn)單地等效為變形程度的強(qiáng)弱.本研究的結(jié)果揭示，山西地塹的上地殼變形程度，太原盆地最大，大同盆地最小，但最小的地方則在山西地塹與張-渤地震帶的交匯區(qū)域.整個(gè)研究區(qū)域變形程度最小的地方是邢衡隆起，對(duì)應(yīng)了邢臺(tái)老震區(qū)活躍的地震活動(dòng)，難以積累更強(qiáng)的地殼變形.同理，山西地塹與張-渤地震帶的交匯區(qū)域(A1區(qū))，因歷史地震活動(dòng)性較強(qiáng)導(dǎo)致地殼變形較弱.

接收函數(shù)對(duì)地球內(nèi)部間斷面敏感，具有分辨地殼內(nèi)部不同各向異性層的能力(Wu et al.，2019).面波具有較好的垂向分辨率，且能同時(shí)分辨方位各向異性和徑向各向異性.接收函數(shù)Ps轉(zhuǎn)換波分裂結(jié)果顯示COB莫霍面以上整個(gè)地殼快波方向大致為NW-SE，與SKS波分裂得到的快波方向相似(楊妍，2018).接收函數(shù)成像結(jié)果顯示該區(qū)具有較厚的殼幔轉(zhuǎn)換帶(Zheng et al.，2008)，利用接收函數(shù)的H-κ疊加方法觀測(cè)到華北克拉通中部地殼厚度具有明顯的橫向變化，從東到西逐漸增大(Shi et al.，2014)，COB內(nèi)19個(gè)剖面的接收函數(shù)圖像構(gòu)建的高分辨率莫霍面深度模型顯示，莫霍面深度在該區(qū)也有顯著變化(Zhang et al.，2019)，華北克拉通中東部地殼三維速度結(jié)構(gòu)模型 HBCrust1.0表明，以太行山為界, 莫霍面有從東向西逐步加深的變化趨勢(shì)(段永紅等，2016；Zheng et al.，2017)，面波成像結(jié)果顯示該區(qū)中下地殼到上地幔存在低速異常(Jiang et al.，2013).這些證據(jù)推測(cè)該區(qū)域遭受了局部的巖石圈減薄和改造，晚中生代中國(guó)東部強(qiáng)烈的NW-SE向伸展變形對(duì)該區(qū)有影響.SKS及PKS和SKKS各向異性研究結(jié)果顯示(常利軍等，2008；高原等，2010；于勇等，2016)，山西地塹以西區(qū)域呈現(xiàn)殼幔耦合形態(tài)，而COB的地殼與上地幔存在解耦的可能.結(jié)合山西地塹及東側(cè)太行山的地殼各向異性雜亂分布形態(tài)(Zheng et al.，2019)，COB的殼幔耦合關(guān)系可能既不是簡(jiǎn)單的殼幔解耦型, 也不是殼幔強(qiáng)耦合型.本研究結(jié)果支持高原等(2010)提出的殼幔耦合關(guān)系可能是兩種模式共存且不均勻分布于華北北部地區(qū)或者某種漸變模式的觀點(diǎn).然而必須看到，COB以及華北地區(qū)的殼幔變形機(jī)制問(wèn)題尚需更深入的探討，還需要多種觀測(cè)資料的進(jìn)一步驗(yàn)證.

致謝中國(guó)地震局地球物理研究所“國(guó)家數(shù)字測(cè)震臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)備份中心”為本研究提供了部分地震波形數(shù)據(jù)，研究過(guò)程中還得到了安徽省地震局鮑子文工程師、上海市地震局張藝工程師、河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)董一兵副教授的幫助，在此一并表示衷心的感謝.文中部分圖件采用GMT繪制.感謝審稿專(zhuān)家提供寶貴建議.