SRL:高精度近震P波走时揭示的川滇地区地壳速度结构特征
川滇地区位于青藏高原东南缘,地壳变形严重,区域构造复杂,长期以来被视为研究青藏高原物质侧向逃逸的天然试验场。多种地球物理探测结果显示川滇地区存在弱中下地壳,表明川滇地区可作为高原物质挤出的通道。然而,不同研究获得的弱地壳分布模式呈现出一定的差异性,从而导致研究学者对高原物质挤出的深层动力学成因认识不清。
图1 川滇地区地质构造背景及台站、事件分布图。三角形及圆形分别代表川西流动台阵和喜马拉雅一期流动台阵,五角星代表本次研究中使用的地震事件。右上角子图为事件数量-深度分布图
中国地震局地球物理研究所张风雪研究员团队利用自主研发的壳内震相走时拾取软件包TIMCPOT,测量了喜马拉雅一期和川西流动台阵(图1)记录的81585条高精度初至P波走时数据(图2)。通过基于波前快速行进法的走时层析成像方法,进一步构建了川滇地区三维高分辨地壳速度结构(图3)。
图2 走时-震中距分布图。蓝色点为本次研究使用的走时数据,其他颜色点为理论走时数据
成像结果显示,研究区内高速异常主要位于峨眉山大火成岩省核心区域,暗示了与古地幔柱活动有关的遗迹。研究区内低速异常的分布特征较为复杂。在上地壳,低速异常主要沿走滑断裂带呈条带状分布,表明浅部低速异常与走滑断裂带的剪切变形关联性强。在中下地壳,低速异常分布范围广,并不局限于断裂带内。另外,在20km深度,低速异常绕高速异常呈倒U型分布,暗示着中下地壳低速物质在大火成岩省北部分为两支,表明低速物质的侧向逸出可能受峨眉山大火成岩省的影响。
图3 川滇地区地壳不同深度P波速度扰动图
研究使用壳内震相走时拾取软件TIMCPOT开展川滇地区初至P波走时测量工作,获得了可靠性和准确度均较高的走时数据集,为构建高分辨地壳速度结构模型奠定了基础。研究还获得了川滇地区精细速度结构特征,结果显示中下地壳低速异常与上地壳低速异常特征不同,表明浅部、深部低速结构具有不同成因,且峨眉山大火成岩省下方高速结构对中下地壳低速弱物质的侧向逸出具有控制作用。研究结果有助于理解区域变形过程,为后续探讨川滇地区深部动力学成因、理解青藏高原构造变形过程提供有力约束。该成果2024年发表于学术期刊《Seismological Research Letters》(Liya Hu, Fengxue Zhang, Yu Li; Crustal Velocity Structure of the Sichuan–Yunnan Block Revealed by High‐Quality Crustal Phase Travel Time. Seismological Research Letters 2024; doi: https://doi.org/10.1785/0220230181),受国家自然科学基金(41874072),自然资源部深地科学与探测技术实验室开放课题(Sinoprobe Lab 202222)和中国地震局地球物理研究所基本科研业务专项(DQJB23X13)共同资助。
【作者简介】
胡莉娅,女,1999年生,博士研究生,主要从事地震体波走时层析成像方面研究。
张风雪,男,1984年生,研究员,主要从事地球深部构造及动力学方面的研究。