宁夏地区地壳上地幔各向异性研究

马禾青

(中国地震局地球物理研究所,北京 100081)

宁夏地区地壳上地幔各向异性研究

马禾青

(中国地震局地球物理研究所,北京 100081)

本文对国际、国内在地壳上地幔介质各向异性研究领域的发展历史及研究现状进行了简单回顾,交待了宁夏地区的构造环境,阐述了本文所采用的上地幔各向异性分析方法的原理,介绍了地壳各向异性产生的机理并选择了适当的分析方法,首次系统得到了较好的宁夏地区地壳上地幔各向异性测量参数,并进行了解释。

本文的研究区为宁夏地区。宁夏地区面积很小,仅有6万多平方千米,是中国大陆上面积最小的省份,位于南北地震带的北段,地处青藏块体、鄂尔多斯块体和阿拉善块体的交汇部位,区域内发育有多条活动断裂带,历史上发生过2次8级、3次7级和10次6级地震,其中包括震惊世界的1920年海原8⅟2级地震,是地质构造复杂、地震活动十分强烈的地区。

本文对2003年宁夏建成数字化地震台网以来宁夏台网的宽频带数字地震仪记录到的震中距为85°～110°、震级大于6级地震事件的SKS波震相,利用SC方法获得了SKS波的分裂参数,得到了宁夏地区上地幔各向异性测量结果。

本文对宁夏台网2003年建成以来以及2008年增建的所有台站记录到的横波窗内的地震事件,利用可视法得到了宁夏地区S波分裂的快波偏振方向和快慢波之间的时间延迟,从而获得了宁夏地区地壳各向异性测量结果。

结果表明:

(1)通过获得的宁夏地区6个台站下方SKS波分裂参数的测量结果,得到宁夏地区上地幔各向异性强度基本一致。除盐池台为北西西向外,其他5个台站获得的快波偏振方向均为北西向,并与其他作者得到的青藏高原东北缘上地幔各向异性测量结果非常接近。

(2)认为盐池台下方的各向异性可归结为“化石”各向异性,其他结果则强烈地暗示宁夏地区不仅在位于青藏高原东北缘的地区,并且在离开青藏高原东北缘地区的阿拉善块体及银川断陷区下方出现过一致的地幔流动过程。该过程与青藏高原的隆起及向北的挤压过程相一致,青藏高原的隆起及向北挤压的影响已越过了青藏高原东北缘地区,到达了阿拉善块体与鄂尔多斯块体的交界地区,如此可以解释贺兰山脉东西两侧复杂的运动学图像。

(3)结合GPS、地质、SKS波分裂和现代构造应力场资料,推测青藏高原东北缘至阿拉善块体及银川断陷区壳幔间呈耦合的运动形式,而鄂尔多斯块体地区壳幔间的耦合方式尚不明朗。

(4)宁夏及邻区的乌海、石嘴山、银川、灵武、牛首山、中卫、同心和西吉等台得到的剪切波分裂快波偏振方向与区域主压应力场方向平行或准平行,符合EDA机理。香山、海原、固原和泾源4个台的方向与宁夏南部的主要地震构造走向大体一致,与该区最大主压应力方向基本垂直,可能由于中卫—同心断裂带和海原断裂带这两条活动断裂带的存在使得这一地区的裂隙分布方向发生变化所致。

(5)宁夏南部的剪切波分裂慢波时间延迟普遍高于宁夏北部,表明宁夏南部地壳的各向异性程度及应力场强度大于宁夏北部。

(6)中卫台和牛首山台的剪切波分裂快波偏振优势方向在2008年出现了不同程度的偏转,同时慢剪切波时间延迟也出现了总体增大。认为汶川8.0级地震发生前后宁夏地区的区域应力场发生了一定变化,从而导致中卫台和牛首山台得到的剪切波分裂参数出现变化。

(7)同心小震群的慢剪切波时间延迟较大,平均为宁夏地区其他台站的2～6倍,为同一台站的其他地震的2～3倍,由于观测资料所限,对于这样的结果目前还难以给出确切的解释,分析认为应是应力场变化的影响。

(8)对研究区地震危险性的认识表明,今后应加强对六盘山断裂带及其邻近地区地壳上地幔地震各向异性特征的研究。

宁夏地区;地壳;上地幔;各向异性

P313.2;

A;

10.3969/j.issn.0235-4975.2010.02.010

(作者电子信箱,马禾青:mahq111@yahoo.com.cn)