王瓊， 高原， 石玉濤

1 中國地震局地震預(yù)測研究所(地震預(yù)測重點實驗室)， 北京 100036 2 中國地震局地球物理研究所， 北京 100081

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青藏高原東南緣基于背景噪聲的Rayleigh面波方位各向異性研究

王瓊1,2， 高原1*， 石玉濤1

1 中國地震局地震預(yù)測研究所(地震預(yù)測重點實驗室)， 北京 100036 2 中國地震局地球物理研究所， 北京 100081

青藏高原東南緣地區(qū)是現(xiàn)今地殼形變和地震活動最強烈的地區(qū)之一，也是研究青藏高原現(xiàn)今變形機制和構(gòu)造演化規(guī)律的重要區(qū)域.本研究使用云南區(qū)域地震臺網(wǎng)的55個寬頻帶地震臺站連續(xù)地震背景噪聲數(shù)據(jù)，采用雙臺站互相關(guān)方法獲得Rayleigh(瑞利)面波經(jīng)驗格林函數(shù)，提取相速度頻散曲線，反演得到云南地區(qū)周期5～34 s范圍內(nèi)方位各向異性分布圖像.反演結(jié)果揭示：短周期(5～12 s)Rayleigh面波快波優(yōu)勢方向與區(qū)域斷裂走向有很好的一致性，快波方向隨著斷裂走向的變化而變化.周期16～26 s快波優(yōu)勢方向與反映上地殼特性的5～12 s圖像總體圖像相似，但細節(jié)略有不同.其中，滇中塊體內(nèi)易門斷裂和滇中塊體內(nèi)東側(cè)的普渡河斷裂附近，各向異性快波方向從NS向NW方向旋轉(zhuǎn)；易門斷裂以西呈NW向.這反映了青藏高原物質(zhì)東流和川滇塊體受到青藏塊體的南東向擠壓作用.周期30～34 s范圍的各向異性，滇緬泰塊體和印支塊體，快波優(yōu)勢方向為NS和NNW向；而在滇中塊體內(nèi)部，各向異性快波方向呈順時針旋轉(zhuǎn)變化，可能與青藏高原物質(zhì)向東逃逸有關(guān).本文還開展了與體波各向異性的對比分析，通過與近震S波分裂、Pms轉(zhuǎn)換波分裂和遠震SKS、PKS和SKKS(以后簡稱為XKS)分裂的對比研究，發(fā)現(xiàn)隨著周期的增大，得到的快波優(yōu)勢方向與XKS剪切波快波偏振方向趨向一致，與地殼快剪切波偏振方向呈一定夾角.本研究認為，青藏高原東南緣地區(qū)殼幔各向異性具有不同的特征和形成機制.

青藏高原東南緣； 背景噪聲； Rayleigh面波； 方位各向異性； 體波各向異性； SKS、PKS和SKKS震相； 剪切波分裂

Ambient noise tomography is a rapidly emerging field of seismological research. The processing procedure divides into four principal phases. The first step is single station data preparation. Continuous data are decimated to five samples per second, the mean and trend are removed, periods between 5 and 50 s are band-pass filtered, and time domain normalization is applied with an absolute mean normalization method. After the preparatory phase, the next step is cross-correlation between all possible station pairs. To obtain reliable measurements, we stack the daily cross-correlated signals over a 1-year time window for each station pair. The third step is phase velocity dispersion curves determination, and we thus obtained 3072 dispersion curves from 5 to 34 s. Finally, using the dispersion curves, we invert to image Rayleigh wave azimuthal anisotropy with periods between 5 and 34 s.

The result shows as follows: the predominant direction of fast wave at 5～12 s period is consistent and varying with the strike of the regional fractures. In the north of Yunnan-Myanmar-Thailand block, the fast wave direction trends NS, and in the south of Yunnan-Myanmar-Thailand block, the direction trends NE-SW. In the Indosinian block, the fast wave direction varied with the strike of Honghe fault and Lancangjiang fault. In the Middle-Yunnan block, the fast wave direction is relatively scattered, while in the eastern part of Yunnan block, the direction is NNW and NW. At period of 16～26 s, the image of the fast wave direction is generally similar to the image of 5～12 s period, which reflects the upper crustal feature, besides some differences in the details. In nearby Yimen fault and Puduhe fault in middle Yunnan block, the fast wave direction rotates from NS to NW, and in the west of Yimen fault, the direction trends NW, which suggest that plateau materials flow east, and meanwhile, Sichuan-Yunnan block is squeezed by the Tibetan plateau. At 30～40 s period, in Yunnan-Burma block and Indosinian block, the fast wave direction trends NS and NNW. And in middle Yunnan block, there is clockwise rotation about fast wave direction, which is possibly related to eastward escape of materials under the Tibetan Plateau.

According to comparison with body wave anisotropy such as S-wave splitting, Pms splitting and SKS, PKS and SKKS (hereafter referred to as XKS for short) shear wave splitting, we find that along with the increase of the period, the fast wave direction is similar to the XKS shear wave splitting, and sites at a certain degree angle to the direction of fast wave polarization in the crust. All in all, crust-mantle formation mechanism may be different in the southeast of Tibetan Plateau.Keywords Southeastern front of the Tibetan Plateau, Ambient noise； Rayleigh wave； Azimuthal anisotropy； Body wave anisotropy；SKS, PKS and SKKS phase；Shear wave splitting

1 引言

大量研究表明在地球的不同深度范圍內(nèi)都存在各向異性，是地球內(nèi)部普遍存在的一個物理現(xiàn)象(Crampin, 1978).自20世紀70—80年代Crampin發(fā)現(xiàn)橫波分裂現(xiàn)象以來，地震各向異性研究已成為理論地震學(xué)、勘探地震學(xué)、地球動力學(xué)研究以及地震災(zāi)害預(yù)測中的熱點.一般來說，利用不同類型的地震體波或面波資料可以獲得地球內(nèi)部不同深度范圍的各向異性特征.對于地震體波，由于其相對陡峭的入射角，它反映的是介質(zhì)的平均效應(yīng)，具有較高的橫向分辨率，因此不少學(xué)者利用地震體波來研究地殼上地幔各向異性特征(Shi et al., 2012; Gao et al., 2011; 張輝等，2012；高原和吳晶，2008).對于面波，由于其傳播路徑的特殊性，反演得到的方位各向異性具有比較高的縱向分辨率(Debayle et al., 2005)，不同周期的面波可以感應(yīng)不同深度的速度結(jié)構(gòu)與方位各向異性(Simons et al., 2002)，從而為剪切波分裂在垂向上提供了一定的約束條件，也為研究地殼上地幔各向異性提供了重要手段(Huang et al., 2004).

本文的研究地區(qū)云南地處青藏高原東南緣(圖1)，是特提斯—喜馬拉雅構(gòu)造域東南段構(gòu)造線明顯轉(zhuǎn)折的部位.由于自晚元古代以來古大洋向其北部和東部地臺的長期積壓和俯沖，以及各時期主應(yīng)力方向的不斷變化，形成了多樣的構(gòu)造格局，地震活動十分頻繁，是研究現(xiàn)今構(gòu)造運動大陸強震孕育背景和預(yù)測未來強震危險區(qū)的重要場所(Flesch et al., 2005; Yin and Harrison, 2000).一直以來，在云南地區(qū)開展的地質(zhì)調(diào)查(Wang et al., 2001；錢曉東等，2011)、人工地震探測(張智等，2006；王椿鏞等，2002)、接收函數(shù)(Sun et al., 2012；徐強等，2009)、地震層析成像(王瓊和高原，2014；韋偉等，2010；馬宏生等，2008；張智等，2008；王椿鏞等，2008)以及地震各向異性(Shi et al., 2012；易桂喜等，2010；石玉濤等，2008)等研究不僅將青藏高原東南緣殼幔結(jié)構(gòu)研究推向新的層面，而且也為青藏高原東南緣深部構(gòu)造及動力學(xué)研究奠定了基礎(chǔ).詳細研究該區(qū)域的深部結(jié)構(gòu)以及介質(zhì)物性參數(shù)等對于研究青藏高原隆升的地球動力學(xué)機制有著非常重要的意義.

本文利用云南地區(qū)寬頻帶數(shù)字地震臺網(wǎng)的背景噪聲數(shù)據(jù)，將研究區(qū)劃分為0.5°×0.5°的網(wǎng)格，反演云南地區(qū)5～34 s周期方位各向異性分布，并結(jié)合已有地質(zhì)與地球物理研究成果，分析青藏高原東南緣地區(qū)地殼介質(zhì)形變特征，探討殼幔介質(zhì)各向異性關(guān)系及其變形機制.

圖1 青藏高原東南緣構(gòu)造背景和臺站分布圖

2 數(shù)據(jù)及方法

2.1 數(shù)據(jù)資料

研究收集了云南省區(qū)域臺網(wǎng)55個寬頻帶地震臺站在2009.01—2011.10 期間2年零10個月的連續(xù)地震噪聲記錄.由于需要從臺站記錄的背景噪聲中提取瑞利波格林函數(shù)，因此只使用瑞利波能量較強的垂直分量的地震記錄.

本文數(shù)據(jù)處理流程主要包括：單臺數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)互相關(guān)和疊加、提取瑞利波相速度頻散曲線、相速度層析成像和方位各向異性反演.該處理過程是根據(jù)Yao等(2006)發(fā)展起來的利用背景噪聲提取瑞利波相速度的方法，通過上述流程，在5～34 s周期內(nèi)，共獲得3072條瑞利波相速度頻散曲線.圖2為單個臺站對相速度頻散曲線提取示意圖；圖3分別給出了10 s和34 s周期的射線路徑圖，可以看出，射線較好地覆蓋了云南地區(qū)，有效保證了后續(xù)反演結(jié)果的準確性.2.2 方位各向異性計算

在弱各向異性介質(zhì)中，反演區(qū)域中任一點M的Rayleigh面波相速度c(ω,M,ψ)與面波方位角ψ之間的關(guān)系為(Smith and Dahlen, 1973)

c(ω,M,φ)=c0(ω)[1+a0(ω,M)+a1(ω,M)cos2φ

+a2(ω,M)sin2φ]，

(1)

圖2 臺站對GEJ-MaS(個舊臺與芒市臺)相速度頻散曲線測量示意圖Fig.2 Example of inter-station (GEJ-MaS) Rayleigh wave phase velocity dispersion curve

圖3 10 s和34 s周期的射線路徑分布圖Fig.3 Path coverage at the period of 10 s and 34 s

圖4 檢測板測試結(jié)果Fig.4 Checkerboard recovery of azimuthal anisotropy

其中c0(ω)為參考模型的各向同性相速度，a0和ai(i=1,2)分別為各向同性相速度和方位各向異性系數(shù).通過反演(1)式中的a0、a1、a2即可求方位各向異性強度Λ與快波方向.

(2)

(3)

反演方法采用Tarantola提出的非線性反演方法(Tarantola and Nercessian,1984；Tarantola and Valette, 1982)，最后得到了5～34 s周期方位各向異性分布.反演結(jié)果主要受以下三個參數(shù)控制：相速度標準偏差σd，模型參數(shù)的先驗偏差σp和相關(guān)長度L，其中，σp控制模型的異常幅度，L控制模型的橫向光滑度(易桂喜等，2010).σd由各個周期對應(yīng)的各向同性相速度測量標準差確定，一般相速度的測量誤差在1%～2%.在文中，將σd取為相速度值的2%.對于σp和L的選取則具有一定的主觀因素，本文的選取是進行一系列測試的結(jié)果.對于a0，σp取各周期所有觀測相速度的2倍標準差；對于a1和a2，σp取對應(yīng)周期平均相速度的1.5%；模型的相關(guān)長度Liso設(shè)為c0T/2，T為相速度的周期.對于短周期數(shù)據(jù)(<10 s)，如果L過小，有可能導(dǎo)致虛假異常.為此，令L=max(30 km,c0T/2)，以避免出現(xiàn)奇異點.在各向異性中，各個周期L設(shè)置為2Liso.

為了驗證反演結(jié)果的準確性，利用檢測板對反演的分辨率和可靠性作了試驗，圖4給出了1°×1°檢測板測試的反演結(jié)果.輸入模型包含強度不變(4%)方向交替為+/-45°的各向異性，按照實際反演所用的路徑，用同樣方法進行反演.檢測結(jié)果表明，地震射線路徑分布直接影響檢測板的恢復(fù)結(jié)果，在射線密度高的地方得到比較好的恢復(fù).只要保證射線路徑分布合理，目前所使用的反演方法能夠得到比較可靠而且穩(wěn)定的結(jié)果.而對于研究區(qū)邊緣，由于射線路徑比較少，并未能得到較好的恢復(fù).因此，考慮到射線覆蓋范圍的可靠性，本文僅對青藏高原東南緣的云南地區(qū)進行討論.

3 Rayleigh面波方位各向異性特征及解釋

為了便于對比分析，本文以相對于各周期平均相速度值的各向同性相速度橫向變化率為背景，給出了對應(yīng)周期的方位各向異性分布圖像(圖5).其中，短紫線的長度表示方位各向異性的強度，其延伸方向代表Rayleigh面波快波優(yōu)勢方向.可以看出，青藏高原東南緣地區(qū)不僅相速度結(jié)構(gòu)存在明顯的橫向不均勻性，方向各向異性也有顯著差異.現(xiàn)將反演的方位各向異性圖像分為3個周期區(qū)間分別進行討論.

短周期(5～12 s)圖像從整體看反映了上地殼各向異性變化特征，各向異性結(jié)果與區(qū)域斷裂走向有很好的一致性.近場剪切波分裂研究也發(fā)現(xiàn)，快波偏振方向與走滑斷裂的走向或構(gòu)造有很強的關(guān)聯(lián)性(Gao et al., 2011).在滇緬泰塊體北部，各向異性主要受怒江斷裂和瀾滄江斷裂的影響，快波偏振近似NS方向，各向異性強度在1%～2%之間；南部主要受龍陵斷裂、南汀河斷裂等NE-SW向斷裂的影響，快波優(yōu)勢方向也呈NE-SW向，其強度在2%左右；由圖可以清楚的看到，相速度高速異常區(qū)各向異性強度比低速異常區(qū)強度要大.印支塊體內(nèi)部，快波方向主要受紅河斷裂和瀾滄江斷裂的影響，并且隨著斷裂走向的變化而變化，各向異性強度在2%～3%左右.滇中塊體內(nèi)部各向異性方向比較散亂，T=5 s和T=8 s周期顯示，在麗江—劍川斷裂和程海斷裂附近，快波優(yōu)勢方向呈EW向和NEE向，而到T=12 s處，方向變?yōu)镹NE方向.主要因為此處位于兩個局部斷裂的交會部位，而斷裂交界以及斷裂的拐點處正是應(yīng)力比較多變的地方(李群芳，1992).同時T=12 s時方向又變回NNE也暗示了局部斷裂可能的深度范圍.這與石玉濤等(2006)在鶴慶臺的結(jié)論有很好的一致性.以易門斷裂為界，東部呈NNW方向，西部呈NNE方向，也是由區(qū)域內(nèi)斷裂走向的不一致性造成.在滇東塊體內(nèi)各向異性快波方向為NNW和NW方向.同樣，在高速異常區(qū)各向異性強度要大于低速異常區(qū)的.

周期16～26 s反映了中下地殼介質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征，該范圍中快波優(yōu)勢方向與上地殼基本相同，在滇緬泰塊體北部，快波方向呈近NS向和NNW向，在南部呈NE-SW向，說明此范圍內(nèi)各向異性仍受區(qū)域斷裂的影響.在印支塊體內(nèi)，快波優(yōu)勢方向仍為NW-SE向.滇中塊體中易門斷裂和普渡河斷裂附近，各向異性方向從NS向WN方向旋轉(zhuǎn)；易門斷裂以西呈NW向.一方面反映了青藏高原物質(zhì)東流，一方面又說明了川滇塊體受到青藏塊體的南東向擠壓.滇東塊體最北端鹽津臺(YAJ)和昭通臺(ZAT)周圍，各向異性快波方向為NW-SE方向，與上地殼的不同，而是與區(qū)域主壓應(yīng)力方向相同；其南端快波方向逐漸旋轉(zhuǎn)至EW向.在整個深度范圍內(nèi)，各向異性強度在1%～2%之間，變化不是很大，且比上地殼的小，說明中下地殼相對較弱的各向異性特征.

周期30～34 s分辨深度相當于30～60 km范圍，主要反映下地殼至上地幔頂部介質(zhì)結(jié)構(gòu)，但仍然受到莫霍面深度的影響.對于該范圍的各向異性，滇緬泰塊體和印支塊體，快波優(yōu)勢方向為NS和NNW向；而在滇中塊體內(nèi)部，各向異性快波方向呈順時針旋轉(zhuǎn)變化.黃金莉等(2003)利用Pn波獲得的速度結(jié)構(gòu)也顯示滇西區(qū)各向異性快波方向的旋轉(zhuǎn)，支持青藏高原物質(zhì)向東緣逃逸的觀點.

魯來玉等(2014)(以下簡稱魯文)利用2011年至2012年連續(xù)波形數(shù)據(jù)研究了云南地區(qū)面波群速度和方位各向異性分布，與本文研究結(jié)果存在差異.其主要原因可能有三個：(1)數(shù)據(jù)記錄質(zhì)量.魯文使用的是流動地震臺陣一年記錄的數(shù)據(jù)，本文使用的是記錄了更長時間的區(qū)域固定臺網(wǎng)臺站的數(shù)據(jù)，考慮到臺基和臺站周圍的環(huán)境噪聲，本文使用的觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量更高.(2)臺站覆蓋.魯文使用的流動臺陣覆蓋范圍更大，臺間距更密.(3)在數(shù)據(jù)分析中，分析人員的經(jīng)驗不同，對于數(shù)據(jù)中干擾因素的排除也可能會有差異.此外，已有相關(guān)研究認為(Bensen et al., 2007；曾融生和宋子安，1963)，在研究地殼結(jié)構(gòu)變化時相速度方法比群速度方法更為精確.由這兩種速度得到的方位各向異性對地殼的敏感度也不同，這也可能對結(jié)果有一定的影響.

4 各向異性綜合討論

由Rayleigh面波相速度反演得到的各個周期方位各向異性，對應(yīng)的是某一深度范圍內(nèi)介質(zhì)的各向異性特征.利用近震或地方震剪切波震相的剪切波分裂研究地殼各向異性效應(yīng)方面，由于受震源深度及剪切波窗的限制，體現(xiàn)的往往是上地殼深度范圍的介質(zhì)各向異性特征.由Moho面Pms轉(zhuǎn)換波分裂參數(shù)所體現(xiàn)的是從Moho面到地表整個地殼介質(zhì)的各向異性效應(yīng).而利用遠震XKS數(shù)據(jù)得到的剪切波分裂反映的主要是上地幔各向異性特征.本文結(jié)合石玉濤等(2012，2006)在云南地區(qū)得到的近震剪切波分裂參數(shù)，孫長青等(2011)得到的Pms轉(zhuǎn)換波分裂參數(shù)和石玉濤等(2012)得到的遠震XKS分裂參數(shù)，對青藏東南緣地區(qū)的殼幔各向異性進行綜合分析.

圖5 不同周期的方位各向異性分布圖像

4.1 滇東塊體

滇東塊體位于小江斷裂以東，屬于華南構(gòu)造區(qū)，相對于變形強烈的青藏高原構(gòu)造活動區(qū)而言，滇東板塊的地震活動較小，頻率比較低.初步研究表明，青藏高原東南邊緣側(cè)向滑移變形，并沒有在滇東塊體上留下明顯的記錄，但受小江斷裂帶強烈走滑活動的影響，滇東塊體新生代以來具有一定的逆時針扭轉(zhuǎn)變形.由圖6a—6c收集得到5個臺站的近震剪切波資料，8個臺站的Pms分裂參數(shù)資料和7個臺站的XKS分裂參數(shù)資料.通過對比發(fā)現(xiàn)：在5～12 s周期內(nèi)(圖6a)，Rayleigh面波快波方向與近震快剪切波偏振方向有著比較好的一致性，北端處昭通臺(ZAT)附近的近震剪切波偏振方向為NW向，而Rayleigh面波快波方向為NE向，與Pms轉(zhuǎn)換波偏振方向相同，顯示NE向Rayleigh面波快波方向主要受淺層構(gòu)造的影響，而與Pms一致只是一種巧合.在16～26 s周期內(nèi)(圖6b)，Rayleigh面波快波方向在滇東地塊北部與Pms轉(zhuǎn)換波方向相同，在南部有一定的差異，但與近震快剪切波偏振方向不一致.周期30～34 s處(圖6c)，Rayleigh波快波優(yōu)勢方向與XKS剪切波快波偏振方向有著很好的一致性，這暗示了在這此范圍內(nèi)，各向異性開始受地幔介質(zhì)的影響.

圖6 青藏高原東南緣各向異性特征綜合比較

圖6d給出了8 s、20 s、34 s周期的Rayleigh面波相速度快波方位各向異性，可以看到，在滇東塊體內(nèi)部，不同周期的快波優(yōu)勢方向有一定夾角，尤其是34 s周期與前兩個周期之間，這說明在該地區(qū)殼幔各向異性的形成機制是不同的.

4.2 滇中塊體

滇中塊體是由紅河斷裂、小江斷裂帶、麗江—小金河斷裂圍成的三角區(qū)域.塊體構(gòu)造帶主要以南北向構(gòu)造為主，包括楚雄—程海斷裂，易門斷裂等，該斷塊屬于非?；顒拥拇ǖ崃庑螖鄩K次級塊體.在此區(qū)域中5～12 s周期(圖6a)和16～26 s周期(圖6b)Rayleigh面波相速度快波方向與孫長青等利用Pms轉(zhuǎn)換波得到的快波偏振方向基本一致，呈近NS向和NNE向，主要反映了地殼各向異性特征.在30～34 s周期范圍內(nèi)(圖6c)，滇中塊體南北兩部分各向異性方向發(fā)生變化，在北部，快波方向呈NS向，與地殼快波方向相同，而在南部，方向發(fā)生旋轉(zhuǎn)，呈NE向，由XKS分裂和本文面波反演都得到了一致的結(jié)果.現(xiàn)今GPS觀測結(jié)果也揭示了川滇菱形塊體存在著繞喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)順時針旋轉(zhuǎn)的特性，并認為造成這種運動方式的深部驅(qū)動機制可能是中、下地殼軟弱層物質(zhì)的流動(張培震等，2002).在易門、大姚附近得到的結(jié)果比較分散，可能與局部構(gòu)造有關(guān)，該區(qū)域NS向和NW向斷裂交匯，具有比其他地區(qū)更復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu).圖6d也可以明顯看出不同周期各向異性變化.

4.3 印支塊體

印支塊體西以瀾滄江斷裂為界，東以紅河斷裂為界，目前趨于穩(wěn)定.該塊體內(nèi)5～12 s(圖6a)和16～26 s周期(圖6b)Rayleigh面波相速度的快波優(yōu)勢方向與近震剪切波分裂結(jié)果和Pms轉(zhuǎn)換波分裂結(jié)果相同，主要反映地殼各向異性特征.對于30～34 s周期，可以看到，30 s和34 s(圖6c)的Rayleigh面波快波方向仍然與地殼各向異性特征一致，而在34 s周期時各向異性優(yōu)勢方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)(圖6d)，呈NW方向，與XKS剪切波分裂結(jié)果相同.

4.4 滇緬泰塊體

滇緬泰塊體在瀾滄江斷裂西側(cè)，受印度板塊和亞歐板塊縫合的影響，這里深大斷裂發(fā)育，構(gòu)造十分復(fù)雜，區(qū)內(nèi)騰沖及周圍地區(qū)是我國著名的火山地熱區(qū).在5～12 s周期(圖6a)，Rayleigh面波相速度快波優(yōu)勢方向與近震剪切波快波偏振方向一致，塊體北部呈NS向，塊體南部呈NNW方向，與區(qū)域斷裂走向一致.16～26 s周期內(nèi)(圖6b)，快波優(yōu)勢方向與Pms方向有一定角度的差別，與5～12 s周期一致，仍呈NS方向.該地區(qū)毗鄰青藏高原東南緣，因此，從圖6c就可以看到，隨著周期的增大，表現(xiàn)出來的各向異性特征也越來越復(fù)雜，各向異性快波方向變化比較明顯，印度板塊在向北擠壓過程中，物質(zhì)發(fā)生東流，對該區(qū)域造成相對較大的影響.

綜上，在不同的構(gòu)造分區(qū)比較幾種震相的快波優(yōu)勢方向，發(fā)現(xiàn)不同周期的面波方位各向異性分別對應(yīng)著不同深度的各向異性特征，而且由于該地區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造背景和深部結(jié)構(gòu)，不同分區(qū)的各向異性特征也不相同.研究指出，川滇地區(qū)的震源深度主要集中在10～20 km(吳建平等，2004)，表明該區(qū)域上地殼厚度相對較薄.地殼整體厚度從北向南逐漸減薄，西北端的中甸地區(qū)的地殼厚度可達62 km，而最南端的景洪下方約為30 km.所以，Moho面深度的不同也會影響介質(zhì)各向異性特征，尤其在殼幔分界面附近.王椿鏞等(2007)將云南地區(qū)SKS分裂的快波方向與地表形變場的最大剪切方向進行對比，發(fā)現(xiàn)兩者存在顯著差異，認為垂直連貫的巖石圈變形模型無法獲得與快波偏振方向相適應(yīng)的最大剪切方向，而是由軟流圈頂部和底部的速度所確定的差異速度得到的，由此得出云南地區(qū)殼幔解耦的結(jié)論.本文研究表明，隨著周期的增大，得到的快波優(yōu)勢方向與XKS (包括SKS)剪切波快波偏振方向接近一致，與地殼快剪切波偏振方向呈一定夾角.總體上看，青藏高原東南緣地區(qū)的殼幔各向異性可能有著不同的形成機制.

5 結(jié)論

綜上所述，利用近年來新發(fā)展起來的噪聲互相關(guān)方法，使用云南地區(qū)55個寬頻帶地震臺站連續(xù)噪聲波形數(shù)據(jù)，得到青藏高原東南緣地區(qū)的方位各向異性分布圖像，并進行討論，可以歸為以下幾個主要結(jié)論.

(1) 短周期(5～12 s)Rayleigh面波快波優(yōu)勢方向與區(qū)域斷裂走向有很好的一致性，滇緬泰塊體北部呈NS方向，南部呈NE-SW方向；印支塊體內(nèi)部，快波方向主要受紅河斷裂和瀾滄江斷裂的影響，并且隨著斷裂走向的變化而變化；滇中塊體內(nèi)由EW向和NEE向轉(zhuǎn)變?yōu)镹NW向，與局部斷裂構(gòu)造有關(guān)；在滇東塊體內(nèi)各向異性快波呈NNW和NW方向.

(2) 周期16～26 s相速度優(yōu)勢方向與上地殼基本相同，其中，滇中塊體內(nèi)易門斷裂和普渡河斷裂附近，各向異性快波方向從NS向NW方向旋轉(zhuǎn)；易門斷裂以西呈NW向.既反映了青藏高原物質(zhì)東流，又體現(xiàn)出川滇塊體受到青藏塊體的南東向擠壓.

(3) 周期30～34 s范圍的各向異性，滇緬泰塊體和印支塊體，快波優(yōu)勢方向為NS和NNW向；而在滇中塊體內(nèi)部，各向異性快波方向呈順時針旋轉(zhuǎn)變化，可能與青藏高原物質(zhì)向東逃逸有關(guān).

(4) 通過與近震S波分裂、Pms轉(zhuǎn)換波分裂和遠震SKS(SKKS)分裂的對比研究，發(fā)現(xiàn)不同周期的面波方位各向異性分別對應(yīng)著不同深度的各向異性特征，而且由于該地區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造背景和深部結(jié)構(gòu)特征，不同分區(qū)的各向異性也不相同.隨著周期的增大，得到的快波優(yōu)勢方向與XKS分裂的快波偏振方向接近一致，與地殼剪切波方向呈一定夾角.這個特征揭示青藏高原東南緣地區(qū)的殼幔各向異性具有不同的形成機制.

致謝 本研究采用了姚華建教授提供的背景噪聲計算程序.云南省地震局為本研究提供了連續(xù)波形數(shù)據(jù)，在此一并感謝.感謝匿名評審專家對本研究的重要評審意見及建議.

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(本文編輯 胡素芳)

Rayleigh wave azimuthal anisotropy on the southeastern front of the Tibetan Plateau from seismic ambient noise

WANG Qiong1,2, GAO Yuan1*, SHI Yu-Tao1

1InstituteofEarthquakeScience,ChinaEarthquakeAdministration,Beijing100036,China2InstituteofGeophysics,ChinaEarthquakeAdministration,Beijing100081,China

The southeastern front of the Tibetan Plateau is one of the strongest regions in present crustal deformation and seismic activity, and also plays an important role on studying deformation mechanism and tectonic evolution of the plateau. We make use of continuous observations of seismic ambient noise data obtained at 55 broadband stations from regional Yunnan Seismic Network.

10.6038/cjg20151115.

國家自然科學(xué)基金(41174042)和地震預(yù)測研究所基本科研業(yè)務(wù)費專項(2014IES0102)共同資助.

王瓊，女，1986年生，中國地震局地球物理研究所博士畢業(yè)，目前主要從事地震各向異性方面的研究. E-mail： sunny-wangqiong@163.com

*通訊作者 高原，男，1964年生，研究員，主要從事地震各向異性等地震學(xué)基礎(chǔ)研究. E-mail: gaoyuan@cea-ies.ac.cn

10.6038/cjg20151115

P315

2015-01-06，2015-09-28收修定稿

王瓊， 高原， 石玉濤等. 2015. 青藏高原東南緣基于背景噪聲的Rayleigh面波方位各向異性研究.地球物理學(xué)報，58(11):4068-4078,

Wang Q, Gao Y, Shi Y T, et al. 2015. Rayleigh wave azimuthal anisotropy on the southeastern front of the Tibetan Plateau from seismic ambient noise.ChineseJ.Geophys. (in Chinese),58(11):4068-4078,doi:10.6038/cjg20151115.