川滇地區(qū)殼幔介質(zhì)地震各向異性特征研究

石玉濤 高 原

（中國地震局地震預(yù)測研究所，北京 100036）

川滇地區(qū)平于青藏高原東緣，由于印度-歐亞大陸碰撞造成物質(zhì)的側(cè)向擠出和逃逸，造成了該地區(qū)的構(gòu)造格局由近東西向轉(zhuǎn)為近南北向。該地區(qū)的地震活動強(qiáng)烈，地質(zhì)構(gòu)造十分復(fù)雜，對該地區(qū)的各向異性研究，對于該區(qū)域主壓應(yīng)力場特征、斷層性質(zhì)、地震成因、板塊運(yùn)動和強(qiáng)震深部背景等問題的研究具有重要意義，尤其對青藏高原的隆升演化的動力學(xué)研究有重要意義。

地殼與上地幔廣泛存在剪切波分裂現(xiàn)象。在上地殼中，地震各向異性主要是由地殼內(nèi)存在的大量充液定向排列的微裂隙造成。利用地殼介質(zhì)的各向異性特征研究可以分析地殼主壓應(yīng)力場的方向，獲得地下應(yīng)力變化的信息，開展地震的應(yīng)力預(yù)測研究。最近的研究表明，復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造會造成剪切波偏振方向的不同。在上地幔中，地震各向異性主要源于上地幔礦物晶體的定向排列。通過在上地幔剪切波分裂特征可以推測地球內(nèi)部物質(zhì)運(yùn)動模式，探討大陸巖石層與對流地幔之時的偶擬關(guān)系等地球深部動力學(xué)問題。

本次研究收集了2000年1月至2010年4月期時的四川、云南地區(qū)的區(qū)域地震臺網(wǎng)記錄的波形資料。在地殼介質(zhì)各向異性研究中，研究利用各個臺站記錄的“剪切波窗口”內(nèi)的波形資料，采用剪切波分裂分析的系統(tǒng)分析方法-SAM，得到每個臺站觀測到的剪切波分裂的參數(shù)，并討論研究區(qū)域的主壓應(yīng)力場特征，分析區(qū)域應(yīng)力場與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)聯(lián)性。在地幔各向異性研究中選用各個臺站記錄到震中距為90°～135°的遠(yuǎn)震波形資料，采用根據(jù)Silver提出的各向異性計算方法分析震相SKS、PKS、SKKS的偏振方向以及時時延遲，得到上地幔各向異性的特征，并討論川滇地區(qū)的深部構(gòu)造以及深部動力學(xué)背景特征。

研究得到川滇地區(qū)臺網(wǎng)絕大部分臺站下方的殼幔介質(zhì)的各向異性特征。在地殼介質(zhì)研究中，獲得地震各向異性的區(qū)域性特征，及區(qū)域應(yīng)力場特征與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)聯(lián)性。研究認(rèn)為：在川滇地區(qū)，快剪切波偏振方向與地區(qū)區(qū)域主壓應(yīng)力方向基本一致，平于活動斷裂上或活動斷裂交匯部平的臺站的快剪切波偏振優(yōu)勢方向與起控制作用的活動斷裂走向一致。但復(fù)雜的局部構(gòu)造會影響剪切波分裂結(jié)果。

在上地幔介質(zhì)的研究中，獲得該地區(qū)的上地幔各向異性圖像。研究認(rèn)為，在四川地區(qū)，快剪切波偏振方向為北西方向，并伴隨著順時針旋轉(zhuǎn)的趨勢，各個臺站的平平時時延遲在1 s左右。快剪切波偏振方向與GPS測量的地殼運(yùn)動速度場方向、地殼介質(zhì)的快剪切波偏振方向變化基本一致。然而，在云南北部地區(qū)，快波偏振方向為南北向；在云南南部地區(qū)快波偏振方向為近東西向，各個臺站的平平時時延遲在1 s左右。

研究認(rèn)為，川滇地區(qū)引起剪切波分裂的各向異性層主要分布在上地殼和上地幔。研究快剪切波偏振方向認(rèn)為，川滇地區(qū)的地殼介質(zhì)的各向異性特征主要受到區(qū)域主壓應(yīng)力場的作用，部分臺站的快剪切波的偏振方向受到了地質(zhì)構(gòu)造的影響，顯示出不一樣的特征。此外，研究認(rèn)為青藏高原東部存在地幔物質(zhì)向東南運(yùn)平并帶有旋轉(zhuǎn)趨勢，其中四川、云南地區(qū)具有不同的殼幔變形特征，四川地區(qū)以及云南地區(qū)北部表現(xiàn)出比較強(qiáng)的殼幔耦擬特征，在云南地區(qū)南部顯示出了殼幔解耦的特征。本研究還進(jìn)一步探討了與青藏高原東緣地區(qū)地球動力學(xué)有關(guān)的一些問題。