雷建設(shè) 周智剛（中國地震局地殼應(yīng)力研究所中國地震局地殼動力學(xué)重點實驗室，北京 100085）

天山造山帶Pn波速度與各向異性成像

雷建設(shè) 周智剛
（中國地震局地殼應(yīng)力研究所中國地震局地殼動力學(xué)重點實驗室，北京 100085）

天山造山帶位于中亞哈薩克斯坦、吉爾吉斯斯坦和我國境內(nèi)，距離印度板塊與歐亞板塊間碰撞帶約2 000 km，在東西方向上綿延近2 500 km，是世界上最典型的陸內(nèi)造山帶之一，是研究陸內(nèi)造山帶形成機(jī)理的理想場所。前人利用對天山造山帶的速度結(jié)構(gòu)做過大量的研究，包括利用Pn波對中天山和東天山地區(qū)上地幔頂部速度與各向異性成像研究，以及使用三維體波速度成像技術(shù)對天山地區(qū)的地殼與地幔速度結(jié)構(gòu)進(jìn)行探討，大量背景噪聲成像方面的工作在天山地區(qū)也得到了開展。這些研究均取得了一些有意義的結(jié)果，較好地揭示了構(gòu)造塊體間的運(yùn)動過程。然而，這些研究都集中于對天山局部地區(qū)上地幔頂部速度結(jié)構(gòu)或者對天山地區(qū)不同深度范圍內(nèi)的速度結(jié)構(gòu)進(jìn)行探討，而沒有對針對整個天山造山帶上地幔頂部整體的速度和各向異性結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。因此，本研究利用從布設(shè)在西天山、中天山及帕米爾地區(qū)的流動地震觀測臺站記錄的波形數(shù)據(jù)中拾取的Pn到時資料以及從中國地震臺網(wǎng)觀測報告中提取的Pn到時信息，對天山造山帶及鄰區(qū)下方上地幔頂部速度與各向異性結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，揭示該區(qū)域地球動力學(xué)過程。

1　資料與方法

本研究采用的Pn波走時數(shù)據(jù)主要有以下兩個來源: ①1997—2011年期間布設(shè)在中天山、西天山及帕米爾地區(qū)的98個流動地震觀測臺站記錄到的波形資料，由這些資料我們拾取來自震級3.0級以上2 083個地震的25 173條Pn到時資料；②新疆地區(qū)2008—2013年期間中國地震臺網(wǎng)觀測報告中的3 617個地震被79個臺站記錄到的45 367個Pn到時資料。為保證數(shù)據(jù)質(zhì)量和射線覆蓋，我們采用以下Pn數(shù)據(jù)篩選標(biāo)準(zhǔn)：震中距介于2°～ 11°之間；震源深度小于40 km；每個地震至少被5個臺站記錄，每個臺站至少記錄到5個地震；走時殘差在±4 s之間。初始反演模型設(shè)定地殼平均速度6.25 km/s，通過對數(shù)據(jù)擬合確定地殼平均厚度為49 km，上地幔頂部平均速度為8.2 km/s。通過以上標(biāo)準(zhǔn)篩選出3 628個地震事件被157個地震臺站記錄到的47 249個Pn到時數(shù)據(jù)。研究區(qū)射線分布整體上不均勻，準(zhǔn)葛爾盆地地區(qū)和整個天山山脈地區(qū)以及塔里木盆地的西部地區(qū)射線分布較為密集，而在塔里木盆地的西部地區(qū)及研究區(qū)的邊緣地區(qū)射線分布較為稀疏。本文采用了Hearn提出的將各向同性速度和各向異性聯(lián)合反演的Pn波成像方法。

2　結(jié)果與認(rèn)識

研究結(jié)果顯示，上地幔頂部存在明顯橫向不均勻性。構(gòu)造活動穩(wěn)定的地區(qū)如哈薩克地臺、準(zhǔn)噶爾盆地、塔里木盆地、塔吉克凹陷和柴達(dá)木盆地地區(qū)呈現(xiàn)明顯高波速異常，而在構(gòu)造活動相對劇烈的地區(qū)如天山造山帶和西昆侖山地區(qū)，其上地幔頂部呈明顯低波速異常。殼源地震主要分布在Pn波低速異常區(qū)以及高速異常區(qū)向低速異常的過渡帶上，表明殼內(nèi)地震的孕育與地幔構(gòu)造活動存在一定的相關(guān)性。天山山脈上地幔頂部各向異性快波方向整體上與山脈走向平行，而哈薩克地臺、塔里木盆地、準(zhǔn)噶爾盆地與天山結(jié)合部位各向異性快波方向與山脈走向近似垂直，可能與它們向天山山脈下方的俯沖運(yùn)動過程有關(guān)。帕米爾地區(qū)上地幔頂部各向異性快波方向呈現(xiàn)北向凸出的弧形特征，可能與印度板塊的北向運(yùn)動相關(guān)。天山造山帶的劇烈構(gòu)造活動可能和印度板塊與歐亞板塊碰撞有密切聯(lián)系。