中國東北地區上地幔P波方位各向異性研究

賈 若

1）中國長春130117 中國地震局火山研究所

2）中國長春130117 吉林省地震局

地震體波走時層析成像是以地震體波到時作為觀測數據，反演地下介質的地震波傳播速度分布的一種反演技術方法。基于弱各向異性介質的假定，通過在走時反演方程中引入各向異性參數，可以同時進行介質的速度擾動和各向異性屬性的聯合反演。對三維介質的各向異性分析，有利于對區域結構構造演化、深部物質變形、動力學模式等問題的進一步解釋。本文基于近年來體波各向異性層析成像的理論發展與數值實現方法，針對我國東北地區，開展了上地幔區域的遠震三維P 波各向異性層析成像研究，獲得了該區上地幔三維速度結構及各向異性分布。

（1）基于軸對稱弱各向異性介質的假定，在各向同性走時層析成像反演程序的基礎上，引入2 個各向異性參數，實現了三維速度擾動與各向異性參數的聯合反演功能。對臺站分布、阻尼系數在三維速度結構和各向異性參數反演中的影響特征進行了分析討論。臺站分布的影響可能更多集中在淺部，阻尼系數的選取則需要綜合考慮走時殘差均方根和模型的平滑程度。

（2）利用NECESSArray 臺陣的遠震P 波走時資料，獲得了我國東北地區上地幔速度擾動結構和各向異性分布圖像。結果顯示，東北地區各向異性分布均存在明顯的橫向不均勻性。阿爾山火山區下方60—240 km 范圍內，東西兩側介質具有不同的各向異性分布特征，分析認為，與古地塊拼合及盆地后期的伸展變形有關。在松遼盆地地區，速度擾動以高速為主，中心區域120 km 深度內存在低速異常，這種特征可能與軟流圈熱物質上涌有關；在盆地下方60 km，盆地南側及中部地區各向異性快波方向（Fast Velocity Direction，FVD）FVD 呈近EW 向展布，東側則呈NE—SW 向展布，推測可能受華北克拉通—松嫩地塊沿拼合帶走向的相對運動及深大斷裂導致的NE 向剪切變形共同控制；420 km 以下，FVD整體呈NW 向分布，與SKS 震相剪切波分裂測量獲得的快波方向類似，可能表明SKS 各向異性來源深度較深，推測其形成機制與太平板塊西向俯沖有關。長白山火山區下方 180 km 內，FVD 展布與塊體拼合帶走向一致，反映了拼合過程對局部構造變形的影響；300 km 以下顯示出一致的NW 向特征，推斷與太平洋板塊的西向俯沖有關；520—620 km 內，火山區西北方存在一個低速異常區，但方位各向異性幅值較大，整體趨勢一致，初步推測與來自深部的地幔熱柱關系不大，可能與滯留板塊的深部脫水作用有關。