郯庐断裂带是中国东部最重要的断裂带,自中生代形成以来,郯庐断裂带在整个中国东部地质构造和演化中都扮演着重要角色。有关郯庐断裂带的地震活动性、起源及构造演化以及对其周边拉张盆地和矿集区的控制作用等问题还存在诸多争论。因此建立郯庐断裂带及其周边地区地壳三维精细结构具有重要的研究意义。本研究中我们收集了郯庐断裂带周边的253个国家固定台以及111个流动地震台的地震数据(图1),包括中科大在郯庐断裂带安徽合肥至江苏宿迁段布设的30个宽频带地震台站,其中国家地震台地震数据记录时间从2011年到2014年,流动台的记录时间从2014年至2015年。我们首先采用噪声互相关处理技术提取台站间经验格林函数,再利用图像处理技术从台站间经验格林函数中提取到周期为5-50 s的瑞利面波相速度频散数据,最后基于直接反演方法直接反演混合路径的瑞利面波相速度频散数据得到郯庐断裂带中南段地壳三维精细横波速度结构。从横波速度切片中可以看出(图2),沿郯庐断裂带附近的上地壳结构(5 km)存在明显的分段性。从九江至庐江段东西部速度异常存在明显差异,东部呈现低速异常,西部大别造山带呈现高速异常;从合肥至嘉山段东西部异常也存在差异,东部张八岭隆起呈现高速异常,西部合肥盆地为低速异常;从嘉山至潍坊段东部苏鲁造山带、胶莱盆地、胶莱隆起和西部的鲁西隆起都是呈现高速异常。郯庐断裂带沿线中地壳(15 km)整体呈现弱高速异常,而在下地壳(25 km)转为弱低速异常。郯庐断裂带下地壳至上地幔顶部(35 km)东西部存在明显差异。其中东部沿长江中下游成矿带区域呈现高速异常,东部的苏鲁造山带、胶莱盆地和胶莱隆起呈现低速异常,西部的大别造山带和鲁西隆起为低速异常。从剖面中(图1)可以观测到一个明显的特征是,郯庐断裂带中下地壳存在明显的高速异常体隆起,以BB’、CC’和FF’中最为典型。


图1 研究区域中的地震台分布(左图)。黑色三角形为固定台,红色三角形为流动地震台。AA’、BB’、CC’、DD’、EE’、FF’和GG’所对应的横波速度剖面见右图所示。
图2 研究区域5 km、15 km、25 km和35 km深度横波速度切片