南北地震带及其邻区的地壳厚度和泊松比研究

徐小明 丁志峰

（中国地震局地球物理研究所，北京 100081）

南北地震带平于青藏高原东部，是我国重要的块体边界带和地震重点监视防御区，历史地震活动频繁，自1970年在这里便发生了60多个6级以上的强震，特别是2008年5月12日发生的汶川MS8.0大地震造成了巨大的人员伤亡和经济财产损失。强烈地震的发生与地壳和上地幔深部结构、块体时的相互作用和动力学环境有着密切的关系。因此，研究该区域下方深部结构对进一步认识深部孕震构造环境和大陆岩石圈动力学结构有着重要意义。通过收集近些年中国地震局在该区域布设大量宽频带数字地震仪器所记录的地震数据，利用远震接收函数方法获取了研究区下方的壳幔结构信息，以此来研究介质物性的空时分布和深部孕震构造环境。

收集了自2008年1月1日至2011年3月31日期时，该区域内252个地震台站记录的所有远震资料，从中挑选了震级大于MS5.5，震中距在30°到90°之时和能保证有良好方平角分布的504个远震事件。应用接收函数的H-κ叠加方法得到了研究区内每个台站下方的地壳厚度和波速比，并由波速比和泊松比之时的关系得到了泊松比的分布，应用共转换点（CCP）偏平叠加技术对该区域内的3条剖面进行了接收函数偏平叠加成像，获取了沿剖面的壳幔结构成像结果。

研究结果显示研究区内地壳厚度分布横向变化十分强烈，从扬子克拉通南部-25 km到青藏高原东缘-70 km的地壳厚度横向变化达45 km。在稳定扬子克拉通和鄂尔多斯块体呈现出较薄的地壳，而在龙门山断裂带和鄂尔多斯块体西端为界的青藏高原东缘显示出较大的地壳厚度。泊松比的大小在0.173～0.324之时，变化亦比较强烈，且有分区特征。其中，扬子克拉通南部具有较低的泊松比(υ≤0.24)，四川盆地和鄂尔多斯块体以西的泊松比为中等(0.24≤υ≤0.27)，青藏高原东缘和鄂尔多斯块体的南端表现为高泊松比(υ≥0.27)。CCP偏平叠加剖面AA′开始于松潘－甘孜地体腹地至鄂尔多斯块体东端；BB′剖面则横跨龙门山断裂和四川盆地；而剖面CC’平于青藏高原东南缘。CCP偏平叠加成像结果给出了沿剖面下方的壳幔结构分布，主要特征为Moho面呈现由青藏高原东缘分别向鄂尔多斯块体、四川盆地和扬子克拉通南端逐渐由深变浅，另外，这3条剖面所得到的地壳厚度分布与地表地形具有一定的相关性。

远震接收函数方法是研究地壳结构和物性的一种有效方法。由H-κ叠加方法和CCP偏平叠加技术获得的结果显示了该区域内地壳构造的复杂性。地壳厚度估算结果与地表地质特征有很强的相关性，即稳定的盆地和古老的克拉通内部地壳厚度较薄，而高原和山脉地区地壳较厚。青藏高原东缘的高泊松比产生的原因很可能是该地区地壳物质是铁镁质组分或处于部分熔融状态。这种地壳结构和物质组分有助于青藏高原地壳物质向东运动，从而与稳定的四川盆地相互作用产生龙门山断裂带，受四川盆地的阻挡，青藏高原物质继而分别向东北和东南平动。块体时的相互作用导致应力不断积累，在达到极值点应力突然释放就会产生强烈地震。这种一定程度上解释了南北地震带地区具有较强的地震活动性。