青藏高原东南缘横跨中国西南的四川和云南两省，以印度?欧亚板块碰撞过程形成的复杂的新生代构造为特征。从地震的角度来看，研究区域(21 °N～29.5 °N，97.5 °E～107.5 °E)位于地震危险性很高的青藏高原东南缘的南北地震带南段，该区域内地震频发，中国历史上有记载的大地震(Mw > 7)中，有三分之一以上发生在该区域。从构造的角度来看，研究区域位于西部高原中心地带和东部稳定的华南块体之间，是高度形变的青藏高原与扬子块体的过渡区。青藏高原东南缘作为高原的边缘地带，地震活动频繁，地质构造复杂，是检验青藏高原变形模式的热点区域和理想场所。因此对该地区地壳结构的精细化研究可能对解释青藏高原变形模型的区分和地震危险性评估起到关键作用。

首先我们使用了2010年9月由中国地震局地球物理研究所牵头的“中国地震科学探测台阵—南北地震带南段”项目在青藏高原东南缘布设的350套宽频带流动地震台站在2011年6月到2014年2月记录到的远震体波和面波数据分别计算瑞雷面波频散曲线(10～60 s)、ZH振幅比(12～60 s)和接收函数(0～12 s)。其次，使用了Shen等(2016)利用背景噪声面波层析成像方法得到的光滑S波速度模型作为初始模型，用来提高最终反演得到的S波速度模型的准确性。接下来，对研究区内的每个台站采用Zhang和Yao (2017)提出的分步线性反演算法联合反演上述三种资料得到一维S波速度结构，通过插值得到研究区新的三维S波速度模型。最后探讨新模型显示出的构造意义。

图1 联合反演4505台站下方S波速度结构. (a) 瑞雷面波相速度, 误差由蓝色标准误差棒表示. (b) 瑞雷面波ZH振幅比, 误差由蓝色标准误差棒表示. (c) 接收函数, 误差由灰色带状表示. 图(a-c)中红色实线表示由联合反演模型正演得到的数据, 黄色虚线表示由初始模型正演得到的数据. 图(d)中蓝色实线表示由Shen等(2016)得到的S波速度初始模型, 红色实线表示联合反演得到的S波速度模型.

图2 深度为2 km (a)、4 km (b)、10 km (c)、15 km (d)、20 km (e)、30 km (f)、40 km (g)和50 km (h) S波速度水平切片.

本研究首次利用在青藏高原东南缘布设的密集台阵数据，采用接收函数、面波频散和ZH振幅比联合反演的方法获得了高分辨率的S波速度结构。相比于前人的面波直接反演以及接收函数和面波频散联合反演获得的S波速度结构，我们加入ZH振幅比后的联合反演结果不仅得到了中下地壳低速体的分布情况，而且还给出了与研究区地表地形和地质分布情况有很好相关性的最上层地壳的速度结构，因此速度模型更加精细且是前人在该研究区域没有做过的。对更好地了解青藏高原的构造演化、地壳形变及地震危险性评估起到重要作用。

研究成果发表于地球物理学报。本研究受国家自然科学基金项目(41774056、41941016-01、41974100和41604074)资助。

【参考文献】

[1]      Shen W S, Ritzwoller M H, Kang D, et al. 2016. A seismic reference model for the crust and uppermost mantle beneath China from surface wave dispersion. Geophys. J. Int., 206: 954–979. doi:10.1093/gji/ggw175

[2]      Zhang P, Yao H J, 2017. Stepwise joint inversion of surface wave dispersion, Rayleigh wave ZH ratio, and receiver function data for 1D crustal shear wave velocity structure. Earthq. Sci., 30(5–6): 229–238. doi:10.1007/s11589–017–0197–0

【作者简介】

高天扬，男，1995年8月生，山西大同人。2017年毕业于成都理工大学地球物理学院地球物理学专业，获理学学士学位。同年9月进入中国地震局地球物理研究所攻读硕士学位，2019年9月硕转博开始攻读博士学位，师从丁志峰研究员。主要从事地球内部结构方面的研究。