青藏高原地区地壳上地幔顶部衰减成像模型及其地球动力学意义.pdf

中国地球科学联合学术年会 2014 ·1994 · 青藏高原地区地壳-上地幔顶部衰减成像模型及其地球动力学意义 赵连锋 1* 谢小碧 2 范娜 1 姚振兴 1 100029 ; CA 95064 青藏高原是由印度板块与欧亚板块碰撞和挤压造成的。在形成过程中,高原受到整体抬升,内部物质在挤压和重力的双重作用下从内部向四周流动。基于这一设想提出的下地壳流模型能够较好地解释青藏高原的演化和地表形变特征,并得到一些地质学和地球物理学观测资料的支持。然而,由于缺少对下地壳中动力学过程的直接观测,对地壳内物质流动的具体分布仍未取得较为一致的认识。陆陆碰撞与高原形成的动力学过程会产生强烈的热运动。地壳-上地幔热传递以及由此产生的温度变化会改变岩石材料的本构关系,影响到地质块体的流变学特性。这一变化不仅支配着下地壳流动的模式,同时也会影响地震波速度和衰减的变化。因此,研究地壳和上地幔中地震波的衰减和速度变化有可能为地壳流的分布形态提供一定的约束。 利用宽频带波形资料,我们研究了Lg 波在青藏高原及邻近地区地壳中的衰减,建立了一个宽频带高分辨的地壳衰减模型[Zhao et al., 2013] 。并利用这一衰减模型约束了地壳物质流的分布形态,通过统计学方法建立了衰减与区域构造之间的联系, 揭示了青藏高原以其巨厚的地壳和强烈的衰减显著区别于东北和华北地壳。在青藏高原地壳中,地震Lg 波的强衰减区分布与上地幔顶部Pn 波低速区分布存在较强的相关关系,揭示出二者可能具有共同的热成因机制。解答 Lg 波强衰减的成因究竟是下地壳因素还是地表沉积或浅层热液引起的,需要了解上地幔顶部的地震衰减分布,如 Sn 波 Q 值模型。将Sn 波和 Lg 波衰减的异同进行比较,有可能对不同物理过程发生的深度进行推测,并进一步揭示壳幔之间软弱层的分布以及下地壳流存在的形态。 在青藏高原及其周边区域, 分布有 18 个中国国家数字地震台网的台站, 21 个全球地震台网的台站, 182 个流动台网的台站,记录了 1995 年以来的区域地震事件。我们挑选了来自 270 个 m b 左右地壳内地震的高信噪比切向分量波形数据,从中提取 - Hz 的 Sn 波频谱,建立了单台、双台和双事件的数据集。单台资料具有较好的数据覆盖,能够获得较高的成像分辨率。但可能因震源项与 Q 值分布之间的耦合引入系统偏差。双台资料能够在反演之前去除源项的影响,有效避免这种系统偏差,但数据覆盖较差,成像分辨率较低[ 例如, Xie et al., 2004] 。双事件数据能够较好地处理 Q 值分布与台基响应之间可能存在的系统偏差。我们利用地壳结构模型 建立 Sn 波的传播几何,使用哈佛大学提供的震源机制解计算辐射花样,采用与 Lg 波相同的几何扩展系数,基于单台、双台和双事件数据,同时反演 Q 值分布、源函数和台基项。青藏高原地区地壳中 Lg 波的衰减与上地幔顶部 Sn 波的 Q值之间具有一定相关性,尤其在高原北部地区,两者具有强衰减特征。与高原内部相比,周边区域大多 Q 值较高,如塔里木盆地、阿尔金山脉、柴达木盆地、阿拉善隆起、内蒙古地台