南北構(gòu)造帶中段地殼結(jié)構(gòu)研究

賴曉玲 李松林 孫 譯

（中國地震局地球物理勘探中心，鄭州450002）

（作者電子信箱，賴曉玲：lxling04＠163.com）

南北構(gòu)造帶一直是地學(xué)界關(guān)注的焦點(diǎn)，它是第四紀(jì)地殼構(gòu)造變動(dòng)十分強(qiáng)烈的地震活動(dòng)帶、地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)帶；也是地殼厚度和重力異常的陡變帶，它在東亞大陸動(dòng)力學(xué)研究中占有十分重要的地位。從地震活動(dòng)性來看，該帶有史以來曾發(fā)生過多次8級以上大震，是中國大陸地區(qū)地震活動(dòng)水平最高的一個(gè)地震帶。

我們在天水、武都兩個(gè)8級大震區(qū)布設(shè)了兩條相互垂直的高分辨地震折射剖面以及相應(yīng)的非縱觀測的多個(gè)扇形剖面。兩條剖面，一條為北東向的天水—武都地震測線（Pf－1），長210km。另一條為北西向的成縣—武山地震測線（Pf－20），長160km。兩測線在禮縣附近相交。綜合利用二維和三維地震層析成像技術(shù)，得到了研究區(qū)的二維和三維速度結(jié)構(gòu)。

1 二維資料處理及初步分析

對資料進(jìn)行處理，首先計(jì)算一維速度模型，然后建立二維反演的初始模型，利用每個(gè)剖面各炮Pg、Pm 等震相的觀測走時(shí)與理論走時(shí)之差，通過最小二乘法反復(fù)修改二維模型，直至最終得到滿意的結(jié)果。

我們得到了兩個(gè)縱剖面的二維地殼速度結(jié)構(gòu)。可以看出，研究區(qū)地殼厚度以M 面為界大約為46～48km。以C界面為界，地殼沿垂向可分為上地殼和下地殼兩大層。上地殼中部存在低速層，層內(nèi)介質(zhì)速度比背景值低0.3～0.5km／s。由于C 界面的深度沿剖面變化不大，因此，地殼厚度的變化主要是由下地殼厚度變化引起的。天水—武都剖面（Pf－1）下地殼速度在橫向上變化劇烈。

2 三維資料處理及初步分析

為了得到研究區(qū)的三維結(jié)構(gòu)，我們利用扇形地震剖面的資料進(jìn)行反演。由于觀測系統(tǒng)幾何尺度的限制，扇形地震記錄截面中包括的下地殼震相，如Pm 波、Pc波等的資料數(shù)目不多。因此，主要利用Pg波到時(shí)資料反演研究區(qū)中、上地殼的三維速度結(jié)構(gòu)。

利用地震成像方法反演了扇形剖面資料，得到了研究區(qū)中、上地殼的三維速度結(jié)構(gòu)。從幾個(gè)深度的水平截面看，在105°E附近，在7～10km 深度范圍內(nèi)，存在一條近南北向的斷裂帶并延伸到11km，在該帶的兩側(cè)速度結(jié)構(gòu)有明顯的差異，西側(cè)為低速異常，而東側(cè)為高速異常。在6km 以上，該斷層不太明顯。這一近南北向的斷層與二維模型中的下地殼深斷裂在位置上很接近。

3 區(qū)域地震臺(tái)網(wǎng)資料的利用

我們將研究范圍擴(kuò)大，從大區(qū)域構(gòu)造的角度探討地殼結(jié)構(gòu)。為此，收集了研究區(qū)及其外圍地區(qū)區(qū)域地震資料，反演大區(qū)域的三維地殼速度結(jié)構(gòu)，得到了25km 以上的三維速度結(jié)構(gòu)。主要特征是，在105°E附近可以觀察到一個(gè)近南北走向的低速條帶，與北西向的條帶相交。該區(qū)的幾個(gè)大震，包括海原1920年8.6級，天水1654年8.0級和武都1879年8.0級地震均發(fā)生在105°E附近，呈一南北條帶。