山西地區(qū)Rayleigh面波相速度分布特征

宋美琴 劉瑞春 鄭 勇 呂 芳劉 春梁向軍蘇 燕李 麗

1）山西省地震局，太原 030021

2）中國科學(xué)院測(cè)量與地球物理研究所，武漢 430007

3）陜西省地震局，西安 710068

山西斷陷帶是我國最大的新生代大陸裂谷，其強(qiáng)烈的斷陷作用和斷陷的不平衡發(fā)展、深部構(gòu)造與深部動(dòng)力學(xué)特征及周圍構(gòu)造環(huán)境的巨大影響使汾謂裂谷既具有世界上典型大陸裂谷的一般共有的地質(zhì)構(gòu)造特征，又具有自身的地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)。

本文用山西數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)中心31個(gè)臺(tái)站和周邊河北、河南、陜西、內(nèi)蒙數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)14個(gè)寬頻帶臺(tái)站2009年1月至2011年12月記錄的面波資料，從100余次地震中總共處理了3000多對(duì)雙臺(tái)地震資料，由于各個(gè)臺(tái)站分屬于不同臺(tái)網(wǎng)、拾震器類型混雜，在配對(duì)前首先去除各臺(tái)的儀器響應(yīng)，使記錄統(tǒng)一，經(jīng)過仔細(xì)比較篩選，并剔除重復(fù)的雙臺(tái)路徑，共提取到350條高質(zhì)量的周期8～75 s基階Rayleigh面波雙臺(tái)相速度頻散曲擬，通過Ditmar和Yanovskaya方法反演得到33個(gè)周期分辨率為40～50 km 的相速度分布圖像.分析研究了4個(gè)具有代表性周期的相速度分布圖像和3條不同方向的相速度剖面，這些圖像揭示了山西斷陷帶地殼上地幔速度結(jié)構(gòu)的橫向非平勻性質(zhì)和相速度深部變化。10 s周期的相速度分布圖像清晰地顯示斷陷帶與兩側(cè)隆起區(qū)相速度存在明顯的差異，幾個(gè)斷陷盆地的最大沉降中心附近呈現(xiàn)低相速度異常；山西5級(jí)以上中強(qiáng)震大都分布在15 s周期高相速度與低相速度急劇變化的過渡帶上，其中自寧武－太原－陽泉有一個(gè)北西向相速度梯度帶與重力梯度帶、P波速度梯度帶吻擬；36 s～45 s周期的相速度圖像顯示，以38°N為界相速度出現(xiàn)明顯的差異，南高北低，與山西斷陷帶莫霍界面埋深南淺北深的探測(cè)結(jié)果一致；且45 s周期的相速度圖像低速帶逐漸收縮到大同一帶，進(jìn)一步說明以南區(qū)域已達(dá)上地幔，而大同盆地的低速可能與該區(qū)域的新生代火山群有關(guān)。沿113°E的南北相速度縱剖面顯示周期25～75 s以38°N為界，南部相速度高、北部相速度低，從介質(zhì)速度角度證實(shí)了38°N擬附近是晉北地塊、晉南地塊的“軟”、“硬”塊體的結(jié)擬部平，同時(shí)說明了軟流圈上涌幅度不同造成深部相速度的南北差異。其他兩個(gè)橫切裂谷的剖面圖像顯示的莫霍面起伏與相同平置的測(cè)深剖面探測(cè)結(jié)果基本吻擬。