长白山火山及其相邻地区背景噪声层析成像

摘要

利用布设在长白山火山及其相邻地区的密集地震台站数据,通过基于背景噪声的层析成像方法,获得了研究区域6～35s周期范围内的Rayleigh波相速度分布图.使用的数据集包括NECsaids台阵56个台站2010年7月至2017年4月的数据,国家测震台网数据备份中心66个台站2009年9月至2017年4月的数据以及NECESSArray台阵在研究区域内的63个台站从2009年9月至2011年8月的数据.成像结果显示，短周期的速度结构与浅部地表地质构造有很好的对应关系，松辽盆地区域显示为大面积低速异常，张广才岭、老爷岭以及长白山山脉地区显示为高速异常。长白山火山局部区域在短周期(>8s)同时也观测到了有相对较弱的低速，表明可能存在地壳岩浆囊，这与前人在该地区开展的大地电磁测量和人工地震测深等研究结果相一致。随着周期的增大，松辽盆地的低速异常范围开始逐步缩小，而长白山、龙岗火山区域的低速异常在空间展布和异常幅度上都有增大的趋势，说明火山区下方深部地壳和上地幔顶部可能存在因部分熔融形成的热物质上涌的通道。在镜泊湖火山区域，小于20s周期范围内的相速度图像上没有观测到明显的低速异常存在，较长周期速度图像上该区域逐渐表现为明显的低速，与长白山火山区的低速异常相比总体上相对较弱，较分散，推测镜泊湖火山在下地壳和上地幔顶部位置可能存在不同程度的部分熔融。成像过程中同样获得了各个周期方位各向异性分布的结果，在短周期图像上(6、12s)，总体来看，方位各向异性的快轴方向与区域构造展布方向有很好的一致性，表现为NE-SW方向。随着周期的增大，松辽盆地各向异性快轴方向很稳定，几乎没有改变，而靠近长白山火山区域的各向异性快轴方向旋转了接近90°，长周期图像(35s)上表现为NW-SE方向，这与前人在中国东北地区得到的SKS测量结果比较吻合，快波方向与区域拉张方向一致，表明观测到的各向异性可能与中国东北地区在中生代由挤压转变为拉伸构造环境遗留的变形痕迹有关。