阿爾金斷裂西部鄰區(qū)的上地幔各向異性研究

馮永革， 于勇， 陳永順*， 梁曉峰, 王芃

1 北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院理論與應(yīng)用地球物理研究所， 北京　100871 2 中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所， 北京　100029 3 中國地震局地震預(yù)測(cè)研究所， 北京　100036

阿爾金斷裂西部鄰區(qū)的上地幔各向異性研究

馮永革1， 于勇1， 陳永順1*， 梁曉峰2, 王芃3

1 北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院理論與應(yīng)用地球物理研究所， 北京100871 2 中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所， 北京100029 3 中國地震局地震預(yù)測(cè)研究所， 北京100036

摘要本文利用橫波分裂方法對(duì)北京大學(xué)于田流動(dòng)臺(tái)陣記錄的SKS震相進(jìn)行分析，獲到了阿爾金斷裂西部及鄰區(qū)的上地幔各向異性參數(shù).分析結(jié)果顯示，快波偏振方向在整個(gè)研究區(qū)基本呈近E-W向，與研究區(qū)內(nèi)阿爾金斷裂的走向幾乎一致，分裂延遲時(shí)間在0.93～1.20 s之間.綜合研究區(qū)附近前人橫波分裂研究結(jié)果，我們認(rèn)為，在印度和歐亞大陸板塊碰撞作用下，青藏高原北部上地幔軟流圈物質(zhì)向北流動(dòng)，遇到塔里木盆地“克拉通”較厚巖石圈阻擋并發(fā)生了旋轉(zhuǎn)，向東西兩側(cè)流動(dòng)，導(dǎo)致在青藏高原和塔里木盆地邊界地帶軟流圈上地幔橄欖巖中晶格沿近E-W向優(yōu)勢(shì)排列.這一模式顯示阿爾金斷裂可能是一個(gè)巖石圈尺度的大型走滑斷裂：它既控制近地表的上地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也影響了上地幔軟流圈物質(zhì)的流動(dòng).另外，在向塔里木盆地內(nèi)部延伸的臺(tái)站也觀測(cè)到顯著的各向異性和近E-W向的快波偏振方向.這些結(jié)果表明塔里木盆地“克拉通”巖石圈的中、下部分在南部邊界被青藏高原北部上地幔軟流圈流動(dòng)“熱侵蝕”而損失一部分，導(dǎo)致青藏高原軟流圈向東西兩側(cè)的流動(dòng)已經(jīng)延伸到塔里木盆地內(nèi)部.本文的研究結(jié)果揭示克拉通巖石圈“活化”不僅可以在垂直方向發(fā)生(如，巖石圈拆沉或軟流圈上涌導(dǎo)致的熱侵蝕)，也可以在水平方向上發(fā)生，即軟流圈的水平流動(dòng)對(duì)克拉通巖石圈邊界的熱侵蝕作用.

關(guān)鍵詞上地幔各向異性; 巖石圈破壞; 軟流圈流動(dòng); 阿爾金斷裂

1引言

近年來橫波分裂方法被廣泛應(yīng)用于對(duì)地殼、上地幔介質(zhì)的各向異性研究.Vinnik等(1992)是最早采用SKS波研究上地幔物質(zhì)各向異性的.Silver和Chan(1988)發(fā)展了一種更簡潔的方法來觀測(cè)SKS波的分裂.國內(nèi)很多學(xué)者應(yīng)用SKS波分裂對(duì)中國大陸的不同構(gòu)造區(qū)進(jìn)行了許多研究，例如，鄭斯華和高原(1994)分析了中國地震臺(tái)網(wǎng)8個(gè)觀測(cè)臺(tái)站的SKS波分裂現(xiàn)象，羅艷等(2004)就中國大陸及鄰區(qū)作了SKS波分裂研究，常利軍等(2006)利用遠(yuǎn)震SKS波對(duì)云南地區(qū)及青藏高原東北緣地區(qū)的地殼和上地幔各向異性進(jìn)行了研究，F(xiàn)u等(2008)利用遠(yuǎn)震SKS波對(duì)青藏高原南部地區(qū)的上地幔各向異性進(jìn)行了研究，Wang等(2008)通過SKS波分裂同地表GPS形變的耦合關(guān)系討論了青藏高原的殼幔耦合變形機(jī)制，王瓊等(2013)則利用PKS、SKS和SKKS等不同地幔轉(zhuǎn)換震相研究了青藏高原東北緣甘肅臺(tái)網(wǎng)的數(shù)據(jù)，得到了該地區(qū)的上地幔各向異性圖像.

利用SKS波進(jìn)行橫波分裂研究有許多優(yōu)點(diǎn)，比如，震中距在85°～135°時(shí)SKS波近垂直入射，易于與S波分離；SKS波因?yàn)榇┻^液態(tài)外核，可以過濾掉震源側(cè)各向異性對(duì)觀測(cè)結(jié)果的影響.但是由于得到的分裂結(jié)果是核幔邊界到臺(tái)站路徑間的積分效應(yīng)，故很難確定各向異性源區(qū)的具體深度(丁志峰等，1996).目前對(duì)各向異性沿深度的分布，一般認(rèn)為地殼中的各向異性主要由裂隙等引起，而上地幔中的各向異性主要由構(gòu)造應(yīng)力所引起的各向異性礦物晶體定向排列引起.有些學(xué)者認(rèn)為SKS分裂觀測(cè)到的各向異性主要集中在巖石圈中(Chen and ?zalaybey, 1998; Wang et al., 2008)，而有些學(xué)者則更傾向于SKS分裂觀測(cè)到的各向異性更多地代表了軟流圈的運(yùn)動(dòng)特征(Vinnik et al., 1992; Fu et al., 2008).研究表明，各向異性主要集中在地殼和上地幔中(Silver, 1996)，地殼各向異性所能引起的分裂延遲時(shí)間一般為0.1～0.3 s，最多不超過0.5 s, 上地幔各向異性被認(rèn)為是由于橄欖石等礦物晶格的優(yōu)勢(shì)排列引起的，其分裂延遲時(shí)間一般為1.0～2.0 s(Hess, 1964).

本文研究區(qū)域位于青藏高原西北部，塔里木盆地南邊，阿爾金斷裂帶西部，該區(qū)域主要分布有阿爾金及喀喇昆侖兩條大斷裂帶.受印度板塊向北的擠壓，青藏高原和天山是構(gòu)造活動(dòng)的活躍區(qū)域，而塔里木盆地是一個(gè)相對(duì)不活動(dòng)的剛性塊體(Kao et al., 2001)，國內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)塔里木周邊區(qū)域做過相關(guān)研究，丁志峰(1996)對(duì)青藏高原的橫波分裂研究，得出了青藏高原多數(shù)存在橫波分裂現(xiàn)象，且引起橫波分裂的介質(zhì)主要分布在地幔上部等結(jié)論，張洪雙等(2013)利用青海地震臺(tái)網(wǎng)和甘肅地震臺(tái)網(wǎng)2007—2009年記錄的遠(yuǎn)震波形資料，提取S波接收函數(shù)和SKS波分裂參數(shù)，得到了青藏高原東北緣的三維巖石圈厚度分布和上地幔各向異性特征，Herquel和Tapponnier(2005)利用2001年中法聯(lián)合項(xiàng)目“Western Kunlun 2001”得到了塔里木盆地西部及青藏高原西部共7個(gè)臺(tái)站的橫波分裂結(jié)果，分裂延遲時(shí)間在0.4～0.6 s之間.2008年Levin等(2008)利用上述中法聯(lián)合項(xiàng)目記錄的野外資料分別用橫波分裂和接收函數(shù)的方法對(duì)青藏高原西部的地震各向異性進(jìn)行了研究，得出了青藏高原西部橫波分裂現(xiàn)象主要分布在上地幔等結(jié)果.

左旋走滑的阿爾金斷裂是研究區(qū)的主要構(gòu)造.接收函數(shù)研究揭示阿爾金斷裂的南北兩側(cè)存在明顯的地殼厚度差異(Wittlinger et al., 2004)，但是寬角反射結(jié)果又顯示在青藏高原和柴達(dá)木盆地間的地殼厚度是緩慢變化的(Zhang et al., 2011).在該地區(qū)進(jìn)行的震源機(jī)制研究表明許多地震位于下地殼，并有兩個(gè)下地殼地震正位于阿爾金斷裂下部，并且其震源機(jī)制的一個(gè)截面同局部斷裂的走向完全一致，這表明西昆侖和阿爾金斷裂可能切穿了整個(gè)地殼(Huang et al., 2011).而GPS數(shù)據(jù)結(jié)合地震循環(huán)模型聯(lián)合研究表明阿爾金斷裂鄰區(qū)的下地殼和上地幔具有相當(dāng)高的黏度系數(shù)(Hilley et al., 2009).通過地震震源機(jī)制同地震各向異性的聯(lián)合研究也表明在西昆侖地區(qū)的地殼和地幔耦合在一起進(jìn)行變形，而阿爾金斷裂類似板塊邊界(Levin et al., 2013).

本文利用北京大學(xué)在新疆南部布設(shè)的流動(dòng)寬頻帶地震儀臺(tái)陣近12個(gè)月的連續(xù)觀測(cè)波形資料得到了阿爾金斷裂西部地區(qū)的遠(yuǎn)震SKS波分裂結(jié)果，并綜合前人在研究區(qū)附近的研究結(jié)果對(duì)阿爾金斷裂西部及鄰區(qū)的各向異性特征及可能的地球動(dòng)力學(xué)意義進(jìn)行了探討.

2資料與方法

本研究所用地震波形數(shù)據(jù)是2008—2009年北京大學(xué)與新疆自治區(qū)地震局合作沿和田至民豐布設(shè)的10個(gè)寬頻帶流動(dòng)地震觀測(cè)臺(tái)站(北京大學(xué)于田臺(tái)陣)記錄的寬頻帶地震波形資料(圖1a).這些流動(dòng)臺(tái)站使用了REFTEK-130數(shù)字地震記錄器和GURALP-3ESP地震傳感器(帶寬為0.02～30 s)，在為期12個(gè)月臺(tái)陣運(yùn)行期間使用了連續(xù)記錄.

圖1　流動(dòng)臺(tái)站及地震事件分布圖(a) 流動(dòng)臺(tái)站分布圖; (b) 地震事件分布圖.圖a中紅色三角表示布設(shè)的寬頻帶地震臺(tái)站位置.斷層及縫合帶簡寫WKT：西昆侖逆沖帶，ATF：阿爾金斷裂，KF：喀拉喀什斷裂，AKMS：阿尼瑪卿—昆侖—木孜塔格縫合帶，JS：金沙江縫合帶.右上角小圖中白色方框表示研究區(qū)相對(duì)整個(gè)青藏高原的位置.研究區(qū)的1980—2013年間發(fā)生地震的震源位置按深度用不同顏色圓點(diǎn)表示.2008年和2014年兩次MS7.0以上地震的震源機(jī)制在圖中標(biāo)出.圖b黑色三角表示研究區(qū)域中心位置，紅色圓圈表示有效橫波分裂結(jié)果的地震震中位置， 共36個(gè)地震事件.Fig.1　Map of the locations of portable seismic stations and Distribution of earthquakes(a) Map of the locations of portable seismic stations; (b) Distribution of earthquakes. Fig.a Red triangles show the locations of broadband seismic stations. Acronyms for faults and sutures: WKT: West Kunlun Thrust, ATF: Altun Taugh Fault, KF: Karakash Fault, AKMS: A’nyêmaqên-Kunlun-Muztag Suture, JS: Jinsha Suture. Location of our research region relative to the Tibetan plateau is shown as white rectangle in top-right inset. Earthquakes from ISC between 1980—2013 are shown as dots color-coded with different depths. Harvard GCMT solutions for 2008 and 2014 MS7.0 events are shown on the map. Fig.b Black triangle is the center of the research area, and red circles show the locations of earthquake events used in the analysis.

根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)地震信息中心的PDE地震目錄，本文選取了在臺(tái)陣布設(shè)期間震級(jí)大于5.5級(jí)，震中距在85°～135°之間的地震波形數(shù)據(jù)(圖1b).經(jīng)過對(duì)資料的處理、篩選，舍去了信噪比低、記錄差的臺(tái)站，得到了各臺(tái)站下方的橫波分裂參數(shù).

SKS波在傳播途中，經(jīng)過核幔邊界時(shí)會(huì)發(fā)生波型的轉(zhuǎn)換，在臺(tái)站接收端路徑上由在液態(tài)外核中傳播的P波轉(zhuǎn)換為地幔中傳播的S波.因?yàn)镻波與S波在核幔邊界的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換獲得的S波只有徑向分量SV波，沒有切向分量SH波.對(duì)于各向同性的地幔物質(zhì)，SV波在穿過整個(gè)地幔之后不發(fā)生分裂，在臺(tái)站也只接收到SV波，而沒有SH波分量，即

(1)

(2)

式中R(t)，T(t)分別表示水平徑向與水平切向分量的記錄，s(t)表示轉(zhuǎn)換后的SV波.但是，若在臺(tái)站接收端射線經(jīng)過的地幔中存在各向異性物質(zhì)，則轉(zhuǎn)換的SV波會(huì)分裂為互相垂直的快波與慢波,公式為

(3)

(4)

式中φ表示快波偏振方向，δt表示快慢波延遲時(shí)間.

如上所述，切向分量的能量強(qiáng)弱是判斷是否存在各向異性介質(zhì)的關(guān)鍵.當(dāng)SKS波近似垂直入射，且觀測(cè)到較強(qiáng)的切向分量時(shí)，可認(rèn)為在SKS波傳播路徑上有各向異性物質(zhì)存在；若切向分量很弱，則存在兩種可能性：一種可能是在SKS波經(jīng)過路徑上沒有各向異性物質(zhì)存在，另一種可能是有各向異性存在且SKS波的入射方向正好與各向異性對(duì)稱軸平行或垂直.

本文采用Silver和Chan (1991)提出的最小切向能量法，取快波偏振方向φ在-90°～90°，δt在0～4 s范圍內(nèi)，進(jìn)行兩個(gè)參數(shù)的搜索，采用數(shù)據(jù)處理后水平切向分量能量最小的一對(duì)(φ,δt)作為分裂參數(shù).具體步驟如下：

(1) 依據(jù)已知地震目錄對(duì)地震波形資料進(jìn)行預(yù)處理，選出震相相對(duì)清楚且信噪比較好的記錄.

(2) 對(duì)選出的資料做0.04～0.2 Hz的帶通濾波處理，以提高資料信噪比及資料處理精度.

(3) 對(duì)經(jīng)過預(yù)處理的資料進(jìn)行分析，并旋轉(zhuǎn)掃描水平向記錄，找出切向能量最小的(φ,δt)作為SKS波分裂參數(shù).

(4) 在去掉各向異性影響并做歸一化處理后，重建地震記錄圖，并比較徑向和切向波形以及快慢波波形的一致性.

(5) 檢查含有各向異性影響及去掉影響后水平的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡.

(6) 檢查水平切向能量在(φ,δt)范圍內(nèi)的收斂圖.

滿足切向能量較小、歸一化處理后快慢波一致性很好、去掉各向異性影響后質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡由橢圓變?yōu)榻浦本€且切向能量在(φ,δt)范圍內(nèi)收斂這三個(gè)判定準(zhǔn)則的結(jié)果是一個(gè)可靠的SKS波分裂結(jié)果(圖2).對(duì)于同一臺(tái)站通過分析多個(gè)地震事件進(jìn)而得到多個(gè)不同分裂參數(shù)的情況，由于多次測(cè)量的參數(shù)相差不大，我們采用加權(quán)平均的方法得到臺(tái)站平均分裂參數(shù).

3計(jì)算結(jié)果

依據(jù)上述方法及過程，我們對(duì)新疆南部沿和田至民豐布設(shè)的北京大學(xué)于田臺(tái)陣10個(gè)臺(tái)站的記錄進(jìn)行了處理分析.其中7個(gè)臺(tái)站觀測(cè)到顯著的SKS波分裂現(xiàn)象(表1，圖3).

表1　各臺(tái)站SKS分裂結(jié)果*

注:*其中快波偏振方向?yàn)榕c北夾角，順時(shí)針為正值.

觀測(cè)獲得的各向異性方向大致沿近E-W方向(圖4)，與阿爾金斷裂的走向基本一致，反映在塔里木盆地南緣，上地幔的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)方向受到阿爾金斷裂的控制.而Levin等(2008)在和田附近的臺(tái)站獲得的分裂結(jié)果與我們的結(jié)果類似，主要為近E-W向的快波偏振方向.而使用中國地質(zhì)科學(xué)院同臺(tái)灣中央研究院在和田附近布設(shè)的臨時(shí)臺(tái)站寬頻帶數(shù)據(jù)分析獲得的各向異性結(jié)果也同我們的觀測(cè)結(jié)果非常一致，快波偏振方向表現(xiàn)為近E-W向，同臨近的阿爾金斷裂的走向基本一致(Levin et al., 2013)，表明左旋走滑的阿爾金斷裂對(duì)研究區(qū)的地幔各向異性起主導(dǎo)作用.同時(shí)研究區(qū)臨近阿爾金斷裂的地震震源機(jī)制的主壓應(yīng)力軸表現(xiàn)為NE-SW向，同GPS的觀測(cè)基本一致；而主拉伸應(yīng)力軸的方向也基本為近E-W向，同地殼內(nèi)部東西向拉伸變形相一致(Levin et al., 2013).

圖2　XJ07臺(tái)站記錄的2008年9月1日04點(diǎn)00分39秒發(fā)生的地震的SKS波分裂結(jié)果圖(a) 藍(lán)色虛線和紅色實(shí)線分別為矯正前和矯正后的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡，橫縱坐標(biāo)分別表示徑向和切向方向； (b)切向方向能量等值線圖，橫縱坐標(biāo)分別表示快慢波時(shí)間延遲和快波偏振方向， 兩條藍(lán)線的交點(diǎn)為最優(yōu)解，灰色區(qū)域?yàn)檎`差； (c) 藍(lán)色虛線和紅色實(shí)線分別為矯正后的徑向和切向SKS波波形； (d) 藍(lán)色虛線和紅色實(shí)線分別為矯正后振幅歸一化的快波和慢波波形.Fig.2　SKS wave splitting result of the event happened on 2008/09/01 04∶00∶39 recorded by XJ07(a) The blue dashed line and the red solid line are tracks of particle movement before and after the splitting correction, and the lateral axis and vertical axis are radial and transversal direction respectively; (b) Contour map of the transverse component energy. The lateral axis and vertical axis are the delay time and the fast polarization direction respectively. The intersection point of the two blue lines is the optimum result and the grey area is the uncertainty zone; (c) The blue dashed line and the red solid line are corrected SKS waveforms in the radial and transversal component respectively; (d) The blue dashed line and the red solid line are corrected and amplitude normalized fast and slow waveform.

圖3　北京大學(xué)于田臺(tái)陣7個(gè)臺(tái)站SKS波分裂結(jié)果每條線段表示該臺(tái)站記錄的SKS波分裂結(jié)果的快波分裂方向和分裂延遲，內(nèi)外圈的時(shí)間延遲分別為1 s和2 s.Fig.3　Results of the SKS wave splitting of each station The bars show the SKS wave splitting results of each event recorded by the station, and the circles indicates the delay time as long as 1 s and 2 s respectively.

圖4　研究區(qū)附近的橫波分裂結(jié)果紅色短線為本研究的結(jié)果；淡藍(lán)、藍(lán)色和綠色短線圖標(biāo)為前人的研究結(jié)果(淡藍(lán)色： Wu等(2015); 綠色：Levin等(2008, 2013)；藍(lán)色：Zhao等(2010); Chen等(2010); Kind和Yuan (2010), 來自： http:∥splitting.gm.univ-montp2.fr/DB/public/searchdatabase.html).右上角黑色短線表示的為1 s的分裂延遲時(shí)間.Fig.4　SKS splitting results around our research region Red bars show our results in this study. Light blue, blue and green bars show previous results (Light blue ones are from Wu et al. (2015); Green ones are from Levin et al. (2008,2013); Blue ones are from Zhao et al. (2010); Chen et al. (2010) and Kind and Yuan (2010), which are collected in a shearwave splitting database: http:∥splitting.gm.univ-montp2.fr/DB/public/ searchdatabase.html).

由計(jì)算結(jié)果可見，新疆南部沿和田至民豐存在明顯的上地幔各向異性層，且由西向東存在分裂延遲時(shí)間逐漸減小的趨勢(shì).本文中所使用的分析方法無法得到各向異性層所在的具體深度，這是由于SKS波分裂方法得到的是傳播路徑中各向異性物質(zhì)影響的累加結(jié)果.

另外，北京大學(xué)于田臺(tái)陣中有3個(gè)臺(tái)站無法得到明確的SKS波分裂結(jié)果，主要是由于臺(tái)站資料信噪比差，無法分離出明顯的SKS波震相，但并不能得出臺(tái)站下方上地幔不存在各向異性的結(jié)論.

4討論和結(jié)論

4.1本文的橫波分裂研究結(jié)果和該地區(qū)前人的研究結(jié)果均揭示青藏高原中北部同塔里木盆地交界帶上地幔存在明顯的各向異性，快波偏振方向在該地區(qū)沿近E-W向有明顯的優(yōu)勢(shì)排列方向，基本上與本地區(qū)沿阿爾金斷裂的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)吻合.我們認(rèn)為，受印度和歐亞大陸板塊碰撞作用控制的青藏高原中北部上地幔軟流圈物質(zhì)向北的流動(dòng)，遇到塔里木盆地“克拉通”較厚巖石圈阻擋而發(fā)生了旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而向東西兩側(cè)流動(dòng)，導(dǎo)致在青藏高原北部和塔里木盆地邊界地帶軟流圈上地幔橄欖巖中晶格沿近E-W向優(yōu)勢(shì)排列，引起研究區(qū)內(nèi)遠(yuǎn)震SKS震相觀測(cè)到的顯著各向異性和近E-W向快波偏振方向.而震源機(jī)制分析顯示阿爾金斷裂附近的殼內(nèi)變形同樣以東西向伸展為主，這表明在阿爾金斷裂附近地殼內(nèi)變形方向和上地幔變形方向是相互一致的，暗示殼幔結(jié)構(gòu)是相互耦合的(Levin et al., 2013)，這一模式顯示阿爾金斷裂是一個(gè)巖石圈尺度的大型走滑斷裂：它既控制地表的上地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也影響了上地幔軟流圈物質(zhì)的流動(dòng).而現(xiàn)有的遠(yuǎn)震層析成像的結(jié)果也表明，在塔里木盆地和青藏高原北部阿爾金斷裂帶附近存在明顯的東西向延伸的上地幔低速區(qū)(Zhao et al., 2014)，這同本文的觀測(cè)是相一致的.

4.2延伸到塔里木盆地內(nèi)部近40 km的XJ10臺(tái)站也觀測(cè)到顯著的各向異性，也顯示近E-W方向的快波偏振方向(圖4)，臨近的近南北走向流動(dòng)臺(tái)陣的類似結(jié)果可以延伸到塔里木盆地內(nèi)部近150 km(Levin et al., 2013).這些結(jié)果顯示塔里木盆地“克拉通”巖石圈南部邊緣的中、下部分因?yàn)槭艿角嗖馗咴辈可系蒯＼浟魅Φ臋M向流動(dòng)的“熱侵蝕”作用，有部分已經(jīng)被破壞，導(dǎo)致青藏高原北部軟流圈向東西兩側(cè)的流動(dòng)已經(jīng)延伸到塔里木盆地內(nèi)部近100 km.本文的研究結(jié)果揭示克拉通巖石圈“活化”不僅可以在垂直方向發(fā)生(如，巖石圈拆沉或軟流圈上涌導(dǎo)致的熱侵蝕)，也可以發(fā)生在水平方向，即軟流圈的水平流動(dòng)導(dǎo)致的克拉通巖石圈邊界的熱侵蝕作用.類似的結(jié)果在鄂爾多斯克拉通巖石圈南部邊界也被觀測(cè)到(于勇等，2016).

4.3本文揭示的塔里木盆地克拉通巖石圈在其南部邊界正在發(fā)生的軟流圈水平流動(dòng)的熱侵蝕作用有待未來該地區(qū)較精細(xì)的區(qū)域地震層析成像(速度結(jié)構(gòu))研究結(jié)果來驗(yàn)證.

致謝感謝新疆地震局王海濤局長、和田地震局李洪銘局長，感謝新疆地震局及和田地震局一起從事野外工作的李曉東，吐爾遜等同仁和師傅，幫助我們順利完成野外流動(dòng)臺(tái)陣數(shù)據(jù)采集，為本研究奠定了重要基礎(chǔ).本文的研究獲得了國家自然科學(xué)基金委(91128210； 41404051；41574056)、國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展(973)計(jì)劃(2012CB417301)、和中國地震科學(xué)臺(tái)陣探測(cè)-南北地震帶北段(201308011)項(xiàng)目資助.

References

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(本文編輯劉少華)

Upper mantle anisotropy analysis around the western Altun Tagh fault

FENG Yong-Ge1, YU Yong1, CHEN Yong-Shun1*, LIANG Xiao-Feng2, WANG Peng3

1InstituteofTheoreticalandAppliedGeophysics(ITAG),SchoolofEarthandSpaceSciences,PekingUniversity,Beijing100871,China2InstituteofGeologyandGeophysics,ChineseAcademyofScience,Beijing100029,China3InstituteofEarthquakeScience,ChinaEarthquakeAdministration,Beijing100036,China

AbstractWe conducted SKS wave splitting method to analyze teleseismic data from broadband temporary seismic stations deployed by Peking University near Yutian, Xinjiang province in China at the boundary of the Tarim basin and Tibetan plateau. All the fast polarization directions share a common preferred E-W orientation in the study area, showing a good correlation with the strike of the Altun Tagh fault in the area. The delay times range from 0.93 s to 1.20 s. Considering all the shear wave splitting measurements around this area, we postulate that the E-W fast polarization direction may be caused by the eastward escaping mantle flow of the northern Tibet beneath the left-lateral slipping Altun Tagh fault, which is prevented from moving northward by the thick lithosphere of the Tarim basin. Our observation implies that the Altyn Tagh fault could be a large lithospheric-scale strike-slip fault which not only controls the surface deformation observed by GPS measurements but also the upper mantle flow observed by the SKS splitting observations such as our result reported here. Another interesting observation is that this E-W fast polarization direction could be seen at the stations extending north into the interior of the Tarim basin, indicating the cold “cratonic” Tarim lithosphere could be thermally eroded away by this eastward escaping Tibetan asthenospheric flow at its southern boundary. Our inference suggests that the reactivation of the cratonic lithosphere may also take place leading by the horizontal asthenospheric flow at the boundary.

KeywordsUpper mantle anisotropy; Craton distruction; Asthenospheric flow; The Altyn Tagh fault

基金項(xiàng)目國家自然科學(xué)基金委(91128210， 41404051，41574056 )、國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展(973)計(jì)劃(2012CB417301)項(xiàng)目聯(lián)合資助.

作者簡介馮永革，男，工程師，主要從事地球物理野外觀測(cè)及地震學(xué)研究. E-mail: fengyg@pku.edu.cn *通訊作者陳永順，男，教授，主要從事地震大地構(gòu)造學(xué)和海洋地球物理學(xué)研究. E-mail: johnyc@pku.edu.cn

doi:10.6038/cjg20160508 中圖分類號(hào)P541

收稿日期2016-02-03，2016-03-30收修定稿

馮永革， 于勇， 陳永順等. 2016. 阿爾金斷裂西部鄰區(qū)的上地幔各向異性研究.地球物理學(xué)報(bào)，59(5):1629-1636,doi:10.6038/cjg20160508.

Feng Y G, Yu Y, Chen Y S, et al. 2016. Upper mantle anisotropy analysis around the western Altyn Tagh fault.ChineseJ.Geophys. (in Chinese),59(5):1629-1636,doi:10.6038/cjg20160508.