川滇地區(qū)位于青藏高原東南緣，地殼變形嚴重，區(qū)域構(gòu)造復雜，長期以來被視為研究青藏高原物質(zhì)側(cè)向逃逸的天然試驗場。多種地球物理探測結(jié)果顯示川滇地區(qū)存在弱中下地殼，表明川滇地區(qū)可作為高原物質(zhì)擠出的通道。然而，不同研究獲得的弱地殼分布模式呈現(xiàn)出一定的差異性，從而導致研究學者對高原物質(zhì)擠出的深層動力學成因認識不清。

圖1 川滇地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造背景及臺站、事件分布圖。三角形及圓形分別代表川西流動臺陣和喜馬拉雅一期流動臺陣，五角星代表本次研究中使用的地震事件。右上角子圖為事件數(shù)量-深度分布圖

中國地震局地球物理研究所張風雪研究員團隊利用自主研發(fā)的殼內(nèi)震相走時拾取軟件包TIMCPOT，測量了喜馬拉雅一期和川西流動臺陣（圖1）記錄的81585條高精度初至P波走時數(shù)據(jù)（圖2）。通過基于波前快速行進法的走時層析成像方法，進一步構(gòu)建了川滇地區(qū)三維高分辨地殼速度結(jié)構(gòu)（圖3）。

圖2 走時-震中距分布圖。藍色點為本次研究使用的走時數(shù)據(jù)，其他顏色點為理論走時數(shù)據(jù)

成像結(jié)果顯示，研究區(qū)內(nèi)高速異常主要位于峨眉山大火成巖省核心區(qū)域，暗示了與古地幔柱活動有關(guān)的遺跡。研究區(qū)內(nèi)低速異常的分布特征較為復雜。在上地殼，低速異常主要沿走滑斷裂帶呈條帶狀分布，表明淺部低速異常與走滑斷裂帶的剪切變形關(guān)聯(lián)性強。在中下地殼，低速異常分布范圍廣，并不局限于斷裂帶內(nèi)。另外，在20km深度，低速異常繞高速異常呈倒U型分布，暗示著中下地殼低速物質(zhì)在大火成巖省北部分為兩支，表明低速物質(zhì)的側(cè)向逸出可能受峨眉山大火成巖省的影響。

圖3 川滇地區(qū)地殼不同深度P波速度擾動圖

研究使用殼內(nèi)震相走時拾取軟件TIMCPOT開展川滇地區(qū)初至P波走時測量工作，獲得了可靠性和準確度均較高的走時數(shù)據(jù)集，為構(gòu)建高分辨地殼速度結(jié)構(gòu)模型奠定了基礎(chǔ)。研究還獲得了川滇地區(qū)精細速度結(jié)構(gòu)特征，結(jié)果顯示中下地殼低速異常與上地殼低速異常特征不同，表明淺部、深部低速結(jié)構(gòu)具有不同成因，且峨眉山大火成巖省下方高速結(jié)構(gòu)對中下地殼低速弱物質(zhì)的側(cè)向逸出具有控制作用。研究結(jié)果有助于理解區(qū)域變形過程，為后續(xù)探討川滇地區(qū)深部動力學成因、理解青藏高原構(gòu)造變形過程提供有力約束。該成果2024年發(fā)表于學術(shù)期刊《Seismological Research Letters》（Liya Hu, Fengxue Zhang, Yu Li; Crustal Velocity Structure of the Sichuan–Yunnan Block Revealed by High‐Quality Crustal Phase Travel Time. Seismological Research Letters 2024; doi: https://doi.org/10.1785/0220230181），受國家自然科學基金（41874072），自然資源部深地科學與探測技術(shù)實驗室開放課題（Sinoprobe Lab 202222）和中國地震局地球物理研究所基本科研業(yè)務(wù)專項（DQJB23X13）共同資助。

【作者簡介】

胡莉婭，女，1999年生，博士研究生，主要從事地震體波走時層析成像方面研究。

張風雪，男，1984年生，研究員，主要從事地球深部構(gòu)造及動力學方面的研究。