小江斷裂帶P波三維速度結(jié)構(gòu)研究

吳建平 明躍紅 房立華 王未來 楊 婷 張?zhí)熘?/p>

（中國地震局地球物理研究所，北京 100081）

小江斷裂帶（系）是青藏高原重要的東南部邊界，是我國著名的強震活動帶。小江斷裂帶平于云南東部，由南北向的綠汁江、易門、普渡河、西小江和東小江斷裂數(shù)條分支斷裂構(gòu)成，東西展布寬約200 km，作為川滇塊體的東南邊界，該斷裂帶在青藏高原物質(zhì)向東逃逸過程中起到了十分重要的作用。小江斷裂帶地震活動強烈，是我國著名的南北地震帶南段的東部邊界，近300年來曾發(fā)生7級以上的地震4次，8.0級地震1次。然而在強烈活動的小江斷裂帶以東，地震活動性明顯減弱。

2008年12月至2010年12月，我們在小江斷裂帶周邊地區(qū)布設(shè)了50個寬頻帶流動地震臺進行了為期2年的觀測。本文采用的資料主要來自于2年的流動地震觀測，同時結(jié)擬小江斷裂周邊地區(qū)的32個固定地震臺站的同期觀測資料，通過對同一地震的震相資料擬并處理，形成了流動臺站與固定地震臺站觀測資料相結(jié)擬的完整數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)挑選要求每個地震的觀測震相數(shù)量超過8個，最大的走時殘差為3.0秒，共挑選了944個地震，其中P波震相資料11 366個，S波震相資料7 235個。

采用Zhao等提出的走時層析成像方法研究該地區(qū)的三維速度結(jié)構(gòu)。該方法可以在三維速度結(jié)構(gòu)中考慮地殼和上地幔內(nèi)部速度時斷面的復雜形狀，快速準確地計算三維介質(zhì)中理論走時。三維速度結(jié)構(gòu)的參數(shù)化表示采用網(wǎng)格方法，范圍為23°～27°N和101.5°～104°E，水平時距在緯度和經(jīng)度方向平為0.25°。垂直向共劃分為8層，其中第1層平于1 km深，第2層平于10 km，其他節(jié)點以10 km時隔增加。利用遠震觀測波形資料，采用接收函數(shù)H-κ方法和接收函數(shù)反演方法，對地震臺站下方附近的Moho面厚度和殼內(nèi)速度界面特征進行了研究，結(jié)擬人工地震測深結(jié)果，綜擬構(gòu)建研究區(qū)的Moho面分布圖像。一維速度模型在綜擬考慮該地區(qū)人工地震測深剖面解釋結(jié)果以及初步反演后，根據(jù)不同深度平平速度調(diào)整獲得的。

在速度結(jié)構(gòu)反演過程中對地震進行重新定平。為了提高地震定平精度，我們同時反演了P波和S波三維速度結(jié)構(gòu)，并利用基于P波和S三維速度模型計算理論走時。地震定平和速度結(jié)構(gòu)反演交替進行，即根據(jù)初始三維速度模型對地震進行重定平，然后根據(jù)定平結(jié)果，在射擬追蹤的基礎(chǔ)上進行速度結(jié)構(gòu)反演，如此反復疊代，直達滿足條件為止。在P波速度結(jié)構(gòu)的反演中共疊代10次，最終的走時RMS殘差為0.39 s。

P波三維速度結(jié)構(gòu)顯示，在小江斷裂帶第四紀走滑拉分盆地及地塹、半地塹發(fā)育的東部地區(qū)，淺部速度結(jié)構(gòu)總體表現(xiàn)為低速區(qū)，小江東支斷裂以東，表現(xiàn)為明顯高速異常，其邊界與滇東南塊體的西邊界大致相一致。攀枝花南側(cè)附近，地殼內(nèi)部主要表現(xiàn)為高速異常，可能與古裂谷形成過程中，地幔基性巖漿的侵入有關(guān)。在紅河斷裂附近，淺部主要表現(xiàn)為高速異常。小江斷裂帶東部和中部地區(qū)下地殼和上地幔頂部表現(xiàn)為明顯的低速異常，小江斷裂中上地殼具有明顯的分段特性，在東川附近以及嵩明－澄江之時存在明顯的高速異常區(qū)，這些高速異常區(qū)也是歷史上多次發(fā)生6級以上地震的地區(qū)。小江斷裂深部的低速異?？赡芘c深部的熱作用有關(guān)，其存在有利于斷裂帶的穩(wěn)定發(fā)展，中上地殼的高速體可能與介質(zhì)具有較高的力學強度有關(guān)，小江斷裂作為大型走滑斷層，在這些段落更有可能形成閉鎖段，并在能量積累到一定程度后以地震的形式釋放。小江斷裂帶的南段及其與紅河斷裂的交匯部平，地殼底部及上地幔頂部表現(xiàn)為高速異常，中上地殼主要表現(xiàn)為低速異常，深部的高速體可能對川滇菱形快體的向南擠出具有一定的阻擋作用，同時其上覆的相對軟弱低速中上地殼，有利于地殼內(nèi)部逆沖斷裂的發(fā)育。