太齡雪， 高原， 劉庚， 肖卓

中國地震局地震預(yù)測(cè)研究所， 北京 100036

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利用中國地震科學(xué)臺(tái)陣研究青藏高原東南緣地殼各向異性：第一期觀測(cè)資料的剪切波分裂特征

太齡雪， 高原*， 劉庚， 肖卓

中國地震局地震預(yù)測(cè)研究所， 北京 100036

中國地震科學(xué)臺(tái)陣第一期(2011—2013年)布設(shè)在南北地震帶南段，本研究利用中國地震科學(xué)臺(tái)陣布設(shè)在云南及相鄰地區(qū)的部分流動(dòng)臺(tái)站記錄到的2011年6月至2013年3月的數(shù)字地震波形資料,開展地殼各向異性分析.本文使用剪切波分裂系統(tǒng)分析方法(SAM方法)，獲得了研究區(qū)內(nèi)67個(gè)臺(tái)站的剪切波分裂參數(shù).研究結(jié)果表明，受到云南及周邊地區(qū)復(fù)雜的構(gòu)造、應(yīng)力環(huán)境和縱橫交錯(cuò)的斷裂分布的影響，該地區(qū)快剪切波偏振方向(PAZ)整體上顯示出NNE向和NE向的優(yōu)勢(shì)取向，但在空間分布上比較復(fù)雜，雖然大部分臺(tái)站的PAZ與構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)方向一致，但部分?jǐn)嗔迅浇_(tái)站的PAZ受到斷裂的影響.結(jié)果顯示，本研究區(qū)內(nèi)不同區(qū)域的PAZ有一定差異性.本研究劃分了5個(gè)子區(qū)，西部3個(gè)不同區(qū)域的PAZ從北到南分別為NNW向、近N-S向和NE向，有順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，而東部的2個(gè)區(qū)域PAZ分別為NEE向和NNW向.研究證實(shí)，青藏東南緣地區(qū)的地殼各向異性空間分布雖然非常復(fù)雜，但大體上與區(qū)域內(nèi)的主壓應(yīng)力的方向和斷裂分布相關(guān).

青藏高原東南緣； 地殼各向異性； 剪切波分裂； 快剪切波偏振方向(PAZ)； 慢剪切波時(shí)間延遲(δt)； 主壓應(yīng)力； 中國地震科學(xué)臺(tái)陣

1 引言

開展地球深部結(jié)構(gòu)、介質(zhì)特性和應(yīng)力環(huán)境等研究常常需要探討地震各向異性問題.地殼各向異性有多種起因，但最主要的原因是地殼中存在著大量的應(yīng)力誘發(fā)的定向排列的平行微裂隙，當(dāng)剪切波在這種結(jié)構(gòu)中傳播時(shí)，會(huì)發(fā)生分裂.地殼各向異性主要由兩個(gè)參數(shù)來反映，即快剪切波偏振方向(PAZ)和慢剪切波時(shí)間延遲(δt).研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，PAZ與原地主壓應(yīng)力方向一致(Gao et al., 2012)，因此，剪切波分裂參數(shù)可以被用來分析地殼應(yīng)力狀態(tài)及變化(高原等，1995；Gao et al.,1998;太齡雪等，2008，2011).近年的研究還發(fā)現(xiàn)，PAZ受到復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)及斷裂分布等因素的影響，對(duì)于活動(dòng)的走滑斷裂上的臺(tái)站，其PAZ與斷裂走向較一致(Cochran et al., 2006; Gao et al.,2011)，與區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)方向有明顯差異.δt是一個(gè)反映介質(zhì)的各向異性程度的參數(shù)(Shi et al., 2012)，在地震發(fā)生前后δt可能會(huì)出現(xiàn)一系列變化(太齡雪等,2008).目前，國內(nèi)已有不少學(xué)者在不同區(qū)域利用固定臺(tái)站或流動(dòng)臺(tái)站的觀測(cè)資料進(jìn)行了關(guān)于區(qū)域地殼各向異性的研究，提供了地殼介質(zhì)的很多有價(jià)值的信息.

青藏高原東南緣基本上位于南北地震帶的南段，區(qū)域構(gòu)造復(fù)雜，地震活動(dòng)頻繁，是我國大陸內(nèi)部地震活動(dòng)最強(qiáng)地區(qū)之一.查小慧和雷建設(shè)(2013)采用H-κ疊加方法得到了云南地區(qū)地殼厚度和泊松比，楊國華等(2003)利用云南地區(qū)100多個(gè)測(cè)站的GPS資料，獲得了該地區(qū)現(xiàn)今水平運(yùn)動(dòng)與形變的特征圖像，吳建平等(2004)、崔效鋒等(2006)和錢曉東等(2011)則采用震源機(jī)制解方法分析了云南地區(qū)現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)方向，認(rèn)為該區(qū)具有非常復(fù)雜的應(yīng)力場(chǎng)環(huán)境.研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，走滑斷裂的走向強(qiáng)烈影響地殼剪切波分裂的PAZ(Shi et al., 2012)，而逆沖斷裂對(duì)剪切波分裂有不同的影響(石玉濤等,2009).在云南地區(qū)也開展過一些剪切波分裂研究，研究者曾對(duì)1995年武定6.5級(jí)地震(李白基等, 2002)、2000年姚安6.5級(jí)地震(王新嶺等, 2006; 錢曉東等, 2002)、2001年施甸5.9級(jí)地震(高原等, 2004)和2001年永勝6.0級(jí)地震(鄔成棟等,2004)進(jìn)行了針對(duì)強(qiáng)震震源區(qū)的剪切波分裂的研究.采用云南區(qū)域地震臺(tái)網(wǎng)的地震波形資料研究得到的區(qū)域地殼各向異性結(jié)果認(rèn)為，PAZ與區(qū)域主壓應(yīng)力方向一致,或受到斷裂走向的影響(高原等, 1995; 石玉濤等,2006)，而利用Pms震相得到的下地殼各向異性研究表明，該地區(qū)的下地殼各向異性與大型斷裂帶走向一致(孫長(zhǎng)青等,2013).

中國地震科學(xué)臺(tái)陣探測(cè)項(xiàng)目于2010-2013年在南北地震帶南段布設(shè)了流動(dòng)地震臺(tái)陣(魯來玉等, 2014)，中國地震局地球物理研究所在云南、四川、貴州和廣西地區(qū)布設(shè)了約350個(gè)流動(dòng)地震觀測(cè)臺(tái)站.本研究采用此流動(dòng)地震臺(tái)陣(圖1)在云南及周邊地區(qū)所記錄到的地震波形資料，利用剪切波分裂分析方法，探討青藏東南緣地區(qū)的地殼介質(zhì)各向異性空間分布特征、剪切波分裂參數(shù)與應(yīng)力場(chǎng)和斷裂分布的關(guān)系.

圖1 本研究使用的流動(dòng)地震臺(tái)陣的臺(tái)站分布和斷裂分布

2 構(gòu)造背景

青藏高原東南緣(主要在云南境內(nèi))位于南北地震帶南段，印度板塊與歐亞板塊碰撞帶的東側(cè)，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)十分劇烈，不同走向、規(guī)模和性質(zhì)的斷裂縱橫交錯(cuò)，強(qiáng)震活動(dòng)頻繁，地震災(zāi)害嚴(yán)重(王閻昭等,2008).該區(qū)域內(nèi)北西向、北東向和南北向斷裂非常發(fā)育，北西向斷裂呈現(xiàn)集束-撒開的空間形態(tài)，呈右行斜滑運(yùn)動(dòng)，如紅河斷裂等；南北向斷裂呈左行斜滑，如小江斷裂等；北東向斷裂呈左行斜滑，如麗江—?jiǎng)Υ〝嗔训?在青藏東南緣，地震沿北西、北東和南北向呈帶狀分布，與活動(dòng)斷裂帶分布一致，互為直接的因果關(guān)系(馬杏垣, 1989).

青藏東南緣主要受到來自三個(gè)方面的力的作用：一是印度板塊與歐亞板塊碰撞；二是印度板塊向東經(jīng)緬甸對(duì)云南地區(qū)的側(cè)向擠壓力；三是來自華南地塊的NW、NNW向應(yīng)力的作用.這三個(gè)方面的力的共同作用，使云南地區(qū)成為了地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、地震活動(dòng)強(qiáng)烈的地區(qū)(錢曉東等, 2011)，同時(shí)也使該地區(qū)的應(yīng)力環(huán)境具有復(fù)雜、區(qū)域性強(qiáng)的特征.

2000年以來，南北地震帶南段的區(qū)域地震活動(dòng)非常強(qiáng)烈，共發(fā)生5級(jí)以上地震59次、6級(jí)以上地震14次，其中有3次是發(fā)生在2014年，分別為2014年5月30日發(fā)生的盈江6.1級(jí)地震、8月3日發(fā)生的魯?shù)?.5級(jí)地震和10月7日發(fā)生的景谷6.6級(jí)地震，特別是魯?shù)?.5級(jí)地震造成了嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失.該地區(qū)地震發(fā)生頻度高、震級(jí)大的特征，可能與青藏東南緣受到的板塊之間的相互作用和來自深部的力的作用有關(guān).

3 方法和數(shù)據(jù)

本文利用中國地震科學(xué)臺(tái)陣探測(cè)項(xiàng)目在南北地震帶南段布設(shè)的流動(dòng)地震臺(tái)站(圖1)(即ChinArray第一期觀測(cè)臺(tái)站)記錄到的地震波形資料，使用剪切波分裂系統(tǒng)分析方法——SAM方法，對(duì)云南及周邊地區(qū)進(jìn)行了地殼各向異性研究.SAM方法主要由相關(guān)函數(shù)計(jì)算、時(shí)間延遲校正和偏振分析檢驗(yàn)等三個(gè)部分組成.首先截取兩個(gè)水平分量波形并對(duì)其進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，計(jì)算其相關(guān)函數(shù)，再根據(jù)相關(guān)函數(shù)最大值所對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角度和時(shí)間差，得到PAZ和δt的初步結(jié)果.然后，根據(jù)相關(guān)函數(shù)計(jì)算得到的初步結(jié)果，對(duì)兩個(gè)水平波列進(jìn)行時(shí)間延遲校正和偏振分析檢驗(yàn)，若經(jīng)過時(shí)間延遲校正后的偏振圖接近線性，則認(rèn)為計(jì)算結(jié)果具有可靠性，并將這一結(jié)果作為最終結(jié)果.

圖2 三分向地震波形

剪切波分裂分析方法對(duì)挑選地震波形資料的要求比較嚴(yán)格.當(dāng)剪切波入射到地表時(shí)，如果入射角大于臨界角就會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象.為了提高計(jì)算結(jié)果的可靠性，避免全反射現(xiàn)象對(duì)數(shù)據(jù)分析結(jié)果的影響，在分析過程中只能選用剪切波窗口內(nèi)的數(shù)據(jù).在理論上，對(duì)于泊松介質(zhì)(泊松比為0.25)，臨界角約為35°.但在實(shí)際分析過程中，如果計(jì)算入射角時(shí)將介質(zhì)簡(jiǎn)單地按近似單層計(jì)算，則選擇入射角小于或等于45°的波形資料就可以滿足剪切波窗口的約束條件(Crampin and Peacock, 2005).

本研究搜集并整理了2011年6月至2013年3月期間研究區(qū)內(nèi)由301個(gè)流動(dòng)地震臺(tái)站(其中云南240個(gè)、四川60個(gè)、貴州1個(gè))記錄到的共31903條數(shù)字地震波形記錄，得到了剪切波窗口內(nèi)(入射角小于或等于45°)的數(shù)據(jù)共2655條，不過由于波形質(zhì)量等方面的原因，在本研究中使用的臺(tái)站共有67個(gè)(其中云南62個(gè)、四川4個(gè)、貴州1個(gè))(圖1)，使用的有效地震記錄共826條.云南和四川地區(qū)的地震計(jì)型號(hào)為CMG-3ESPC(60S)，數(shù)采型號(hào)為REFTEK-130，采樣率為100 Hz；貴州地區(qū)的地震計(jì)型號(hào)為CMG-40T(30S)，數(shù)采型號(hào)為REFTEK-130，采樣率為100 Hz.

圖3 水平分量剪切波偏振圖

圖4 偏振分析檢驗(yàn)

圖2中的4個(gè)波形為1017臺(tái)記錄到的原始三分向地震波形，從圖2中的三分向地震波形截取了100個(gè)采樣點(diǎn)，并對(duì)此數(shù)據(jù)進(jìn)行了相應(yīng)的計(jì)算.圖3為水平分量剪切波偏振圖，圖4是偏振分析檢驗(yàn)圖.從圖中可以看到經(jīng)過波形旋轉(zhuǎn)和時(shí)間延遲校正以后的偏振圖更接近線性.

4 研究結(jié)果

本研究采用SAM方法對(duì)云南及周邊地區(qū)67個(gè)流動(dòng)地震臺(tái)站記錄到的826條數(shù)字地震波形記錄進(jìn)行了分析，共有47個(gè)臺(tái)站的有效數(shù)據(jù)在2條及以下，有20個(gè)臺(tái)站獲得3條及以上有效記錄，其中有

8個(gè)臺(tái)站的有效記錄超過10條，得到的剪切波分裂參數(shù)結(jié)果主要是PAZ和δt，其中PAZ的單位記為北偏東多少度(表1).

分析記錄到的剪切波窗口內(nèi)地震事件，本研究共得到研究區(qū)內(nèi)67個(gè)臺(tái)站的平均PAZ和δt分布(圖5).從圖5中可以看到，由于受到復(fù)雜的局部構(gòu)造和應(yīng)力場(chǎng)的影響，該地區(qū)的PAZ在空間分布上比較復(fù)雜，而且平均δt的差異也較大，其值在0.60～12.77 ms·km-1之間，有12個(gè)臺(tái)站的平均δt大于或等于7.00 ms·km-1.根據(jù)得到的每個(gè)地震臺(tái)站的計(jì)算結(jié)果，依據(jù)臺(tái)站和斷裂分布的區(qū)域性及得到的剪切波分裂結(jié)果，我們把得到的結(jié)果分為五個(gè)更小的區(qū)域來討論，即A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)、D區(qū)和E區(qū)(圖5).

表1 流動(dòng)臺(tái)陣資料得到的剪切波分裂參數(shù)(67個(gè)臺(tái)站)Table 1 Shear-wave splitting parameters of temporary seismic array (67 stations)

A區(qū)位于研究區(qū)的西北部，共有21個(gè)臺(tái)站(圖6)，大部分臺(tái)站位于川滇菱形塊體內(nèi)部，區(qū)內(nèi)分布著大量NNW或近N-S向的斷裂，該地區(qū)的PAZ比較復(fù)雜，主要為NW向、NE向和NEE向.臺(tái)站3008位于N-S向中甸斷裂與NW向斷裂交匯處，PAZ為NW向，與斷裂走向基本一致，也與錢曉東等(2011)得到的該地區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)方向較一致.臺(tái)站1055、1054和3053位于NW向斷裂的兩側(cè)，PAZ為NW向，與NW向斷裂的走向一致，與構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)方向一致.臺(tái)站3029位于N-S向中甸斷裂與NE向斷裂交匯處，該臺(tái)站的PAZ為NE向，說明該地區(qū)的應(yīng)力主要受NE向斷裂的影響.臺(tái)站3030、3034和3059位于NE向麗江—?jiǎng)Υ〝嗔雅c程海斷裂附近，而這3個(gè)臺(tái)站的PAZ為NW或NWW向，與該地區(qū)主壓應(yīng)力方向較一致(崔效鋒等, 2006; 錢曉東等,2011)，并沒有受到斷裂的影響.該區(qū)域內(nèi)大部分臺(tái)站的有效數(shù)據(jù)為1～2條，還需要更多資料的證實(shí).

B區(qū)位于研究區(qū)的西部，該區(qū)內(nèi)共有21個(gè)臺(tái)站(圖7)，斷裂主要呈現(xiàn)NEE向和NNW向.臺(tái)站3096位于NE向南汀河斷裂和一條N-S向斷裂的交匯處，該臺(tái)站的PAZ為近N-S向，與南汀河斷裂的走向不一致，而與N-S向斷裂的走向較一致，說明該臺(tái)站受N-S向斷裂帶的控制，而非南汀河斷裂帶或區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)的影響.臺(tái)站3072、3073和3088位于NW向?yàn)憸娼瓟嗔迅浇?，這3個(gè)臺(tái)站的PAZ為NW向，與斷裂的走向基本一致.臺(tái)站3064、3080、3084、3085和3070位于2條NE向斷裂周圍，PAZ也都具有NE向的優(yōu)勢(shì)方向，與這2條斷裂的走向基本一致，與主壓應(yīng)力方向較一致.該區(qū)內(nèi)的PAZ比較離散，部分臺(tái)站的PAZ為NE或NEE向，與區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)方向較一致，但也有一部分臺(tái)站的PAZ為近N-S向或NNW向，可能與該地區(qū)復(fù)雜的局部構(gòu)造環(huán)境有關(guān).

圖5 PAZ空間分布

圖6 A區(qū)PAZ

圖8 C區(qū)PAZ, 其他說明同圖6Fig.8 PAZ in area C. Others are same as Fig.6

圖10 E區(qū)PAZ, 其他說明同圖6Fig.10 PAZ in area E. Others are same as Fig.6

圖11 不同區(qū)域PAZ.圖中的A、B、C、D和E分別代表A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)、D區(qū)和E區(qū)內(nèi)所有臺(tái)站的PAZ的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，括號(hào)中的數(shù)字是有效記錄條數(shù)，最右側(cè)的YN表示整個(gè)研究區(qū)內(nèi)所有臺(tái)站的PAZ的綜合統(tǒng)計(jì)Fig.11 PAZ in the different areas. A, B, C,D and E represent for the statistical results of the PAZ of the whole stations in the area A, area B, area C, area D and area E respectively, the figure in parentheses is the available number of records, YN is the comprehensive statistics of the PAZ of the all stations in the study area

C區(qū)位于研究區(qū)的西南部，共有9個(gè)臺(tái)站(圖8)，分布的斷裂主要有NE向和NW向兩個(gè)走向.該區(qū)內(nèi)大部分臺(tái)站的PAZ為NE向，有個(gè)別臺(tái)站的PAZ為近E-W向，該地區(qū)處于應(yīng)力轉(zhuǎn)換帶，以無量山斷裂為界，構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的主壓應(yīng)力方向由東向西從NNW向轉(zhuǎn)為NNE向(吳建平等，2004；崔效鋒等，2006)，應(yīng)力環(huán)境比較復(fù)雜.從PAZ結(jié)果來看，NW向斷裂幾乎對(duì)結(jié)果沒有影響，而NE向斷裂可能有一定的影響.

D區(qū)位于研究區(qū)的東北部，共有5個(gè)臺(tái)站(圖9)，該區(qū)內(nèi)的斷裂走向主要為NE向和NNW向.北部3個(gè)臺(tái)站1017、1024、3235的PAZ為NEE向，與NW向主壓應(yīng)力方向有較大差異.南部的2個(gè)臺(tái)站3228和2026臺(tái)的結(jié)果與其他三個(gè)臺(tái)站的結(jié)果有差異.臺(tái)站3228的PAZ有2個(gè)，分別為近N-S向和NE向，臺(tái)站3228被夾在2條NE向斷裂的中間，周邊也有一系列NNW向的斷裂，該結(jié)果可能是受到NNW向主壓應(yīng)力和NE向斷裂的雙重控制.2026臺(tái)的PAZ為NW向，與該地區(qū)主壓應(yīng)力方向較一致，與臺(tái)站東部NW向斷裂的走向較一致.

E區(qū)位于研究區(qū)的東南部，共有11個(gè)臺(tái)站(圖10)，云南地區(qū)內(nèi)兩條最大的斷裂紅河斷裂帶和小江斷裂帶在此區(qū)域內(nèi)交匯，并形成了川滇菱形塊體的南邊界.臺(tái)站的PAZ的一致性比較好，大部分臺(tái)站的PAZ為NNW向，與該地區(qū)主壓應(yīng)力方向較一致.北部的2個(gè)臺(tái)站3159和3216的PAZ為近N-S向，可能與周邊發(fā)育有大量的近N-S向斷裂有關(guān).

圖11為A、B、C、D、E和整個(gè)研究區(qū)的PAZ玫瑰圖.從圖11中可以看出研究區(qū)西部(A區(qū)，B區(qū)和C區(qū))的PAZ從北到南由NNW向逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镹E向，有順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì).D區(qū)的PAZ為NEE向，可能是受到該區(qū)域內(nèi)分布的NE向斷裂的影響導(dǎo)致的結(jié)果.E區(qū)的PAZ為NNW向，與該區(qū)域的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)方向較一致，可能與該區(qū)域內(nèi)分布的大量近N-S向和NW向斷裂也有一定關(guān)系.研究區(qū)整體的PAZ為NNE向和NE向，與該地區(qū)NNW向和NE向構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)方向差別不大.

Shi等(2012)采用云南地區(qū)固定臺(tái)站的近場(chǎng)波形數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)場(chǎng)波形數(shù)據(jù)分別進(jìn)行了地殼和地幔各向異性的研究，結(jié)果表明，(1)該地區(qū)地殼剪切波分裂的PAZ優(yōu)勢(shì)方向?yàn)榻麼-S向，與該地區(qū)主壓應(yīng)力方向有很好的一致性，臺(tái)站的PAZ受斷裂走向和局部構(gòu)造的影響，與本文得到的結(jié)果基本一致；(2)對(duì)于SKS、PKS和SKKS分裂得到的上地幔各向異性，其快波方向顯示出區(qū)域性，大約以北緯26°為界，北部地區(qū)幾個(gè)臺(tái)站的快波方向總體上為N-S向，南部地區(qū)則為近E-W向.這可能表明，由于印度板塊與歐亞板塊的擠壓，下地殼與上地幔物質(zhì)的流變導(dǎo)致了這種結(jié)果.

常利軍等(2014)利用中國地震科學(xué)探測(cè)臺(tái)陣一期和中國地震臺(tái)網(wǎng)固定臺(tái)站記錄，同樣使用SKS、PKS和SKKS分裂得到了上地幔各向異性，其分布特征與Shi等(2012)的結(jié)果基本一致，即研究區(qū)北部的快波方向近N-S方向，而南部的快波方向近E-W方向.但由于臺(tái)站覆蓋更密集，常利軍等(2014)的結(jié)果給出了更清晰的空間分布圖像，他們認(rèn)為北部的地表變形與深部上地幔變形特征是一致的，其巖石圈變形是一種垂直連貫變形模式，而南部的快波方向由于受到緬甸和巽達(dá)板片的后撤/回轉(zhuǎn)的作用，產(chǎn)生了指向西南的軟流圈地幔流，從而產(chǎn)生了近E-W方向的各向異性.

對(duì)比殼幔各向同性的異同，顯示出研究區(qū)北部殼?？觳ǚ较蛞恢滦暂^好，但南部的殼幔快波方向則近似正交，與Shi等(2012)的結(jié)果一致.我們認(rèn)為，雖然南部的上地殼與上地幔的快波方向不同，但這并非是殼幔垂直非連續(xù)變形的充要條件，還需要更多的證據(jù).

5 討論與結(jié)論

本研究采用剪切波分裂分析方法，對(duì)青藏高原東南緣地區(qū)獲得的67個(gè)流動(dòng)地震臺(tái)站記錄到的2011年6月至2013年3月的共826條近場(chǎng)地震波形進(jìn)行了分析，得到了該地區(qū)地殼各向異性特征和剪切波分裂參數(shù)的空間分布特征.

結(jié)果表明，由于受到復(fù)雜的局部構(gòu)造、應(yīng)力場(chǎng)及大量斷裂的影響，青藏高原東南緣地區(qū)地殼各向異性在空間分布上呈現(xiàn)非常復(fù)雜的特點(diǎn).由于受到區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的控制，大部分臺(tái)站的PAZ與區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力的主壓應(yīng)力方向有一致性，部分位于走滑斷裂附近的臺(tái)站則受到斷裂的影響，PAZ與斷裂的走向趨向一致.PAZ也顯示出一定的區(qū)域性，研究區(qū)西部的A區(qū)、B區(qū)和C區(qū)的PAZ分別為NNW方向、NNE近N-S方向和NE方向，從北到南似有順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì).研究區(qū)東北部的D區(qū)PAZ為NEE向，可能與區(qū)域內(nèi)分布有大量NE向斷裂有關(guān).而西南部E區(qū)的PAZ為NNW向，與該地區(qū)主壓應(yīng)力方向較為一致.

本研究的結(jié)果較之早前基于固定地震臺(tái)站的結(jié)果(高原等，1995；石玉濤等，2006)呈現(xiàn)出更多的區(qū)域性分布的細(xì)節(jié),不過由于大部分臺(tái)站的有效數(shù)據(jù)量較少，這一結(jié)果仍需要更多資料的支持與證實(shí).

致謝 丁志峰研究員、吳建平研究員和石玉濤博士為本研究提供了重要的支持，感謝中國地震局地球物理研究所“中國地震科學(xué)臺(tái)陣探測(cè)數(shù)據(jù)中心”為本研究提供地震波形數(shù)據(jù)，在此一并感謝.

Chang L J. 2006. Constraining the dynamic characteristics of lithosphere and asthenosphere in Mainland China and its adjacent regions using GPS, Quaternary fault slip rates and shear wave splitting data[Ph.D.Dissertation]. Beijing: Institute of Geophysics, China Earthquake Administration, 133.

Cochran E S, Li Y G, Vidale J E. 2006. Anisotropy in the shallow crust observed around the San Andress Fault before and after the 2004M6.0 Parkfield earthquake.Bull.Seismol.Soc.Am., 96(4B): S364-S375.

Crampin S, Peacock S. 2005. A review of shear-wave splitting in the compliant crack-critical anisotropic Earth.WaveMotion, 41(1): 59-77.

Cui X F, Xie F R, Zhang H Y. 2006. Recent tectonic stress field zoning in Sichuan-Yunnan region and its dynamic interest.ActaSeismologicaSinica(in Chinese), 28(5): 451-461.

Gao Y, Wang P D, Zheng S H, et al. 1998. Temporal changes in shear-wave splitting at an isolated swarm of small earthquakes in 1992 near Dongfang, Hainan Island, southern China.Geophys.J.Inter., 135(1): 102-112.

Gao Y, Liang W, Ding X, et al. 2004. Variational characteristics of shear-wave splitting on the 2001 Shidian Earthquakes in Yunnan, China.ActaSeismologicaSinica(in Chinese), 26(6): 576-582.

Gao Y, Wu J, Fukao Y, et al. 2011. Shear-wave splitting in the crust in North China: stress, faults and tectonic implications.Geophys.J.Int., 187(2): 642-654.

Gao Y, Shi Y T, Wu J, et al. 2012. Shear-wave splitting in the crust: regional compressive stress from polarizations of fast shear-waves.EarthquakeScience, 25(1): 35-45.

Gao Y, Zheng S H, Sun Y. 1995. Crustal crack anisotropy in Tangshan area.ActaSeismologicaSinica(in Chinese), 17(3): 283-293.

Li B J, Qin J Z, Qian X D. 2002. Shear-wave splitting of the aftershocks for the 1995 earthquake of Yunnan Wuding.JournalofSeismologicalResearch(in Chinese), 25(2): 108-114.

Lu L Y, He Z Q, Ding Z F, et al. 2014. Azimuth anisotropy and velocity heterogeneity of Yunnan area based on seismic ambient noise.ChineseJ.Geophys. (in Chinese), 57(3): 822-836.

Ma X Y. 1989. Lithospheric Dynamics Atlas of China. Beijing: China Cartographic Publishing House, 32-33.

Qian X D, Li B J, Qin J Z. 2002. Study on shear wave splitting for sequence of the aftershocks of Yao′anMS6.5 Earthquake in Yunnan earthquake.ResearchinChina(in Chinese), 18(2): 157-165.

Qian X D, Qin J Z, Liu L F. 2011. Study on recent tectonic stress field in Yunnan region.SeismologyandGeology(in Chinese), 33(1): 91-106.

Shi Y T, Gao Y, Wu J, et al. 2006. Seismic anisotropy of the crust in Yunnan, China: Polarizations of fast shear-waves.ActaSeismologicaSinica(in Chinese), 28(6): 574-585.

Shi Y T, Gao Y, Zhao C P, et al. 2009. A study of seismic anisotropy of Wenchuan earthquake sequence.ChineseJ.Geophys. (in Chinese), 50(2): 398-407.

Shi Y T, Gao Y, Su Y J, et al. 2012. Shear-wave splitting beneath Yunnan area of southwest China.EarthquakeScience, 25(1): 25-34.

Sun C Q, Lei J S, Li C, et al. 2013. Crustal anisotropy beneath the Yunnan region and dynamic implications.ChineseJ.Geophys. (in Chinese), 56(12): 4095-4105, doi: 10. 6038/cjg20131214.

Tai L X, Gao Y, Cao F J, et al. 2008. Shear-wave splitting before and after the 1999 Xiuyan earthquake in Liaoning, China.ActaSeismologicaSinica(in Chinese), 30(4): 340-354.

Tai L X, Gao Y, Ma G F, et al. 2011. Crustal anisotropy in north Taiwan from shear-wave splitting.ChineseJ.Geophys.(in Chinese), 54(9): 2233-2242, doi: 10.3969/j.issn.0001-5733.2011.09.005.

Wang X L, Liu J, Zhang G M, et al. 2006. Study on shear-wave splitting in the aftershock region of the Yao′an earthquake in 2000.ActaSeismologicaSinica(in Chinese), 28(2): 119-131.

Wu C D, Qin J D, Huang F G. 2004. Shear wave splitting of aftershocks ofMs6.0 Yongsheng Earthquake.JournalofSeismologicalResearch(in Chinese), 27(2): 140-145.

Wu J P, Ming Y H, Wang C Y. 2004. Source mechanism of small-to-moderate earthquakes and tectonic stress field in Yunnan province.ActaSeismologicaSinica(in Chinese), 26(5): 457-465.

Yang G H, Wang Q, Wang M, et al. 2003. Current horizontal crustal movement and deformation characteristics in Yunnan area.JournalofGeodesyandGeodynamics(in Chinese), 23(2): 7-14.

Zha X H, Lei J S. 2013. Crustal thickness and Poisson′s ratio beneath the Yunnan region.ScienceChinaEarthSciences, 56(4): 693-702, doi: 10.1007/s11430-013-4583-8.

附中文參考文獻(xiàn)

查小慧, 雷建設(shè). 2013. 云南地區(qū)地殼厚度和泊松比研究. 中國科學(xué), 43(3): 446-456.

常利軍. 2014. 基于橫波分裂、GPS和斷裂第四紀(jì)滑動(dòng)速率數(shù)據(jù)研究中國大陸及鄰區(qū)巖石圈/軟流圈動(dòng)力學(xué)特征[博士論文]. 北京: 中國地震局地球物理研究所，133.

崔效鋒, 謝富仁, 張紅艷. 2006. 川滇地區(qū)現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)分區(qū)及動(dòng)力學(xué)意義. 地震學(xué)報(bào), 28(5): 451-461.

高原, 鄭斯華, 孫勇. 1995. 唐山地區(qū)地殼裂隙各向異性. 地震學(xué)報(bào), 17(3): 283-293.

高原, 梁維, 丁香等. 2004. 云南2001年施甸地震的剪切波分裂參數(shù)變化特征. 地震學(xué)報(bào), 26(6): 576-582.

李白基, 秦嘉政, 錢曉東. 2002. 1995年武定6.5級(jí)地震余震的S波分裂. 地震研究, 25(2): 108-114.

魯來玉, 何正勤, 丁志峰等. 2014. 基于背景噪聲研究云南地區(qū)面波速度非均勻性和方位各向異性. 地球物理學(xué)報(bào), 57(3): 822-836.

馬杏垣. 1989. 中國巖石圈動(dòng)力學(xué)地圖集. 北京: 中國地圖出版社, 32-33.

錢曉東, 李白基, 秦嘉政. 2002. 2000年云南姚安MS6.5地震余震序列S波分裂研究. 中國地震, 18(2): 157-165.

錢曉東, 秦嘉政, 劉麗芳. 2011. 云南地區(qū)現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)研究. 地震地質(zhì), 33(1): 91-106.

石玉濤, 高原, 吳晶等. 2006. 云南地區(qū)地殼介質(zhì)各向異性-快剪切波偏振特性的初步研究. 地震學(xué)報(bào), 28(6): 574-585.

石玉濤, 高原, 趙翠萍等. 2009. 汶川地震余震序列的地震各向異性. 地球物理學(xué)報(bào), 52(2): 398-407.

孫長(zhǎng)青, 雷建設(shè), 李聰?shù)? 2013. 云南地區(qū)地殼各向異性及其動(dòng)力學(xué)意義. 地球物理學(xué)報(bào), 56(12): 4095-4105, doi: 10.6038/cjg20131214.

太齡雪, 高原, 曹鳳娟等. 2008. 遼寧1999年MS5.9岫巖地震的剪切波分裂特征. 地震學(xué)報(bào), 30(4): 340-354.

太齡雪, 高原, 馬國鳳等. 2011. 用剪切波分裂研究臺(tái)灣北部地殼各向異性. 地球物理學(xué)報(bào), 54(9): 2233-2242, doi: 10.3969/j.issn.0001-5733.2011.09.005.

王新嶺, 劉杰, 張國民等. 2006. 2000年姚安地震余震序列的剪切波分裂研究. 地震學(xué)報(bào), 28(2): 119-131.

王閻昭, 王恩寧, 沈正康等. 2008. 基于GPS資料約束反演川滇地區(qū)主要斷裂現(xiàn)今活動(dòng)速率. 中國科學(xué), 38(5): 582-597.

鄔成棟, 秦嘉政, 黃甫崗. 2004. 永勝6.0級(jí)地震的余震S波分裂研究. 地震研究, 27(2): 140-145.

吳建平, 明躍紅, 王椿鏞. 2004. 云南地區(qū)中小地震震源機(jī)制及構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)研究. 地震學(xué)報(bào), 26(5): 457-465.

楊國華, 王琪, 王敏等. 2003. 云南地區(qū)現(xiàn)今地殼水平運(yùn)動(dòng)與變形特征. 大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué), 23(2): 7-14.

(本文編輯 胡素芳)

Crustal seismic anisotropy in the southeastern margin of Tibetan Plateau by ChinArray data: shear-wave splitting from temporary observations of the first phase

TAI Ling-Xue, GAO Yuan*, LIU Geng, XIAO Zhuo

InstituteofEarthquakeScience,ChinaEarthquakeAdministration,Beijing100036,China

The southeastern margin of Tibetan Plateau has relatively complex tectonic movement and strong tectonic deformation, which grows deep fracture and shattered crust. In order to investigate the crustal deformation mechanism in this region, the study uses data obtained from temporary stations in the south part of North-South Seismic Belt set up under the project ChinArray Phase I from June 2011 to March 2013, to compute the seismic anisotropy applying Systematic Analysis Method of shear-wave splitting (SAM method).

SAM method is a comprehensive analysis technique for crustal shear-wave splitting, and it divides into three principal phases: calculation of cross-correlation function, time delay correction and polarization analysis check. Firstly, intercept two horizontal components of the waves, and rotate them to calculate the correlation function. When the correlation function reaches a maximum value, the corresponding rotation angle and time delay can be treated as the preliminary polarization of fast shear-wave (PAZ) and time delay of slow shear-wave (δt). Then, according to the preliminary result, do the time delay correction and polarization analysis check. When the polarization pattern is close to the linear after the time delay correction, the calculation results are acceptable and will be the final result.

We analyzed 826 data recorded from 67 stations of ChinArray. According to the regional distribution of stations, faults and the result of shear-wave splitting, we divided the study zone into 5 sub areas, A, B, C, D and E. Area A locates at northwest of the study region, including 21 stations. PAZ in this area are relatively complicated, which trend NW, NE, and NEE; area B is on the west of the study region, and also includes 21 stations, PAZ in this area strike to nearly N-S or NEE; area C locates at southwest of the study region, and includes 9 stations, PAZ of most stations are in direction of NE; area D is on the northeast of the study region, and contains 5 stations, PAZ in this area strike to NE or NW; area E locates at northeast of the study region, and includes 11 stations, PAZ of most stations are in direction of NNW. The PAZ in area A, B and C which locate at west of study region, are in direction of NNW, nearly N-S and NE from north to south, which show a trend of clockwise rotation. While D and E area at eastern part strike to NEE and NNW respectively, PAZ in area D may be influenced by the NE strike fault in the region, and PAZ in area E are consistent with the tectonic stress field, also may be affected by the mass faults strikes to N-S or NW. PAZ at most stations strike to the direction of NNE and NE, consistent with the direction of tectonic stress field, but at some stations near faults are affected by the strike of the faults. The result shows that PAZ is varied with the different areas.

Complex tectonics and crisscrossed distributions of faults results in complex PAZ spatial distribution. PAZ at most stations are consistent with the direction of tectonic compressive stress field, while at other stations, they are consistent with the direction of fault strike. This study finally obtained more regional distribution details than the early results such as Shi et al.(2006; 2012), who used the permanent stations. However, due to the complicated geological features, characteristics of shear-wave splitting in the crust in this region still need more data and studies to sustain and verify.

Southeastern margin of Tibet plateau； Crustal seismic anisotropy； Shear-wave splitting； Polarization of fast shear-wave(PAZ)； Slow shear-wave time delay(δt)； Principal compressive stress； China Seismic Array (ChinArray)

10.6038/cjg20151116.

國家自然科學(xué)基金(41174042)和地震行業(yè)科研專項(xiàng)(201008001，201308011)共同資助.

太齡雪，女，1982年生，中國地震局地震預(yù)測(cè)研究所助理研究員，從事地震各向異性研究.E-mail: tailingxue@163.com

*通訊作者 高原，男，1964年生，研究員，目前主要從事地震各向異性和殼幔構(gòu)造等方面的研究. E-mail: gaoyuan@cea-ies.ac.cn

10.6038/cjg20151116

P315

2015-01-15，2015-07-09收修定稿

太齡雪， 高原， 劉庚等. 2015. 利用中國地震科學(xué)臺(tái)陣研究青藏高原東南緣地殼各向異性：第一期觀測(cè)資料的剪切波分裂特征.地球物理學(xué)報(bào)，58(11):4079-4091,

Tai L X, Gao Y, Liu G, et al. 2015. Crustal seismic anisotropy in the southeastern margin of Tibetan Plateau by ChinArray data: shear-wave splitting from temporary observations of the first phase.ChineseJ.Geophys. (in Chinese),58(11):4079-4091,doi:10.6038/cjg20151116.