川滇块体中部地壳体波各向异性研究

来源 :中国地震局地震预测研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ganggang821010
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川滇块体是青藏高原东南缘的一个典型构造单元,受到印度板块与欧亚板块碰撞及华南块体阻挡的影响,青藏高原物质迁移经过该区域。川滇块体地质构造复杂,地表起伏剧烈,区域内及周边经常发生强烈地震。川滇块体中部断裂带相互切割交错,形成断裂网络,2021年漾濞Ms6.4级地震就发生在川滇块体西侧。已有研究表明,川滇块体的深部结构存在明显的南北差异,丽江—小金河断裂处于南北差异变化的过渡区域,对构造形态和应力应变等具有一定的转换和吸收作用。地震各向异性可用于研究岩石圈变形机制,分析深部复杂结构及动力学机制等科学问题。我们以川滇块体中部为研究对象,开展区域地震各向异性研究,期望获取更准确、更精细的地壳地震各向异性图像,从而为区域深部物质运动与动力学模式研究提供有更好的地震学约束。本文利用中国地震台网位于研究区域的31个固定地震台站,挑选震级大于5.5级、震中距30°-90°的远震的三分量数据资料进行P波接收函数各向异性研究,获取了研究区域地壳各向异性图像。研究结果表明,区域内地壳厚度变化剧烈,由北至南厚度逐渐减小,并约在26°N处发生明显转变。该结果与该区域的地形起伏以及布格重力异常具有较高的吻合度。我们推测,区域内南北方向上的厚度突变与丽江—小金河断裂带附近的深部物性变化有关,南部中下地壳物质部分熔融可能导致区域呈现东西横向变化特征。地壳平均波速比(泊松比)的结果在研究区域内总体呈现明显的南北横向分块特征,而在26°N以北区域之间的区域,地壳平均波速比具有明显的东西横向分块特征。丽江—小金河断裂带南侧、安宁河—则木河断裂西侧区域所呈现的高波速比与前人研究的所得到的低速区、高导区结果相对应,表明该区域可能存在熔融或部分熔融,可能是青藏高原物质地壳下层流动的通道。分析比较结果发现该区域下方波速比与地壳厚度没有显著相关性,因而推断该区域的波速比(泊松比)变化可能是由岩石的矿物组成和部分熔融所引起。Pms分裂结果显示,研究区域内快波偏振方向较为杂乱,可能受到地质构造和地壳物质流动等因素的多重影响。研究区域地壳各向异性主要受到青藏高原物质东向迁移挤压,脆性的上地壳与韧性的中下地壳发生差异运动,引起矿物物质定向排列,造成区域各向异性的复杂分布现象。快波偏振方向的结果表明,约以26°N为界,北部区域Pms与上地壳近场S波快波偏振方向有一致性,南部区域Pms与上地壳近场S波快波偏振方向偏差较大。远震XKS(SKS、PKS、SKKS的统称)波分裂的时间差远大于Pms波分裂时间,说明上地幔各向异性或介质变形很强,通过对比前人研究结果可知,导致上地幔剧烈变形的热源可能来自于上地幔。此外,约以26°N为界,北部区域有多个台站Pms与XKS快波偏振方向一致,南部区域Pms和XKS快波偏振方向差异显著,我们推测地壳与地幔变形解耦。为了进一步了解区域上地壳各向异性特征,利用川滇块体中部线性流动地震台阵(MCD Array)的20个流动台站近场小震波形数据,开展了丽江—小金河断裂带附近区域的剪切波分裂分析,研究上地壳各向异性特征。由于剪切波分裂分析有严格的数据筛选要求,本文利用微震识别REAL方法识别更多的地震以更新小震目录。结果显示,由REAL方法得到的地震数量为国家地震科学数据中心公布的地震数量的约2.3倍。结果显示,震级在1-2级和深度在10-20 km的地震数量约为数据中心4.2和4.9倍,且在台阵覆盖区域,微震识别效果很好。利用更新的地震目录进行剪切波分裂分析,发现在研究区域内快波偏振方向由西至东逐渐由近NNW向近ENE向偏转,揭示了主压应力场的变化,快波偏振方向受到周围断裂的控制,与断裂走向大致平行。上地壳各向异性特征存在分区特征,区域内一致性较好,其中中甸断裂和程海断裂交界范围内存在两个快波优势方向,这可能是区域局部拉张所引起。研究区域内,慢波时间延迟总体上由西至东逐渐增大,大致以中甸断裂和程海断裂为界,同样也存在分区特征。研究区域的上地壳各向异性与GPS观测的地表变形、主压应力方向较为一致,表明上地壳各向异性受到区域构造的影响较大。本文研究表明,研究区域内全地壳各向异性与上地壳各向异性存在明显的局部分区(或分段)特征,与构造形态、物质流动、深部动力学等均具有关联性。然而,由于所使用的数据量依然有限,本文得到的结果和认识比较初步,后期仍需要进一步的观测与实验研究及对比分析,才能对该研究区域有更深层意义的认识。
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