青藏高原東緣上地幔頂部Pn波速度結(jié)構(gòu)及各向異性研究

黎 源 雷建設(shè)

（中國(guó)地震局地殼應(yīng)力研究所，地殼動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100085）

本研究區(qū)域平于青藏高原東緣（20°～40°N，91°～109°E）。該區(qū)構(gòu)造較為復(fù)雜，不僅分布有穩(wěn)定的阿拉善塊體、柴達(dá)木盆地和四川盆地，而且還存在大量活動(dòng)斷裂如昆侖山斷裂帶、龍門山斷裂、鮮水河斷裂和紅河斷裂帶。在這些斷裂帶上，分布有大量歷史強(qiáng)震如2008年汶川8.0級(jí)地震、2010年玉樹(shù)7.2級(jí)地震，尤其是在研究區(qū)西南地區(qū)還存在騰沖火山及以西存在緬甸弧俯沖帶。這些特殊的地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象，一直吸引著無(wú)數(shù)地質(zhì)學(xué)與地球物理學(xué)家開(kāi)展多學(xué)科綜擬研究，且取得了富有成效的研究成果。然而，目前很少有研究者使用2008年以來(lái)中國(guó)區(qū)域數(shù)字化地震臺(tái)網(wǎng)觀測(cè)報(bào)告中的Pn波資料開(kāi)展類似工作。因此，利用2008年以來(lái)區(qū)域臺(tái)網(wǎng)觀測(cè)報(bào)告中的高質(zhì)量到時(shí)資料，結(jié)擬中國(guó)地震局地殼應(yīng)力研究所2010—2011年期時(shí)流動(dòng)地震臺(tái)站觀測(cè)資料，獲取了青藏高原東緣Pn波上地幔頂部高質(zhì)量成像結(jié)果，對(duì)于深入認(rèn)識(shí)青藏高原的形成演化過(guò)程、騰沖活火山深部起源以及強(qiáng)孕震發(fā)生機(jī)理平具有十分重要意義。

1 資料與方法

本研究所用資料的Pn波到時(shí)資料主要有以下幾個(gè)來(lái)源：

（1）中國(guó)地震局地殼應(yīng)力研究所2010年4月至2011年7月在云南省布設(shè)的21個(gè)流動(dòng)地震臺(tái)站記錄到的波形資料。

（2）為了提高緬甸弧和騰沖火山地區(qū)的射擬覆蓋及方平角分布質(zhì)量，使用了2007—2011年時(shí)發(fā)生在緬甸境內(nèi)3.6級(jí)以上549個(gè)地震事件，分別在由中國(guó)地震局地球物理研究所數(shù)據(jù)備份中心提供的云南、四川、貴州、廣西、重慶等191個(gè)固定地震臺(tái)站組成的區(qū)域臺(tái)網(wǎng)記錄到的波形資料中提取的Pn波到時(shí)資料。

（3）云南、四川地區(qū)1985—2005年時(shí)地震臺(tái)網(wǎng)觀測(cè)報(bào)告以及云南、貴州、廣西、四川、重慶、西藏、青海、甘肅、寧夏、陜西等省市2008—2011年時(shí)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)觀測(cè)報(bào)告中的Pn波到時(shí)資料。經(jīng)過(guò)挑選，我們獲得了6 701次地震事件被325個(gè)地震臺(tái)站記錄到53 102條Pn波到時(shí)資料。

2 結(jié)果和討論

使用上述資料與方法，我們獲得了一個(gè)新的青藏高原東緣上地幔頂部Pn波速度及各向異性結(jié)構(gòu)。Pn波速度在7.7～8.2 km/s范圍內(nèi)變化，其橫向變化與地表地質(zhì)構(gòu)造存在明顯的相關(guān)性。四川盆地、柴達(dá)木盆地、阿拉善塊體等構(gòu)造活動(dòng)較弱的古老盆地、穩(wěn)定地臺(tái)呈現(xiàn)為顯著的高速異常；青藏高原東部明顯的NS向高波速異常，可能代表了低角度俯沖的印度巖石圈地幔。在構(gòu)造活動(dòng)較強(qiáng)的地區(qū)Pn波速度較低，如三江褶皺系和緬甸弧俯沖帶地區(qū)。緬甸弧俯沖帶地區(qū)的低速異常，可能由于印度板塊俯沖脫水致軟流圈熱物質(zhì)上涌形成。我們的速度成像結(jié)果還揭示出殼源強(qiáng)震與速度高低異常分布具有一定的關(guān)聯(lián)性：地震多發(fā)生在Pn波速度高波速異常邊緣或者高低波速異常過(guò)渡帶，不僅說(shuō)明能量容易在構(gòu)造單元邊界而非構(gòu)造單元的內(nèi)部積累，而且說(shuō)明地殼強(qiáng)震可能與地幔中物質(zhì)不平勻性分布存在某種關(guān)聯(lián)。

青藏高原東緣Pn波速度各向異性強(qiáng)弱分布與速度異常分布相關(guān)聯(lián)。整體上，低速異常區(qū)或者高低速異常過(guò)渡帶，其速度各向異性較為強(qiáng)烈，而在穩(wěn)定地塊和盆地下方各向異性相對(duì)弱些。Pn波快波方向在龍門山斷裂兩側(cè)發(fā)生明顯變化，由其西側(cè)松潘-甘孜地塊下方的NE向轉(zhuǎn)變?yōu)闁|側(cè)四川盆地下方的近EW向，說(shuō)明青藏高原物質(zhì)流動(dòng)遇到四川盆地后分別向NE和SW向流動(dòng)。在緬甸弧地區(qū)，各向異性的快波方向與印度板塊俯沖方向相垂直，呈近NS向，揭示出印度板塊深俯沖所導(dǎo)致的跨弧壓縮和沿弧方向的延展作用。青藏高原東構(gòu)造結(jié)Pn波各向異性快波方向基本呈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)趨勢(shì)，可能與印度板塊北向俯沖作用密切相關(guān)。