青藏高原东南缘地壳厚度和泊松比研究

发布时间：2020-11-04 16:42

　　 青藏高原东南缘位于印度板块与欧亚板块碰撞交汇区的东侧,构成了中国大陆南北构造带的南段,是中国大陆地震活动强度最大、频率最高、地震地质灾害最为严重的地区之一。该区域内深大断裂发育,如北北西走向的红河断裂和近似南北走向的小江断裂,均是了解青藏高原东南缘深部结构和动力学机制的重点地区,吸引了众多地质与地球物理学科研工作者开展大量研究。准确的地壳结构特征将为该地区的地壳流、地幔物质运动方式等科学问题研究提供重要参考。接收函数是获取地壳上地幔精细结构的一种有效方法之一,在地震学研究中被广泛采用。接收函数是去了震源时间函数和传播路径效应的影响得到的时间序列,主要包含地震台站下方地壳上地幔速度间断面所产生的转换波及其多次波的信息。H-κ叠加搜索方法是接收函数中常用的方法,该方法通过叠加多个地震事件的多条接收函数记录,搜索叠加强度的最大值以求取地壳厚度和纵横波速比κ的最优解。楚雄盆地和思茅盆地是青藏高原东南缘地区的两个大型沉积盆地,其下方上地壳普遍存在低速沉积层。研究表明,上地壳中的低速沉积层造成的速度间断会在近地表产生强烈混响,因此会严重影响H-κ叠加搜索方法获得的地壳结构的准确性。为消除这种影响,本文先对提取的接收函数进行了滤波处理以去除沉积层混响,再应用针对低速沉积层改进的时差校正的H-κ叠加搜索方法计算地壳厚度和波速比。本文使用了中国地震科学探测台阵—南北地震带南段(“喜马拉雅”一期)宽频带地震台阵及川西密集流动宽频带地震台阵布设在青藏高原东南缘地区的133个地震台站记录到的震级大于M5.0级,震中距在30°至90°的1268个远震事件波形。利用改进水准量接收函数估计以及基于信噪比(SNR)的筛选机制,本文提取出了有效的、高质量的接收函数共16712条,应用改进的H-κ叠加搜索方法计算了研究区域内地震台站下方的地壳厚度和波速比,并将其与传统方法所得结果进行了比较。本文计算得到了研究区域内各台站下方的沉积层下地壳厚度和波速比结果,并根据波速比进一步计算出泊松比。本文根据地壳厚度和泊松比的整体分布以及在两条分别跨红河断裂和小江断裂的两条剖面上的变化趋势,分析了青藏高原东南缘地区地壳结构特征和物质迁移等问题。研究结果表明,研究区域内沉积层下方地壳厚度变化明显,北部地壳较厚而南部较薄,地壳厚度范围约为30 km至60 km。红河断裂对地壳厚度的分界作用明显,在红河断裂西北段,断裂东侧地壳厚度由西北向东南方向逐渐减薄,说明红河断裂是青藏高原东南向逃逸的边界;川滇菱形块体内部地壳更厚;小江断裂两侧地壳厚度的剧烈变化表明其阻挡了青藏高原东南方向的物质流动。泊松比在研究区域内呈现北高南低的特征,与地壳厚度北深南浅的特征正相关,推测研究区域内存在下地壳增厚。红河断裂西北部较高的泊松比可能与下地壳底部的部分熔融有关;研究区域东南部较低的地壳泊松比表示该区域与平均大陆地壳相比有更多的长英质组分。传统的H-κ叠加方法和针对沉积层改进的H-κ叠加方法计算结果的对比显示,对于位于沉积盆地内的台站,应用了改进方法得到的沉积层下方地壳厚度比传统方法所得地壳厚度低2至4 km,而位于沉积盆地外的台站应用两种方法所得结果基本一致,这表明改进方法能够有效消除低速沉积层的影响。
【学位单位】：中国地震局地震预测研究所
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：P315
【部分图文】：

成为中国大陆地区断裂密度最高、地壳最破碎、地震活动最频繁的地区之一（刘艳辉等，2015）。该区域强烈地震活跃和地震活动性显示出时空迁移的特性，大地震常常发生在结构变化的位置（高原等，1998；王琼和高原，2014）。在青藏高原东南缘地区，主要的构造格局为大型的近南北走向的走滑断裂，这些深大断裂把该区域切割成了几个不同的构造单元。青藏高原东南缘是青藏高原向东和向北扩展生长中活动构造和地貌特征最为复杂的边界，也是各种大陆动力学模型最难以解释的区域之一。过去几十年来，地质学和地球物理学研究者提出了各种模型来解释青藏高原的形成和构造活动，如地壳物质向东挤压（Molnar et al., 1981）及地壳增厚（England and Houseman,1986）等。下地壳管道流（lowercrustalchannelflow）模型（图 1.2）是一个新近提出的模型（Royden et al., 1997; Clark and Royden, 2000; Clark et al., 2006）。该模型认为，青藏高原中部的地壳增厚抬升后，深部地壳的软弱物质向东侧逃逸流出，在刚性的四川盆地阻挡下分成两支，分别流向盆地东南和东北。近年来的研究认

区域内主要断裂河断裂断裂位于青藏高原东南缘，跨越云南地区西部、南部和东南部的西南边界，并继续向南延伸至越南北部，活动历史悠久，是断裂。红河断裂西北始于洱源湾坡塘，向南东经洱源、大理、，到达河口后进入越南和北部湾，全长近一千公里，其中位于分有约 600km（李西等，2016）。前人依据断裂的几何构造及图 1.2：青藏高原地壳流模型示意图至深表示物质由软弱逐渐变强。因此，下地壳流由增厚抬升的高原中部地弱的地区，如箭头所示。摘自 Clark and Royden, 2000.

茅盆地盆地位于云南省西部，地处欧亚板块与印度板块的碰撞汇聚区东段的组成部分。该盆地位于澜沧江断裂带与金沙江-哀牢山江褶皱带的一部分（罗君烈，1990；王义昭等，2000）。自晚至早三叠纪思茅地块与华南地块发生碰撞以来，思茅盆地从三海洋陆相盆地（Xue et al., 2007）演化为侏罗纪至白垩纪时期刘成林，2013）。侏罗纪至早白垩纪沉积由一系列厚厚的大陆红不整合地覆盖了晚白垩世大陆蒸发岩和勐野井组碎屑沉积（图 1.3：楚雄盆地范围和构造性质短带；2 为楚雄盆地范围(带点为沉积接触) ；3 为上三叠统；4 为地等（1999）。
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本文编号：2870348