楊從杰 李清河 王 俊 霍祝青

(中國南京210014江蘇省地震局)

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郯廬斷裂帶中段中上地殼介質(zhì)非均勻性

(中國南京210014江蘇省地震局)

利用山東省和江蘇省數(shù)字地震臺網(wǎng)24個臺站的269個小震記錄， 采用散射S波包絡(luò)展寬法對郯廬斷裂帶中段中上地殼小尺度介質(zhì)非均勻性進(jìn)行了研究． 結(jié)果表明： 郯廬斷裂帶中段中上地殼介質(zhì)呈現(xiàn)強(qiáng)烈的橫向非均勻性， 該斷裂帶為不同強(qiáng)度、 不同尺度介質(zhì)非均勻體分布的邊界； 強(qiáng)弱介質(zhì)非均勻性邊界往往與深部構(gòu)造發(fā)育具有較強(qiáng)的相關(guān)性； 中強(qiáng)震孕育與強(qiáng)弱非均勻體的分布有關(guān)， 地震多發(fā)生在強(qiáng)弱非均勻體的過渡帶上. 郯廬斷裂帶中上地殼介質(zhì)非均勻分布特征可能與蘇魯超高壓變質(zhì)帶、 深部構(gòu)造及巖漿活動有關(guān)．

郯廬斷裂帶 介質(zhì)非均勻性 S波包絡(luò)展寬

引言

NNE走向的郯廬斷裂帶是中國東部一條結(jié)構(gòu)復(fù)雜、 規(guī)模巨大的深大斷裂(方仲景等， 1986). 自1957年被航磁調(diào)查發(fā)現(xiàn)以來， 到目前已有50多年的研究歷史． 按構(gòu)造習(xí)性和地震活動性， 郯廬斷裂帶由北向南被分為北段(沈陽—渤海段)、 中段(山東段)和南段(蘇皖段)， 其中中段為其主體， 也是地震活動性最強(qiáng)的地區(qū)． 1668年山東郯城M8.5地震就發(fā)生在郯廬斷裂帶中段， 且至少有3次全新世古地震(李家靈等， 1994)和8次破壞性歷史地震發(fā)生在郯廬斷裂帶中段(晁洪太等， 1997； 施煒等， 2003； 徐溶等， 2014)．

研究人員對郯廬斷裂帶中段的深部介質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大量研究， 如人工地震測深剖面(國家地震局《地學(xué)斷面》編委會， 1991， 1992; 董樹文等， 1998； 楊文采等， 1999a， b)、 跨郯廬斷裂帶中段的殼幔結(jié)構(gòu)(劉啟元等， 2005; 劉因等， 2009)、 天然地震層析成像(Chenetal， 2006； 黃耘等， 2011)、 大地電磁測深(肖騎彬等， 2008； 張繼紅等， 2010)， 以及重、 磁、 熱等地球物理場研究(王良書等， 1995； 郝天珧等， 2004； 李春峰等， 2009)． 上述研究在斷裂帶的延伸范圍、 發(fā)育規(guī)模、 深部切割特征、 介質(zhì)結(jié)構(gòu)特征、 斷裂分段性以及孕震環(huán)境等方面取得了新的成果和認(rèn)識． 但受觀測手段和研究方法所限， 前人研究結(jié)果主要揭示了大尺度介質(zhì)結(jié)構(gòu)特征， 而缺乏對小尺度介質(zhì)結(jié)構(gòu)特征及介質(zhì)非均勻性精細(xì)結(jié)構(gòu)的研究．

大量觀測表明， 地震波在傳播過程中， 巖石層中隨機(jī)分布的非均勻體可引起地震波的散射(Sato， 1989； Satoetal， 1998； Saitoetal， 2002)， 這些散射攜帶了大量關(guān)于巖石層內(nèi)部介質(zhì)的非均勻性精細(xì)結(jié)構(gòu)信息， 因此可以通過分析地震散射波信息來研究地殼介質(zhì)的非均勻性(Sato， 1989)． 基于微擾思想的S波包絡(luò)展寬法是定量研究巖石圈中隨機(jī)速度非均勻性的有力工具(Sato， 1989)， 已被用于地殼介質(zhì)(Scherbaum， Sato， 1991； Takahashietal， 2007)及火山區(qū)介質(zhì)(范小平等， 2009a， b， 2011， 2013)非均勻性精細(xì)結(jié)構(gòu)的研究中．

本文將利用山東省和江蘇省數(shù)字地震臺網(wǎng)24個臺站的269個小震記錄， 采用S波包絡(luò)展寬法對郯廬斷裂帶中段中上地殼介質(zhì)的非均勻性特征進(jìn)行研究， 探討深部斷裂構(gòu)造、 地震孕育與非均勻體之間的關(guān)系， 以期為該區(qū)深部斷裂構(gòu)造特征和地震孕育成因的研究提供新的思路和途徑．

1 研究方法

1.1 S波包絡(luò)展寬理論

高頻(>1 Hz)S波隨著傳播距離的增加， 其均方根包絡(luò)逐漸變寬， 這種現(xiàn)象被稱為S波包絡(luò)展寬(Sato， 1989)． S波包絡(luò)寬度定義為S波初至與其均方根包絡(luò)最大振幅衰減到一半時的時間差(Saitoetal， 2002)， 該寬度(本文記為tq)是量化S波包絡(luò)展寬現(xiàn)象的時間變量． Saito等(2002)研究認(rèn)為隨機(jī)分布的非均勻體對地震波的多次前向散射和繞射是引起高頻S波包絡(luò)展寬的主要原因．

非均勻介質(zhì)速度微擾動的功率譜服從冪律譜， von Kármán型自相關(guān)函數(shù)(Sato， 1989)在高波數(shù)范圍內(nèi)滿足這一特征． von Kármán型隨機(jī)介質(zhì)中，tq與介質(zhì)非均勻性參數(shù)的關(guān)系為(Sato， 1989； Satoetal， 1998)

(1)

其中，

由式(1)可以看出，tq為頻率f、 傳播距離r、 速度v0、 Hurst指數(shù)κ、 速度擾動率ε和自相關(guān)長度a的函數(shù)(Satoetal， 1998； Saitoetal， 2002)， 即

(2)

式中：f,r及v0與散射S波傳播特征有關(guān)；κ，ε及a與介質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)， 是描述介質(zhì)小尺度非均勻性特征的參數(shù)．tq將S波傳播特征與描述介質(zhì)小尺度非均勻性特征的參數(shù)聯(lián)系在一起， 奠定了利用tq獲取介質(zhì)小尺度介質(zhì)非均勻性的理論基礎(chǔ)．

1.2 介質(zhì)非均勻性譜結(jié)構(gòu)

式(2)中與S波傳播特征有關(guān)的參數(shù)由前人研究成果所定．f一般取倍頻研究范圍， 如2—4， 4—8， 8—16及16—32 Hz (Satoetal， 1998； Saitoetal， 2002)； S波傳播距離r可由非均勻介質(zhì)射線追蹤法確定(高爾根等， 2002； 范小平等， 2009b， 2011)； 介質(zhì)速度v0可由寬角反射折射資料(國家地震局《地學(xué)斷面》編委會， 1991, 1992)和天然地震層析成像結(jié)果(黃耘等， 2011)綜合確定．

確定f,r和v0后，tq則為κ，ε和a的函數(shù)， 即tq=tq(κ,ε,a)． 由于ε與a并不解耦(Satoetal， 1998； Saitoetal， 2002)， 所以tq為κ和ε2/[p(κ)-1]a-1的函數(shù)， 為簡化表示， 本文令y=ε2/[p(κ)-1]a-1．κ值的高低反映了介質(zhì)粗糙程度及非均勻體對地震波作用的強(qiáng)弱程度．κ值越小， 介質(zhì)包含高頻短波長成分越多， 介質(zhì)散射強(qiáng)度越強(qiáng)， 介質(zhì)非均性程度越高； 反之， 則介質(zhì)散射強(qiáng)度及介質(zhì)非均勻性程度相對較弱(Saitoetal， 2002)．y值高低則反映了非均勻體尺度信息．y值越小， 表明存在大尺度非均勻性介質(zhì)， 介質(zhì)較完整均勻； 反之則表明存在小尺度非均勻性介質(zhì)， 介質(zhì)較破碎、 非均勻性程度較高．

獲取地殼介質(zhì)非均勻性的譜結(jié)構(gòu)分以下步驟進(jìn)行： ① 對地震記錄去除儀器響應(yīng)； ② 分別計(jì)算2—4， 4—8， 8—16和16—32 Hz范圍內(nèi)的S波包絡(luò)寬度； ③ 建立tq與f和r之間的關(guān)系； ④ 對參與計(jì)算的地震進(jìn)行精確定位， 獲取地震事件的準(zhǔn)確位置； ⑤ 采用非均勻介質(zhì)三維射線追蹤法(高爾根等， 2002； 范小平等， 2009b， 2011)獲取散射波傳播路徑； ⑥ 綜合第②—⑤步， 采用遺傳基因法獲取研究區(qū)地殼介質(zhì)速度非均勻性的譜結(jié)構(gòu)．

2 資料及處理

2.1 資料選取

本文收集研究區(qū)域內(nèi)(34°N—37°N， 116°E—120°E)山東省和江蘇省數(shù)字地震臺網(wǎng)24個觀測臺站記錄到的數(shù)字地震觀測波形， 篩選出S波記錄清晰、 波形記錄完整、 震級范圍為ML1.5—4.5的269個地震記錄． 對去除儀器響應(yīng)后的每次地震事件逐臺進(jìn)行分析， 計(jì)算各觀測臺站的S波包絡(luò)寬度．

圖1為研究區(qū)主要斷裂及觀測臺站分布圖． NNE走向的郯廬斷裂帶(F1)是研究區(qū)內(nèi)最重要的深部斷裂， 該斷裂控制并影響了該區(qū)地殼發(fā)育、 變形及地震活動． 沿郯廬斷裂帶發(fā)育了一系列NW向斷裂(F2，F(xiàn)3，F(xiàn)4，F(xiàn)5，F(xiàn)6，F(xiàn)8)和NE向斷裂(F7，F(xiàn)9，F(xiàn)10,F11)， 形成了錯綜復(fù)雜的斷裂發(fā)育體系， 使得該區(qū)成為重要的中強(qiáng)震孕育區(qū). 同時該斷裂帶也是一條重要的大地構(gòu)造界線， 為華北地塊與揚(yáng)子地塊的分界線．

圖1 研究區(qū)主要斷裂及觀測臺站分布

F1： 郯廬斷裂帶；F2： 韓莊斷裂；F3： 蒼尼斷裂；F4： 鄆城斷裂；F5： 蒙山山前斷裂；F6： 萊蕪斷裂；F7： 上五井?dāng)嗔眩籉8： 益都斷裂 ；F9： 邵店—桑墟斷裂 ；F10： 海泗斷裂；F11： 五蓮—榮城斷裂

Fig.1 Distribution of main faults and observation stations (triangles) in the studied area

F1： Tancheng-Lujiang fault zone；F2： Hanzhuang fault；F3： Cangni fault；F4： Yuncheng fault；F5： Mengshan piedmont fault；F6： Laiwu fault；F7： Shangwujing fault；F8： Yidu fault；F9： Shaodian-Sangxu fault；F10： Haisi fault；F11： Wulian-Rongcheng fault

2.2 S波包絡(luò)展寬

以2001年4月14日發(fā)生在郯廬斷裂帶附近的莒縣ML4.1地震為例分析S波包絡(luò)展寬現(xiàn)象． 該地震震中為35.78°N， 119.01°E， 震源深度約為16 km． 分別對五蓮臺(WUL)、 濰坊臺(WEF)、 青島臺(QID)、 濟(jì)南臺(JIN)、 煙臺臺(YAT)和榮城臺(RCH)的地震波記錄進(jìn)行S波包絡(luò)計(jì)算， 結(jié)果如圖2所示． 各臺站散射S波包絡(luò)寬度列于表1． 可以看出， 隨著震中距Δ增大， S波包絡(luò)寬度tq逐漸變寬． 地震波在傳播過程中， 由于受地殼介質(zhì)中不同尺度非均勻體的散射作用， 造成了S波包絡(luò)的展寬現(xiàn)象． 隨著傳播距離增加， S波受非均勻體作用的可能性和概率越高， 因此產(chǎn)生了較為明顯的S波包絡(luò)展寬現(xiàn)象．

表1 不同震中距的散射S波包絡(luò)寬度

圖2 不同震中距散射S波包絡(luò)展寬

Fig.2 The envelope broadening of scattering S-wave of different epicentral distances

圖3 典型散射S波包絡(luò)展寬灰色實(shí)線為原始記錄， 藍(lán)色實(shí)線為散射S波包絡(luò) Fig.3 Typical examples for envelope broadening of scattering S-wave The grey and blue solid lines represent the original records and envelopes of scattering S-wave， respectively

圖3給出了濰坊臺(WEF)、 青島臺(QID)和蒼山臺(CSH)原始波形記錄及其在4—8 Hz頻帶內(nèi)的S波包絡(luò)展度圖． 表2給出了相近震中距的散射S波包絡(luò)寬度. 可以看出： QID臺震中距(Δ=142 km)大于WEF臺震中距 (Δ=103 km)， 但QID臺散射波包絡(luò)寬度(tq=1.65 s)卻小于WEF臺(tq=1.95 s)； CSH臺震中距與QID臺震中距相同(Δ=142 km)， 但二者的原始波形記錄和S波包絡(luò)寬度均有明顯差異， CSH臺記錄的波形信息比QID臺明顯豐富， 除S波以外， 在續(xù)至區(qū)還出現(xiàn)了其它震相．

表2 相近震中距散射S波包絡(luò)寬度

由S波包絡(luò)展寬理論可知， 地震波傳播距離越長， S波包絡(luò)越寬(Satoetal， 1998； Saitoetal， 2002). 如果地震波傳播路徑上介質(zhì)非均勻性程度差異不大， 則相同震中距的S波包絡(luò)寬度應(yīng)該相近． 但實(shí)際觀測并非如此. WEF臺位于郯廬斷裂帶內(nèi)， QID臺和CSH臺分別位于郯廬斷裂帶東側(cè)和西側(cè)． 因其所處的位置不同， S波包絡(luò)寬度呈現(xiàn)出明顯不同． 雖然WEF臺震中距小于QID臺， 但WEF臺S波包絡(luò)寬度卻大于QID臺， 這說明郯廬斷裂帶內(nèi)介質(zhì)對S波作用程度要比斷裂帶外強(qiáng)， 即郯廬斷裂帶內(nèi)介質(zhì)非均勻性程度要比斷裂帶外高． 對于CSH臺和QID臺而言， 其震中距相同， 但CSH臺的S波波形遠(yuǎn)比QID臺波形復(fù)雜， 包絡(luò)寬度也比QID臺寬得多， 表明地震波橫穿郯廬斷裂帶傳播， 受到郯廬斷裂帶的強(qiáng)烈作用， 產(chǎn)生了新的震相， 也進(jìn)一步表明郯廬斷裂帶內(nèi)與斷裂帶外的介質(zhì)結(jié)構(gòu)差異明顯．

2.3 S波包絡(luò)寬度與傳播距離關(guān)系

不同頻帶內(nèi)S波包絡(luò)寬度tq與震中距Δ的擬合關(guān)系為

(3)

可以看出，tq不僅與Δ有關(guān)， 而且與f關(guān)系密切．tq與Δ呈線性關(guān)系， 隨著Δ增大，tq隨之變大；tq與f的關(guān)系較為復(fù)雜， 不同頻段內(nèi)lgΔ與lgtq的斜率變化并不十分明顯， 說明tq與f具有一定相關(guān)性， 但這種相關(guān)性的強(qiáng)弱與非均勻體尺度有關(guān)(范小平等， 2013)， 反映了介質(zhì)非均勻體的多尺度特性．tq與介質(zhì)非均勻性參數(shù)κ,ε,a有關(guān)， 因此式(3)建立了用tq求取非均勻性參數(shù)κ,ε,a的觀測基礎(chǔ)和理論基礎(chǔ)．

圖4給出了研究區(qū)內(nèi)不同頻帶S波包絡(luò)寬度tq與震中距Δ在雙對數(shù)坐標(biāo)系下的關(guān)系． 可以看出： 盡管S波包絡(luò)寬度在觀測范圍內(nèi)比較離散， 但仍能明顯看出tq與Δ的線性趨勢關(guān)系； 且擬合標(biāo)準(zhǔn)差σ隨著頻率增大而減小， 說明tq離散程度也隨著頻率增大而逐漸減小．

3 非均勻體空間分布特征

本文分別對0—5， 5—10， 10—15及15—20 km深度范圍內(nèi)2—4， 4—8， 8—16及16—32 Hz頻帶內(nèi)的非均勻性參數(shù)κ值和y值進(jìn)行反演， 獲取了不同頻帶、 不同深度范圍內(nèi)地殼介質(zhì)非均勻性參數(shù)的空間分布圖像(圖5和圖6)． 介質(zhì)非均勻性雖具有多尺度特性， 不同研究頻帶內(nèi)的介質(zhì)非均勻性空間分布特征雖有所差異， 但在相同深度內(nèi)， 總體上保持強(qiáng)者恒強(qiáng)， 弱者恒弱的分布特征(Saitoetal， 2002； 范小平等， 2009b， 2011)． 考慮到研究區(qū)內(nèi)地震震源深度及成像分辨率， 本文以4—8 Hz頻帶內(nèi)5—10， 10—15及15—20 km深度內(nèi)非均勻性參數(shù)空間分布為例， 探討研究區(qū)中上地殼介質(zhì)非均勻性的分布特征．

圖4 不同頻帶S波包絡(luò)寬度與震中距關(guān)系紅色圓圈為S波包絡(luò)寬度， 藍(lán)色實(shí)線為擬合線

Fig.4 Relationship between the time lag of S-wave envelope and epicentral distances in different frequency-bands Red circles represent the time lag of S-wave envelope， blue lines represent the fitting lines

圖5為研究區(qū)中上地殼介質(zhì)非均勻性參數(shù)κ值的空間分布圖． 圖中κ低值區(qū)(紅色)表明介質(zhì)散射強(qiáng)度和非均性較強(qiáng)， 反映介質(zhì)較為破碎、 粗糙；κ高值區(qū)(藍(lán)色)表明介質(zhì)散射強(qiáng)度較弱、 較為均勻， 反映介質(zhì)較為完整． 圖6為研究區(qū)中上地殼介質(zhì)非均勻性參數(shù)y值的空間分布圖． 圖中y低值區(qū)(紅色)表明非均勻體尺度相對較大， 體現(xiàn)了大尺度非均勻性；y高值區(qū)(藍(lán)色)則表明非均勻體尺度相對較小， 體現(xiàn)了小尺度非均勻性． 綜合圖5和圖6總結(jié)研究區(qū)內(nèi)的非均勻性空間分布特征如下：

1) 地殼介質(zhì)呈現(xiàn)強(qiáng)烈的橫向非均勻性， 郯廬斷裂帶為強(qiáng)弱介質(zhì)非均勻性的分界線． 上地殼中， 郯廬斷裂帶東側(cè)為κ高值區(qū)(圖5a， b)，y值也基本為高值(圖6a， b)， 表明郯廬斷裂帶上地殼介質(zhì)呈小尺度弱非均勻性． 上地殼郯廬斷裂帶西側(cè)κ值呈高低相間的分布特征， 萊蕪斷裂(F6)與韓莊斷裂(F2)之間，κ值相對低， 萊蕪斷裂以北及韓莊斷裂以南，κ值相對高， 且高、 低κ值分布與構(gòu)造走向一致， 基本呈NW走向(圖5a， b)． 韓莊斷裂以南，y值基本以低值為主(圖6a， b)， 但在萊蕪斷裂以北， 不同深部y值的變化特點(diǎn)有所不同． 根據(jù)κ值和y值的分布特征， 可以判斷萊蕪斷裂與韓莊斷裂之間地殼介質(zhì)以小尺度弱非均勻性為主， 韓莊斷裂以南以小尺度強(qiáng)非均勻性為主， 萊蕪斷裂以北以大尺度強(qiáng)非均勻性為主． 中地殼中， 郯廬斷裂帶東側(cè)κ值和y值均呈現(xiàn)出高低相間的分布特征(圖5c， 6c)； 郯廬斷裂帶西側(cè)，κ值以低值為主，y值在萊蕪斷裂與韓莊斷裂之間為高值(圖6c)， 表明在萊蕪斷裂與韓莊斷裂之間中地殼介質(zhì)以大尺度強(qiáng)非均勻性為主．

圖5 郯廬斷裂帶中段中上地殼不同深度的介質(zhì)非均勻性參數(shù)κ值的空間分布(a) 5—10 km； (b) 10—15 km； (c) 15—20 km

Fig.5 Spatial distribution of inhomogeneity parameterκof mid-upper crust beneath the middle segment of Tancheng-Lujiang fault zone(a) 5—10 km； (b) 10—15 km； (c) 15—20 km

2) 介質(zhì)非均勻性分布與斷裂構(gòu)造聯(lián)系密切． 由圖5和圖6可以看出， 強(qiáng)弱非均勻體基本上伴隨斷裂而發(fā)育． 在上地殼(圖5a， b和圖6a， b)中， 蒼尼斷裂(F3)與蒙山山前斷裂(F5)之間， 發(fā)育了規(guī)模較大的NW向小尺度弱非均勻體； 郯廬斷裂帶西側(cè)， 蒼尼斷裂以南區(qū)域， 小尺度強(qiáng)非均勻體發(fā)育； 郯廬斷裂帶以西、 萊蕪斷裂以北地區(qū)， 大尺度強(qiáng)非均勻體發(fā)育． 在中地殼(圖5c， 6c)中， 郯廬斷裂帶西側(cè)地殼介質(zhì)以大尺度強(qiáng)非均勻體為主， 東側(cè)除莒縣—五蓮縣之間以小尺度非均勻體為主外， 其余地區(qū)仍以大尺度強(qiáng)非均勻體為主．

3) 強(qiáng)弱非均勻體的分布與中強(qiáng)震孕育具有較強(qiáng)的相關(guān)性． 由圖5和圖6可以看出， 中強(qiáng)震除與斷裂構(gòu)造具有較強(qiáng)的相關(guān)性外， 還與強(qiáng)弱非均勻體的分布有關(guān)， 其多孕育在強(qiáng)弱非均勻體的過渡帶上． 例如， 1668年郯城M8.5地震孕震區(qū)， 其中上地殼介質(zhì)非均勻性程度差異明顯， 孕震區(qū)北東側(cè)介質(zhì)以小尺度強(qiáng)非均勻性為主， 西南側(cè)則以大尺度弱非均勻性為主． 孕震區(qū)兩側(cè)介質(zhì)非均勻性程度的差異， 一方面說明強(qiáng)弱非均勻體的邊界有助于應(yīng)力集中， 同時也說明發(fā)震時斷裂構(gòu)造沿NE向破裂． 地殼介質(zhì)強(qiáng)弱散射體空間分布位置的差異性， 可能揭示了地殼介質(zhì)結(jié)構(gòu)及地球動力學(xué)過程．

圖6 郯廬斷裂帶中上地殼不同深度的介質(zhì)非均勻性參數(shù)y值的空間分布(a) 5—10 km； (b) 10—15 km； (c) 15—20 km

Fig.6 Spatial distribution of inhomogeneity parameteryof mid-upper crust beneath the middle segment of Tancheng-Lujiang fault zone(a) 5—10 km； (b) 10—15 km； (c) 15—20 km

4 討論與結(jié)論

本文采用S波包絡(luò)展寬法對郯廬斷裂帶中段中上地殼介質(zhì)的非均勻性進(jìn)行了研究， 結(jié)果表明無論原始觀測記錄， 還是介質(zhì)非均勻性參數(shù)的空間分布特征， 均揭示出中上地殼介質(zhì)呈現(xiàn)明顯的橫向非均勻性． 郯廬斷裂帶為不同強(qiáng)度、 不同尺度介質(zhì)非均勻性分布的邊界， 強(qiáng)弱介質(zhì)非均勻性的邊界往往與深部斷裂構(gòu)造發(fā)育具有較強(qiáng)的相關(guān)性． 中強(qiáng)震的孕育與強(qiáng)弱非均勻體的分布有關(guān)， 地震多發(fā)生在強(qiáng)弱非均勻體的過渡帶上．

郯廬斷裂帶為華北斷塊與蘇魯造山帶的邊界. 蘇魯造山帶由北邊的超高壓變質(zhì)帶和南邊的高壓變質(zhì)帶組成， 且造山帶內(nèi)有大量100—150 Ma的花崗巖侵入體． 根據(jù)深部地球物理資料可知， 蘇魯超高壓變質(zhì)帶的埋深不超過8 km(楊文采等， 2005)． 郯廬斷裂帶東側(cè)區(qū)域中上地殼介質(zhì)非均勻性分布特征可能與蘇魯超高壓變質(zhì)帶的分布和形成有關(guān)． 郯廬斷裂帶西側(cè)區(qū)域主要位于魯西斷塊內(nèi)， 魯西斷塊的形成機(jī)制與華北斷塊形成機(jī)制相近， 但與蘇魯造山帶差別明顯， 這可能是造成郯廬斷裂帶兩側(cè)深部介質(zhì)非均勻性發(fā)育特征及表現(xiàn)形式差異顯著的主要原因之一．

郯廬斷裂帶經(jīng)過多期復(fù)雜運(yùn)動， 在中生代大規(guī)模平移運(yùn)動基本結(jié)束后， 深部地幔物質(zhì)開始上涌， 大量玄武巖漿沿?cái)嗔褞С柿严妒絿娨纾?上部地殼拱起產(chǎn)生橫向拉張， 斷裂帶內(nèi)部產(chǎn)生強(qiáng)烈斷陷， 并填充數(shù)千米的火山巖和火山碎屑巖等． 沿郯廬斷裂帶介質(zhì)呈現(xiàn)出強(qiáng)弱不同、 尺度不同的非均勻性特征可能與郯廬斷裂帶早期活動和巖漿噴溢有關(guān)(李家靈等， 1994； 晁洪太等， 1997)．

強(qiáng)震區(qū)深部地球物理勘探資料(劉昌銓， 嘉世旭， 1986； 盧造勛等， 1990； 王椿鏞等， 1993； 滕吉文等， 2009)表明， 強(qiáng)震孕育區(qū)地殼內(nèi)部高、 低速體以及深部與淺部斷裂之間的耦合作用導(dǎo)致了震源區(qū)介質(zhì)的物理力學(xué)性質(zhì)變化以及應(yīng)力的不均勻分布和聚集. 在差異性力源作用下， 深部物質(zhì)重新分異、 協(xié)調(diào)和運(yùn)移， 深部熱物質(zhì)沿?cái)嗔褞Я严渡嫌浚?上涌物質(zhì)與圍巖形成明顯的介質(zhì)結(jié)構(gòu)非均勻性， 因此強(qiáng)弱非均勻性的邊界往往與斷裂構(gòu)造活動有關(guān)．

中國地震局地球物理研究所“國家數(shù)字測震臺網(wǎng)數(shù)據(jù)備份中心”為本研究提供地震波形數(shù)據(jù)， 審稿專家對本文提出寶貴意見， 作者在此一并表示衷心感謝．

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Medium inhomogeneity of mid-upper crust beneath the middle segment of Tancheng-Lujiang fault zone

(EarthquakeAdministrationofJiangsuProvince，Nanjing210014，China)

On the basis of 269 small earthquakes recorded by the 24 stations of Jiangsu and Shandong digital seismograph networks， this paper studies the small-scale medium inhomogeneity of mid-upper crust beneath the middle segment of Tancheng-Lujiang fault zone by using the scattering S-wave envelope broadening method. The results reveal that strong inhomogeneity exists in the mid-upper crust beneath the middle segment of Tancheng-Lujiang fault zone， and the Tancheng-Lujiang fault zone is the boundary of the medium with different inhomogeneity strength and different inhomogeneity scale. The deep structures are strongly correlative with the boundary of the strong and the weak inhomogeneity. The results also show that the developments of the moderate-strong earthquakes are related with the distribution of the strong and the weak inhomogeneity bodies， and moderate-strong earthquakes generally occur at the transitional zone of the strong and the weak inhomogeneity bodies. The distribution characteristics of medium inhomogeneity in the mid-upper crust beneath the middle segment of Tancheng-Lujiang fault zone maybe relate with ultra-high pressure metamorphic belt， deep structures and magma activity.

Tancheng-Lujiang fault zone; medium inhomogeneity; S-wave envelope broadening

國家自然科學(xué)基金(40974031)和江蘇省自然科學(xué)基金(BK20131454, BRA2015440)共同資助.

2015-04-10收到初稿， 2015-08-21決定采用修改稿.

e-mail: bj_ycj@163.com

10.11939/jass.2016.01.003

P315.3+1

A

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