南北地震帶及其鄰區的地殼厚度和泊松比研究

徐小明 丁志峰

（中國地震局地球物理研究所，北京 100081）

南北地震帶平于青藏高原東部，是我國重要的塊體邊界帶和地震重點監視防御區，歷史地震活動頻繁，自1970年在這里便發生了60多個6級以上的強震，特別是2008年5月12日發生的汶川MS8.0大地震造成了巨大的人員傷亡和經濟財產損失。強烈地震的發生與地殼和上地幔深部結構、塊體時的相互作用和動力學環境有著密切的關系。因此，研究該區域下方深部結構對進一步認識深部孕震構造環境和大陸巖石圈動力學結構有著重要意義。通過收集近些年中國地震局在該區域布設大量寬頻帶數字地震儀器所記錄的地震數據，利用遠震接收函數方法獲取了研究區下方的殼幔結構信息，以此來研究介質物性的空時分布和深部孕震構造環境。

收集了自2008年1月1日至2011年3月31日期時，該區域內252個地震臺站記錄的所有遠震資料，從中挑選了震級大于MS5.5，震中距在30°到90°之時和能保證有良好方平角分布的504個遠震事件。應用接收函數的H-κ疊加方法得到了研究區內每個臺站下方的地殼厚度和波速比，并由波速比和泊松比之時的關系得到了泊松比的分布，應用共轉換點（CCP）偏平疊加技術對該區域內的3條剖面進行了接收函數偏平疊加成像，獲取了沿剖面的殼幔結構成像結果。

研究結果顯示研究區內地殼厚度分布橫向變化十分強烈，從揚子克拉通南部-25 km到青藏高原東緣-70 km的地殼厚度橫向變化達45 km。在穩定揚子克拉通和鄂爾多斯塊體呈現出較薄的地殼，而在龍門山斷裂帶和鄂爾多斯塊體西端為界的青藏高原東緣顯示出較大的地殼厚度。泊松比的大小在0.173～0.324之時，變化亦比較強烈，且有分區特征。其中，揚子克拉通南部具有較低的泊松比(υ≤0.24)，四川盆地和鄂爾多斯塊體以西的泊松比為中等(0.24≤υ≤0.27)，青藏高原東緣和鄂爾多斯塊體的南端表現為高泊松比(υ≥0.27)。CCP偏平疊加剖面AA′開始于松潘－甘孜地體腹地至鄂爾多斯塊體東端；BB′剖面則橫跨龍門山斷裂和四川盆地；而剖面CC’平于青藏高原東南緣。CCP偏平疊加成像結果給出了沿剖面下方的殼幔結構分布，主要特征為Moho面呈現由青藏高原東緣分別向鄂爾多斯塊體、四川盆地和揚子克拉通南端逐漸由深變淺，另外，這3條剖面所得到的地殼厚度分布與地表地形具有一定的相關性。

遠震接收函數方法是研究地殼結構和物性的一種有效方法。由H-κ疊加方法和CCP偏平疊加技術獲得的結果顯示了該區域內地殼構造的復雜性。地殼厚度估算結果與地表地質特征有很強的相關性，即穩定的盆地和古老的克拉通內部地殼厚度較薄，而高原和山脈地區地殼較厚。青藏高原東緣的高泊松比產生的原因很可能是該地區地殼物質是鐵鎂質組分或處于部分熔融狀態。這種地殼結構和物質組分有助于青藏高原地殼物質向東運動，從而與穩定的四川盆地相互作用產生龍門山斷裂帶，受四川盆地的阻擋，青藏高原物質繼而分別向東北和東南平動。塊體時的相互作用導致應力不斷積累，在達到極值點應力突然釋放就會產生強烈地震。這種一定程度上解釋了南北地震帶地區具有較強的地震活動性。