青藏高原東南緣橫跨中國西南的四川和云南兩省，以印度?歐亞板塊碰撞過程形成的復(fù)雜的新生代構(gòu)造為特征。從地震的角度來看，研究區(qū)域(21 °N～29.5 °N，97.5 °E～107.5 °E)位于地震危險性很高的青藏高原東南緣的南北地震帶南段，該區(qū)域內(nèi)地震頻發(fā)，中國歷史上有記載的大地震(Mw > 7)中，有三分之一以上發(fā)生在該區(qū)域。從構(gòu)造的角度來看，研究區(qū)域位于西部高原中心地帶和東部穩(wěn)定的華南塊體之間，是高度形變的青藏高原與揚子塊體的過渡區(qū)。青藏高原東南緣作為高原的邊緣地帶，地震活動頻繁，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，是檢驗青藏高原變形模式的熱點區(qū)域和理想場所。因此對該地區(qū)地殼結(jié)構(gòu)的精細化研究可能對解釋青藏高原變形模型的區(qū)分和地震危險性評估起到關(guān)鍵作用。

首先我們使用了2010年9月由中國地震局地球物理研究所牽頭的“中國地震科學探測臺陣—南北地震帶南段”項目在青藏高原東南緣布設(shè)的350套寬頻帶流動地震臺站在2011年6月到2014年2月記錄到的遠震體波和面波數(shù)據(jù)分別計算瑞雷面波頻散曲線(10～60 s)、ZH振幅比(12～60 s)和接收函數(shù)(0～12 s)。其次，使用了Shen等(2016)利用背景噪聲面波層析成像方法得到的光滑S波速度模型作為初始模型，用來提高最終反演得到的S波速度模型的準確性。接下來，對研究區(qū)內(nèi)的每個臺站采用Zhang和Yao (2017)提出的分步線性反演算法聯(lián)合反演上述三種資料得到一維S波速度結(jié)構(gòu)，通過插值得到研究區(qū)新的三維S波速度模型。最后探討新模型顯示出的構(gòu)造意義。

圖1 聯(lián)合反演4505臺站下方S波速度結(jié)構(gòu). (a) 瑞雷面波相速度, 誤差由藍色標準誤差棒表示. (b) 瑞雷面波ZH振幅比, 誤差由藍色標準誤差棒表示. (c) 接收函數(shù), 誤差由灰色帶狀表示. 圖(a-c)中紅色實線表示由聯(lián)合反演模型正演得到的數(shù)據(jù), 黃色虛線表示由初始模型正演得到的數(shù)據(jù). 圖(d)中藍色實線表示由Shen等(2016)得到的S波速度初始模型, 紅色實線表示聯(lián)合反演得到的S波速度模型.

圖2 深度為2 km (a)、4 km (b)、10 km (c)、15 km (d)、20 km (e)、30 km (f)、40 km (g)和50 km (h) S波速度水平切片.

本研究首次利用在青藏高原東南緣布設(shè)的密集臺陣數(shù)據(jù)，采用接收函數(shù)、面波頻散和ZH振幅比聯(lián)合反演的方法獲得了高分辨率的S波速度結(jié)構(gòu)。相比于前人的面波直接反演以及接收函數(shù)和面波頻散聯(lián)合反演獲得的S波速度結(jié)構(gòu)，我們加入ZH振幅比后的聯(lián)合反演結(jié)果不僅得到了中下地殼低速體的分布情況，而且還給出了與研究區(qū)地表地形和地質(zhì)分布情況有很好相關(guān)性的最上層地殼的速度結(jié)構(gòu)，因此速度模型更加精細且是前人在該研究區(qū)域沒有做過的。對更好地了解青藏高原的構(gòu)造演化、地殼形變及地震危險性評估起到重要作用。

研究成果發(fā)表于地球物理學報。本研究受國家自然科學基金項目(41774056、41941016-01、41974100和41604074)資助。

【參考文獻】

[1]      Shen W S, Ritzwoller M H, Kang D, et al. 2016. A seismic reference model for the crust and uppermost mantle beneath China from surface wave dispersion. Geophys. J. Int., 206: 954–979. doi:10.1093/gji/ggw175

[2]      Zhang P, Yao H J, 2017. Stepwise joint inversion of surface wave dispersion, Rayleigh wave ZH ratio, and receiver function data for 1D crustal shear wave velocity structure. Earthq. Sci., 30(5–6): 229–238. doi:10.1007/s11589–017–0197–0

【作者簡介】

高天揚，男，1995年8月生，山西大同人。2017年畢業(yè)于成都理工大學地球物理學院地球物理學專業(yè)，獲理學學士學位。同年9月進入中國地震局地球物理研究所攻讀碩士學位，2019年9月碩轉(zhuǎn)博開始攻讀博士學位，師從丁志峰研究員。主要從事地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)方面的研究。