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利用双平面波干涉法研究青藏东北缘的剪切波速度结构

孙三健  
【摘要】:由于印度板块和欧亚板块持续不断地碰撞与俯冲,导致青藏高原东北缘正经历着极其活跃的构造活动,所以它也成为研究青藏高原形成机制的理想实验室。本文通过利用双平面波干涉的面波层析成像方法,即用两个成一定角度入射的平面波的干涉来拟合非平面波,对中国地质大学(北京)、中国地质科学院、美国罗德岛大学、休斯敦大学和密苏里大学2008年7月至2010年7月期间在青藏高原东北缘从南至北横跨松潘-甘孜块体、祁连-秦岭造山带和阿拉善戈壁布设的35个台站记录到的垂直方向的远震波形数据进行了分析。我们计算了周期从20到100s共14个周期的基阶Rayleigh面波相速度,接着提取每一个网格点的Rayleigh面波相速度纯路径频散曲线,然后通过对所提取的每个网格点的Rayleigh面波相速度频散曲线进行反演,得到了每个网格点下方的1-D剪切波速度,将这些1-D剪切波速度组合起来从而获得研究区域的3-D剪切波速度结构。Rayleigh面波相速度分布图表明,在周期20~35s中,东昆仑断层以南及附近地区存在明显的低速异常,可能受到中地壳低速层的影响;在中周期40~50s中,相速度主要对40~80km的横波速度最为敏感,其分布主要受下地壳上地幔顶部结构以及地壳厚度的影响,低速仍旧集中分布在东昆仑断层带附近以南;在长周期76~100s中,祁连-秦岭以及阿拉善戈壁地区的波速仍然表现为高于松潘-甘孜块体地区。通过反演瑞利波相速度得到的3-D剪切波反演结果显示,研究区域的上地幔普遍表现为相对较低的速度特征,尤其是松潘-甘孜地体。相对于研究区域北部和东北部的祁连和秦岭造山带表现的高速异常特征,昆仑断层以南的松潘-甘孜块体在中下地壳明显表现为低速异常特征,这可能是由于松潘-甘孜地体中下地壳低速层的存在以及巨厚的莫霍面所导致的。而在上地幔特别是90~120km深度左右,该低速异常更加明显,这可能是与断层在这附近的弯曲相关以及局部的软流圈上涌导致高温异常和部分熔融有关。


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