郯庐断裂带南段地壳厚度与泊松比研究

黄 耘 李清河 王俊菲 孙业君（江苏省地震局，南京 201014）

郯庐断裂带南段地壳厚度与泊松比研究

黄 耘 李清河 王俊菲 孙业君
（江苏省地震局，南京 201014）

郯庐断裂带是我国东部最大的深断裂带，按构造习性和地震活动又可分为北、中、南段，江苏段位于中段南部，北起新沂，南至安徽嘉山。已有的研究表明，郯庐带江苏段具有发生大震的危险。大震震源区常常是介质非均匀性变化强烈的地区，由于震源区位于地下数十千米内，因此，只能用地震波才能探测到其非均匀尺度。泊松比比速度本身更容易反映介质差异的物理量，地壳泊松比分布，与构造、大震震源区位置相关。本研究采用接收函数叠加法来求取泊松比，寻找郯庐断裂带南段地壳深部突变带，探索强烈地震孕育、发生和发展的深部环境。

远震接收函数被认为是消除了震源和路径及传播介质影响的，仅与接收台站下方地壳上地幔速度结构有关的远震响应。远震P波接收函数中包含了台站下方Moho面速度界面上形成的Ps转换波及多次反射、转换波， 1995年Zandt等提出了H-K扫描叠加方法研究地壳厚度及平均泊松比，该方法是在地壳平均P波速度已知的条件下，利用不同震中距和方位角的远震接收函数，采用不同的地壳厚度和地壳平均泊松比，计算地壳转换波及其多次反射波相对于直达P波的到时曲线，沿各自的到时曲线，将地壳转换波及其多次反射波进行叠加，最大值所对应的地壳厚度和泊松比，即为估算的地壳厚度和泊松比。本研究利用了郯庐断裂带南段及其附近地区的江苏、山东、安徽、浙江、上海、江西、湖北、河南等七省一市共128个宽频带数字地震台站记录的2009—2014年震中距为25°～90°、震级大于5.5的地震，选取初动尖锐、波形清楚、信噪比较高的共874条远震波形资料，开展了研究区的接收函数和泊松比的研究。研究结果：

（1）地壳厚度。研究区莫霍面埋深起伏较大，研究区以郯庐断裂带为界，东西侧地壳厚度存在差异，呈现出西深东浅的特征。华北块体地壳厚度相对最大，下扬子块体相对最小，苏鲁块体居中。沿郯庐带地壳厚度起伏的分段性明显，大致可以分为3段：郯城、临沭以北地区地壳较厚度大，在33 km以上；郯城、临沭以南至安徽嘉山南部一带，地壳厚度明显变小，平均在31 km左右；嘉山以南地区地壳厚度又逐渐变大，平均在32 km左右。沿郯庐断裂带，在郯城、临沭一带至嘉山南部一带表现为地壳上隆的现象。

（2）平均泊松比。研究区泊松比在0.19～0.30之间变化，存在4个相对高值区和2个相对低值区。郯庐断裂带东西两侧横向变化差异不明显，但沿郯庐带纵向方向变化明显。大致可以分成3段，郯城以北地区、郯城至嘉山段、嘉山以南地区。郯城以北高低相间；郯城至嘉山段为相对高值区，泊松比在0.26～0.29之间，嘉山以南相对低一些。此外淮阴-响水口断裂附近和位于五莲-烟台断裂附近显示泊松比的高值区，泊松比在0.28～0.30之间。有关研究显示，这两条断裂是一级大地构造苏鲁块体的边界断裂，切割较深，泊松比高值可能正是深大断裂的深部反映，反映断裂带深部破碎或熔融。

（3）地壳厚度和泊松比关系。研究区地壳厚度分布和泊松比分布都显示郯庐断裂带鲁苏皖段存在明显的分段特征，分段界限基本吻合，以嘉山和郯城为界分为：郯城以北地区、郯城至嘉山和嘉山以南地区。3个分段中地壳厚度变化和泊松比变化之间的关系有所不同，郯城以北段地壳厚度增加，泊松比高低相间，变化复杂；郯城至嘉山段随地壳厚度减小，泊松比增加，呈现负增长；嘉山以南地区随地壳厚度变化不大，但泊松比减小。根据嵇少丞等给出的地壳厚度和泊松比之间不同变化的几个模型，分析认为郯城至嘉山段随地壳厚度的减小而泊松比增加，反映郯城至嘉山段地壳深部活动的剧烈。