中國(guó)境內(nèi)天山的巖石圈速度結(jié)構(gòu)P波與S波接收函數(shù)的聯(lián)合反演

王 峻

（中國(guó)地震局地質(zhì)研究所，北京100029）

中國(guó)境內(nèi)天山的巖石圈速度結(jié)構(gòu)P波與S波接收函數(shù)的聯(lián)合反演

王 峻

（中國(guó)地震局地質(zhì)研究所，北京100029）

通過合成地震圖的計(jì)算，本文系統(tǒng)地分析研究了S波接收函數(shù)的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)特征，并在接收函數(shù)非線性復(fù)譜比反演方法的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步發(fā)展了基于貝葉斯理論的P波和S波接收函數(shù)的非線性聯(lián)合反演方法。

利用本文發(fā)展的P波和S波接收函數(shù)的非線性聯(lián)合反演方法和沿獨(dú)庫(kù)公路布設(shè)的由51個(gè)寬頻帶流動(dòng)地震臺(tái)站組成的地震臺(tái)陣記錄的遠(yuǎn)震體波波形數(shù)據(jù)得到了中國(guó)境內(nèi)天山300 km深度范圍地殼上地幔的P波和S波速度結(jié)構(gòu)，得到了中國(guó)境內(nèi)天山的巖石圈結(jié)構(gòu)和造山動(dòng)力學(xué)模型的一些新認(rèn)識(shí)。

關(guān)于P波與S波接收函數(shù)聯(lián)合反演方法，本文在以下幾個(gè)方面取得了新的結(jié)果：

（1）適用于S波接收函數(shù)反演的震中距范圍約為65°～80°；與陡變的巖石圈底部界面相比，在梯度帶類型的巖石圈底部邊界上生成的SLP轉(zhuǎn)換震相振幅將會(huì)減弱，但通過偏移疊加仍可有效識(shí)別相應(yīng)的震相。

（2）當(dāng)臺(tái)站下方近地表存在沉積蓋層時(shí)，S波接收函數(shù)的振幅將會(huì)增強(qiáng)，有助于識(shí)別基底面的轉(zhuǎn)換震相，基底面轉(zhuǎn)換震相出現(xiàn)的時(shí)間取決于基底面與其上方沉積層的速度和沉積層的厚度。

（3）由于S波接收函數(shù)徑向分量不符合δ脈沖的假定，依賴于等效震源假定的頻率域單臺(tái)復(fù)譜比接收函數(shù)估計(jì)方法和時(shí)間域迭代反褶積接收函數(shù)估計(jì)方法都不利于估計(jì)S波接收函數(shù)，而不依賴于等效震源假定的最大或然性三分量接收函數(shù)反褶積方法能夠更好地給出S波接收函數(shù)的估計(jì)。

（4）數(shù)值檢驗(yàn)結(jié)果表明，P波與S波接收函數(shù)聯(lián)合反演充分利用了它們之間的互補(bǔ)性，不但有助于改善P波接收函數(shù)的解釋，而且可以進(jìn)一步同時(shí)提取地殼及巖石圈地幔的P波與S波速度結(jié)構(gòu)，在初始模型速度參數(shù)偏離真實(shí)模型20%的情況下，能夠?qū)?00 km深度范圍內(nèi)的模型參數(shù)做出很好的預(yù)測(cè)。

（5）實(shí)際數(shù)據(jù)處理的經(jīng)驗(yàn)表明，來(lái)自相同的遠(yuǎn)震事件的P波與S波接收函數(shù)數(shù)據(jù)有利于P波接收函數(shù)與S波接收函數(shù)的聯(lián)合反演法，理論計(jì)算和實(shí)際數(shù)據(jù)處理的結(jié)果表明，用于P波接收函數(shù)與S波接收函數(shù)聯(lián)合反演的遠(yuǎn)震事件的震中距應(yīng)限制在65°～80°范圍內(nèi)。

對(duì)橫跨中國(guó)境內(nèi)天山剖面的臺(tái)站下方的巖石圈結(jié)構(gòu)和造山動(dòng)力學(xué)主要得到以下新認(rèn)識(shí)：

（1）首次利用P波與S波接收函數(shù)聯(lián)合反演方法獲得了中國(guó)境內(nèi)天山地殼上地幔300 km深度范圍內(nèi)的P波與S波速度結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明，在橫穿中國(guó)境內(nèi)天山的方向上，其巖石圈速度結(jié)構(gòu)具有與地表地質(zhì)構(gòu)造相吻合的橫向分塊結(jié)構(gòu)。

（2）塔里木地塊的巖石圈向北傾斜，其厚度約100～130 km，俯沖巖石圈的前鋒到達(dá)南天山的南緣，并與相應(yīng)地地殼結(jié)構(gòu)相吻合；準(zhǔn)噶爾地塊巖石圈向南傾斜，其底部邊界的深度約為120～150 km，俯沖巖石圈的前鋒到達(dá)北天山的下方；南天山下方在地殼從南向北逐漸增厚的同時(shí)，其巖石圈底部邊界的深度從80 km逐漸增加到130 km；中天山下方在地殼從北向南逐漸增厚的同時(shí)，其巖石圈底部邊界的深度從130 km逐漸上升到80 km。

（3）地震活動(dòng)與殼內(nèi)低速體的相關(guān)性表明，天山地殼內(nèi)低速層是天山地殼南北向縮短過程中上地殼與下地殼相對(duì)剪切變形生熱的結(jié)果，這與塔里木地塊和準(zhǔn)噶爾地塊巖石圈相向俯沖一致。

（4）南天山下方200～300 km深度范圍內(nèi)存在明顯的高速體，與標(biāo)幟南天山和中天山拼合的縫合帶相應(yīng)，其上地幔存在深達(dá)270 km的高速體，據(jù)此推斷，南天山下方200～300 km深度范圍內(nèi)的高速體反映了上地幔小尺度對(duì)流造成的巖石圈拆沉造成的結(jié)果。

（5）通過對(duì)反演結(jié)果的分析，我們給出了中國(guó)境內(nèi)天山的造山動(dòng)力學(xué)模型。本文的結(jié)果支持天山兩側(cè)盆地“雙向俯沖”的非連續(xù)模型，天山的陸內(nèi)造山過程并不限于地殼，而是一個(gè)上地幔小尺度地幔對(duì)流導(dǎo)引的巖石圈變形運(yùn)動(dòng)過程。

（作者電子信箱，王峻：wjun＿923＠163.com）

P315.2；

A；

10.3969／j.issn.0235-4975.2012.08.009

巖石圈根；接收函數(shù)；地殼結(jié)構(gòu)；聯(lián)合反演；殼內(nèi)低速體；塔里木地塊；迭代反褶積；線性反演；流動(dòng)地震臺(tái)