郯廬斷裂帶南段地殼厚度與泊松比研究

黃 耘 李清河 王俊菲 孫業(yè)君（江蘇省地震局，南京 201014）

郯廬斷裂帶南段地殼厚度與泊松比研究

黃 耘 李清河 王俊菲 孫業(yè)君
（江蘇省地震局，南京 201014）

郯廬斷裂帶是我國東部最大的深斷裂帶，按構(gòu)造習(xí)性和地震活動又可分為北、中、南段，江蘇段位于中段南部，北起新沂，南至安徽嘉山。已有的研究表明，郯廬帶江蘇段具有發(fā)生大震的危險。大震震源區(qū)常常是介質(zhì)非均勻性變化強烈的地區(qū)，由于震源區(qū)位于地下數(shù)十千米內(nèi)，因此，只能用地震波才能探測到其非均勻尺度。泊松比比速度本身更容易反映介質(zhì)差異的物理量，地殼泊松比分布，與構(gòu)造、大震震源區(qū)位置相關(guān)。本研究采用接收函數(shù)疊加法來求取泊松比，尋找郯廬斷裂帶南段地殼深部突變帶，探索強烈地震孕育、發(fā)生和發(fā)展的深部環(huán)境。

遠震接收函數(shù)被認為是消除了震源和路徑及傳播介質(zhì)影響的，僅與接收臺站下方地殼上地幔速度結(jié)構(gòu)有關(guān)的遠震響應(yīng)。遠震P波接收函數(shù)中包含了臺站下方Moho面速度界面上形成的Ps轉(zhuǎn)換波及多次反射、轉(zhuǎn)換波， 1995年Zandt等提出了H-K掃描疊加方法研究地殼厚度及平均泊松比，該方法是在地殼平均P波速度已知的條件下，利用不同震中距和方位角的遠震接收函數(shù)，采用不同的地殼厚度和地殼平均泊松比，計算地殼轉(zhuǎn)換波及其多次反射波相對于直達P波的到時曲線，沿各自的到時曲線，將地殼轉(zhuǎn)換波及其多次反射波進行疊加，最大值所對應(yīng)的地殼厚度和泊松比，即為估算的地殼厚度和泊松比。本研究利用了郯廬斷裂帶南段及其附近地區(qū)的江蘇、山東、安徽、浙江、上海、江西、湖北、河南等七省一市共128個寬頻帶數(shù)字地震臺站記錄的2009—2014年震中距為25°～90°、震級大于5.5的地震，選取初動尖銳、波形清楚、信噪比較高的共874條遠震波形資料，開展了研究區(qū)的接收函數(shù)和泊松比的研究。研究結(jié)果：

（1）地殼厚度。研究區(qū)莫霍面埋深起伏較大，研究區(qū)以郯廬斷裂帶為界，東西側(cè)地殼厚度存在差異，呈現(xiàn)出西深東淺的特征。華北塊體地殼厚度相對最大，下?lián)P子塊體相對最小，蘇魯塊體居中。沿郯廬帶地殼厚度起伏的分段性明顯，大致可以分為3段：郯城、臨沭以北地區(qū)地殼較厚度大，在33 km以上；郯城、臨沭以南至安徽嘉山南部一帶，地殼厚度明顯變小，平均在31 km左右；嘉山以南地區(qū)地殼厚度又逐漸變大，平均在32 km左右。沿郯廬斷裂帶，在郯城、臨沭一帶至嘉山南部一帶表現(xiàn)為地殼上隆的現(xiàn)象。

（2）平均泊松比。研究區(qū)泊松比在0.19～0.30之間變化，存在4個相對高值區(qū)和2個相對低值區(qū)。郯廬斷裂帶東西兩側(cè)橫向變化差異不明顯，但沿郯廬帶縱向方向變化明顯。大致可以分成3段，郯城以北地區(qū)、郯城至嘉山段、嘉山以南地區(qū)。郯城以北高低相間；郯城至嘉山段為相對高值區(qū)，泊松比在0.26～0.29之間，嘉山以南相對低一些。此外淮陰-響水口斷裂附近和位于五蓮-煙臺斷裂附近顯示泊松比的高值區(qū)，泊松比在0.28～0.30之間。有關(guān)研究顯示，這兩條斷裂是一級大地構(gòu)造蘇魯塊體的邊界斷裂，切割較深，泊松比高值可能正是深大斷裂的深部反映，反映斷裂帶深部破碎或熔融。

（3）地殼厚度和泊松比關(guān)系。研究區(qū)地殼厚度分布和泊松比分布都顯示郯廬斷裂帶魯蘇皖段存在明顯的分段特征，分段界限基本吻合，以嘉山和郯城為界分為：郯城以北地區(qū)、郯城至嘉山和嘉山以南地區(qū)。3個分段中地殼厚度變化和泊松比變化之間的關(guān)系有所不同，郯城以北段地殼厚度增加，泊松比高低相間，變化復(fù)雜；郯城至嘉山段隨地殼厚度減小，泊松比增加，呈現(xiàn)負增長；嘉山以南地區(qū)隨地殼厚度變化不大，但泊松比減小。根據(jù)嵇少丞等給出的地殼厚度和泊松比之間不同變化的幾個模型，分析認為郯城至嘉山段隨地殼厚度的減小而泊松比增加，反映郯城至嘉山段地殼深部活動的劇烈。