云南騰沖火山區(qū)地殼及巖石圈厚度研究

張龍，胡毅力＊，秦敏，段毅，段元澤，彭恒初，趙宏

1 云南大學(xué)地球物理系，昆明 650091 2云南省地震局，昆明 650041

3 普洱市地震局，云南普洱 665000

1 引言

騰沖火山區(qū)（24°40′－25°30′N，98°15′－98°45′E）是我國著名的最年輕的火山活動(dòng)地區(qū)之一，該區(qū)域位于印度板塊與歐亞板塊碰撞帶的北東側(cè)，屬于喜馬拉雅強(qiáng)地震活動(dòng)帶緬甸弧地震構(gòu)造體系。該火山區(qū)在南北長90km，東西寬50km的范圍內(nèi)分布火山約68座（皇甫崗和姜朝松，2000），其中全新世（Q4）火山4座，晚更新世（Q3）火山18座，早更新世（Q1）火山38座.歷史記載的最近一次噴發(fā)為全新世時(shí)期（李大明等，2000；Wang et al.，2007）.騰沖火山區(qū)的研究工作一直備受國內(nèi)外地學(xué)界關(guān)注，不少學(xué)者運(yùn)用不同的方法在火山區(qū)域及周邊地區(qū)進(jìn)行了大量的研究工作，獲得了很多重要的成果.地震層析成像研究揭示：從地殼直至400km深處都是P波低速區(qū)域（陳培善等，1990；Lei et al，2009），在地殼深度25～110km范圍間存在一低速柱，可能是歷史上騰沖火山噴發(fā)的巖漿通道（劉瑞豐等，1993），在騰沖火山區(qū)下面地殼內(nèi)3～9km、16～24km深度為P波低速帶，而在深度10～15km、25～40km深度為高速帶（秦嘉政等，2000；楊曉濤等，2011）.P波接收函數(shù)和人工地震測深研究得到騰沖火山地?zé)釁^(qū)地殼具有低S波速度結(jié)構(gòu)，地殼和上地幔具有低P波速度結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（賀傳松等，2004a，2004b；王椿鏞等，2002）.已有的地球物理資料表明，騰沖地區(qū)還具有高熱流、低電阻率、低Q值等特征（周真恒等，1997；胡家富等，2003a，2003b；Bai et al.，2001）.闞榮舉和韓源（1992）首次提出騰沖火山區(qū)內(nèi)巖石圈層厚度約為60km，王椿鏞等（2000）提出在探討騰沖火山區(qū)和地?zé)峄顒?dòng)的深部構(gòu)造條件時(shí)，需要進(jìn)一步確認(rèn)騰沖火山區(qū)巖石圈的厚度.由于受資料及分析方法的限制，騰沖火山區(qū)的地殼厚度變化及平均泊松比分布、巖石圈厚薄及形態(tài)等還缺乏詳細(xì)的研究.本文使用P波接收函數(shù)方法研究了該火山區(qū)的地殼厚度、地殼平均泊松比分布，采用S波接收函數(shù)在Moho面和巖石圈—軟流圈分界（LAB）面上的轉(zhuǎn)換震相延時(shí)研究了火山區(qū)地殼及巖石圈埋深，從而為騰沖火山區(qū)的地質(zhì)演化及火山活動(dòng)研究提供了一個(gè)更加清楚和較為全面的認(rèn)識.

2 資料和方法

本研究使用的數(shù)據(jù)來源于云南騰沖火山地震監(jiān)測臺(tái)網(wǎng)的9個(gè)寬頻帶臺(tái)站，自2007年7月正式運(yùn)行起至2011年12月底所記錄到的地震觀測資料.為進(jìn)行巖石圈厚度對比還使用了騰沖周邊的瀘水（LuS）、保山（BaS）、芒市（MaS）和畹町（WaD）4個(gè)臺(tái)站自2007年1月至2009年5月的記錄資料.研究區(qū)域及火山區(qū)構(gòu)造、臺(tái)站和火山位置分布見圖1.本文共選取了230個(gè)震級MS6.3以上，震中距在30°～90°的具有P波初動(dòng)尖銳、震相清晰和高信噪比的遠(yuǎn)震事件計(jì)算P波接收函數(shù)，選取了180個(gè)震級MS6.3以上，震中距在60°～85°或者85°～165°的具有S波震相清晰和高信噪比的遠(yuǎn)震事件計(jì)算S波接收函數(shù).

2.1 接收函數(shù)的計(jì)算

遠(yuǎn)震P波和S波接收函數(shù)方法目前已經(jīng)成為研究地殼和上地幔結(jié)構(gòu)的常規(guī)方法之一.P波接收函數(shù)的計(jì)算非常成熟，S波接收函數(shù)是在P波接收函數(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的.接收函數(shù)的計(jì)算包括坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)和反卷積兩個(gè)步驟.本文所采用波場矢量分解（PSH）法（Jepsen and Kennett，1990）計(jì)算接收函數(shù).波場矢量分解（PSH）方法是先把遠(yuǎn)震記錄的ZNE三分量旋轉(zhuǎn)到垂直向、徑向和切向，得到Z，R，T三分量之后，再將Z，R，T三分量旋轉(zhuǎn)到P－SVSH 方向（Jepsen and Kennett.，1990），利用 SV 分量與P分量做反褶積，得到P波接收函數(shù)，利用P分量與SV分量做反褶積，得到S波接收函數(shù).

圖1 騰沖火山區(qū)地震臺(tái)站、火山及主要地質(zhì)構(gòu)造分布▲表示地震臺(tái)，相應(yīng)的字母表示臺(tái)站代碼；◇表示全新世火山；■表示晚更新世火山；☆表示早更新世火山；虛線表示斷裂，F(xiàn)1怒江斷裂；F2龍陵—瑞麗斷裂；F3騰沖火山斷裂；F4盈江—隴川斷裂.Fig.1 Distribution of seismic stations，volcanoes and mian geological structure in Tengchong volcanic area.Triangles represent the stations with letters for the names Diamonds represent the Holocene volcanoes.Hexagons represent the Late Pleistocene volcanoes.Asterisks represent the pre－Pleistocene volcanoes.Dashed lines represent the faults，F(xiàn)1：Nujiang Fault，F(xiàn)2：Longling－Ruili Fault，F(xiàn)3：Tengchong volcano Fault，F(xiàn)4：Yingjiang－Longchuan Fault.

P波接收函數(shù)的計(jì)算相對簡單，下面給出計(jì)算S波接收函數(shù)的具體步驟：先對原始三分量遠(yuǎn)震記錄去均值處理，截取S波到時(shí)前100s和后50s的波形，抽樣、去傾、去直流分量，倒轉(zhuǎn)時(shí)間軸（為便于和P波接收函數(shù)比較），先把ZNE三分量旋轉(zhuǎn)到垂直向Z、徑向R和切向T后，再按（1）式進(jìn)行PSH分解，利用P分量對SV分量做反褶積得到S波接收函數(shù)（Hu et al.，2011）.

式中，ip表示入射角，RRF是徑向的接收函數(shù)（垂直分量與徑向分量做反褶積），ZRF是垂向的接收函數(shù)（垂直分量與垂直分量做反褶積）.在計(jì)算S波接收函數(shù)的過程中，最重要的步驟是對確定的地震事件據(jù)（2）、（3）式估算選取β0值，使得計(jì)算出的S波接收函數(shù)初動(dòng)能量（“0”時(shí)刻振幅）最小（Hu et al.，2011；張洪雙等，2013）.作為實(shí)例，圖2給出了箐口臺(tái)（QKT）記錄的一個(gè)地震事件原始波型圖，先把ZNE三分量旋轉(zhuǎn)到ZRT方向后，由（2）、（3）式先估算β0值，并同時(shí)給出了5個(gè)β0參考值，由5個(gè)β0計(jì)算出了5條S波接收函數(shù)，圓圈所圈處為取β0＝3.5km·s－1時(shí)計(jì)算得到的S波接收函數(shù)，該條接收函數(shù)初值時(shí)刻能量最小，且Moho面和LAB界面上的轉(zhuǎn)換波振幅均達(dá)到最大.以此類推，對每個(gè)選出的地震事件記錄均按上述方法計(jì)算S波接收函數(shù).

2.2 接收函數(shù)的動(dòng)校正和時(shí)深轉(zhuǎn)換

為了降低噪聲以及橫向不均性的影響，通常把每個(gè)臺(tái)站計(jì)算得到的多條P波接收函數(shù)進(jìn)行疊加后獲得一條反映臺(tái)站下方地殼上地幔結(jié)構(gòu)平均效應(yīng)的接收函數(shù).當(dāng)運(yùn)用疊加技術(shù)來增強(qiáng)地下同一深度為d的界面上的弱轉(zhuǎn)換相時(shí)，需在疊加之前將所有的P波接收函數(shù)進(jìn)行Ps時(shí)差校正（Moveout correction）（徐強(qiáng)等，2009；楊海燕等，2009；夏靜瑜等，2008；Yuan et al.，1997）.若存在同一深度為d的界面，對于射線參為p的入射波，則該界面產(chǎn)生的Ps轉(zhuǎn)換相的延時(shí)（Ps相與直達(dá)P波的到時(shí)差）為（Dueker et al.，1997）：

當(dāng)要校正到震中距為67°（射線參數(shù)p0＝6.40s／（°））時(shí)，其Ps相的時(shí)間校正量為

圖2 （a）箐口臺(tái)記錄到的一次三分量地震波形（圖中虛線標(biāo)示了S波到時(shí)）；（b）利用不同β0值計(jì)算的S波接收函數(shù)（圓圈所示為所選最優(yōu)β0值）Fia.2 （a）Three component waveforms of 1tele－seismic event of QKT （The dotted line demarks rise of S wave onset）；（b）The S receiver functions computed using differentβ0 （The circle marks the optimum Vs according to our criteria）

其中，VP、VS分別為P波和S波的速度，p是射線參數(shù).經(jīng)過時(shí)差校正后能夠消除d界面上產(chǎn)生的Ps轉(zhuǎn)換相的延時(shí)隨射線參數(shù)p而變化的影響.

利用（4）式還可進(jìn)行時(shí)間域到深度域的轉(zhuǎn)換，但必須給出相應(yīng)的速度模型.以IASP91模型（Kennett et al.，1991）為例，在0～700km 的深度以內(nèi)，轉(zhuǎn)換深度每增加5km，分別計(jì)算了射線參數(shù)p分別為8.98、6.40和4.70s／（°）（相應(yīng)的震中距分別為30°、67°和90°）時(shí)，Ps相與直達(dá)P波的延時(shí)并繪于圖3中.如圖3所示，對于同一轉(zhuǎn)換深度而言，Ps轉(zhuǎn)換波與直達(dá)波的延時(shí)隨著震中距的減?。▽?yīng)射線參數(shù)p增大）而增加.當(dāng)射線參數(shù)p分別為8.98和4.70s／（°）（相應(yīng)的震中距分別為30°和90°）時(shí)，深度80km的間斷面產(chǎn)生的Ps相的到時(shí)差大約為1s.

對于單道的S波接收函數(shù)也參考上法進(jìn)行動(dòng)校正到震中距為67°后再進(jìn)行疊加（徐強(qiáng)等，2009；Hu et al.，2011）.

在計(jì)算接收函數(shù)的過程中，先對記錄資料進(jìn)行0.04～0.2Hz的帶通濾波，再分別按高斯系數(shù)2.0和1.0計(jì)算P波和S波接收函數(shù)，本文共計(jì)算挑選出1082條P波接收函數(shù)和190條S波接收函數(shù)，涉及到的遠(yuǎn)震事件分布見圖4.

3 結(jié)果與討論

3.1 Moho深度及泊松比

圖3 時(shí)深轉(zhuǎn)換圖Fia.3 Time－depth conversion using the IASP91model

P波接收函數(shù)主要包含地震臺(tái)站下方地殼和上地幔速度間斷面所產(chǎn)生的Ps轉(zhuǎn)換波及其多次反射波（PpPs，PpSs＋PsPs等）的信息.接收函數(shù)中Ps轉(zhuǎn)換波以及多次波的走時(shí)是指轉(zhuǎn)換波以及多次波和直達(dá)P波的走時(shí)差，它取決于間斷面的深度，射線參數(shù)以及臺(tái)站下方P波、S波速度結(jié)構(gòu).利用Moho的Ps和PpSs等震相的走時(shí)信息，可以比較準(zhǔn)確地確定Moho的深度H以及地殼平均縱橫波速比k＝VP／VS.本文采用了接收函數(shù)H－k域搜索疊加方法分別計(jì)算各臺(tái)的Moho深度H、地殼平均縱橫波速比k及平均泊松比.具體的公式推導(dǎo)和方法敘述參考文獻(xiàn)（Zhu and Kanamori，2000）.

圖4 （a）計(jì)算P波接收函數(shù)的遠(yuǎn)震事件分布及（b）計(jì)算S波接收函數(shù)的遠(yuǎn)震事件分布Fia.4 （a）Distribution of teleseismic events used to calculate P receiver functions in this study；（b）Distribution of teleseismic events used to calculate S receiver functions in this study

圖5 MZT臺(tái)遠(yuǎn)震P波接收函數(shù)H－k域搜索疊加（a）馬站臺(tái)單道P波接收函數(shù)及疊加結(jié)果，最上一道為疊加道；（b）H－k域搜索疊加結(jié)果，搜索時(shí)取Vp＝6.2km·s－1，等值線表示加權(quán)振幅規(guī)一化后的大小，圖中振幅最大點(diǎn) H 為36.5±0.3km，VP／VS＝1.86±0.02.Fig.5 Scanning and stacking of P receiver functions in H－k domain at Station MZT（a）The single－channel P receiver functions and stacked results at Station MZT.The top channel is the stacked trace.（b）Results by scanning and stacking.Scale is normalized （VP＝6.2km·s－1）.The crustal thickness and VP／VS beneath Station MZT is 36.5±0.3km and 1.86±0.02respectively.

以馬站臺(tái)（MZT）為例（臺(tái)站位置見圖1），圖5給出了該臺(tái)135條經(jīng)動(dòng)校正后的P波接收函數(shù)及H－k域搜索疊加結(jié)果.圖5a表明，遠(yuǎn)震P波接收函數(shù)中的Ps、PpPs和PpSs＋PsPs都可較好地追蹤識別，圖5b中的十字叉標(biāo)出了H－k域搜索疊加結(jié)果的最大值.

圖6給出了騰沖火山區(qū)9個(gè)臺(tái)站的P波接收函數(shù)經(jīng)過時(shí)差校正后的疊加結(jié)果，臺(tái)站序號按從北向南的順序顯示（各臺(tái)站位置分布見圖1）.圖中清楚地顯示了用虛線連接的 Moho面的Ps、PpPs和PpSs＋PsPs震相.利用H－k域搜索疊加方法，對火山區(qū)各個(gè)臺(tái)站挑出的遠(yuǎn)震P波接收函數(shù)進(jìn)行了搜索疊加，得到了各個(gè)臺(tái)站下方地殼厚度H和地殼平均縱橫波速比k＝VP／VS，由公式σ＝0.5［1－（k2－1）－1］計(jì)算地殼平均泊松比，所得結(jié)果見表1和圖7.

根據(jù)表1和圖7給出的結(jié)果，騰沖火山區(qū)Moho面埋深和泊松比值具有如下的特征：（1）地殼厚度分布在33.5～38km之間，具有明顯的橫向不均勻性，顯示出北南兩端厚而中間薄的上隆形態(tài)，地殼上隆區(qū)最薄處在RHT、RST和SBT臺(tái)，地殼厚度約34km，位于騰沖火山斷裂和盈江—隴川斷裂的交匯區(qū).（2）地殼平均泊松比σ分布在0.262～0.322之間，9個(gè)臺(tái)站下方地殼平均泊松比接近或大于0.3的就有6個(gè)，分布于地殼上隆區(qū)及全新世、晚更新世火山區(qū).顯示出騰沖火山區(qū)為高泊松比分布區(qū).圖7中臺(tái)站下方的Moho面深埋和泊松比結(jié)果是可靠的，而臺(tái)站以外區(qū)域的值是通過插值得到.

圖6 騰沖火山區(qū)9個(gè)臺(tái)站獲得的P波接收函數(shù)疊加結(jié)果及Moho面震相標(biāo)識Fig.6 Stacked results of P receiver functions from 9 stations and the Moho phases at all stations in Tengchong volcanic area

本文運(yùn)用P波接收函數(shù)H－k域搜索疊加方法得到的騰沖火山區(qū)地殼厚度結(jié)果與前人采用不同的研究方法所得的結(jié)果（36～40km厚）具有很好的一致性（吳建平等，2001；王椿鏞等，2002；胡家富等，2003b；賀傳松等，2004b；李永華等，2009；Chen et al.，2013）.但平均縱橫波速比k的研究結(jié)果高于賀傳松等（2004b）的研究結(jié)果.火山區(qū)地殼平均泊松比是研究地殼物質(zhì)成分及是否存在局部熔融狀態(tài)的一個(gè)重要參數(shù)，已有的研究結(jié)果表明：σ＞0.25的介質(zhì)有相對較高的鐵鎂質(zhì)礦物成分，地殼中的流體或部分熔融的介質(zhì)可有較高的VP／VS值（Christensen and Fountain，1975；Fountain and Christensen，1989），這就意味著當(dāng)?shù)貧そ橘|(zhì)內(nèi)存在流體和部分熔融時(shí)都可以引起平均泊松比的顯著增加.騰沖火山區(qū)具有高泊松比（0.29以上）的6個(gè)臺(tái)站下方推測應(yīng)與地幔物質(zhì)上涌導(dǎo)致地殼鎂鐵質(zhì)成分的增加及存在地殼局部熔融有關(guān)，詳細(xì)分析如下：

馬站臺(tái)（MZT）下方地殼平均泊松比值達(dá)0.297，該臺(tái)站位于全新世火山黑空山旁，周圍還分布有大、小空山等7座晚更新世火山，鑒于馬站臺(tái)周邊的火山群在全新世和晚更新世時(shí)期曾多次噴發(fā)，地殼內(nèi)巖漿上升通道內(nèi)存有地幔物質(zhì)上涌殘留物及可能存有局部熔融區(qū)域（巖漿囊），導(dǎo)致該臺(tái)站下方的泊松比值升高.趙慈平等（2006）由相對地?zé)崽荻韧茢嗟尿v沖火山區(qū)現(xiàn)存3個(gè)巖漿囊之一（馬站—曲石之間）正好在馬站臺(tái)的東側(cè).民振臺(tái)（MIZ）位于騰沖火山斷裂帶旁，附近分布有打鷹山全新世火山和金竹坡晚更新世火山，其下方地殼平均泊松比值高達(dá)0.317，推測應(yīng)為地幔鎂鐵物質(zhì)的殘留物所致.熱海臺(tái)（RHT）和熱水塘臺(tái)（RST）下方為地殼上隆區(qū)和巖石圈最薄區(qū)，附近分布有壯觀的高溫溫泉及多座早更新世火山，兩臺(tái)下方地殼平均泊松比值均為0.303，產(chǎn)生高泊松比值的原因可能是該區(qū)域地幔物質(zhì)上涌引起巖石圈、地殼上隆及地殼介質(zhì)內(nèi)存在高溫流體所致.騰沖臺(tái)（TCT）和沙壩臺(tái)（SBT）距騰沖火山斷裂較近，泊松比值分別高達(dá)0.294和0.322，這意味著這兩個(gè)臺(tái)站的下方地殼內(nèi)也可能局部存在熔融狀態(tài)（巖漿囊）.葉建慶等（2003）據(jù)騰沖火山區(qū)微震研究中多次記錄到S波湮滅的地震事件綜合分析推測，在騰沖—沙壩一帶8～14km深度下可能存有巖漿囊，這與本文用高泊松比分布推測出騰沖、沙壩臺(tái)附近可能存有巖漿囊結(jié)果相一致.另外，火山區(qū)內(nèi)的其他3個(gè)臺(tái)站菁口（QKT）、城子山（CZS）和新華（XHT）都距主要斷裂帶較遠(yuǎn)，近旁零星分布有少量早更新世火山，地殼平均泊松比只在0.26～0.27之間，推測這3個(gè)臺(tái)站下方地殼內(nèi)不會(huì)存在介質(zhì)局部熔融的情況.騰沖火山區(qū)地殼平均泊松比分布存在如此大的差異，是該區(qū)域火山活動(dòng)及地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜性和巖漿囊存在可能性的客觀反映.

3.2 巖石圈厚度

巖石圈是漂浮在地幔軟流圈上的一個(gè)堅(jiān)硬層圈，它包括地殼和地幔的頂部.相對于較熱的、部分熔融的低波速的地幔軟流圈而言，巖石圈是一個(gè)剛性的力學(xué)層圈.根據(jù)巖石圈和軟流圈邊界 （LAB）為地震波間斷面的特性，運(yùn)用S波接收函數(shù)探測LAB有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢（Kumar et al.，2005a，2005b；Li et al.，2007）.S波接收函數(shù)利用Sp轉(zhuǎn)換波比S波到達(dá)臺(tái)站早，而多次反射波又在S波之后的原理獲取不被干擾的LAB清晰震相，再采用S波接收函數(shù)的同臺(tái)站疊加方法，從較高分辨率的體波中可成功提取巖石圈的厚度信息.巖石圈的厚度對于火山區(qū)域內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、地幔物質(zhì)上涌、火山成因及其動(dòng)力學(xué)機(jī)制研究有著極其重要的科學(xué)意義.

在本文計(jì)算挑選出的190條S波接收函數(shù)中，圖8給出了騰沖臺(tái)（TCT）經(jīng)動(dòng)校正后的單道S波接收函數(shù)及疊加結(jié)果，圖中S波接收函數(shù)正峰值表示Moho面震相SMp，負(fù)峰值表示LAB震相SLp，兩者均非常清晰.使用IASP91模型 （Kennett et al.，1991）將單道S波接收函數(shù)先進(jìn)行時(shí)深轉(zhuǎn)換后再疊加，圖9給出了騰沖火山區(qū)9個(gè)臺(tái)站經(jīng)時(shí)深轉(zhuǎn)換后的S波接收函數(shù)疊加結(jié)果及震相標(biāo)識（臺(tái)站位置見圖1）.圖9中由正、負(fù)峰值所對應(yīng)的深度給出地殼厚度和巖石圈厚度值.表2中具體列出了騰沖火山區(qū)9個(gè)臺(tái)站及周邊4個(gè)臺(tái)站的由S波接收函數(shù)計(jì)算得到的Moho面和LAB的到時(shí)統(tǒng)計(jì)及轉(zhuǎn)換深度.圖10給出了騰沖火山區(qū)巖石圈的厚度分布.

圖8 騰沖臺(tái)單道S波接收函數(shù)及疊加結(jié)果最上一道為疊加道，正的Moho震相和負(fù)的LAB震相清晰可見.Fig.8 The Single－channel S receiver functions and stacked results at Station TCTThe top channel is the stacked trace，apositive Moho phase and a negative LAB phase are clearly visible.

圖9 火山區(qū)9個(gè)臺(tái)站時(shí)深轉(zhuǎn)換后的S波接收函數(shù)疊加結(jié)果及震相標(biāo)識Fig.9 Stacked results of S receiver functions from 9 stations after the time－depth transform and phase identification at station in Tengchong volcanic area

從表2的S波接收函數(shù)研究結(jié)果得到：騰沖火山區(qū)Moho面的Sp波延時(shí)在4.64～5.12s之間，由時(shí)深轉(zhuǎn)換得到Moho面深度在33.80～37.38km之間.與表1所示的P波接收函數(shù)H－k域搜索疊加得到的 Moho面深度（34.0～38.0km）比較，大部分臺(tái)站運(yùn)用兩種方法得到的Moho面深度結(jié)果具有較好的一致性.使用兩種方法獲得的結(jié)果相互佐證，說明結(jié)果是可信的.在騰沖火山區(qū)周邊的瀘水（LuS）、保山（BaS）、芒市（MaS）和畹町（WaD）4個(gè)臺(tái)站Moho面的Sp波延時(shí)在5.00～5.55s之間，由時(shí)深轉(zhuǎn)換得到Moho面深度在36.50～40.51km之間，略深于火山區(qū).火山區(qū)9個(gè)臺(tái)站的LAB的震相延時(shí)在10.16～11.43s之間，由時(shí)深轉(zhuǎn)換得到LAB深度分布在78.23～88.01km之間.而火山區(qū)外圍周邊4個(gè)臺(tái)站的LAB震相延時(shí)在12.27～13.18s之間，由時(shí)深轉(zhuǎn)換得到LAB深度在94.48～101.49km之間.以上結(jié)果說明，騰沖火山區(qū)的巖石圈比周邊地區(qū)明顯地向上隆起.圖10所給出的騰沖火山區(qū)巖石圈厚度分布圖，圖中臺(tái)站下方的結(jié)果是可靠的，而臺(tái)站之間是依據(jù)插值得到的.

表2 研究區(qū)域臺(tái)站Moho和LAB的深度列表Table 2 The thicknesses of crust and lithosphere beneath stations in study area

圖10 由S波接收函數(shù)獲得的LAB深度分布圖黑色三角形表示臺(tái)站，在三角形右下方的字母表示臺(tái)站代碼.Fig.10 Distribution of the LAB depths obtained by S receiver functions The black triangles represent the stations.The letters at the bottom right of triangles means the code of station.

研究巖石圈／軟流圈的詳細(xì)結(jié)構(gòu)是地球科學(xué)的一個(gè)重要研究課題，了解巖石圈形成及演化對地表構(gòu)造與深部的關(guān)系及地幔深部的動(dòng)力學(xué)過程具有重大的科學(xué)意義.多位專家運(yùn)用不同的方法確定出了我國巖石圈厚度的基本分布（朱介壽等，2006；李延棟，2010；An and Shi，2006）.云南及騰沖火山區(qū)巖石圈厚度分布研究除闞榮舉外，不同的研究者還給出了如下的結(jié)果：周真恒等（1996，1997）從水熱活動(dòng)、深部熱流結(jié)構(gòu)和深部地溫分布諸方面探討怒江以西騰沖地區(qū)的巖石圈熱狀態(tài)也得出該區(qū)軟流圈呈隆起狀態(tài)，頂面埋深僅60～64km.溫度分布在1460～1526℃，已達(dá)到或超過干的或含水地幔巖的固相線，推測該區(qū)域軟流圈地幔巖目前仍處于部分熔融狀態(tài).胡家富等（2005）利用面波和接收函數(shù)聯(lián)合反演滇西地區(qū)殼幔速度結(jié)構(gòu)得到滇西地區(qū)的巖石圈厚度為70km左右.程黎鹿等（2012）應(yīng)用地幔熔融柱反演軟件結(jié)合現(xiàn)今巖石圈厚度（60km），并用地質(zhì)限定條件進(jìn)行計(jì)算，提出了騰沖地區(qū)新生代造山之后經(jīng)歷了巖石圈厚度從約110km→約79km→約110km→約88km→約60km的變化過程.

本文運(yùn)用S波接收函數(shù)方法得到的騰沖火山區(qū)巖石圈的厚度分布（78.23～88.01km）大于前人的研究結(jié)果.本文研究結(jié)果除給出了火山區(qū)巖石圈厚度分布的不均勻性外，還揭示了巖石圈上隆與地質(zhì)構(gòu)造及火山活動(dòng)的關(guān)系：（1）騰沖火山區(qū)巖石圈上隆的形態(tài)主要受騰沖火山斷裂（F3）和盈江—隴川斷裂（F4）的控制，沿F3斷裂兩側(cè)上隆最明顯，巖石圈最薄處正好位于兩條斷裂的交匯區(qū).（2）全新世火山所在的區(qū)域也正是巖石圈上凸最明顯的區(qū)域（見圖1和圖10）.綜上所述，騰沖火山區(qū)的巖石圈厚度較周邊地區(qū)減薄，并在小區(qū)域范圍內(nèi)橫向存在差異，明顯與地質(zhì)構(gòu)造和火山活動(dòng)有關(guān).對比已有的中國巖石圈結(jié)構(gòu)研究結(jié)果（朱介壽等，2006；李延棟，2010；An et al.，2006），滇西區(qū)域不具有印度板塊與歐亞板塊碰撞引起的巖石圈的匯聚與增厚的特性，騰沖火山區(qū)的巖石圈明顯具有由軟流圈上涌（地幔熱物質(zhì)上升）引起巖石圈的拉張與減薄的特性，呈現(xiàn)出穹隆狀態(tài).

4 結(jié)論

本文采用騰沖火山區(qū)9個(gè)及周邊4個(gè)寬頻帶地震臺(tái)站的遠(yuǎn)震數(shù)據(jù)，利用P和S波接收函數(shù)的方法研究了火山區(qū)的地殼厚度、泊松比、巖石圈厚度及其變化.獲得如下的研究結(jié)果：火山區(qū)地殼厚度分布在33.5～38.0km之間，具有北南兩端厚而中間薄的特征，呈中部上隆形態(tài).地殼平均泊松比σ分布在0.262～0.322之間，有6個(gè)臺(tái)站下方均為高泊松比值區(qū)，地殼內(nèi)局部可能存在部分熔融，與前人推測的在馬站東側(cè)和騰沖—沙壩一帶地殼內(nèi)可能存有2個(gè)巖漿囊的認(rèn)識基本一致，巖漿囊的空間區(qū)域范圍需要進(jìn)一步的確定.火山區(qū)巖石圈厚度在78.23～88.01km之間，比周邊地區(qū)都薄.在火山區(qū)的中部位置（騰沖火山斷裂與盈江—隴川斷裂的交匯處），地殼和巖石圈均又呈現(xiàn)出中央部位的再次隆起.

致謝 在本文完成過程中，諸多同行分別提供了其接收函數(shù)研究成果中有關(guān)的資料和計(jì)算方法等信息.兩位匿名審稿人對本文提出了非常具體的修改意見和建議，這對本文的完善提供了巨大幫助，作者在此向他們表示衷心的感謝.

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