天山及邻区壳幔速度结构与各向异性研究

天山是世界上最为年轻、最为活跃的造山带之一，关于天山复活的动力学演化模式争议颇多。分歧的原因之一就在于我们对天山地区的壳幔速度结构和变形特征还缺乏详细的认识。本申请拟利用中国地震局测震台网和KNET台网在天山及周边地区布设的宽频带地震台站记录的波形资料，开展地震面波层析成像研究，获取研究区地壳上地幔3-D S波速度和(方位与径向)各向异性结构，为研究天山造山带的地球动力学演化机制提供地震学证据。

本研究利用中国地震台网140多个甚宽频带地震台站以及中国大陆周边地区全球地震台网地震台站的记录，开展了Rayleigh波和Love波群速度层析成像研究，获取了中国大陆及邻区上地幔3D剪切波速度结构和径向各向异性分布特征。该结果显示，印度岩石圈地幔与亚洲岩石圈地幔在藏北没有叠置，青藏高原北缘地幔低速异常可能与地幔拆沉、热物质上涌有关。该研究还表明中国东部岩石圈厚度变化显著，其中扬子下方岩石圈最厚，达~160km，但鄂尔多斯（~140km）和中国东部大部分地区（~70-100km）下方并不存在厚的岩石圈根。该研究也揭示出蒙古杭爱和贝加尔地区下方存在显著的S波低速异常，但是并不支持该区存在深达上地幔过渡带、甚至核幔边界的地幔柱的假说。本研究利用新疆地震台网记录的远震记录，开展了剪切波分裂研究。结果表明，塔里木盆地北缘、天山造山带和阿尔泰造山带大多数台站的快波偏振方向与台站下方构造走向方向接近，其快慢波分裂延迟介于0.8～1.8s，这可能与印度-欧亚碰撞导致的岩石圈缩短有关。相比而言，塔里木盆地和准噶尔盆地内部的各向异性强度明显要弱，其快慢波延迟时一般小于0.6s，暗示塔里木、准噶尔具有相对较弱或者复杂的各向异性结构特征。用青海、甘肃地震台网及中天山布设的地震台站记录的远震资料，开展了S波分裂研究。结果显示：青藏高原东北缘的西部和北部地区各向异性快波方向呈NWW-SEE或NW-SE向，而西宁附近多数台站下方的地震各向异性参数都表现出随方位角变化而变化的特征，可以用双层各向异性模型来解释。本研究还分别利用青藏高原东北缘地区固定和流动地震台网和中国东北地区4个省、自治区地震台网记录的远震波形，采用双台法开展了面波层析成像研究，并通过联合反演Rayleigh波相速度和群速度频散获得了中国东北和青藏东北缘地区的壳幔3-D速度，并对其可能的地质含义进行了探讨。本研究收集了前人采用接收函数H-k方法得到的研究区1900多个地震台站下方的地壳厚度结果，编制了中国大陆地壳厚度分布图，并通过与已有的地壳厚度模型进行比较，对已有地壳厚度模型的可靠性进行了评估。