南北地震带南段三维壳幔结构成像及其介质属性分析

The southern segment of the North-South seismic zone across a number of important geological tectonic units and series of seismic belts, where the red river fault zone and xiaojiang fault zone are the important faults. This area characterized by the completed deep tectonic background, is not only the area of strong earthquakes occurrence, but also the area of involving several scientific issues, which is also the best place to study the continental strong seismic tectonics and the earthquake mechanism. In this proposal, by using of the artificial earthquake and the natural earthquake, the recently developed new seismology analysis techniques will applied to obtain three 3-D tomography map of crustal and upper mantle of this area from the shallow to deep. The integrated method of the point(broadband seismic station),line(active source profile) and surface(southern segment area in the North-South seismic zone) is used in this area. At the important area, according the velocity structure of P wave and S wave to obtain the Poisson's ratio along this line. The depth and lithological character of Moho interface is also obtained from the teleseismic data received by tense broadband seismic instrumentation. Combination with other method's research results, such as geology, geochemistry etc, to know the present crust and mantle structure and status, deep tectonic feature, relation between deep and shallow strucutre among the different geological units.

南北地震带南段跨越多个重要地质构造单元及数条断裂带，其中红河断裂带和小江断裂带是该区重要的断裂带。同时南北地震带南段是我国强震频发和地震重点监视防御区，深部构造复杂，涉及一系列科学前沿问题，是研究大陆强震构造与发震机理的最佳场所。本项目将联合运用人工地震资料和天然地震资料，采用最新的计算技术，发挥两种地震资料的各自优势，采用点（宽频带地震台站）、线（主动源探测剖面）、面（南北地震带南段区域）相结合的研究方法，由浅至深成像研究区三维壳幔结构模型。在重点区域通过主动源探测剖面的P波和S波速度结构来构建沿线不同构造块体的泊松比值；通过密集宽频带台站远震资料获取研究区壳幔过渡带的三维深度分布及岩性展布特征。结合地质、地化等其它研究结果，来全新直观地认识南北地震带南段现今的壳幔结构以及不同地质构造单元之间的深浅构造关系。

南北地震带南段位于青藏高原东南缘，不仅是多个重要块体的结合部位，而且一直是我国重点地震监视防御区，在地学基础研究和防震减灾方面均有重大探索和应用前景。本项目收集完成了研究区天然地震及人工地震资料，并取得了以下成果：. （1）利用远震接收函数方法获得了该区段地壳厚度和泊松比参数分布，研究区地壳厚度起伏变化明显，从南向北地壳厚度逐渐增加，基本以北纬26°为界，以南相对较浅，以北相对较深。泊松比分布呈现明显的不均匀性，在研究区东部泊松比值较低，说明四川盆地地壳较硬，泊松比值在西部较高，说明地壳介质中铁镁质岩石较丰富，同时还与岩石含水量及部分熔融有一定的关系，同时研究区泊松比分布与该区主要断裂带分布和走向相关。. （2）利用跨越研究区重要断裂带的人工地震探测剖面，获取了该区浅部基底结构的速度结构分布及其界面构造形态变化。地表速度沿测线不均匀性特征明显，体现了研究区不同块体在浅部的速度变化和接触关系。二维速度结构显示沿测线各界面形态起伏变化明显，并呈现明显的分块特征。地壳结构呈西薄东厚的特征，尤其是以红河断裂为界东西两侧速度结构差异性明显。该研究结果不仅给出了研究区红河断裂带、小江断裂带等主要断裂的纵向展布延伸特征，同时对研究区不同块体的接触关系有了清晰的认识，更为红河断裂带切穿莫霍界面这一科学问题提供了可靠的判别依据。. （3）利用研究区人工地震测线获取了不同深度的地壳速度分布特征，研究区速度结构在纵向上由浅至深逐渐变大，而在横向上速度变化不均匀性明显，尤其是浅部切片图上更能清晰的体现，在研究区东北部的四川盆地和西南部三江褶皱系附近，在浅部呈现明显的低速特征，随着深度的加深，四川盆地与周围块体相比呈现明显的高速，而在研究区西南侧速度呈现低速结构，应该与印度板块和欧亚板块碰撞导致青藏高原的隆升而造成其东南段地壳结构的剧烈变化有很大的关联。. 本项目还结合研究区地表GPS变化与地幔各向异性结果以及其他研究结果，为进一步说明地壳结构在浅部和深部的解耦提供了坚实的科学依据，南北地震带南段在青藏高原向南推挤过程中地壳结构呈现复杂性和多样性，为进一步研究南北地震带南段诸多科学问题提供了基础和前提。