南迦巴瓦地区地震活动性和地壳应力场研究

The eastern Himalayan syntaxis is one of the areas where the collision between India and Eurasia plate and surface erosion are the most intense. Up to now, the crust-mantle structure is still interacting strongly. The Namche Barwa area is located in the eastern Himalayan syntaxis. The large-scale deformation of crustal material is one of its tectonic characteristics, and the seismic activity is frequent in this area. Because the tectonic deformation of the crust is closely related to the seismic activity and stress field in the crust, the study of the distribution and characteristic changes of the stress field in the crust by shear wave splitting can give the characteristics of crustal deformation in a small scale and the coupling relationship between crust and mantle. In view of the current research situation in Namche Barwa, this project intends to use the Namche Barwa Virtual Seismic Network (11 temporary stations and 2 permanent stations) to carry out several aspects of research: 1) earthquake relocation and seismic activity analysis in the study area; 2) shear wave splitting analysis of local earthquakes in the study area and discussion of the characteristics of stress field in the crust; 3) combined with GPS observation data and teleseismic shear wave splitting, the crustal deformation characteristics and crust-mantle interaction are discussed. This provides a reliable seismological basis for understanding the crustal deformation model and the dynamic mechanism of frequent earthquakes in Namche Barwa.

喜马拉雅东构造结是印度与欧亚两板块碰撞作用和地表侵蚀作用最为强烈的地区之一，至今为止其壳幔结构仍在发生强烈的相互作用。南迦巴瓦地区位于喜马拉雅东构造结，地壳物质大规模变形是其构造特征之一，而且该地区地震活动频繁。由于地壳的构造变形与地震活动性、地壳应力场之间存在着密切的联系，因此通过剪切波分裂研究地壳应力场的分布和特征性变化，能够在很大程度上给出小尺度范围内地壳变形特征以及壳幔的耦合关系。针对当前南迦巴瓦地区的研究现状，本项目利用南迦巴瓦虚拟地震台网（11个流动台站和2个固定台站）进行以下几方面研究：1）研究区地震重定位与地震活动性分析；2）研究区近震的剪切波分裂分析与地壳应力场特征讨论；3）结合GPS观测数据以及远震剪切波分裂，探讨地壳变形特征以及壳幔相互作用。从而为认识南迦巴瓦地区地壳变形模式和地震频发的动力学机制提供可靠的地震学依据。

南迦巴瓦地区位于喜马拉雅山脉构造结东端，该地区岩石圈变形强烈，构造错综复杂，断裂发育，地震活动频繁。南迦巴瓦地区特殊的构造特点使其成为探索地震活动特征，以及与构造变形关系的天然实验室，也成为了地学研究的热点区域。由于该地区恶劣的自然条件，固定台站分布非常稀疏。该项目收集了中国地震局地球物理研究所在南迦巴瓦地区架设的11个流动地震台站以及2个固定台站在2017年-2019年的地震波形数据，讨论了南迦巴瓦地区地震活动特征，并通过剪切波分裂方法获得了南迦巴瓦地区地壳各向异性的空间分布和特征性变化，探讨了研究区地壳变形特征以及壳幔相互作用。南迦巴瓦流动地震台站完整记录了2017年11月18日米林ML6.9地震发生的全过程，并对米林地震的余震序列分布特征进行了分析。余震序列沿北西向展布，主要分布在南迦巴瓦峰和加拉白垒峰连线的东北部。2018年研究区域地震依然集中分布在米林断裂和帕隆-旁辛断裂之间，2019年地震在空间上的分布有北西向迁移的趋势。该项目利用剪切波分裂偏振分析方法得到了10个地震台站的剪切波分裂参数，分析了剪切波分裂参数在空间上的分布和时间上的变化，以及米林ML6.9地震发生后地壳应力的变化。南迦巴瓦地区快波偏振优势方向有两个，即北西向和北东向。位于米林断裂、嘉黎断裂、墨脱断裂和雅鲁藏布江断裂附近的台站，快波偏振方向基本平行于断裂走向。研究区域上地壳各向异性方向受区域应力场的控制，另外还受到断裂构造的影响。研究区慢波延迟时间均值为4.13ms/km。距离米林地震主震震中位置较近的L0230台站慢波延迟时间较大。本研究没有观测到快波偏振方向在时间上的规律性变化。L0230台站的慢波延迟时间在米林ML6.9地震之后表现出明显的降低，反映了大地震之后地壳应力的释放与调整。综合对比了南迦巴瓦地区震源机制解、Pms波分裂和SKS波分裂结果，揭示了南迦巴瓦地区地壳与上地幔各向异性物质变形特征基本一致，属于壳幔耦合变形模式。