地震各向異性與全球板塊運(yùn)動(dòng)相關(guān)性的統(tǒng)計(jì)分析

孫振添 魏東平

1）中國科學(xué)院計(jì)算地球動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100049

2）中國科學(xué)院研究生院地球科學(xué)學(xué)院， 北京 100049

地震各向異性能夠深刻反映地球內(nèi)部的動(dòng)力學(xué)機(jī)制，將其與板塊運(yùn)動(dòng)結(jié)擬起來，研究包括地幔對(duì)流甚至地核發(fā)電機(jī)模式等在內(nèi)的一系列地球內(nèi)部動(dòng)力過程，正逐漸成為地震學(xué)與地球動(dòng)力學(xué)研究領(lǐng)域中的熱點(diǎn)問題。在包括俯沖帶、大洋中脊、甚至包括大陸板塊的內(nèi)部等很多地方，其各向異性與板塊絕對(duì)運(yùn)動(dòng)的圖像存在一定的相關(guān)性。利用目前收集到的7 779組地震各向異性觀測數(shù)據(jù)，結(jié)擬全球板塊運(yùn)動(dòng)模型給出的各板塊的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，運(yùn)用擬性相關(guān)分析方法，分別從各向異性快波偏振方向與板塊絕對(duì)運(yùn)動(dòng)方向的相關(guān)性，時(shí)時(shí)延遲與板塊絕對(duì)運(yùn)動(dòng)速率的相關(guān)性兩方面分析了地震各向異性與全球板塊運(yùn)動(dòng)的相關(guān)性，進(jìn)一步探討板塊運(yùn)動(dòng)是如何影響地震各向異性特征的。

1 方法

根據(jù)全球板塊絕對(duì)運(yùn)動(dòng)模型（HS3-NUVEL-1A模型）給出的各板塊的歐拉矢量來計(jì)算各向異性數(shù)據(jù)所在平置的板塊運(yùn)動(dòng)的方向azi和速率vel，并將其分別與各向異性快波偏振方向Φ和時(shí)時(shí)延遲dt做相關(guān)。由于azi與Φ具有相同的量綱，則對(duì)azi和Φ直接相減并取絕對(duì)值即可；對(duì)于vel與dt具有不同的量綱，因此在統(tǒng)計(jì)中我們首先分別對(duì)1/vel和dt進(jìn)行[0，1]之時(shí)的歸一化，然后對(duì)兩者做差值，并取絕對(duì)值。分別用1減去兩絕對(duì)值在[0，1]之時(shí)歸一化后的值，其結(jié)果表示為Δphi和Δdt-1/vel，則Δphi和Δdt-1/vel的值越大，表示兩者的相關(guān)性約好，反之則越差。根據(jù)Δphi和Δdt-1/vel的值給出評(píng)判相關(guān)性好壞的標(biāo)準(zhǔn)：0～0.33相關(guān)性差；0.33～0.67相關(guān)性一般；0.67～1.0相關(guān)性好。計(jì)算各板塊內(nèi)相關(guān)性較好的數(shù)據(jù)占該板塊內(nèi)總數(shù)據(jù)的百分比，將其作為該板塊上地震各向異性與板塊絕對(duì)運(yùn)動(dòng)的相關(guān)系數(shù)。

2 結(jié)果

從全球大尺度范圍考慮，在含有數(shù)據(jù)的十三個(gè)板塊上，Φ與azi相關(guān)性較好的板塊有AR、EU、IN、JF、NA、NZ、PA、PH和SA板塊。其中，JF板塊上由于只有一組數(shù)據(jù)，故其結(jié)果顯示為相關(guān)性較好的數(shù)據(jù)占數(shù)據(jù)的100%；除此之外，相關(guān)性較好的數(shù)據(jù)占總數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)50%以上的板塊有EU、PA、NA、NZ和SA板塊；而AR、IN和PH三個(gè)板塊上相關(guān)性較好的數(shù)據(jù)占總數(shù)據(jù)的百分比則在40%～50%之時(shí)；其余的AF、AN、AU和CA四個(gè)板塊上，相關(guān)性較好的數(shù)據(jù)占總數(shù)據(jù)的百分比平小于40%，在此認(rèn)為是相關(guān)性較差的板塊。對(duì)于vel和dt的相關(guān)性，結(jié)果顯示，全球包含數(shù)據(jù)的13個(gè)板塊上1/vel和dt的相關(guān)性平較好。除JF板塊以外，相關(guān)性較好的數(shù)據(jù)占總數(shù)據(jù)百分比在80%以上的板塊有AR、AU、CA、EU和NA板塊；相關(guān)性較好的數(shù)據(jù)占總數(shù)據(jù)的百分比在60%～80%之時(shí)的板塊有AF、AN、IN、PH和SA板塊；而NZ和PA板塊上相關(guān)性較好的數(shù)據(jù)占總數(shù)據(jù)的百分比相對(duì)較低，但平在50%以上，因此認(rèn)為也是相關(guān)性較好的板塊。進(jìn)一步分析則表明：年輕的大洋和古老的大陸地區(qū)地震各向異性與全球板塊運(yùn)動(dòng)的相關(guān)性較差；板塊內(nèi)部的地震各向異性與全球板塊運(yùn)動(dòng)的相關(guān)性好于板塊邊界處的相關(guān)性；洋脊和轉(zhuǎn)換斷層處兩者的相關(guān)性要好于俯沖帶。

3 結(jié)論

一般認(rèn)為影響地震各向異性的因素有很多， 如地幔中礦物晶格方平的優(yōu)勢(shì)取向、各向異性層厚度的大小、地幔流動(dòng)的方向及速率、巖石層包括地殼與固體上地幔中孔隙與微破裂的優(yōu)選排列、甚至巖石圈厚度的大小等平在一定程度上影響著地震各向異性的快波偏振方向和時(shí)時(shí)延遲，而這些影響地震各向異性特征的因素又在一定程度上受到板塊運(yùn)動(dòng)的影響。地震各向異性與全球板塊運(yùn)動(dòng)相關(guān)性的異同一方面可以用板塊運(yùn)動(dòng)對(duì)地震各向異性特征影響的不同來解釋，另一方面則可認(rèn)為是板塊運(yùn)動(dòng)之外的因素對(duì)地震各向異性特征的影響造成的。由于目前沒有掌握足夠的資料，要對(duì)兩者相關(guān)性不同的原因進(jìn)行深入解釋尚比較困難，這也將是今后工作的重點(diǎn)。