青藏高原及鄰區(qū)殼幔速度結(jié)構(gòu)及面波方位各向異性

蘇 偉

（中國地震局地球物理研究所，北京 100081）

（作者電子信箱，蘇偉：Suwei＠cea－igp．a(chǎn)c．cn）

青藏高原是印度板塊向歐亞板塊碰撞俯沖的產(chǎn)物，其地殼上地幔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，深部結(jié)構(gòu)是青藏高原隆升動力學機制研究的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。在近期的青藏高原地球動力學研究中，殼幔變形和耦合的問題是當前研究的熱點之一。本文試圖利用青藏高原及其周邊的寬頻帶數(shù)字記錄做Rayleigh面波的層析成像，以獲得青藏高原及鄰區(qū)從地殼到巖石圈地幔的群速度和方位各向異性圖像，以及三維S波速度結(jié)構(gòu)，了解俯沖碰撞模型并探討殼幔變形耦合的構(gòu)造意義。

本文收集了CDSN、IRIS、INDEPTH、PASSCAL、中國國家數(shù)字地震臺網(wǎng)以及2000—2001年和2004—2006年期間在云南和川西藏東地區(qū)布設(shè)寬頻帶流動臺網(wǎng)臺站的中長周期面波資料，路徑覆蓋中國大陸及其鄰近區(qū)域（12°S～55°N，70°～145°E），利用多重濾波技術(shù)提取了6 000多條混合路徑Rayleigh波群速度頻散，采用1°×1°網(wǎng)格劃分的Occam反演方法獲得青藏高原及鄰區(qū)（18°～45°N，70°～115°E）7～184s42個周期的群速度和各向異性分布。再由純路徑頻散反演青藏高原及鄰區(qū)每個經(jīng)緯度節(jié)點介質(zhì)的S波速度隨深度的變化，獲得0～350km深度地殼上地幔三維速度分布，給出了11條緯向、7條經(jīng)向速度剖面和7個不同深度范圍的速度平面分布圖。最后分析解釋青藏高原及鄰區(qū)各地體的速度結(jié)構(gòu)及方位各向異性，并與面波相速度和SKS結(jié)果進行了對比分析。

本文研究結(jié)果顯示出青藏高原及鄰區(qū)的深部速度結(jié)構(gòu)和各向異性分布存在明顯的橫向變化和分區(qū)特征：①青藏高原具有厚殼（60～70km）和厚巖石圈（超過200km），并且青藏高原的中地殼（25～45km）存在速度約為3．2km／s的低速層；在青藏高原北部羌塘地體、松潘－甘孜－可可西里地體是低速巖石圈上地幔，而南部的喜馬拉雅地體、拉薩地體是高速的巖石圈上地幔；②青藏高原地殼的各向異性快波方向表現(xiàn)為環(huán)繞喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)的順時針旋轉(zhuǎn)，在88°E以西地區(qū)各向異性快波方向為NS向，以東地區(qū)各向異性快波方向為從NE－－EW－－NW向變化，其各向異性快波方向基本與相速度及SKS快波方向結(jié)果一致；高原的上地幔巖石圈各向異性快波方向大約為NEE或EW向；軟流圈各向異性快波方向EW向；各向異性的強度總體上隨周期（深度）增大而減??；③青藏高原東南部鄰區(qū)的滇緬泰板塊和印支板塊之間的上地幔有巨型低速體，低速體物質(zhì)上涌到地殼，可能與印度板塊向東俯沖到緬甸弧之下，引起軟流圈上升有關(guān)；④青藏高原面波各向異性快波方向從地殼到上地幔在大部分區(qū)域變化較小，可能屬于垂直連貫變形的殼幔變形模型；而在高原外的云南地區(qū)，快波方向從地殼到上地幔變化較大，可能屬于殼幔解耦模型；⑤在青藏高原及其鄰近區(qū)域（18°～45°N，70°～115°E）內(nèi)射線較密的地區(qū)（青藏高原西南的印度板塊除外），各向異性強度大于2%且水平尺度大于400km的群速度和各向異性特征是分辨出來的；⑥反演結(jié)果約束了印度板塊與歐亞板塊碰撞動力學模式，即在青藏高原南部，印度板塊巖石圈蓋層的速度與青藏高原南部的喜馬拉雅地體、拉薩地體巖石圈蓋層的速度是一致的，印度板塊上地幔蓋層可能低角度俯沖到青藏高原上地幔之中，使得青藏高原南部巖石圈厚度超過200km，而北部巖石圈上地幔存在低速層的結(jié)構(gòu)，類似于巖石圈拆離下沉，軟流圈物質(zhì)侵入到上地幔頂部的情形。