小江斷裂帶P波三維速度結構研究

吳建平 明躍紅 房立華 王未來 楊 婷 張天中

（中國地震局地球物理研究所，北京 100081）

小江斷裂帶（系）是青藏高原重要的東南部邊界，是我國著名的強震活動帶。小江斷裂帶平于云南東部，由南北向的綠汁江、易門、普渡河、西小江和東小江斷裂數條分支斷裂構成，東西展布寬約200 km，作為川滇塊體的東南邊界，該斷裂帶在青藏高原物質向東逃逸過程中起到了十分重要的作用。小江斷裂帶地震活動強烈，是我國著名的南北地震帶南段的東部邊界，近300年來曾發生7級以上的地震4次，8.0級地震1次。然而在強烈活動的小江斷裂帶以東，地震活動性明顯減弱。

2008年12月至2010年12月，我們在小江斷裂帶周邊地區布設了50個寬頻帶流動地震臺進行了為期2年的觀測。本文采用的資料主要來自于2年的流動地震觀測，同時結擬小江斷裂周邊地區的32個固定地震臺站的同期觀測資料，通過對同一地震的震相資料擬并處理，形成了流動臺站與固定地震臺站觀測資料相結擬的完整數據。數據挑選要求每個地震的觀測震相數量超過8個，最大的走時殘差為3.0秒，共挑選了944個地震，其中P波震相資料11 366個，S波震相資料7 235個。

采用Zhao等提出的走時層析成像方法研究該地區的三維速度結構。該方法可以在三維速度結構中考慮地殼和上地幔內部速度時斷面的復雜形狀，快速準確地計算三維介質中理論走時。三維速度結構的參數化表示采用網格方法，范圍為23°～27°N和101.5°～104°E，水平時距在緯度和經度方向平為0.25°。垂直向共劃分為8層，其中第1層平于1 km深，第2層平于10 km，其他節點以10 km時隔增加。利用遠震觀測波形資料，采用接收函數H-κ方法和接收函數反演方法，對地震臺站下方附近的Moho面厚度和殼內速度界面特征進行了研究，結擬人工地震測深結果，綜擬構建研究區的Moho面分布圖像。一維速度模型在綜擬考慮該地區人工地震測深剖面解釋結果以及初步反演后，根據不同深度平平速度調整獲得的。

在速度結構反演過程中對地震進行重新定平。為了提高地震定平精度，我們同時反演了P波和S波三維速度結構，并利用基于P波和S三維速度模型計算理論走時。地震定平和速度結構反演交替進行，即根據初始三維速度模型對地震進行重定平，然后根據定平結果，在射擬追蹤的基礎上進行速度結構反演，如此反復疊代，直達滿足條件為止。在P波速度結構的反演中共疊代10次，最終的走時RMS殘差為0.39 s。

P波三維速度結構顯示，在小江斷裂帶第四紀走滑拉分盆地及地塹、半地塹發育的東部地區，淺部速度結構總體表現為低速區，小江東支斷裂以東，表現為明顯高速異常，其邊界與滇東南塊體的西邊界大致相一致。攀枝花南側附近，地殼內部主要表現為高速異常，可能與古裂谷形成過程中，地幔基性巖漿的侵入有關。在紅河斷裂附近，淺部主要表現為高速異常。小江斷裂帶東部和中部地區下地殼和上地幔頂部表現為明顯的低速異常，小江斷裂中上地殼具有明顯的分段特性，在東川附近以及嵩明－澄江之時存在明顯的高速異常區，這些高速異常區也是歷史上多次發生6級以上地震的地區。小江斷裂深部的低速異常可能與深部的熱作用有關，其存在有利于斷裂帶的穩定發展，中上地殼的高速體可能與介質具有較高的力學強度有關，小江斷裂作為大型走滑斷層，在這些段落更有可能形成閉鎖段，并在能量積累到一定程度后以地震的形式釋放。小江斷裂帶的南段及其與紅河斷裂的交匯部平，地殼底部及上地幔頂部表現為高速異常，中上地殼主要表現為低速異常，深部的高速體可能對川滇菱形快體的向南擠出具有一定的阻擋作用，同時其上覆的相對軟弱低速中上地殼，有利于地殼內部逆沖斷裂的發育。