玉樹地區(qū)上地幔各向異性初步研究

劉 莎 楊建思 田寶峰 鄭 鈺 姜旭東 徐志強

（中國地震局地球物理研究所，北京 100081）

上地幔各向異性的研究對了解地球各個圈層介質(zhì)特性以及地球動力學(xué)的研究具有深刻意義，同時也有利于了解地殼和上地幔變形的一些特征，而剪切波分裂是研究地震各向異性的一種有效的手段和方法。為了更好地了解甘孜-玉樹斷裂帶及其周邊地區(qū)地震各向異性的情況，本文采用玉樹及周邊地區(qū)地震臺站所記錄到的全球遠震波形數(shù)據(jù)，通過計算各個臺站的剪切波分裂參數(shù)，研究甘孜-玉樹斷裂帶及周邊地區(qū)的上地幔各向異性特征，以及剪切波分裂參數(shù)與斷層的走向之時的關(guān)系特征。

本文選取該研究區(qū)域范圍內(nèi)的36個臺站（4個固定臺站：玉樹地震臺、瑪多臺、曲馬來臺和雜多地震臺，7個實時傳輸?shù)卣鹋_站和25個科考流動地震臺站）在2010年5月7日到10月18日期時記錄的全球遠震數(shù)據(jù)，要求震中距在85°～110°范圍內(nèi)，并且選取的地震事件震級M大于5.5，滿足要求的地震事件有26條，然后從中挑選出SKS震相清晰且信噪比大于5.5的數(shù)據(jù)。

本文截取SKS波震相對大陸上地幔的各向異性特征進行研究，采用最小能量法。最小能量法是由Silver和Chan在1991提出的，也叫SC方法。震中距在85°～110°時，SKS經(jīng)過地核的反射之后垂直入射到臺站下方。當(dāng)SKS波在各向同性介質(zhì)中傳播時，只有徑向分項，沒有切向分量。當(dāng)?shù)蒯Ｖ写嬖诟飨虍愋越橘|(zhì)時，SKS波就會分裂成偏振方向垂直、傳播速度不同的兩個波列。在計算過程中，首先需要將地震信號旋轉(zhuǎn)到切向上，然后通過網(wǎng)格搜索的方法獲得切向分量最小時所對應(yīng)的偏振方向和延遲時時，即為各向異性介質(zhì)的參數(shù)。

本文的計算結(jié)果顯示該區(qū)域存在明顯的剪切波分裂現(xiàn)象，快波偏振優(yōu)勢方向普遍為北東向或南東向分布，而且具有明顯的分區(qū)特征。在羌塘地塊，快波偏振方向優(yōu)勢取向表現(xiàn)為北東向；甘孜-玉樹斷裂帶上，快波偏振方向較為復(fù)雜，有北東向、南東向，這與該地區(qū)復(fù)雜的構(gòu)造特征有關(guān)；進入巴彥喀拉地塊，各向異性方向較為一致，快波偏振方向表現(xiàn)為北東向。該區(qū)域的斷裂帶走向多為北西-南東向，快波偏振方向多與其斜交，這是由于上地幔巖石中礦物的排列受到地塊北向平動的應(yīng)力的影響。該研究區(qū)域的慢波延遲時時普遍較高，而且變化范圍較大，在0.4～2.7 s之時，平平慢波延遲時時為1.69±0.51 s。

本文通過對比青藏高原地區(qū)GPS所觀測的地殼運動速度場方向，揭示了該研究區(qū)域地殼與地幔變形的運動學(xué)模型屬于垂直連貫變形。研究區(qū)域中SKS波分裂的各向異性主要源自于上地幔或者更大深度上引起各向異性的不平勻性，而且異常大的各向異性強度源于上地幔礦物的晶格優(yōu)選方平和熔體的定向分布。由此我們推斷在玉樹及其周邊地區(qū)是地幔流擾動較為強烈的地區(qū)。