石玉濤，高原

中國地震局地震預(yù)測(cè)研究所(地震預(yù)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)，北京 100036

0 引言

華南塊體位于秦嶺—大別造山帶以南、青藏高原以東，自晚太古代-早元古代以來，經(jīng)歷了多次強(qiáng)烈的板塊拼貼、拉張裂解，并伴隨多起構(gòu)造巖漿熱事件的演化，最終形成了現(xiàn)今復(fù)雜的構(gòu)造格局(張國偉等，2013；Zhao and Cawood, 2012; Zheng et al., 2013; 毛建仁等，2014).其中，揚(yáng)子地塊與華北板塊、青藏高原相鄰，由太古代中深變質(zhì)巖系組成，是一個(gè)構(gòu)造穩(wěn)定的克拉通古陸.華夏地塊與太平洋板塊、印支板塊相鄰，經(jīng)歷了多期復(fù)雜構(gòu)造演化過程，形成不穩(wěn)定的克拉通古陸(舒良樹，2012).揚(yáng)子地塊和華夏地塊在新元古代的碰撞拼合形成北東走向的江南造山帶(楊明桂等, 2009；Zhang and Zheng, 2013)，造山帶地層連續(xù)，內(nèi)部構(gòu)造特征獨(dú)特(圖1).華南塊體整體受到菲律賓海板塊向歐亞板塊碰撞擠壓作用，形成北西向和北西西方向的主壓應(yīng)力，及北東和北北東方向的構(gòu)造變形，隨著區(qū)域構(gòu)造環(huán)境變化，塊體內(nèi)部擠壓應(yīng)力的強(qiáng)度有所變化(Zhao et al., 1990; 謝富仁等，2004；Liu and Yang, 2005；徐紀(jì)人和趙志新，2006a；楊樹新等，2012; Hu et al., 2017).

地殼中廣泛地存在著各向異性，介質(zhì)的各向異性特征與地質(zhì)構(gòu)造、巖相、斷裂分布和應(yīng)力環(huán)境等因素密切相關(guān)(Boness and Zoback, 2004, 2006; 高原等，2010；Gao et al., 2011; Araragi et al., 2015; Almqvist and Mainprice, 2017).剪切波分裂是研究地殼介質(zhì)的各向異性特征的有效手段之一，快剪切波的偏振方向反映地殼的原地主壓應(yīng)力方向，慢剪切波時(shí)間延遲反映了區(qū)域各向異性程度(Crampin, 1985; 1987; Gao and Crampin, 2004).研究表明，復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造與應(yīng)力環(huán)境及應(yīng)力變化都會(huì)造成剪切波分裂結(jié)果的差異(Gao et al., 1998, 2011; Peng and Ben-Zion, 2004; Cochran et al., 2006; Liu et al., 2008; 吳晶等，2010；Shi et al., 2015, 2020; Li and Peng, 2017; Kaviriset al., 2018).

華南塊體東部及華夏地塊東南部的剪切波分裂研究表明，受到多個(gè)地質(zhì)構(gòu)造單元共同約束，快剪切波的偏振方向顯示局部構(gòu)造應(yīng)力特征(吳晶等，2007a，2010； Gao et al., 2009).2011年1月19日安徽安慶MS4.8級(jí)地震余震序的剪切波分裂研究表明，快波偏振方向基本與區(qū)域主壓應(yīng)力方向一致(李發(fā)等，2012).2005年九江—瑞昌MS5.7地震余震序列的剪切波分裂研究結(jié)果表明快波偏振方向與區(qū)域主壓應(yīng)力方向不一致(湯蘭榮等，2012).大別山造山帶的剪切波分裂結(jié)果表明上地殼介質(zhì)各向異性主要是由裂隙引起，反應(yīng)區(qū)域主壓應(yīng)力特征(王椿鏞等，1997).

華南塊體地震活動(dòng)的空間分布不均，活動(dòng)水平較低(尹曉菲等，2020)，地震臺(tái)站的分布密度有限，基于震源機(jī)制研究難以區(qū)分于華南塊體的各個(gè)構(gòu)造單元內(nèi)構(gòu)造應(yīng)力環(huán)境差異(徐紀(jì)人和趙志新，2006a；謝富仁等，2004；Hu et al., 2017; Wang and Yao., 2020).本研究通過收集密集覆蓋東秦嶺大別山、下?lián)P子地塊和華南褶皺帶東南部區(qū)域的密集臺(tái)陣資料，結(jié)合國家地震臺(tái)網(wǎng)的近場(chǎng)觀測(cè)資料(圖1)，利用剪切波分裂方法開展中上地殼介質(zhì)各向異性研究，分析地殼各向異性特征與區(qū)域構(gòu)造之間的關(guān)聯(lián)，探討區(qū)內(nèi)的應(yīng)力環(huán)境以及構(gòu)造變形背景.

圖1 華南塊體內(nèi)部構(gòu)造紅色圓點(diǎn)表示為2009-01-01—2017-12-31期間華南地區(qū)發(fā)生ML1.5以上地震.NCC：華北塊體；SCB：華南塊體；TB：青藏塊體；F1：郯廬斷裂帶；F2：信陽—舒城斷層；F3：襄樊—廣濟(jì)斷層；F4：紹興—江山—萍鄉(xiāng)斷裂帶；F5：政和—大埔斷裂帶；F6：嘉山—響水?dāng)嗔褞?；F7：石臺(tái)—九江—吉首隱伏斷裂帶(張國偉等，2001；Zhang et al., 2013).其中，F(xiàn)2和F3分別為大別造山帶北、南邊界，F(xiàn)4和F7分別為江南造山帶的北、南邊界.Fig.1 Tectonic settings of South China blockThe red dots are local earthquakes from 1 Jan 2009 to 31 Dec 2017. Black and blue triangles indicate the stations of Huanan seismic array and regional seismic network, respectively. The blue lines denote boundaries of the tectonic blocks. NCC: North China Block; SCB: South China block; TB: Tibet block; F1: Tanlu fault; F2: Xinyang-Shucheng fault; F3: Xiangfan-Guangji fault; F4: Shaoxing-Jiangshan-Pingxiang fault; F5: Zhenghe-Dapu fault; F6: Jiashan-Xiangshui fault; F7: Shitai-Jiujiang-Jishou potential fault (Zhang et al., 2001; Zhang et al., 2013). F2 and F3 are the northern and southern boundaries of Dabie orogenic belt, F4 and F5 are the northern and southern boundaries of Jiangnan orogenic belt.

1 數(shù)據(jù)及方法

本研究采用中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)調(diào)查工作項(xiàng)目“華南深部結(jié)構(gòu)探測(cè)”在華南地區(qū)(25°N—33°N，112°E—121°E)布設(shè)的由200套寬頻帶流動(dòng)地震臺(tái)組成的華南臺(tái)陣(HN Array)記錄的近場(chǎng)波形資料，該臺(tái)網(wǎng)是目前華南塊體內(nèi)分布最廣且最密集的寬頻帶流動(dòng)臺(tái)網(wǎng)，包括中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所于2014年9月至2015年7月期間布設(shè)的100個(gè)寬頻帶地震臺(tái)，觀測(cè)儀器為STS-2.5地震計(jì)和Q330S+數(shù)據(jù)采集器；北京大學(xué)于2014年8月至2015年7月期間布設(shè)的40個(gè)寬頻帶地震臺(tái)，觀測(cè)儀器為Guralp-3T地震計(jì)和Reftek-130數(shù)據(jù)采集器；南京大學(xué)于2014年9月至2015年12月期間布設(shè)的20個(gè)寬頻帶地震臺(tái)，觀測(cè)儀器為Guralp-40T地震計(jì)和Reftek-130數(shù)據(jù)采集器，以及中國地震局地震預(yù)測(cè)研究所于2014年11月至2016年8月期間布設(shè)的40個(gè)寬頻帶地震臺(tái)(HN-IEF Array)，觀測(cè)儀器為30套Nanomatrics寬頻帶地震儀和10套CZS-II寬頻帶地震儀.所有流動(dòng)臺(tái)站采樣率為100Hz.另外，本研究還收集了國家區(qū)域地震臺(tái)網(wǎng)(共計(jì)245個(gè)臺(tái)站)于2009年1月至2017年12月記錄的近場(chǎng)波形資料.

本研究使用剪切波分裂系統(tǒng)分析法——SAM方法，該方法基于相關(guān)函數(shù)提出的一種自我檢驗(yàn)的分析方法，包括相關(guān)函數(shù)計(jì)算、時(shí)間延遲校正和偏振分析檢驗(yàn)，該方法得到結(jié)果的穩(wěn)定性和可靠性比較強(qiáng)(高原等，2008).本研究選取高信噪比“剪切波窗口內(nèi)”的近場(chǎng)地震事件(Crampin and Peacock, 2005)，為了清晰識(shí)別剪切波信號(hào)，對(duì)選取事件進(jìn)行Butterworth濾波器1～10 Hz帶通濾波，計(jì)算華南地區(qū)各個(gè)臺(tái)站下方的地殼介質(zhì)各向異性空間分布特征.

圖2、3是采用SAM方法進(jìn)行剪切波分裂分析的兩個(gè)實(shí)例.

圖2 剪切波分裂系統(tǒng)分析過程示意圖臺(tái)站NY(33.14°N，112.27°E)記錄2017-07-10/05∶28∶05事件，震源深度8.0km，震級(jí)ML2.0.(a)垂直(Z)、東西(E)和南北(N)向的地震波形，(b)通過相關(guān)函數(shù)計(jì)算得到快波偏振方向?yàn)?0.0°，時(shí)間延遲0.14 s.(c)和(d)顯示為南北(NS)和東西(EW)方向分量的剪切波的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡圖以及剪切波波形.(e)和(f)顯示已消除了時(shí)間延遲的影響后快(F)和慢(S)剪切波的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡圖和快慢剪切波的波形，經(jīng)過分析最終得到快波偏振方向60.0°，時(shí)間延遲0.07 s.波形圖中橫坐標(biāo)表示時(shí)間，縱坐標(biāo)表示為振幅.藍(lán)色方框表示用于計(jì)算相關(guān)函數(shù)的波形，灰色表示用來做質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的剪切波部分.Fig.2 An example of the shear-wave splitting analysis for the seismic event recorded at NY stationThe event(ML=2.0) occurred at 05∶28∶05 on 07/10/2017 at depth of 8.0 km. (a) The original waveforms of vertical (Z), east-west (E) and north-south (N) components. (b) The colorful contour map of cross-correlation function with different time-delay and polarization. The fast polarization and time-delay are separately 60° and 0.14 s. (c) The polarization diagram of shear-waves. (d) The shear waveforms in NS and EW direction. (e) The polarization diagram of the fast shear-wave and the slow shear-wave after the effect of time-delay is eliminated. (f) The waveforms of the fast shear-wave (F) and the slow shear-wave (S). After elimination of time-delay and verification of polarization, the fast polarization and time-delay are finally 60° and 0.07 s. The abscissa is the time. The blue frame of shear waveform is used to compute the cross-correlation function. The shade areas in (d) and (f) mark the segment of shear waveforms showed in polarization diagrams of (c) and (e), respectively.

2 上地殼介質(zhì)各向異性

經(jīng)過嚴(yán)格數(shù)據(jù)篩選，共得到163個(gè)臺(tái)站記錄569條剪切波分裂參數(shù)的結(jié)果(圖4)，包括105個(gè)國家臺(tái)網(wǎng)臺(tái)站記錄的384條地震事件，以及華南流動(dòng)臺(tái)陣58個(gè)臺(tái)站記錄的185個(gè)地震事件，最終得到快剪切波偏振方向?yàn)?1.6°±42.4°，平均時(shí)間延遲為2.66±1.85 s，平均值和誤差的計(jì)算采用圓形統(tǒng)計(jì)計(jì)算方法(Berens, 2009).由于華南塊體整體地震活動(dòng)性低，波形質(zhì)量篩選嚴(yán)格，導(dǎo)致本研究結(jié)果中111臺(tái)站的分析結(jié)果少于3個(gè)有效事件(圖4).本研究分析結(jié)果與前人研究結(jié)果比較一致，然而受到臺(tái)陣的空間尺度及分布密度的限制，前人研究結(jié)果僅反映華南塊體局部地區(qū)(王椿鏞等，1997；吳晶等，2007a；2010；Wu et al., 2009)以及主震震源區(qū)范圍(李發(fā)等，2012；湯蘭榮等，2012)的剪切波分裂參數(shù)空間分布特征.對(duì)比前人有限的研究基礎(chǔ)，為了獲得更大尺度的地殼介質(zhì)各向異性特征，本研究采用豐富的觀測(cè)數(shù)據(jù)，獲得華南塊體中部地殼介質(zhì)各向異性特征.根據(jù)構(gòu)造分區(qū)及巖石結(jié)構(gòu)，結(jié)合各個(gè)臺(tái)站快波平均偏振方向空間分布特征，將研究區(qū)劃分為9個(gè)不同區(qū)域(圖5)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示出各個(gè)區(qū)域的剪切波分裂特征不同.

圖5 華南塊體內(nèi)各地塊的快剪切波偏振平均方向和等面積投影玫瑰圖右上角是所有臺(tái)站獲得快剪切波偏振等面積投影玫瑰圖及平均方向.白色圓圈表示本研究使用的區(qū)域地震臺(tái)和流動(dòng)地震臺(tái)，灰色陰影表示研究區(qū)被劃分的9個(gè)不同區(qū)域，其中，A：南華北塊體；B：西大別造山帶；C：東大別造山帶；D：蘇魯造山帶；E：江漢盆地；F：大別造山帶與郯廬斷裂帶交接區(qū)域；G：下?lián)P子地塊；H：江南造山帶；I：西華夏地塊；J：東華夏地塊.Fig.5 The mean fast shear-wave polarization and equal area rose diagrams in sub-blockThe top-right shows the equal-area rose diagrams and predominant orientation of fast shear-wave polarizations in this study area from all stations in South China. The white circles respectively indicate the seismic stations, which were used in the study. The equal area rose diagrams beneath nine areas are acquired by stations within the nine gray area. A: South North China block; B: West Dabie orogenic belt; C: East Dabie orogenic belt; D: Sulu orogenic belt; E: Jianghan basin; F: The confluent area of Dabie orogenic belt and Tanlu fault zone; G: Lower Yangtze block; H: Jiangnan orogen belt; I: West Cathaysia block; J: East Cathaysia block.

華北塊體整體受到太平洋板塊向歐亞板塊俯沖擠壓，形成北東東方向的區(qū)域主壓應(yīng)力(徐紀(jì)人等，2008).本研究得到南華北塊體內(nèi)21個(gè)臺(tái)站(A區(qū))57條快剪切波分裂平均偏振方向?yàn)?0.5°±30.8°，與區(qū)域水平主壓應(yīng)力方向較一致；慢剪切波的平均時(shí)間延遲為2.50±1.48 ms·km-1(圖4，5)，小于華北盆地平均時(shí)間延遲(吳晶等，2007b；Gao et al., 2011; Shi et al., 2015).

揚(yáng)子地塊與華北板塊俯沖碰撞形成世界上規(guī)模最大的超高壓變質(zhì)帶蘇魯—大別造山帶(張國偉等，1996；董樹文等，1993；Li et al., 2020)，郯廬斷裂帶將其左旋錯(cuò)開，平移為大別造山帶和蘇魯造山帶兩部分(Okay andeng?r, 1992；Li, 1994).震源機(jī)制結(jié)果顯示，蘇魯—大別造山帶地殼應(yīng)力場(chǎng)受到華北塊體應(yīng)力場(chǎng)的影響(徐紀(jì)人和趙志新，2006b).研究認(rèn)為，大別造山帶的各向異性主要來源于華北塊體和揚(yáng)子地塊碰撞殘留的裂隙定向排列(王椿鏞等，1997).本研究得到西大別造山帶(B區(qū))的5個(gè)臺(tái)站(HN07、HN09、HN11、HN14和SZH)記錄的7個(gè)事件的快剪切波分裂平均偏振方向?yàn)?13.2°±22.6°，與區(qū)域水平主壓應(yīng)力方向較一致，反映地殼巖石裂隙定向排列特征，平均時(shí)間延遲為1.84±1.53 ms·km-1.東大別造山帶(C 區(qū))及周邊地區(qū)11個(gè)臺(tái)站記錄171條剪切波分裂特征顯示較為復(fù)雜，與西大別造山帶上地殼介質(zhì)各向異性不同，快剪切波偏振方向表現(xiàn)為150.3°±26.9°和65.9°±24.8°，時(shí)間延遲差異不大，分別為1.65±0.63 ms·km-1和1.50±0.46 ms·km-1(圖6).根據(jù)構(gòu)造變形、巖石組合分布特征，東大別造山帶以商城—麻城斷裂帶和郯廬斷裂帶為東西邊界，其內(nèi)部被劃分為北淮陽褶皺帶和北大別構(gòu)造帶等多個(gè)單元(董樹文等，1993；劉少峰和張國偉，2013).其中，臺(tái)站BZY和JZA有兩個(gè)快剪切波優(yōu)勢(shì)偏振方向，分別為近東西向和北北東向，臺(tái)站SJH和LNA快剪切波偏振方向顯示北北西，臺(tái)站FZL、ah211、SCH&ah207、ah206和ah217快剪切波偏振方向顯示為北東向，位于北淮陽褶皺帶的北邊界的臺(tái)站LAN快波偏振方向?yàn)楸蔽骱捅北蔽飨?圖 6).蘇魯造山帶(D區(qū))8個(gè)臺(tái)站21條快剪切波分裂偏振平均方向?yàn)?17.8°±15.0°和62.0°±4.6°，整體與華北塊體區(qū)域水平主壓應(yīng)力方向一致，平均時(shí)間延遲為1.69±1.38 ms·km-1和1.61±1.19 ms·km-1(圖4，5).蘇魯—大別造山帶的時(shí)間延遲整體小于華北塊體的平均時(shí)間延遲，顯示其內(nèi)部中上地殼介質(zhì)的各向異性程度較弱.

揚(yáng)子地塊北鄰大別—蘇魯造山帶，南靠江南造山帶，地塊中部江漢盆地(E區(qū))是一個(gè)典型內(nèi)陸斷陷盆地，內(nèi)部斷裂相互交切，構(gòu)造型式復(fù)雜(王必金等，2006)，盆地內(nèi)7個(gè)臺(tái)站(JME、HN16、HN26、SSH、HUR、YDU和SZI)記錄的15個(gè)事件的快剪切波分裂偏振方向較為離散，平均方向?yàn)?18.0°±28.5°，平均時(shí)間延遲為2.11±1.72 ms·km-1(圖4，5).受到華北板塊的南向擠壓和江南雪峰隆起的阻擋，位于大別造山帶與郯廬斷裂帶碰撞區(qū)域(F區(qū))主壓應(yīng)力場(chǎng)為北東東方向(Liu et al., 2005)，本研究得到該區(qū)域9個(gè)臺(tái)站17條快剪切波偏振平均方向?yàn)?6.7°±32.0°，平行于郯廬斷裂帶走向，平均時(shí)間延遲為1.72±1.07 ms·km-1(圖4，5)，分析結(jié)果與2005年MS5.7九江地震余震序列的剪切波分裂結(jié)果一致(湯蘭榮等，2012).下?lián)P子地塊(G區(qū))夾持于大別—蘇魯造山帶和江南造山帶之間，整體受到北東向構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)作用(許忠淮等，1989；徐杰等，2012).本研究結(jié)果顯示，通過下?lián)P子地塊內(nèi)46臺(tái)站93個(gè)事件的快剪切波偏振平均方向?yàn)?1.5°±31.2°，與區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)方向及構(gòu)造變形走向一致，平均時(shí)間延遲為2.67±1.16 ms·km-1，各向異性程度大于上揚(yáng)子地塊和中揚(yáng)子地塊(圖4，5).地質(zhì)調(diào)查顯示愈接近郯廬斷裂帶，塊體內(nèi)部變形愈強(qiáng)烈(朱光等，1999)，位于郯廬斷裂帶上臺(tái)站LIS，TCH，XIY快波偏振方向與斷裂走向基本一致，強(qiáng)烈的構(gòu)造變形也導(dǎo)致下?lián)P子地塊的各向異性程度大于周邊塊體.

江南造山帶是分布于揚(yáng)子和華夏地塊之間的一條北東東向的造山帶，根據(jù)構(gòu)造特征和演化歷史的差異，江南造山帶被劃分為多個(gè)地質(zhì)構(gòu)造單元，造山帶內(nèi)部地質(zhì)構(gòu)造主要為北東向和北西向(Shu et al., 2011; Wong et al., 2011; Wang et al., 2014; Zhao, 2015; Sun et al., 2017).本研究獲得江南造山帶中段(H區(qū))的15個(gè)臺(tái)站記錄26條剪切波分裂偏振表現(xiàn)為兩個(gè)優(yōu)勢(shì)方向，分別為146.7°±15.5°和82.9°±22.6°，分別與地質(zhì)構(gòu)造變形和區(qū)域主壓應(yīng)力方向一致(許忠淮等，1989)和內(nèi)部斷裂帶走向一致.慢剪切波的平均時(shí)間延遲為1.91±1.44 ms·km-1，與蘇魯—大別造山帶地震各向異性程度基本一致(圖 4，5).

圖6 東大別造山帶(C區(qū))地質(zhì)構(gòu)造圖(Liu et al., 2007; Zhao et al., 2016)其中，SMF: 商城—麻城斷裂帶；XMF: 曉天—磨子潭斷裂帶；TLF: 郯廬斷裂帶.曉天—磨子潭斷裂為北淮陽褶皺帶和北大別塊體的邊界斷裂.Fig.6 The geological structure of east Dabie orogenic belt (Liu et al., 2007; Zhao et al., 2016)SMF: Shangcheng-Macheng fault; XMF: Xiaotian-Mozitan fault; TLF: Tanlu fault. Xiaotian-Mozitan fault is the boundary fault of north Huaiyang fold and Dabieorogenic belt. The Dabie orogenic belt is divided into two east and west parts by the NNE trending Shangcheng-Macheng fault

華夏地塊位于揚(yáng)子克拉通的東南側(cè)，太平洋板塊和菲律賓板塊的俯沖導(dǎo)致華南塊體出現(xiàn)不同規(guī)模的巖漿活動(dòng)(Li and Li, 2007)，整體受到北西向區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力影響(許忠淮等，1989).基于巖石學(xué)組成，華夏地塊被北東向政和—大埔斷裂帶劃分成東、西兩個(gè)不同性質(zhì)的巖石構(gòu)造單元(舒良樹，2012；Shu et al., 2015; Xu et al., 2007; Zhang et al., 2013).本研究結(jié)果顯示，以政和—大埔斷裂帶為界，西華夏地塊(I 區(qū))19個(gè)臺(tái)站記錄54條剪切波分裂平均偏振方向?yàn)?12.4°±27.8°，慢剪切波的平均時(shí)間延遲為1.89±1.14 ms·km-1，東華夏地塊(J區(qū))22個(gè)臺(tái)站記錄108條剪切波分裂平均偏振方向?yàn)?8.7°±38.5°，慢剪切波平均時(shí)間延遲為1.99±1.15 ms·km-1(圖6).吳晶等(2007a)研究認(rèn)為華南東部海邊或島上的臺(tái)站的快剪切波偏振方向主要受到不規(guī)則表面地形和斷裂交會(huì)的影響.本研究推測(cè)，由于東華夏地塊出露大量變質(zhì)巖(舒良樹，2012)，變質(zhì)巖葉理的優(yōu)勢(shì)取向是導(dǎo)致東華夏地塊地殼各向異性發(fā)生變化的主要因素.此外，斷裂帶兩側(cè)時(shí)間延遲差異較小，整體小于華北塊體及揚(yáng)子地塊，本研究推測(cè)斷裂帶兩側(cè)構(gòu)造單元之間的碰撞擠壓強(qiáng)度較弱，產(chǎn)生各向異性程度較弱.

3 討論與結(jié)論

大陸地殼中巖石表現(xiàn)出顯著的地震各向異性(Ji et al., 2002)，定向排列的裂隙是中上地殼地震各向異性主要成因(Crampin, 1987; Learyet al., 1990; Savage, 1999).此外，巖層構(gòu)造、斷裂幾何形態(tài)以及礦物晶體優(yōu)勢(shì)取向也是產(chǎn)生地殼介質(zhì)地震各向異性的重要因素(Boness and Zoback, 2006; Cochran et al., 2006; Gao et al., 2011; Shi et al., 2020).地殼介質(zhì)的地震各向異性觀測(cè)結(jié)果與地震波傳播方位及巖層尺度、內(nèi)部結(jié)構(gòu)方向和連續(xù)性等有關(guān).為了獲得華南塊體中上地殼介質(zhì)的精細(xì)地震各向異性特征，本研究收集華南地區(qū)國家地震臺(tái)網(wǎng)九年觀測(cè)近場(chǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)，以及華南塊體中部高密度流動(dòng)地震臺(tái)陣觀測(cè)的近場(chǎng)地震數(shù)據(jù)，利用剪切波分裂方法獲得華南塊體全方位中上地殼的各向異性分布.

華南塊體巖石圈整體結(jié)構(gòu)比較完整、均勻，應(yīng)力場(chǎng)表現(xiàn)為北西和北西西方向.研究結(jié)果顯示，華南塊體整體平均快波偏振方向?yàn)榻鼥|西向，反映出華南塊體主要受到太平洋板塊西向俯沖和菲律賓板塊北西向俯沖的聯(lián)合作用，而青藏塊體對(duì)其擠壓作用較弱.華南塊體地殼介質(zhì)各向異性也表現(xiàn)為近東西向的區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力，與華北塊體區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力環(huán)境比較一致.結(jié)合震源機(jī)制觀測(cè)結(jié)果，本研究推測(cè)華北和華南塊體在太平洋板塊西向俯沖作用下，顯示出比較統(tǒng)一的中上地殼區(qū)域應(yīng)力特征，整體表現(xiàn)為近東西向構(gòu)造應(yīng)力環(huán)境.

全球應(yīng)力庫(https:∥ccgm.org)揭示了沉積盆地的應(yīng)力模式復(fù)雜多樣，沉積盆地的應(yīng)力場(chǎng)與構(gòu)造作用直接相關(guān)，但是盆地內(nèi)斷裂的幾何形狀和地質(zhì)構(gòu)造，也會(huì)導(dǎo)致盆地內(nèi)部應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生局部變化(Zoback, 1992; Tingay, 2009).沉積盆地中普遍存在正交各向同性介質(zhì)，這種各向異性由垂直定向排列(EDA,Extensive—Dilatancy Anisotropy)裂隙和水平層狀(PTL, Periodic Thin Layers)各向異性構(gòu)成，具有正交對(duì)稱性.正交各向異性介質(zhì)中剪切波傳播特征復(fù)雜(Wild and Crampin, 1991; Crampin, 1991).本研究結(jié)果顯示，江漢盆地內(nèi)各臺(tái)站的快剪切波分裂平均偏振方向較為復(fù)雜，整體優(yōu)勢(shì)偏振方向顯示為北西西方向，同時(shí)也表現(xiàn)出明顯的北西和近東西方向特征.這種現(xiàn)象揭示出太平洋板塊和菲律賓板塊西向俯沖作用形成了揚(yáng)子地塊內(nèi)地殼介質(zhì)優(yōu)勢(shì)背景應(yīng)力場(chǎng)，盆地內(nèi)部斷裂帶導(dǎo)致次級(jí)應(yīng)力疊加作用也形成復(fù)雜的應(yīng)力環(huán)境，產(chǎn)生了北西和近東西向的次級(jí)應(yīng)力方向.

震源機(jī)制結(jié)果顯示，華北與華南塊體地殼應(yīng)力場(chǎng)之間分界偏離塊體碰撞邊界——蘇魯—大別山造山帶，并向東南方向偏轉(zhuǎn)(徐紀(jì)人和趙志新，2006b).地震各向異性結(jié)果顯示華北地塊的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)向東南擴(kuò)展，控制了郯廬斷裂帶以東的蘇魯造山帶，形成近東西向的區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力.大別山造山帶中上地殼各向異性特征表現(xiàn)復(fù)雜，其中西大別造山帶內(nèi)各個(gè)臺(tái)站的快剪切波偏振方向與區(qū)域主壓應(yīng)力方向一致，而東大別造山內(nèi)各個(gè)臺(tái)站的快剪切波偏振方向表現(xiàn)非常復(fù)雜.東大別造山帶內(nèi)部北淮陽褶皺帶和北大別構(gòu)造帶單元以高壓變質(zhì)巖為主，具有復(fù)雜的巖石組合和疊覆構(gòu)造，這兩個(gè)區(qū)域中上地殼表現(xiàn)出復(fù)雜的各向異性特征，深地震測(cè)深剖面資料進(jìn)行剪切波分裂研究顯示，曉天—磨子潭斷裂為界的北淮陽褶皺帶和北大別山造山帶存在差異(王椿鏞等，1997)，本研究結(jié)果顯示，東大別造山帶東段的中上地殼介質(zhì)各向異性表現(xiàn)更為復(fù)雜，位于相同構(gòu)造單元內(nèi)部臺(tái)站的地震各向異性也表現(xiàn)不同(圖6).由于東大別造山帶的地殼巖石中廣泛分布著具有強(qiáng)各向異性的高壓變質(zhì)巖(章軍鋒等，2007)，本研究推測(cè)，東大別造山帶的復(fù)雜中上地殼介質(zhì)各向異性特征可能與區(qū)域內(nèi)不均勻分布的高壓變質(zhì)巖存在密切關(guān)系.

太平洋板塊向歐亞板塊的俯沖導(dǎo)致在華南地區(qū)出現(xiàn)大規(guī)模的、活躍的巖漿活動(dòng)(陳毓川和王登紅，2012; Li and Li, 2007).較揚(yáng)子地塊不同，華夏地塊發(fā)生多期強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)(Li et al., 2005; 張國偉等，2013).以政和—大埔斷裂帶為界，華夏地塊的快剪切波偏振方向顯示出兩個(gè)近似垂直的方向，西華夏地塊的各個(gè)臺(tái)站的快剪切波偏振方向?yàn)槟蠔|東方向，與區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力方向基本一致，東華夏地塊的各個(gè)臺(tái)站的快剪切波分裂方向?yàn)楸北睎|方向，與構(gòu)造應(yīng)力方向基本垂直.實(shí)驗(yàn)室測(cè)量表明，廣泛存在EDA裂隙的大陸巖石中，大多數(shù)地殼變質(zhì)巖廣泛存在較強(qiáng)各向異性，不同類型礦物巖石也會(huì)導(dǎo)致不同程度的各向異性(Christensen, 1965; Brocher and Christensen, 1990； Johnstonand Christensen, 1995; Sayers, 2005; Lloyd et al., 2009; Almqvist and Mainprice, 2017).本研究結(jié)果顯示，中上地殼介質(zhì)各向異性主要來源于定向排列微裂縫，然而，巖石組合分層以及變質(zhì)巖葉理的優(yōu)勢(shì)取向也是大陸地殼地震各向異性產(chǎn)生的重要來源.東華夏地塊中廣泛分布不同尺度的基底變質(zhì)巖，剪切波傳播過程受到不同方向的巖石的各向異性影響，表現(xiàn)出復(fù)雜的偏振特征，與區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力方向不同.

致謝感謝中國地震局地球物理研究所“中國地震科學(xué)探測(cè)臺(tái)陣數(shù)據(jù)中心”為本研究提供地震波形數(shù)據(jù).