松遼盆地南部巖石圈地幔變形特征及各向異性分析
——來自橄欖巖包體的約束

商詠梅 周永勝 馬璽

松遼盆地是中國東部晚中生代裂谷盆地群中發育最早(Renetal., 2002)、保存最完好的盆地,是中國東部巖石圈減薄的中心之一(Lietal., 2021)。圍繞松遼盆地的地震波各向異性測量結果為研究松遼盆地巖石圈地幔變形提供了條件,以往多采用SKS波分裂(S為剪切波、K為穿過外核的縱波,SKS wave splitting)研究大陸上地幔的各向異性特征,遠震SKS波穿過下地殼和地幔各向異性層,分裂成不同速度傳播的快波和慢波,快波偏振方向平行于地幔流動方向,快波、慢波延遲時間差依賴于上地幔的各向異性強度與各向異性層的厚度。已有研究表明,地震波各向異性主要由巖石圈內造巖礦物的晶格優選方位(Crystallographic Preferred Orientation, CPO)引起。在構造應力作用下,礦物發生塑性變形形成CPO,導致巖石圈具有地震波各向異性。因此,通過SKS波分裂測量結果可建立起巖石圈變形與各向異性之間的關系(Nicolas and Christensen, 1987; Silver and Chan, 1991; Tommasietal., 1999)。

圍繞松遼盆地已進行的大量SKS波分裂測量,獲得了地幔變形結構特征(Liuetal., 2008; Li and Niu, 2010; 強正陽和吳慶舉, 2015; Shietal., 2015; Chenetal., 2017; Lietal., 2017; 魯明文等, 2019; Bietal., 2020)。結果顯示在松遼盆地內部,以N45°～N46°為界,其南北兩側的SKS快波方向不同,在北側,SKS的快波方向為NNW-SSE向,與其東側的三江盆地一致;在中部(N45°～N46°),SKS快波方向近E-W向;而在南側,SKS的快波方向既有NW-SE向,又有NE-SW向(Chenetal., 2017; Lietal., 2017; 魯明文等, 2019)(圖1)。固定臺站的觀測結果顯示松遼盆地各向異性強度表現為西部較弱,而中部和東部相近且較強(魯明文等, 2019)。

圖1 中國東北地區構造分區簡圖(據Yu et al., 2010; Hao et al., 2016; Li et al., 2017修改)

不同學者對圍繞松遼盆地的地震波各向異性的來源存在爭議。部分學者提出,巖石圈早期伸展變形導致的殘留各向異性可以解釋中國東北地區的NW-SE向的SKS測量結果(Li and Niu, 2010; 強正陽和吳慶舉, 2015; Chenetal., 2017)。……