張藝 高原 趙鎮(zhèn)嶺

1）上海市地震局，上海市蘭溪路87號 200062

2）中國地震局地震預(yù)測研究所（地震預(yù)測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室），北京市海淀區(qū)復(fù)興路63號 100036

0 引言

當(dāng)?shù)卣鸩ㄔ诘厍蚪橘|(zhì)中傳播時(shí)，地震波速度在同一位置隨傳播方向而發(fā)生變化的現(xiàn)象被稱為地震各向異性。研究證實(shí)，地球內(nèi)部介質(zhì)的各向異性廣泛存在（Anderson，1961；Hess，1964；Crampin，1978、1981；Crampin et al，1980；張中杰，2002；高原等，2005），且各向異性現(xiàn)象存在于地球的各個(gè)圈層（Vinnik et al，1989a、1989b；Charles et al，1995；Silver，1996；Pulliamet al，1998）。該現(xiàn)象主要是由地球內(nèi)部的構(gòu)造變形作用所引起（Ribe，1992；Silver et al，1991）。通過對地震各向異性的研究，分析地震波在各向異性介質(zhì)中的傳播規(guī)律，得到攜帶地球深部構(gòu)造信息的各向異性參數(shù)，可加深對地球深部動(dòng)力學(xué)演化過程的認(rèn)識(shí)，這對于地震預(yù)測、地震災(zāi)害、環(huán)境及能源等應(yīng)用研究領(lǐng)域具有積極的推動(dòng)作用。

川滇地區(qū)地處青藏高原東南緣，活動(dòng)斷裂發(fā)育，新構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，是我國強(qiáng)震發(fā)生的主要地區(qū)之一。自新生代以來，由于印度板塊與歐亞板塊發(fā)生碰撞致使青藏高原殼幔物質(zhì)向東擠出，又因受到四川盆地的阻擋而轉(zhuǎn)向SE方向繼而向南運(yùn)動(dòng)，這使得川滇地區(qū)圍繞東喜馬拉雅構(gòu)造結(jié)作順時(shí)針運(yùn)動(dòng)，川滇地區(qū)即處在印度洋板塊北偏東向推擠和青藏高原南南東向擠出的疊加作用區(qū)（闞榮舉等，1977、1983）。該區(qū)域內(nèi)部不同走向、規(guī)模和活動(dòng)強(qiáng)度的斷裂縱橫交錯(cuò)，主要斷裂包括龍門山斷裂、鮮水河斷裂、安寧河斷裂、小金河斷裂、怒江斷裂、瀾滄江斷裂、程海斷裂、小江斷裂、楚雄-通海斷裂和紅河斷裂等（圖1）。前人根據(jù)活動(dòng)斷裂及大地構(gòu)造等將川滇地區(qū)劃分成大小不一、形狀各異以及應(yīng)力環(huán)境不同的塊體（向宏發(fā)等，1986；馬杏垣，1989；宋方敏等，1998；李國和等，2000；程萬正等，2003；胡家富等，2005）。其中，最典型且最早被確認(rèn)的塊體是川滇菱形塊體（簡稱“川滇菱塊”或“康滇菱塊”）（闞榮舉等，1977；李玶等，1975）。研究表明，印度板塊與歐亞板塊間的碰撞引起了川滇地區(qū)強(qiáng)烈的構(gòu)造活動(dòng)，并延續(xù)至今（馬杏垣，1989；丁國瑜，1991；虢順民等，2000；鄧起東等，2002；徐錫偉等，2003a；張培震等，2003），這使得川滇地區(qū)成為分析青藏高原形成與演化機(jī)制、探討強(qiáng)烈變形與地震活動(dòng)間關(guān)系的重要地區(qū)。已有研究人員運(yùn)用多種方法對川滇地區(qū)進(jìn)行了各向異性研究，通過對由淺層至深層得到的各個(gè)震相的綜合分析，開展了川滇地區(qū)地殼和上地幔各向異性特征的研究并對川滇地區(qū)殼幔耦合狀態(tài)等問題進(jìn)行了討論（許忠淮等，1987；崔效鋒等，1999；Gao et al，2000；Vergne et al，2003；高原等，2004a；Flesch et al，2005；石玉濤等，2009、2013；張永久等，2008；易桂喜等，2010）。

本文根據(jù)川滇地區(qū)已有的地震各向異性結(jié)果，分別通過對體波、面波資料的研究，介紹川滇地區(qū)不同構(gòu)造尺度、不同深度的地震各向異性特征。對比不同方法研究川滇地區(qū)介質(zhì)各向異性的特點(diǎn)，討論該地區(qū)的介質(zhì)連續(xù)性及殼幔耦合狀態(tài)，以期更好地了解區(qū)域內(nèi)深部構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形態(tài)、構(gòu)造變形和斷裂等特性。

1 體波揭示的區(qū)域各向異性特征

20世紀(jì)60年代，科學(xué)家運(yùn)用地球介質(zhì)的各向異性研究了太平洋中脊縱波速度的方位變化（Hess，1964）。20世紀(jì)70～80年代，Crampin等發(fā)現(xiàn)并證實(shí)了地殼中確實(shí)存在S波分裂現(xiàn)象（Crampin，1978、1981；Crampin et al，1980）。20世紀(jì)80年代以來，地震各向異性已成為熱點(diǎn)研究領(lǐng)域（張中杰，2002；高原等，2005）。目前，運(yùn)用體波研究地震各向異性的震相主要有直達(dá)S震相、Ps轉(zhuǎn)換震相、Pn震相、XKS（SKS，PKS，SKKS）和ScS震相等（表1）。不同的震相具有不同的特性，因而能夠識(shí)別的地球介質(zhì)尺度和范圍也不同。由于體波的入射角相對陡峭，因此具有較高的橫向分辨率。下面討論由不同震相資料得到的各向異性特征。

1.1 直達(dá)S波震相

首先介紹近場記錄的地殼范圍內(nèi)的直達(dá)S波（即剪切波）震相。直達(dá)波是指從震源發(fā)出的地震波在地殼中傳播后直接到達(dá)接收臺(tái)站，其可用于研究臺(tái)站與震源之間地殼介質(zhì)的特性。Crampin（1984）提出引起地殼介質(zhì)各向異性的主要原因是在區(qū)域應(yīng)力作用下產(chǎn)生的充液微裂隙的定向排列（即EDA裂隙結(jié)構(gòu)），認(rèn)為EDA裂隙能夠很好地描述地殼介質(zhì)各向異性。EDA裂隙的變化可通過S波分裂進(jìn)行監(jiān)視（Crampin et al，2014）。直達(dá)S波在穿過EDA裂隙后產(chǎn)生的快S波偏振方向平行于直立裂隙面，與慢S波偏振方向近似垂直（Crampin et al，2002）。對慢S波延遲時(shí)間變化進(jìn)行研究，可用于探討由應(yīng)力積累和變化所反映出的地震孕育、發(fā)展過程（Gao et al，1998、2004、2008；Crampin et al，2002、2013）。目前，利用S波分裂研究地殼各向異性的數(shù)據(jù)分析方法種類繁多，包括偏振分析方法、相關(guān)分析方法、SAM方法和SWAS方法等（Crampin et al，2013；Gao et al，2006；高原等，2004b）。

圖1 川滇地區(qū)構(gòu)造背景

川滇地區(qū)復(fù)雜的應(yīng)力環(huán)境及構(gòu)造特征引起了許多研究者的廣泛關(guān)注，對川滇地區(qū)S分裂與構(gòu)造及應(yīng)力分布特征間的關(guān)系進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)的快S波偏振方向與區(qū)域主壓應(yīng)力方向總體上一致，但也顯示出明顯的分區(qū)性。研究結(jié)果表明，該地區(qū)的快S波偏振方向整體上似乎比較雜亂，從NW向到NE向甚至有些臺(tái)站顯示出近EW向的優(yōu)勢方向，但實(shí)際上這些臺(tái)站的快S波優(yōu)勢偏振方向反映了原地（或區(qū)域）的主壓應(yīng)力或斷裂、深部構(gòu)造的影響。一方面，從總體上看，川滇北部的地殼各向異性受區(qū)域應(yīng)力場和龍門山斷裂、鮮水河斷裂等構(gòu)造的影響，快S波優(yōu)勢偏振方向主要為NW向和NE向（或NNE向），川滇南部的地殼各向異性同樣受到區(qū)域應(yīng)力場和斷裂等區(qū)域構(gòu)造的影響，快S波優(yōu)勢偏振方向主要為近NS向。另一方面，一些臺(tái)站的快S波優(yōu)勢偏振方向顯示出明顯的不一致，主要原因在于部分位于活動(dòng)斷裂周圍的臺(tái)站的快S波偏振方向與起控制作用的走滑斷裂走向一致，而個(gè)別臺(tái)站的快S波偏振方向表現(xiàn)復(fù)雜則可能是有效數(shù)據(jù)過少、地形不規(guī)則、存在未知的斷裂或數(shù)據(jù)質(zhì)量欠佳等問題的干擾。從慢S波延遲時(shí)間分布上來看，各個(gè)小區(qū)域的平均延遲時(shí)間δt的差異也較大，同樣顯示出局域化的分布特征，但總體上，慢S波延遲時(shí)間一般不大于0.2s（李國和等，2000；程萬正，2003；李玶等，1975；Gao et al，2012；石玉濤等，2006、2009；Shi et al，2009；太齡雪等，2015；蒲曉虹等，1993）。利用S波分裂研究得到的川滇地區(qū)主壓應(yīng)力方向與通過震源機(jī)制解得到的應(yīng)力方向一致，與GPS測量得到的地表運(yùn)動(dòng)特性也具有一致性（丁國瑜，1991；崔效鋒等，1999、2006；Crampin et al，2013；蒲曉虹等，1993；刁桂苓等，1995；喬學(xué)軍等，2004）。

表1 體波各向異性研究

1.2 Ps震相

Ps震相是指由震源發(fā)出的遠(yuǎn)震P波傳播到莫霍界面發(fā)生波型轉(zhuǎn)換，成為S波到達(dá)接收臺(tái)站。通過P波接收函數(shù)方法可從遠(yuǎn)震P波中分離出Ps震相，Ps轉(zhuǎn)換波及其多次反射波信息可用于對各臺(tái)站下方地殼各向異性的研究。利用Ps波分裂法得到的Ps波快波方向及慢波延遲時(shí)間等參數(shù)可用于研究區(qū)域構(gòu)造分布、深大斷裂的存在及下地殼流等（Royden et al，1997），對地殼應(yīng)力狀態(tài)及巖石圈變形等研究亦同樣具有重要意義（高原等，2005）。

利用接收函數(shù)資料可獲得Ps波快波偏振方向和慢波延遲時(shí)間（Sun et al，2012；孫長青等，2013），進(jìn)而得到川滇地區(qū)存在顯著的地殼各向異性的研究結(jié)果。孫長青等（2013）研究認(rèn)為，Ps波快波方向大致平行于最大張應(yīng)力方向，顯示出明顯的區(qū)域性。云南地區(qū)快波方向整體上與活動(dòng)斷裂走向近似平行，不同區(qū)域的延遲時(shí)間存在差異，顯示出各向異性的強(qiáng)弱與構(gòu)造分布相關(guān)，研究還認(rèn)為這些塊體受下地殼流的影響各不相同；由于受到上地殼阻擋，騰沖地區(qū)內(nèi)部上涌的地幔熱物質(zhì)各向異性快波方向近似以火山為中心發(fā)散狀分布。

1.3 Pn震相

Pn波是最先到達(dá)臺(tái)站的地震波，它是由震源發(fā)出，到達(dá)上地幔頂部（Moho界面）上滑行一段，最后再到達(dá)地表的縱波，震中距一般為2°～12°，也叫首波。利用到時(shí)資料開展Pn波層析成像，可以得到上地幔頂部的速度結(jié)構(gòu)，進(jìn)而對溫度、壓力以及物質(zhì)成分等進(jìn)行約束。同時(shí)，由Pn波層析成像得到的臺(tái)站延遲時(shí)間也可反映地殼厚度（黃金莉等，2003）。

利用Hearn（1996）提出的反演Pn波速度和各向異性的方法，對川滇地區(qū)及其鄰區(qū)的Pn波地震層析成像進(jìn)行研究，結(jié)果表明（Liang et al，2004；王海洋等，2013）：

（1）Pn波速度橫向變化的特征與現(xiàn)代構(gòu)造活動(dòng)及大地?zé)崃鞣植奸g存在明顯的關(guān)聯(lián)性：在地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定的地塊和盆地（如四川盆地），Pn波速度高；在構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈的地區(qū)和高大地?zé)崃髦档貐^(qū)（如騰沖火山區(qū)），則低速異常。

（2）川滇地區(qū)Pn波各向異性的快波方向揭示的地幔流動(dòng)（由松潘-甘孜造山帶向四川盆地）與青藏高原物質(zhì)向SE方向流動(dòng)的大體趨勢基本吻合，并與地表觀測得到的大地形變方向一致。對于龍門山地區(qū)，胥頤等（2010）得出龍門山地區(qū)的Pn波各向異性的快波方向?yàn)镾E，與該地區(qū)青藏高原物質(zhì)向SE方向流動(dòng)的趨勢相吻合，而與龍門山斷裂的走向無關(guān)，因而認(rèn)定該斷裂的剪切作用僅限于地殼內(nèi)部。而黃金莉等（2003）、裴順平等（2004）、崔仲雄等（2009）及李飛等（2011）的結(jié)果顯示，龍門山地區(qū)的Pn波快波方向?yàn)镾W向，平行于斷裂帶走向，故認(rèn)為龍門山斷裂的剪切已深入上地幔。

（3）由地震事件和臺(tái)站的靜延遲結(jié)果得出川滇地區(qū)地殼厚度變化劇烈的結(jié)論，整體表現(xiàn)為青藏高原及北部區(qū)域的地殼較厚，向東及向南地區(qū)地殼相對較薄，該研究結(jié)果與人工地震測深的結(jié)果相符（黃金莉等，2003）。

1.4 XKS（SKS，PKS，SKKS）震相

XKS是SKS、PKS、SKKS等3種震相的統(tǒng)稱，指從震源發(fā)出的地震波以S波或P波形式穿過地幔進(jìn)入地球外核時(shí)，都成為P波，在核幔邊界發(fā)生1次或2次反射后，又穿過核幔邊界轉(zhuǎn)換為S波返回地幔，最終到達(dá)接收臺(tái)站的震相。通過對遠(yuǎn)震XKS波橫波分裂的研究發(fā)現(xiàn)，地幔內(nèi)存在各向異性現(xiàn)象（Silver et al，1991；Vinnik et al，1984）。研究認(rèn)為，地幔物質(zhì)形變引起的橄欖巖中晶格的優(yōu)勢取向是導(dǎo)致地幔各向異性的原因（Hess，1964；Zhang et al，1995），而產(chǎn)生這種變形最直接的原因是板塊運(yùn)動(dòng)（常利軍等，2009；王椿鏞等，2014、2015）。上地幔各向異性可對S波分裂產(chǎn)生很大影響，通過對川滇地區(qū)上地幔各向異性的研究，可以了解該地區(qū)深部物質(zhì)運(yùn)動(dòng)模式。此外，在一定條件下XKS波分裂測量還可對各向異性層位置作出合理約束（Silver，1996；Gao et al，2009）。目前，利用XKS分裂研究地幔各向異性的分析方法包括最小切向能量法（Vinnik et al，1989a；Silver et al，1991）、互相關(guān)法（Fukao，1984）、交叉褶積法（Menke et al，2003）和多道法（Chevrot，2000）等。

在早期的單臺(tái)SKS分裂研究中，鄭斯華等（1994）得到昆明下方的快波偏振方向?yàn)镹ESW，而后隨著大量數(shù)據(jù)的獲取，又得到了區(qū)域性的分布特征。在川滇塊體南部地區(qū)，XKS快波方向大約以26°N為分界，以北為近NS向，而以南則為近EW向，并伴有順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的趨勢（Shi et al，2012；Gao et al，2012；常利軍等，2015）。該研究結(jié)果揭示出川滇地區(qū)下方上地幔各向異性在很小的范圍突然發(fā)生了快波偏振方向接近90°的轉(zhuǎn)向（李玶等，1975；常利軍等，2015），暗示在26°N附近的深部構(gòu)造和上地幔物質(zhì)運(yùn)動(dòng)可能有劇烈的變化，但具體原因還需進(jìn)一步的探討。

還有學(xué)者通過慢波延遲時(shí)間研究認(rèn)為，川滇地塊南部及周邊地區(qū)的上地幔介質(zhì)各向異性強(qiáng)度較大，其各向異性層厚度的變化也較大（Flesch et al，2005；Lev et al，2006；常利軍等，2006、2015；王椿鏞等，2007；Shi et al，2012）。

一個(gè)具有代表性的觀點(diǎn)認(rèn)為，青藏高原上地幔各向異性主要源于巖石圈的垂直連貫變形（Wang et al，2008），與其他地區(qū)相比，川滇西部地區(qū)的快波偏振方向表現(xiàn)出明顯的不同，在約27°N以南地區(qū)以軟流圈流動(dòng)為主，推測是由軟流圈流動(dòng)和巖石圈組構(gòu)的變化共同所致。四川盆地西部快波偏振方向（NW-SE）總體上顯示為青藏高原東部巖石圈變形的延續(xù)（常利軍等，2009）。該結(jié)果與利用GPS觀測得到的地殼變形特征具有一致性（Wang et al，2001；牛之俊等，2005）。

以上研究結(jié)果揭示，川滇地區(qū)因處于印度板塊與歐亞板塊的碰撞擠壓帶，這致使其地殼上地幔物質(zhì)向東擠出，后受到四川盆地的阻擋，物質(zhì)流動(dòng)方向由東向轉(zhuǎn)變?yōu)闁|南向。因此，2大板塊的碰撞是造成川滇地區(qū)上地幔各向異性現(xiàn)今復(fù)雜圖像的主要因素。

2 地震面波與背景噪聲反演揭示的各向異性特征

面波是由體波在地球表面附近衍生出的另一種形式的波，主要在靠近地表的波導(dǎo)內(nèi)傳播。地震（遠(yuǎn)震）面波和背景噪聲面波都可用于各向異性的研究。面波主要有Rayleigh波和Love波兩種（表2）。由面波的特性可知，面波具有較高的縱向分辨率。通過不同周期的面波層析成像，可反演得到地殼及上地幔S波速度結(jié)構(gòu)及方位各向異性（Jobert et al，1985；陳國英等，1992）。

表2 面波各向異性研究

研究發(fā)現(xiàn)，從地球背景噪聲場中可提取連續(xù)的Rayleigh面波（Shapiro et al，2004）。2005年，Shapiro等（2005）、Sabra等（2005）同時(shí)發(fā)表了第1批微震頻帶內(nèi)Rayleigh波群速度背景噪聲層析圖像，之后關(guān)于背景噪聲層析成像的研究在世界范圍內(nèi)廣泛開展。與其他傳統(tǒng)面波方法相比，背景噪聲層析成像可有效避免地震面波高頻信號在遠(yuǎn)震傳播時(shí)的衰減和散射，且不依賴于地震即可獲取地殼、上地幔等的高分辨率信息（Michael et al，2009）。研究人員利用背景噪聲方法在中國大陸進(jìn)行了一系列的研究（Shapiro et al，2005；蘇偉等，2008；Moschetti et al，2008；Zheng et al，2008；房立華等，2009；李昱等，2010；劉志坤等，2010；楊文等，2011；王瓊等，2014、2015），得到了青藏高原東南緣地區(qū)的噪聲面波速度結(jié)構(gòu)和各向異性結(jié)果。

在川滇地區(qū)西北部（拉薩地塊、羌塘地塊及松潘-甘孜褶皺帶東緣），地殼內(nèi)Rayleigh面波快波優(yōu)勢方向?yàn)镹W-SE向，與構(gòu)造應(yīng)力場方向基本一致，表現(xiàn)為圍繞喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，可能指示板塊碰撞與擠壓過程中中下地殼軟弱層物質(zhì)的流變方向（許忠淮等，1987；許忠淮，2001；張培震等，2002；蘇偉等，2008；易桂喜等，2010；王瓊等，2015）。而在上地幔，各向異性快波方向與地殼相比變化不大，但強(qiáng)度減小。

川滇地區(qū)東部（揚(yáng)子地臺(tái)）的各向異性存在顯著變化。四川盆地的上地殼快波方向?yàn)镹S向，盆地北部的下地殼和巖石圈地幔的快波方向?yàn)镹E向，南部為SE向（蘇偉等，2008；易桂喜等，2010）。在云南地區(qū)，上地殼與中下地殼內(nèi)Rayleigh面波快波優(yōu)勢方向基本與斷裂走向一致。在下地殼，快波方向存在變化，但蘇偉等（2008）認(rèn)為，該地區(qū)從地殼到上地幔頂部并不存在較明顯的方位各向異性，并認(rèn)為該區(qū)下方SKS波分裂的快波方向可視為地幔的流動(dòng)方向。

3 各向異性機(jī)制的討論

3.1 不同震相各向異性特征

地殼（至少是上地殼）內(nèi)存在的大量充液定向排列的微裂隙是地殼各向異性的主要原因（Crampin，1978），與巖石中的各向異性結(jié)構(gòu)背景有關(guān)，即形狀優(yōu)勢方向（SPO）。上地幔礦物晶體的定向排列造成的上地幔介質(zhì)各向異性（Silver，1996；Vinnik et al，1989a、1989b）與地球中礦物的固有各向異性有關(guān)，即晶格優(yōu)勢方向（LPO）。殼、幔各向異性形成機(jī)制的不同，對地震活動(dòng)、板塊運(yùn)動(dòng)、地球動(dòng)力學(xué)及深部結(jié)構(gòu)等的探索具有重要意義（高原等，2005）。通過研究S波在地殼各向異性介質(zhì)中的分裂現(xiàn)象，可得到該地區(qū)小尺度范圍的原地各向異性特征。在大尺度的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)劇烈的區(qū)域，面波和體波各向異性方向具有較好的一致性，但在強(qiáng)度方面一致性則存在差異。通過上述體波震相、面波反演與成像研究，可對川滇地區(qū)地殼上地幔大尺度范圍內(nèi)的各向異性進(jìn)行綜合分析。

直達(dá)S震相、Ps震相的研究范圍都限定在地殼，前者主要用于中上地殼各向異性的研究，后者主要用來研究全地殼的各向異性特征。兩者共同之處都是運(yùn)用S波分裂方法來獲取1對最佳地殼各向異性參數(shù)，從而對與S波分裂參數(shù)有關(guān)的地質(zhì)、地球物理問題進(jìn)行探討。直達(dá)S波分裂研究可得到快S波偏振方向和慢S波延遲時(shí)間2個(gè)參數(shù)，快S波偏振方向分別與區(qū)域主壓應(yīng)力和起控制作用的走滑斷層走向之間關(guān)系密切，慢S波延遲時(shí)間表征了中上地殼介質(zhì)各向異性程度的強(qiáng)弱。Ps波分裂研究同樣可得到快Ps波偏振方向和慢Ps波延遲時(shí)間2個(gè)參數(shù)，快波偏振方向可能受構(gòu)造塊體、大型斷裂帶、下地殼流及地幔熱物質(zhì)等的影響，慢波延遲時(shí)間則反映了整個(gè)地殼的各向異性強(qiáng)弱。

Pn震相與XKS震相都可用于上地幔各向異性研究。地幔各向異性的大小和方向很大程度上取決于板塊運(yùn)動(dòng)，因而被認(rèn)為是上地幔動(dòng)力學(xué)的重要參數(shù)（周兵等，1991）。Pn波是沿Moho面?zhèn)鞑サ牡卣鸩ㄐ?，可用于研究上地幔頂部各向異性，Pn波各向異性研究所得快波偏振方向與斷裂走向、塊體運(yùn)動(dòng)方向及地幔流動(dòng)方向等相關(guān)，臺(tái)站延遲時(shí)間則反映了臺(tái)站下方的地殼厚度（Moho面深度）和速度變化。在一定條件下，臺(tái)站下方地殼越薄或存在高速巖體，則Pn波從Moho面到臺(tái)站的傳播時(shí)間越短，臺(tái)站延遲為負(fù)延遲；反之，地殼較厚或存在低速體，則臺(tái)站延遲為正延遲（黃金莉等，2003）。此處的臺(tái)站延遲時(shí)間與S波分裂延遲時(shí)間的含義截然不同，S波分裂延遲時(shí)間是指一列S波經(jīng)各向異性介質(zhì)傳播，分裂成速度不同的快、慢2列波，這2列波到達(dá)接收臺(tái)站的時(shí)間差。它主要反映殼幔介質(zhì)的各向異性程度。XKS波同樣被用于研究上地幔各向異性，通過獲取S波分裂參數(shù)，可分析快波偏振方向與臺(tái)站所在斷裂的走向、上地幔物質(zhì)運(yùn)動(dòng)、軟流圈流動(dòng)及巖石圈變形間的關(guān)系。其慢波延遲時(shí)間可表征上地幔介質(zhì)各向異性強(qiáng)弱。

Ps轉(zhuǎn)換波主要在速度間斷面上產(chǎn)生，而Pn波則沿上地幔頂部傳播，兩者與XKS波相比各向異性的深度范圍更明確。XKS波一般不具有垂向分辨率，也不適用于傾斜對稱軸的情況，其各向異性方向一般與Pn波速度各向異性方向相同。XKS波分裂延遲時(shí)間雖然較長，但將Ps波延遲時(shí)間、快波偏振方向與SKS／SKKS資料進(jìn)行對比后發(fā)現(xiàn)，地殼各向異性是引起SKS／SKKS波分裂的重要原因（Sun et al，2012）。

利用面波層析成像及背景噪聲層析成像可獲取地殼、上地幔速度結(jié)構(gòu)及方位各向異性。由背景噪聲層析成像可得到短周期、高分辨率的面波圖像，該觀測結(jié)果對地殼結(jié)構(gòu)比較敏感；而遠(yuǎn)震面波層析成像則可得到更準(zhǔn)確的長周期圖像，從而更好地約束地幔信息。因此，將背景噪聲與地震面波數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合反演，可得到更大周期范圍的更高分辨率的速度圖像，為研究地殼上地幔速度結(jié)構(gòu)與方位各向異性提供更多依據(jù)。

3.2 不同深度和不同構(gòu)造尺度的各向異性特征

通過將川滇地區(qū)Pn波快波方向（汪素云等，2001）與川滇菱形塊體運(yùn)動(dòng)方向（Wang et al，2001）進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，川滇地區(qū)巖石圈上下部分物質(zhì)運(yùn)動(dòng)方向呈大角度相交，川滇塊體東西兩側(cè)邊界斷裂帶滑動(dòng)速率存在差異（Allen et al，1984；徐錫偉等，2003b），這暗示著川滇地區(qū)巖石圈正在發(fā)生著某種程度的解耦（楊曉松等，2003）。對于川滇西北部地區(qū)，蘇偉等（2008）由Rayleigh面波得到該區(qū)從地殼到上地幔的快波方向基本為NW-SE的結(jié)果，與易桂喜等（2010）所得結(jié)果不同。蘇偉等（2008）發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域中地殼與上地幔形變存在明顯差異，并認(rèn)為地殼與上地幔似乎不具備垂直連貫變形的特征。Sun等（2012）利用接收函數(shù)資料對青藏高原東南緣地震各向異性的研究認(rèn)為，上地幔變形強(qiáng)度較弱或主要為垂直變形，與地殼變形類型不同，且青藏高原邊緣地幔巖石圈與上地殼解耦。以上研究結(jié)果表明，川滇地區(qū)存在殼幔解耦現(xiàn)象。但也有研究顯示，在川滇東部地區(qū)存在下地殼與上地幔的強(qiáng)耦合特征，下地殼與上地幔的Rayleigh面波快波優(yōu)勢方向一致性較好（易桂喜等，2010），但兩者的變形類型不同（Yao et al，2010；Sun et al，2012）。

由川滇地區(qū)直達(dá)S震相、Ps震相及XKS震相得到的各向異性結(jié)果可用于探討該地區(qū)不同深度的圈層耦合關(guān)系。不同震相的快波偏振方向存在一定的差異。孫長青等（2013）將云南地區(qū)的以上各向異性結(jié)果進(jìn)行對比后認(rèn)為，該地區(qū)地殼與上地幔間、上地殼與下地殼間可能均存在解耦現(xiàn)象。王瓊等（2015）將Rayleigh面波方位各向異性與直達(dá)S波分裂、Ps轉(zhuǎn)換波分裂和SKS（SKKS）分裂等進(jìn)行對比后認(rèn)為，周期越長，快波方向與XKS分裂的快波方向越接近，但與地殼S波方向不同。青藏高原東南緣地殼上地幔各向異性的差異表明，該地區(qū)具有復(fù)雜的地殼上地幔形變機(jī)制，但目前尚未得出較一致的結(jié)論。

通過以上不同深度及不同構(gòu)造尺度范圍內(nèi)地震各向異性的研究，可分析川滇地區(qū)地震各向異性特征的連續(xù)性，以期探討殼幔之間的耦合狀態(tài)等。

4 結(jié)語

對川滇地區(qū)進(jìn)行地震波各向異性研究，可以更好地了解印度板塊與歐亞板塊碰撞導(dǎo)致的青藏高原隆升變形機(jī)制及其演化特征。本文收集了川滇地區(qū)已有的各向異性研究結(jié)果，對不同震相進(jìn)行體波、面波資料分析，得出該地區(qū)的S波分裂各向異性層主要分布在地殼和上地幔，與印度板塊和歐亞板塊間的碰撞密切相關(guān)，不同深度上地震各向異性特征存在顯著的橫向不均勻性。川滇地區(qū)存在復(fù)雜的殼幔耦合狀態(tài)。地殼上地幔各向異性的差異表明，該地區(qū)具有復(fù)雜的地殼上地幔變形機(jī)制。印度板塊的NE向運(yùn)動(dòng)作用于青藏高原，致使其殼幔物質(zhì)向東擠出，而四川盆地對其的阻擋作用致使物質(zhì)流動(dòng)方向由東向轉(zhuǎn)變?yōu)闁|南向。在川滇西北部地區(qū)，構(gòu)造應(yīng)力場方向表現(xiàn)為圍繞喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，可能指示中下地殼軟弱層物質(zhì)在板塊碰撞與擠壓過程中的流變方向。

對川滇地區(qū)的各向異性研究雖已取得了大量結(jié)果，但仍缺乏更可靠的各向異性的定量解釋。若要更精細(xì)地認(rèn)識(shí)川滇地區(qū)各向異性仍然面臨很多問題。如川滇地區(qū)殼內(nèi)存在的低速層存在于中地殼還是下地殼？川滇地區(qū)具有怎樣的殼幔耦合狀態(tài)？地殼流的存在是否可支持殼幔解耦的觀點(diǎn)？各向異性與物質(zhì)流動(dòng)間的關(guān)系？未來上述問題的解決，不僅需要高密度數(shù)據(jù)資料的支持，更應(yīng)從理論上對川滇地區(qū)殼幔地震各向異性開展量化研究。