徐小明

（中國地震局地球物理研究所，北京 100081）

對地殼和上地幔的速度結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像是研究地球深部結(jié)構(gòu)及動力學(xué)問題的一個有效途徑。南北地震帶地區(qū)是青藏高原與相鄰塊體的過渡帶，這里的地質(zhì)構(gòu)造十分復(fù)雜，地震活動頻繁。在南北地震帶地區(qū)進(jìn)行殼幔結(jié)構(gòu)成像研究，有利于提高對青藏高原及其與相鄰塊體相互作用等地球動力學(xué)問題的認(rèn)識。本文旨在獲取南北地震帶地區(qū)的殼幔結(jié)構(gòu)，利用接收函數(shù)方法獲取了南北地震帶地區(qū)的莫霍面深度和泊松比分布，應(yīng)用走時層析成像方法反演了南北地震帶南段的P波速度結(jié)構(gòu)，基于背景噪聲資料反演了南北地震帶中段S波速度的分布，以及使用地震面波數(shù)據(jù)獲取了南北地震帶地區(qū)的瑞利波和勒夫波相速度和S波速度的分布。經(jīng)對所獲結(jié)果的分析和討論，本文得到以下主要結(jié)論：

（1）南北地震帶地區(qū)的莫霍面深度分布呈從東向西逐漸變深的趨勢，與地表地形的變化趨勢有很好的對應(yīng)關(guān)系。研究區(qū)內(nèi)最薄的地殼厚度位于揚(yáng)子克拉通南部（約27km），而最厚的地殼厚度位于松潘－甘孜地體西部（約70km）。測量泊松比值的大小是衡量地殼礦物組分的一個重要地震學(xué)手段。本文測得的泊松比分布顯示了強(qiáng)烈的橫向不均勻性，揚(yáng)子克拉通的泊松比（0.231）最低，表明了這里的地殼組分更多的為長英質(zhì)礦物；鄂爾多斯塊體、祁連造山帶、秦嶺—大別造山帶、松潘—甘孜地體和四川盆地地區(qū)的泊松比值（0.24≤υ≤0.27）中等，川滇菱形塊體的泊松比（0.287）最高，表明了這里的地殼組分富鐵鎂質(zhì)礦物。在川滇菱形塊體北部的局部地區(qū)泊松比值＞0.30，結(jié)合已有的其他地球物理參數(shù)（如低電阻率、低S波速度和高熱流值等），認(rèn)為該區(qū)域的地殼內(nèi)部物質(zhì)可能存在部分熔融。

（2）南北地震帶南段地殼表層的P波速度結(jié)構(gòu)呈條帶狀分布，與川滇菱形塊體周圍的斷裂帶走向相近。在騰沖火山地區(qū)，可以發(fā)現(xiàn)向下延伸至深度約400km的低速異常體。在四川盆地和揚(yáng)子克拉通下方發(fā)現(xiàn)了較強(qiáng)的高速異常，該高速異常在已有的層析成像結(jié)果中也可以得到證實(shí)。在川滇菱形塊體下方50km深度上，分布著較強(qiáng)的低速異常，該低速異常的分布區(qū)域與本文獲取的高泊松比值分布區(qū)域相似。本文認(rèn)為由泊松比異常推斷的殼內(nèi)部分熔融物質(zhì)更可能存在于中下地殼內(nèi)。

（3）南北地震帶中段的S波速度結(jié)構(gòu)以龍門山斷裂帶為界，東、西兩側(cè)的S波速度在不同深度上具有截然相反的分布特征。在淺部，東側(cè)的四川盆地受地表沉積的影響，分布著較低的S波速度；西側(cè)的青藏高原東緣淺層以基巖為主，分布著較高的S波速度。在深部，四川盆地地區(qū)的S波速度較高，而青藏高原東緣的S波速度則較低。另外，青藏高原東緣的中下地殼分布著明顯的S波低速層。

（4）南北地震帶地區(qū)不同周期的瑞利波和勒夫波相速度具有不同的分布特征，不同深度上的S波速度也具有不同的結(jié)構(gòu)特征。在10s的短周期上，沉積較厚的四川盆地分布著較低的瑞利波和勒夫波相速度，青藏高原東部的造山帶地區(qū)分布著較高的相速度，這與10km深度上的S波速度結(jié)構(gòu)有類似的分布趨勢。在20～40s的周期上，瑞利波和勒夫波的相速度主要反映了中下地殼的速度結(jié)構(gòu)，其相速度分布以祁連造山帶、龍門山斷裂帶、安寧河斷裂帶和小江斷裂帶為界；西側(cè)的高原地區(qū)分布著較低的相速度，東側(cè)的阿拉善塊體、鄂爾多斯塊體、四川盆地和揚(yáng)子克拉通分布著較高的相速度。在中下地殼深度上，松潘－甘孜地體和川滇菱形塊體內(nèi)分布著較強(qiáng)的S波低速異常。在90～120km深度的上地幔中，靠近喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)的鮮水河斷裂帶西南方向出現(xiàn)了較強(qiáng)的S波高速異常，該高速異常有可能與印度巖石圈沿喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)下插到青藏高原東南緣下方有關(guān)。川滇菱形塊體的中下地殼為低速異常，而上地幔為高速異常，本文認(rèn)為這為該區(qū)域的殼幔動力學(xué)解耦提供了必要條件。

（5）在松潘—甘孜地體和川滇菱形塊體的中下地殼，依據(jù)本文所獲取的P波低速異常、瑞利波和勒夫波相速度低速異常以及S波低速異常，并結(jié)合其他人利用不同方法得到的低P波和S波速度、高熱流值和低電阻率等異常，本文認(rèn)為這些異常有可能是在松潘—甘孜地體和川滇菱形塊體的中下地殼存在地殼流的地震學(xué)證據(jù)。受印度板塊與歐亞板塊相互碰撞的影響，青藏高原地殼物質(zhì)不斷由中下地殼向東側(cè)流動，但受到剛性的四川盆地阻擋，地殼物質(zhì)則流向東北和東南方向，這引起了青藏高原東緣的強(qiáng)烈地殼變形及其與相鄰塊體的強(qiáng)相互作用，同時導(dǎo)致了該區(qū)域具有較強(qiáng)的地震活動性，誘發(fā)了如汶川、蘆山等大地震的發(fā)生。

南北地震帶；接收函數(shù)；層析成像；P波走時；背景噪聲；面波；頻散曲線