馬禾青

(中國(guó)地震局地球物理研究所,北京 100081)

寧夏地區(qū)地殼上地幔各向異性研究

馬禾青

(中國(guó)地震局地球物理研究所,北京 100081)

本文對(duì)國(guó)際、國(guó)內(nèi)在地殼上地幔介質(zhì)各向異性研究領(lǐng)域的發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀進(jìn)行了簡(jiǎn)單回顧,交待了寧夏地區(qū)的構(gòu)造環(huán)境,闡述了本文所采用的上地幔各向異性分析方法的原理,介紹了地殼各向異性產(chǎn)生的機(jī)理并選擇了適當(dāng)?shù)姆治龇椒?首次系統(tǒng)得到了較好的寧夏地區(qū)地殼上地幔各向異性測(cè)量參數(shù),并進(jìn)行了解釋。

本文的研究區(qū)為寧夏地區(qū)。寧夏地區(qū)面積很小,僅有6萬(wàn)多平方千米,是中國(guó)大陸上面積最小的省份,位于南北地震帶的北段,地處青藏塊體、鄂爾多斯塊體和阿拉善塊體的交匯部位,區(qū)域內(nèi)發(fā)育有多條活動(dòng)斷裂帶,歷史上發(fā)生過(guò)2次8級(jí)、3次7級(jí)和10次6級(jí)地震,其中包括震驚世界的1920年海原8?2級(jí)地震,是地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、地震活動(dòng)十分強(qiáng)烈的地區(qū)。

本文對(duì)2003年寧夏建成數(shù)字化地震臺(tái)網(wǎng)以來(lái)寧夏臺(tái)網(wǎng)的寬頻帶數(shù)字地震儀記錄到的震中距為85°～110°、震級(jí)大于6級(jí)地震事件的SKS波震相,利用SC方法獲得了SKS波的分裂參數(shù),得到了寧夏地區(qū)上地幔各向異性測(cè)量結(jié)果。

本文對(duì)寧夏臺(tái)網(wǎng)2003年建成以來(lái)以及2008年增建的所有臺(tái)站記錄到的橫波窗內(nèi)的地震事件,利用可視法得到了寧夏地區(qū)S波分裂的快波偏振方向和快慢波之間的時(shí)間延遲,從而獲得了寧夏地區(qū)地殼各向異性測(cè)量結(jié)果。

結(jié)果表明:

(1)通過(guò)獲得的寧夏地區(qū)6個(gè)臺(tái)站下方SKS波分裂參數(shù)的測(cè)量結(jié)果,得到寧夏地區(qū)上地幔各向異性強(qiáng)度基本一致。除鹽池臺(tái)為北西西向外,其他5個(gè)臺(tái)站獲得的快波偏振方向均為北西向,并與其他作者得到的青藏高原東北緣上地幔各向異性測(cè)量結(jié)果非常接近。

(2)認(rèn)為鹽池臺(tái)下方的各向異性可歸結(jié)為“化石”各向異性,其他結(jié)果則強(qiáng)烈地暗示寧夏地區(qū)不僅在位于青藏高原東北緣的地區(qū),并且在離開青藏高原東北緣地區(qū)的阿拉善塊體及銀川斷陷區(qū)下方出現(xiàn)過(guò)一致的地幔流動(dòng)過(guò)程。該過(guò)程與青藏高原的隆起及向北的擠壓過(guò)程相一致,青藏高原的隆起及向北擠壓的影響已越過(guò)了青藏高原東北緣地區(qū),到達(dá)了阿拉善塊體與鄂爾多斯塊體的交界地區(qū),如此可以解釋賀蘭山脈東西兩側(cè)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)學(xué)圖像。

(3)結(jié)合GPS、地質(zhì)、SKS波分裂和現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)資料,推測(cè)青藏高原東北緣至阿拉善塊體及銀川斷陷區(qū)殼幔間呈耦合的運(yùn)動(dòng)形式,而鄂爾多斯塊體地區(qū)殼幔間的耦合方式尚不明朗。

(4)寧夏及鄰區(qū)的烏海、石嘴山、銀川、靈武、牛首山、中衛(wèi)、同心和西吉等臺(tái)得到的剪切波分裂快波偏振方向與區(qū)域主壓應(yīng)力場(chǎng)方向平行或準(zhǔn)平行,符合EDA機(jī)理。香山、海原、固原和涇源4個(gè)臺(tái)的方向與寧夏南部的主要地震構(gòu)造走向大體一致,與該區(qū)最大主壓應(yīng)力方向基本垂直,可能由于中衛(wèi)—同心斷裂帶和海原斷裂帶這兩條活動(dòng)斷裂帶的存在使得這一地區(qū)的裂隙分布方向發(fā)生變化所致。

(5)寧夏南部的剪切波分裂慢波時(shí)間延遲普遍高于寧夏北部,表明寧夏南部地殼的各向異性程度及應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度大于寧夏北部。

(6)中衛(wèi)臺(tái)和牛首山臺(tái)的剪切波分裂快波偏振優(yōu)勢(shì)方向在2008年出現(xiàn)了不同程度的偏轉(zhuǎn),同時(shí)慢剪切波時(shí)間延遲也出現(xiàn)了總體增大。認(rèn)為汶川8.0級(jí)地震發(fā)生前后寧夏地區(qū)的區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生了一定變化,從而導(dǎo)致中衛(wèi)臺(tái)和牛首山臺(tái)得到的剪切波分裂參數(shù)出現(xiàn)變化。

(7)同心小震群的慢剪切波時(shí)間延遲較大,平均為寧夏地區(qū)其他臺(tái)站的2～6倍,為同一臺(tái)站的其他地震的2～3倍,由于觀測(cè)資料所限,對(duì)于這樣的結(jié)果目前還難以給出確切的解釋,分析認(rèn)為應(yīng)是應(yīng)力場(chǎng)變化的影響。

(8)對(duì)研究區(qū)地震危險(xiǎn)性的認(rèn)識(shí)表明,今后應(yīng)加強(qiáng)對(duì)六盤山斷裂帶及其鄰近地區(qū)地殼上地幔地震各向異性特征的研究。

寧夏地區(qū);地殼;上地幔;各向異性

P313.2;

A;

10.3969/j.issn.0235-4975.2010.02.010

(作者電子信箱,馬禾青:mahq111@yahoo.com.cn)