天山及邻区地壳结构的接收函数与面波联合研究

Under the action of pushing each other by Indian Ocean plate and Eurasian plate, it has formed a special geographic environment with “Two basins sandwiched with three mountains” and complex crustal structure in Xinjiang，which impel Xinjiang to become one of the highest seismic activity level in mainland China. The crustal velocity model is a key factor affected the accuracy of earthquake location. At present, location accuracy is limited in Xinjiang, the inaccurate important reason is the average travel-time table of a large-scale in Central Asia has been applied in the earthquake location in Xinjiang seismic network. The views on dynamic evolution model of Tian Shan are different, one reason of disagreements is failure to have enough comprehension of crust-mantle velocity structure and deformation feature. This project prepares to study the crustal velocity structure and physical properties in Tian Shan and adjacent regions from receiver function and surface-wave dispersion of seismic background noise, using waveform data recorded by 152 digital seismic stations in Xinjiang and adjacent region. This project is important beneficial to improve the earthquake location precision in Xinjiang, deeply understanding the formation and evolution of the earth's crust, the coupling relationship between the basin and the mountain , and the crustal seismogenic environment in Tian Shan region.

在印度洋板块和亚欧板块的相互推挤作用下，形成了新疆三山夹两盆的特殊地貌和复杂的地壳结构，使新疆成为中国大陆强震活动水平最高的地区之一。地壳速度结构是影响地震定位精度的关键因素，目前新疆的日常地震定位结果精度有限，精度有限的重要原因是使用了中亚大范围内的平均走时表（3400走时表）。关于天山复活的动力学演化模式仍存在分歧，分歧的原因之一就在于对天山地区的壳幔速度结构和变形特征还缺乏详细的认识。本项目拟利用新疆及邻区共计152个数字地震台记录的波形数据，开展接收函数和地震背景噪声面波联合研究，获取该区的地壳精细结构和物性，建立分区域的地壳速度模型。本项目对提高新疆地区的地震定位精度，深入认识天山的地壳形成和演化、盆山耦合关系以及地壳孕震环境具有重要的科学意义。

天山独特的构造特征和现今仍然活跃的构造运动使其地壳变形和结构一直是研究的重点。本项目计算、分析了新疆及邻区124个地震台站的P波接收函数，基于接收函数研究了新疆地区的莫霍面起伏和地壳介质波速比分布特征。同时，本项目还提取了106个地震台站间的相速度频散曲线，分别采用接收函数和面波频散联合方法、基于射线追踪的面波频散三维成像方法反演了中国境内天山及邻区（41°～48°N，79°～91°E）的地壳上地幔S波速度结构。.接收函数研究结果表明：新疆地区的Moho面起伏变化剧烈，地壳厚度在35~69km变化，平均厚度约50km，其总体呈现东薄西厚、南厚北薄的特征；塔里木盆地和准噶尔盆地的地壳厚度在40~50km之间；盆山结合部存在明显的壳内间断面，其深度位于5~30km之间，表明盆地向天山俯冲；位于乌鲁木齐附近的地震台站下方地壳厚度在60km左右；新疆地区地壳波速比变化从1.63到1.92，不同次级地块的波速比存在明显的分段特征，显示了地壳物质组成的复杂性和显著的不均匀构造。.S波速度结构表明：上地壳S波速度揭示天山为高速而盆地为低速，反映出盆山构造不同的沉积层分布；到了中下地壳，盆山速度结构表现出相反特征，天山造山带下方存在被高速异常包裹的低速体。地壳速度垂直剖面显示，50km深度时大部分盆地区域为高速异常，表明已进入上地幔，而天山大部分区域表现为低速，代表仍位于下地壳；特别是在纬度42.5°～44°N、经度85°～87°N的区域，相对低速延伸到了60km深度；由西向东，盆山耦合关系逐渐由塔里木盆地向天山下方单向俯冲、塔里木盆地和准噶尔盆地向天山下方双向俯冲转换为准噶尔盆地向天山下方单向俯冲。. 以上研究成果对提高新疆地区的地震定位精度、深入认识天山造山带地壳结构的分段性、盆山耦合关系的差异性以及地壳孕震环境提供了重要的地震学证据。