利用接收函数和噪声面波提取青藏高原东北缘地震各向异性



利用接收函数和噪声面波提取青藏高原东北缘地震各向异性

王琼

(中国地震局地球物理究所，北京100081)

青藏高原东北缘作为青藏块体东北部大型边界变形带，地处青藏块体、 鄂尔多斯地块和阿拉善地块的交汇处，是新构造时期以来较为活跃的地质构造单元，是印度板块和欧亚板块碰撞形成的产物。 由于缺乏浅地表、 地壳和上地幔的构造信息，目前对这种大规模地壳运动的具体成因以及由碰撞引起的地壳和上地幔形变仍未有定论，这也是当前地震学和地球动力学研究领域中的热点问题之一。

利用中国地震台网中甘肃、 河南、 湖北、 内蒙古、 宁夏、 青海、 四川、 山西和陕西9个省共204个地震台站2007年8月至2013年10月间的三分量宽频带地震数据，采用接收函数计算了莫霍面深度和地壳vP/vS比值，并在接收函数基础上引入了一种新的综合性方法计算了地壳介质各向异性参数。 这种方法基于地壳各向异性介质中莫霍面PS转换波的到时，在径向分量和切向分量的接收函数所展现出的性质和谐波分析，估算剪切波分裂的快波方向和分裂时间。 发现在青藏高原东北缘的台站快慢波延迟时间变化比较大，约0.28～1.14 s不等。 通过与近震S波分裂得到的各向异性时间延迟(0.1～0.12 s)相比较，说明对于青藏高原东北缘地区地壳各向异性可能主要来源于中下地壳。 研究区域地壳厚度变化较大，从31.3 km变化至71.3 km，平均厚度为45.9 km，青藏高原东北部比其周缘区域整体要厚。 最浅的地方位于鄂尔多斯南部边缘渭河地堑的临潼台(LINT)，最深的地方位于青藏高原内部的曲麻莱台(QML)。 同时，地壳厚度与地形起伏变化比较一致，从东向西呈梯度性加深趋势。 对于vP/vS值，青藏高原东北部vP/vS值较低，可能与该地区主要为长英质物质组成有关； 鄂尔多斯地块vP/vS值较高，可能说明了该区域的铁镁质岩石含量较高。

为了进一步研究青藏高原东北缘地区地壳上地幔结构，引入了背景噪声成像技术进行速度结构和方位各向异性研究。 本文收集了甘肃、 宁夏、 青海3个省所有台站和四川、 新疆、 西藏、 内蒙部分台站的三分量连续波形数据，涉及台站共118个，时间是2011～2012年。 利用噪声互相关，经过计算和筛选，在5～38 s范围内，共得到5773条Rayleigh波相速度频散曲线。 然后采用1°×1°的网格划分，反演获得青藏高原东北缘相速度和方位各向异性分布。 最后，再由纯路径频散反演得到青藏高原东北缘每个经纬度节点介质的S波速度随深度的变化。 获得0～50 km深度地壳上地幔三维速度结构分布，给出了4个不同深度范围的速度平面分布图和3条径向、 2条纬向速度剖面图。 研究结果显示，对于方位各向异性，8～12 s图像结果与区域断裂走向有很好的一致性； 18～35 s，整个青藏高原内部快波方向呈现顺时针旋转的形态。 对于相速度和S波速度结构，结果与前人的结果在大尺度构造上基本一致，如在松潘—甘孜地块和祁连地块均存在高速异常。 此外，本文研究揭示，北昆仑山可能是松潘—甘孜低速层的北部边界。 祁连山的低速层可能与青藏地块和其周缘地块碰撞引起的地壳短缩有关系。

针对以上结果，结合青藏高原东北缘地质背景、 大地构造、 地球动力学、 岩石学和地球物理等研究结果，本文对青藏高原东北部地区的构造和壳幔形变机制有了一个综合认识。 印度板块和欧亚板块的碰撞使青藏块体向东北方向持续运动，并受北面西伯利亚地台的阻挡，使高原东北缘地壳持续缩短隆升，整个岩石圈的垂直缩短变形可能是青藏高原东北缘的主要形成机制。

关键词青藏高原东北缘； 接收函数； 噪声互相关； 各向异性； 相速度； S波速度

(作者电子信箱，王琼： sunny-wangqiong@163.com)

中图分类号：P315.2；

文献标识码：A；

doi:10.3969/j.issn.0235-4975.2016.02.015

中国地震局地球物理研究所

2015届博士论文摘要(Ⅱ)