腾冲火山区壳幔速度结构与各向异性特征研究

Volcanoes are an expression of their underlying magmatic systems. Precise knowledge of magma systems in active volcanoes is important to understand the geochemical evolution of magma, eruptive mechanisms, and caldera formation. Tengchong volcanic field that sits at the southeastern end of the Tibetan plateau is one of the youngest volcanoes in mainland China. However, the size and geometry of the magma chamber is poorly understood. It is also unclear how the upwelling mantle materials interact with the crustal magma system. In this project, we plan to construct seismic velocity models of the crustal and uppermost mantle based on integrative analysis of seismic data, which are recorded by permanent and temporary broadband seismic stations located in the Tengchong region. These geophysical imagings provide observational constraints on the structure of the plumbing system.

火山是岩浆系统在地表的一种显示。对活火山区的岩浆系统进行研究，将为深入理解岩浆演化、火山形成机制及活动规律等提供重要的约束。地处青藏高原东南缘的腾冲是中国大陆最年轻的火山区之一，由于对于其岩浆囊的形态与规模、幔源岩浆与地壳岩浆系统之间的相互作用方式等仍不清楚，关于腾冲火山的形成与演化机制仍存在争议。本研究拟利用在腾冲火山区布设的固定和流动地震台站记录到的地震资料，采用多种地震学手段开展壳幔结构研究，获取腾冲火山区的壳幔速度与各向异性结构特征。依据壳幔的地震波属性特征来分析潜在的岩浆熔融体在地壳内的位置、几何形状、状态和部分熔融程度等，从而为腾冲新生代火山作用与构造演化研究提供深部约束。

地处青藏高原东南缘的腾冲是中国大陆最年轻的火山区之一，关于腾冲火山的形成与演化机制仍存在争议。本研究利用在腾冲火山区布设的固定和流动地震台站记录到的地震资料，采用多种地震学手段对腾冲火山区及邻区的壳幔速度与各向异性结构特征进行了研究。利用青藏高原东北缘、腾冲火山区、长宁地震震源区70余固定和流动地震台站的近震资料，开展了剪切波分裂研究。研究显示，青藏东北缘一些重要的断层带附近，各向异性快波偏振方向与断层走向一致，而块体内部快波偏振方向与最大主压应力方向一致；腾冲火山区地震各向异性与最大主压应力方向一致，暗示其上地壳各向异性主要是受主压应力引起裂缝的定向排列所致。一个新的发现是，腾冲火山断裂两侧快波偏振方向明显不同，其西侧的快速偏振方向呈近N-S向，而东部则呈NE-SW向。结合波速比研究结果，推测腾冲火山区地壳应力场的这种局部变化可能与上地壳中富含气体的中酸性岩浆膨胀活动有关。此外，我们圈定了最有可能受腾冲火山、长宁地震活动影响而导致各向异性参数变化的地震台站，为未来火山、地震前后介质参数变化监测奠定了基础。我们发现长宁Ms6.0强震前、后剪切波分裂参数的变化幅度很大，但其可能是由不同方位射线路径不同造成的。通过改进Nippress et al.,(2010)提出的参数优化算法和质量评估方案，引入了拾取到时优化方案，优化了频带－带宽拾取法、AICD拾取算法、峰度拾取算法的拾取参数，并将该方法应用到云南腾冲地区地震Ｐ、Ｓ波到时自动拾取和3D地震定位研究中。进一步以人工地震的走时和爆破位置等信息为参照，检验了优化方案的可行性和可靠性。利用云南地区固定和流动地震台记录的近震资料，采用近震体波走时层析成像方法反演得到青藏高原东南缘地壳三维P波速度结构，并讨论了腾冲火山区、云南漾濞Ms6.4、鲁甸Ms6.5地震的深部构造背景和发震机制。