青藏高原东缘地壳上地幔各向异性层析成像研究

利用川西密集流动地震台阵和区域地震台网记录到的Pg波、Pn波和远震P波走时数据，采用各向异性层析成像方法研究青藏高原东缘地壳上地幔的P波速度结构和上地幔的各向异性结构，进而给出四川盆地、松潘-甘孜地块和川滇块体之间的构造运动关系，探讨该区壳幔变形耦合机制、上地幔驱动作用以及汶川地震发生的深部力学机制。

本研究基于弱各向异性假设和弹性张量调和展开理论构建了各向异性层析成像算法，并利用布设在四川西部的密集地震台阵及区域台网的近震及远震P波走时数据和地震层析成像算法得到了青藏高原东缘地区地壳上地幔400km深度范围内P波速度结构和上地幔各向异性结构。研究区内下地壳低速层与热的上地幔相连通，这表明下地壳物质被上地幔加热。深度上四川盆地为低速特征，而川滇和松潘地块则显示为高速特征；龙门山断层带具有分段特征，即速度较低的南段和北段及速度较高的中段。在中下地壳深度上，松潘甘孜地块和川滇地块广泛存在低速层，该低速层具有复杂空间分布特征和横向非均匀性，并被鲜水河断裂所分割，但在块体内部是相互连通的。研究区内的低速层不仅存在于中下地壳，而且在上地幔也广泛存在。在松潘甘孜上地幔的低速层一致延伸到300km并且显示上涌特征，这意味着该区可能以垂直变形为主要特征；而在川滇地块下方的上地幔低速层仅延续到100km，而在该区水平运动占主导。这种特征显示了松潘甘孜地块和川滇地块不同的变形力学特征。P波速度结构显示四川盆地的岩石圈厚度约为150km，在青藏高原东缘的岩石圈的厚度仅约100km。在青藏高原东缘上地幔下方250km~300km存在高速异常区，该高速异常可能是扬子板块的岩石圈被青藏高原的高温地壳流熔断的拆离体。热的和软弱的下地壳及上地幔流在重力垮塌作用下，从青藏高原中部向东挤出的过程中遇到扬子地块的阻挡转向东南方向挤出。在 27ºN 附近（即四川盆地南缘），上地幔低速流向东扩展造成了地壳与地幔运动的解耦。而在松潘甘孜地块由于上地幔热物质上涌和四川盆地的阻挡作用使该区以垂直运动为主，由于应变能在松潘甘孜东缘积累（即龙门山断裂带）造成了高角度逆冲的汶川大地震。