Rio Grande地塹地殼剪切波速度及徑向各向異性

付媛媛李愛兵1）中國地震局地震預測研究所，北京 100036休斯敦大學，美國德克薩斯休斯敦

Rio Grande地塹地殼剪切波速度及徑向各向異性

付媛媛1，2）李愛兵2）
1）中國地震局地震預測研究所，北京 100036
2）休斯敦大學，美國德克薩斯休斯敦

位于新墨西哥和科羅拉多南部的Rio Grande地塹是地球上活動大陸地塹之一，南北長1000多千米。Rio Grande地塹經(jīng)受過多期活動，形成了多個次級斷塊。地球化學研究發(fā)現(xiàn)玄武巖源區(qū)由南部的巖石圈向北過渡到軟流圈，表明地塹向北遷移。為探討Rio Grande地塹的形成及演化機制，開展了多種地球物理研究。但以往研究都基于測線，臺站稀疏，所得結果精度較低。USArray密集臺站的布設為了解該區(qū)精細的地殼結構提供了保證。我們利用USArray臺網(wǎng)位于研究區(qū)寬頻地震臺站記錄的三分量連續(xù)地震噪聲數(shù)據(jù)，獲得了Rayleigh和Love波周期為8～35 s的二維相速度。通過聯(lián)合反演Rayleigh和Love波相速度獲取地殼3D剪切波速度及徑向各向異性結構，為研究Rio Grande地塹深部地球動力學演化提供地震約束。

研究所用背景噪音連續(xù)波形資料來源于USArray地震臺網(wǎng)位于Rio Grande地區(qū)107個寬頻地震臺站。對近19個月（2008年4月至2009年11月）連續(xù)波形數(shù)據(jù)的垂直和水平分量進行了處理，以提取Rayleigh 和Love波的格林函數(shù)，并利用時頻自動分析技術獲取了相應的相速度頻散曲線。得到各個周期的頻散曲線后，采用Barmin等(2001)提出的面波層析成像方法反演Rayleigh和Love波二維相速度。總體上，Rayleigh 和Love波相速度分布具有相似特征，并且都隨著周期增加緩慢變化，主要因為相速度對剪切波速度的敏感核在深度上延伸較寬，不同周期的敏感核相互疊加。最低速的異常（幅值為5%～8%）在8～14 s時出現(xiàn)在Albuquerque地區(qū)，在20～30 s時向北移到Santa Fe和Taos高原區(qū)。較低的低速異常（幅值為2%～4%）在短周期時位于Rio Grande地塹南部，在周期大于20 s時位于科羅拉多高原東南部的Jemez線性火山帶。高速異常主要位于科羅拉多高原和大平原內(nèi)部。另外，Rio Grande地塹南北相速度不一致，南部表現(xiàn)為高速異常，北部為低速異常。

Rayleigh和Love波對地下構造有不同的敏感性。同一周期的Rayleigh和Love波，Love波的最敏感的深度要比相應Rayleigh波的淺。另外，Rayleigh波主要反映Vsv，而Love波則反映Vsh。同一周期的Rayleigh 和Love波相速度差異可能反映了各向同性剪切波速度的變化或者徑向各向異性。

上地殼剪切波速度與沉積厚度和結晶基底深度等有關。Rio Grande地塹中部和北部表現(xiàn)為低速異常，而兩側(cè)科羅拉多高原和大平原表現(xiàn)為高速異常。隨著深度增加，低速異常主要沿著地塹的邊界分布。徑向各向異性在上地殼不明顯，幅值不超過2%。在中下地殼，正的徑向各向異性（Vsh > Vsv）位于整個地塹，除了在地塹北部的Taos高原區(qū)（負的徑向各向異性Vsh < Vsv）。這種正的徑向各向異性可能是由巖石圈拉張時地殼物質(zhì)水平定向排列或侵入的巖漿水平排列引起。上地幔頂部低速異常分布在地形高的區(qū)域，表明高地形主要由熱的輕的物質(zhì)支撐。另外低速異常分布在地塹邊界而不是中心，表明地幔物質(zhì)上涌是由底部邊界差異引起的小尺度對流產(chǎn)生。結果支持邊界差異對流觀點。這種對流導致了巖石圈拉張和Rio Grande地塹的形成。