在造山带以及其它构造变形活动强烈的地区可以观测到显著的地壳各向异性。地壳各向异性与应力环境和介质变形密切相关。因此,研究地壳地震各向异性特征能为探究地壳受力形变的演化过程提供依据和约束。
在青藏高原向东推挤的持续作用下,东北缘地区地壳表现出显著的抬升、缩短和增厚。该地区构造活动强烈,强震活跃,小震频发。采用接收函数、面波、近震剪切波、远震剪切波等方法,国内外科学家在该区域开展了大量研究工作。但研究结果存在一定的分歧,例如对于各向异性介质分层的认识、该地区是否存在壳幔垂直连贯变形的认识。另外,各向异性参数代表了射线穿过介质各向异性性质的总和,在讨论地壳各向异性特征的时,有必要对中上地壳和下地壳各向异性性质进行区分。
针对上述热点问题,预报中心呼楠同志选取该区域2009年以来固定台站记录到的1≤M≤4地震事件数字波形,采用由Savage(2010)提出的MFAST算法计算得到39个台站2481条横波分裂结果,给出横波分裂参数的分区特征(图1)和地震各向异性沿深度分布特征(图2),分析讨论了青藏高原东北缘及邻区地壳地震各向异性特征及成因机理,并结合区域块体运动和地壳变形观测、接收函数及远震各向异性研究结果,讨论了该地区垂直变形模式。
结果显示:①中上地壳介质各向异性的主要来源于0~10km的地壳介质。中上地壳平均慢波延时为0.14s,远远小于由接收函数地震各向异性研究获得的慢波延时,说明青藏高原东北缘地壳各向异性主要来源于中下地壳。②断裂带或紧邻断裂带台站下方中上地壳各向异性可能为构造成因;距离断裂带几十公里以外台站下方的中上地壳各向异性可能为应力成因;而距离断裂带几公里的台站下方中上地壳各向异性可能同时受到构造变形和应力作用的同时影响。③西秦岭断裂带以南地区,中上地壳快波方向与远震及接收函数所得快波分裂方向一致,表明该地区地壳和地幔各向异性受控于印欧板块碰撞所导致的北东向挤压变形;西秦岭断裂以北地区,中上地壳各向异性方向与地幔各向异性方向不同。由此推测,青藏高原东北缘地区不同活动地块壳幔变形机制不同,这与前人对该地区的垂直连贯变形认识有所不同。
述研究成果是呼楠同志在中国地震局地球物理研究所访问期间,在李永华研究员指导下完成。同时也是预报中心积极贯彻局党组人才强局战略,落实《陕西省地震局加快推进地震科技创新的实施意见》取得的初步成绩。成果发表于国际知名SCI期刊《Geophysical Journal International》,预报中心呼楠为第一作者,陕西省地震局为第一单位。