帕米爾東北緣地殼結(jié)構(gòu)的P波接收函數(shù)研究

唐明帥鄭 勇葛 粲王海濤冀戰(zhàn)波孔祥艷魏 斌李志海新疆維吾爾自治區(qū)地震局，烏魯木齊 830011中國科學(xué)院測(cè)量與地球物理研究所大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430077合肥工業(yè)大學(xué)，合肥 230009

帕米爾東北緣地殼結(jié)構(gòu)的P波接收函數(shù)研究

唐明帥1）鄭 勇2）葛 粲3）王海濤1）冀戰(zhàn)波1）孔祥艷1）魏 斌1）李志海1）
1）新疆維吾爾自治區(qū)地震局，烏魯木齊 830011
2）中國科學(xué)院測(cè)量與地球物理研究所大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430077
3）合肥工業(yè)大學(xué)，合肥 230009

帕米爾東北緣位于天山褶皺帶、西昆侖造山帶和塔里木盆地3個(gè)構(gòu)造單元的銜接地帶，是我國大陸受板塊動(dòng)力作用最強(qiáng)烈的地區(qū)、也是我國地震活動(dòng)最頻繁的地區(qū)之一?；⌒蔚呐撩谞柛咴徒麰W向的天山為該地區(qū)的隆升單元，獨(dú)特的構(gòu)造特征和現(xiàn)今仍然活躍的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使帕米爾東北緣在大陸動(dòng)力學(xué)和造山帶變形研究中占據(jù)非常重要的地位。關(guān)于研究區(qū)造山帶隆升的動(dòng)力學(xué)機(jī)制，目前提出了多種模型。

這些模型各有其合理性，但任何一種模型都面臨解釋一些地質(zhì)問題或構(gòu)造過程的局限。要全面認(rèn)識(shí)帕米爾東北緣的盆山接觸關(guān)系和造山帶隆升的動(dòng)力學(xué)過程需要來自更多學(xué)科和領(lǐng)域的研究及觀測(cè)證據(jù)。

盡管不同模型強(qiáng)調(diào)的機(jī)制各不相同，但其共同之處就是所有模型的動(dòng)力學(xué)過程都伴隨著地殼的縮短和變形。地殼厚度是描述地殼結(jié)構(gòu)及其演變的重要參數(shù)，記錄了地殼生長與經(jīng)歷的地球動(dòng)力學(xué)過程，是人們認(rèn)識(shí)地球演化的關(guān)鍵證據(jù)。同時(shí)，地殼在縮短和變形的過程中，會(huì)伴隨地殼介質(zhì)的物理或者化學(xué)變化，泊松比是反映地殼形變特征、地殼物質(zhì)成分和地殼介質(zhì)力學(xué)性質(zhì)的重要參數(shù)。因此，研究帕米爾東北緣地殼厚度-泊松比的分布特征和殼內(nèi)界面的深度，將為進(jìn)一步分析該區(qū)域的盆山耦合關(guān)系、西昆侖和西南天山隆升的動(dòng)力學(xué)過程和機(jī)制提供重要的約束。

遠(yuǎn)震體波接收函數(shù)僅與臺(tái)站下方的介質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)，而基本上與震源和傳播路徑無關(guān)，它是利用遠(yuǎn)震入射到臺(tái)站下方的Ps或Sp轉(zhuǎn)換波來探測(cè)地下速度間斷面，因此，該方法是現(xiàn)階段國內(nèi)外運(yùn)用遠(yuǎn)震波形數(shù)據(jù)獲得地震臺(tái)站下方間斷面深度的最有效手段。2007年建成的新疆?dāng)?shù)字測(cè)震臺(tái)網(wǎng)，使位于帕米爾東北緣的數(shù)字測(cè)震臺(tái)網(wǎng)密度顯著提高，為研究帕米爾東北緣區(qū)域的地殼厚度和泊松比分布提供了良好的基礎(chǔ)。我們收集了位于帕米爾東北緣12個(gè)固定數(shù)字地震臺(tái)站和天山動(dòng)力學(xué)Ⅱ期10個(gè)流動(dòng)寬頻帶數(shù)字地震臺(tái)站記錄的遠(yuǎn)震波形數(shù)據(jù)，應(yīng)用接收函數(shù)的H－K疊加方法和貫續(xù)H－K疊加方法研究了帕米爾東北緣的莫霍面深度-地殼泊松比特征，同時(shí)還對(duì)帕米爾東北緣部分臺(tái)站下方的殼內(nèi)間斷面深度進(jìn)行了分析。

研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：①帕米爾東北緣的Moho面起伏變化劇烈，總體分布呈現(xiàn)東薄西厚、南厚北薄特征，由塔里木盆地向天山延伸，地殼厚度約從45 km加深到55 km，從塔里木盆地向西昆侖山延伸，地殼厚度約從45 km加深到69 km；②沿著天山動(dòng)力學(xué)Ⅱ期剖面，位于塔里木盆地北緣臺(tái)站殼內(nèi)間斷面的深度約為13～16 km，向北進(jìn)入天山南麓加深到20 km左右，繼續(xù)向北進(jìn)入南天山山區(qū)殼內(nèi)間斷面不明顯，可能暗示塔里木盆地基底向北俯沖，俯沖距離可能到達(dá)南天山山前；③研究區(qū)地殼泊松比變化復(fù)雜（約從0.20～0.31），顯示地殼物質(zhì)組成的復(fù)雜性和顯著的不均勻構(gòu)造；④整個(gè)研究區(qū)地殼厚度和泊松比之間沒有明顯相關(guān)性，但天山動(dòng)力學(xué)Ⅱ期剖面結(jié)果表明，從塔里木盆地北緣到西南天山，地殼厚度和泊松比之間存在反相關(guān)關(guān)系，意味著天山地殼的增厚可能主要是通過以長英質(zhì)巖石為主要組成成分的上地殼疊置而成；⑤研究區(qū)全部地震臺(tái)地殼厚度與海拔高程的線性回歸方程表明地殼厚度與海拔的相關(guān)性相對(duì)較弱（相關(guān)系數(shù)為0.66），天山動(dòng)力學(xué)Ⅱ期流動(dòng)臺(tái)站的地殼厚度與海拔具有很好的相關(guān)性（相關(guān)系數(shù)為0.85），可能表明沿該剖面地殼整體上處于相對(duì)均衡的狀態(tài)。