對于地震剪切波分裂各向異性源深度的估計(jì)是一個難題。對于中國大陸，主要采用了菲涅兒帶分析（Alsina and Snieder，1995）方法，但這種方法難以區(qū)分出到底是巖石圈地幔，還是軟流層是地震剪切波各向異性的主要源。一些研究者（如，Becker et al.，2006；Conrad et al.，2007）提出了地幔動力學(xué)模型預(yù)測的快波方向與觀測到的快波方向之間的對比分析的方法，它可以推斷地震剪切波各向異性源的深度，并進(jìn)一步區(qū)分各向異性源主要存在的深度范圍。利用這種方法，朱濤（2018）曾經(jīng)對云南地區(qū)的剪切波各向異性源深度進(jìn)行過估計(jì)，但是他建立的地球動力學(xué)模型沒有考慮巖石圈厚度和粘度的橫向變化，所以在本文中，改進(jìn)了朱濤（2018）的地球動力學(xué)模型，重新進(jìn)行了估算。

本文在朱濤（2018）的基礎(chǔ)上，建立了一種同時考慮了巖石圈厚度和地幔橫向粘度變化的區(qū)域地幔對流模型，然后據(jù)此估算了云南地區(qū)剪切波各向異性源的深度，并推測了其剪切變形程度和控制機(jī)制。

本文將地幔對流速度方向和地幔對流導(dǎo)致的地幔最大水平拉張速率方向（應(yīng)變率張量最大拉伸軸的水平投影）（如，Gaboret et al.，2003；Behn et al.，2004；Forte et al.，2010）近似作為地震剪切波分裂的快波方向。

在分析中，由于用于對比分析的觀測到的剪切波分裂的快波方向的不確定性不大于10°（圖1），所以認(rèn)為預(yù)測值（即，地幔對流速度方向和/或最大水平拉張速率方向）與觀測值（圖1中的快波方向）角度差異小于20°時，地幔對流會對地震各向異性的形成產(chǎn)生重要的影響。為便于分析，將云南地區(qū)分為4個區(qū)域，分別為云南西北部（NWYN）、西南部（SWYN）、東部（EYN）和四川盆地及其西緣（SB）（圖1）。考慮到云南東部區(qū)域（EYN）的巖石圈厚度和剪切波分裂的快極化方向以北緯26°N為界存在顯著的差異（圖1），因此進(jìn)一步將其分為北緯26°N以南（EYN26S）和以北（EYN26N）兩個區(qū)域。根據(jù)安美建和石耀霖（2006）的結(jié)果，這些區(qū)域的平均巖石圈厚度分別約為140 km（NWYN）、90 km（SWYN）、110 km（EYN26S）、150km（EYN26N）和170 km（SB）。

圖1. 云南地區(qū)地震剪切波分裂各向異性

預(yù)測的快波方向與觀測值之間的平均角度差異見圖2?？梢酝茢喑?，軟流層各向異性對云南西南部區(qū)域和東部區(qū)域北緯26°N以南的剪切波分裂具有明顯的貢獻(xiàn)；在云南西南部區(qū)域和東部區(qū)域北緯26°N以南，導(dǎo)致剪切波分裂的軟流層可能處于大剪切變形狀態(tài)，主要受地幔流動方向/流動平面模式控制，而四川盆地及其西緣的則處于小剪切變形狀態(tài)，主要受應(yīng)變模式的控制。

圖2 模型預(yù)測的不同區(qū)域的（a）地幔對流速度方向和（b）地幔最大水平拉張速率方向與快波方向之間的平均角度差異隨深度的變化。

   本文章最重要的貢獻(xiàn)是提出了一種同時考慮了巖石圈厚度和地幔橫向粘度變化的區(qū)域地幔對流模型，然后據(jù)此估算了云南地區(qū)剪切波各向異性源的深度，并推測了其剪切變形程度和控制機(jī)制。成果對于理解云南地區(qū)的地球內(nèi)部圈層間的相互作用和探討地震孕育的動力學(xué)環(huán)境等方面具有重要作用。

【研究成果發(fā)表于“朱濤，馬小溪. 2021. 基于巖石圈厚度和地幔橫向粘度變化的地幔對流模型重估云南地區(qū)剪切波各向異性源的深度. 地學(xué)前緣（中國地質(zhì)大學(xué)（北京）；北京大學(xué)）， 28（2）：284 – 295”。研究受“地震動力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金(LED2017B08)和國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(41974103)”資助。】

【相關(guān)文獻(xiàn)列表】

Alsina D, Snieder R. 1995. Small-scale sublithospheric continental mantle deformation: constraints from SKS splitting observations. Geophysical Journal International, 123: 431-448.

Becker T W, Chevrot S, Schulte-Pelkum V, et al. 2006. Statistical properties of seismic anisotropy predicted by upper mantle geodynamic models. Journal of Geophysical Research, 111, B08309, doi:10.1029/2005JB004095.

Conrad C P, Behn M D, Silver P G. 2007. Global mantle flow and the development of seismic anisotropy: Differences between the oceanic and continental upper mantle. Journal of Geophysical Research, 112, B07317, doi:10.1029/2006JB004608.

安美健，石耀霖. 2006. 中國大陸巖石圈厚度分布研究. 地學(xué)前緣，13（3）：23-30.

朱濤. 2018. 基于地幔動力學(xué)模擬推斷云南地區(qū)剪切波各向異性源的深度. 地球物理學(xué)報，61（3），948-962

【作者簡介】

朱濤，中國地震局地球物理研究所，研究員，博士生導(dǎo)師。目前主要從事地震電阻率實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬和數(shù)據(jù)處理分析、大地電磁測深和電阻率層析成像（高密度電法）探測及應(yīng)用、以及地球動力學(xué)數(shù)值模擬。承擔(dān)了國家自然基金面上項(xiàng)目3項(xiàng)、中蒙國際合作項(xiàng)目專題1項(xiàng)、國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目專題1項(xiàng)、973項(xiàng)目子課題1項(xiàng)、教育部回國留學(xué)人員科研啟動基金項(xiàng)目1項(xiàng)、中國地震局行業(yè)專項(xiàng)專題1項(xiàng)、地震動力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目2項(xiàng)、以及多項(xiàng)院所長基金項(xiàng)目。在學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表研究論文60余篇，曾獲得山東省科技進(jìn)步獎二等獎（排名第3）一項(xiàng)。目前，主要致力于用電阻率層析成像（高密度電法）進(jìn)行室內(nèi)巖石實(shí)驗(yàn)和野外觀測試驗(yàn)來探索地震電阻率監(jiān)測預(yù)報的觀測技術(shù)和方法；用電阻率層析成像（高密度電法）探測地電觀測臺站的電性結(jié)構(gòu)并建立地電模型；用大地電磁測深來探測地震危險區(qū)、工業(yè)開采區(qū)（如，頁巖氣、干熱巖等）等的電性結(jié)構(gòu)并探討（誘發(fā)）地震孕育和發(fā)生的環(huán)境和機(jī)制；以及利用地球動力學(xué)數(shù)值模擬手段，研究和探索西太平洋板塊俯沖的動力學(xué)過程、地震孕育和火山噴發(fā)的深部動力學(xué)環(huán)境、動力學(xué)過程和地震剪切波各向異性形成的機(jī)制、深度等。