中國東北地區(qū)上地幔P波方位各向異性研究

賈 若

1）中國長春130117 中國地震局火山研究所

2）中國長春130117 吉林省地震局

地震體波走時層析成像是以地震體波到時作為觀測數(shù)據(jù)，反演地下介質(zhì)的地震波傳播速度分布的一種反演技術(shù)方法?；谌醺飨虍愋越橘|(zhì)的假定，通過在走時反演方程中引入各向異性參數(shù)，可以同時進行介質(zhì)的速度擾動和各向異性屬性的聯(lián)合反演。對三維介質(zhì)的各向異性分析，有利于對區(qū)域結(jié)構(gòu)構(gòu)造演化、深部物質(zhì)變形、動力學(xué)模式等問題的進一步解釋。本文基于近年來體波各向異性層析成像的理論發(fā)展與數(shù)值實現(xiàn)方法，針對我國東北地區(qū)，開展了上地幔區(qū)域的遠震三維P 波各向異性層析成像研究，獲得了該區(qū)上地幔三維速度結(jié)構(gòu)及各向異性分布。

（1）基于軸對稱弱各向異性介質(zhì)的假定，在各向同性走時層析成像反演程序的基礎(chǔ)上，引入2 個各向異性參數(shù)，實現(xiàn)了三維速度擾動與各向異性參數(shù)的聯(lián)合反演功能。對臺站分布、阻尼系數(shù)在三維速度結(jié)構(gòu)和各向異性參數(shù)反演中的影響特征進行了分析討論。臺站分布的影響可能更多集中在淺部，阻尼系數(shù)的選取則需要綜合考慮走時殘差均方根和模型的平滑程度。

（2）利用NECESSArray 臺陣的遠震P 波走時資料，獲得了我國東北地區(qū)上地幔速度擾動結(jié)構(gòu)和各向異性分布圖像。結(jié)果顯示，東北地區(qū)各向異性分布均存在明顯的橫向不均勻性。阿爾山火山區(qū)下方60—240 km 范圍內(nèi)，東西兩側(cè)介質(zhì)具有不同的各向異性分布特征，分析認為，與古地塊拼合及盆地后期的伸展變形有關(guān)。在松遼盆地地區(qū)，速度擾動以高速為主，中心區(qū)域120 km 深度內(nèi)存在低速異常，這種特征可能與軟流圈熱物質(zhì)上涌有關(guān)；在盆地下方60 km，盆地南側(cè)及中部地區(qū)各向異性快波方向（Fast Velocity Direction，F(xiàn)VD）FVD 呈近EW 向展布，東側(cè)則呈NE—SW 向展布，推測可能受華北克拉通—松嫩地塊沿拼合帶走向的相對運動及深大斷裂導(dǎo)致的NE 向剪切變形共同控制；420 km 以下，F(xiàn)VD整體呈NW 向分布，與SKS 震相剪切波分裂測量獲得的快波方向類似，可能表明SKS 各向異性來源深度較深，推測其形成機制與太平板塊西向俯沖有關(guān)。長白山火山區(qū)下方 180 km 內(nèi)，F(xiàn)VD 展布與塊體拼合帶走向一致，反映了拼合過程對局部構(gòu)造變形的影響；300 km 以下顯示出一致的NW 向特征，推斷與太平洋板塊的西向俯沖有關(guān)；520—620 km 內(nèi)，火山區(qū)西北方存在一個低速異常區(qū)，但方位各向異性幅值較大，整體趨勢一致，初步推測與來自深部的地幔熱柱關(guān)系不大，可能與滯留板塊的深部脫水作用有關(guān)。