1 研究背景

长白山火山区是中国最大的新生代火山区，位于NE走向的敦化—密山断裂、鸭绿江断裂、图们江断裂和NW走向的白山—金策断裂系统的交会处，其内部变形特征复杂多变。地震各向异性是了解壳幔变形的有效方法之一，王椿镛等（2014）研究了中国东部上地幔变形机制，认为其可能与中国大陆受印度板块和欧亚板块的碰撞以及太平洋板块和菲律宾海板块向欧亚板块下方的俯冲的共同作用有关。Chen等（2017）分析了中国东北地区的SKS分裂参数，认为地幔变形较弱，且延迟时间与岩石圈厚度呈正相关，该区域各向异性可能是由岩石圈变形引起的。目前针对长白山火山区的精细上地幔各向异性研究尚少，已有的一些研究分辨率较低，因此需要进一步聚焦火山区探讨深部地幔变形演化，从而为地震与火山灾害预警提供理论支持。

2 研究内容

本研究收集了长白山天池火山监测台网19个宽频带地震台站（13个固定台站及6个流动台站）的地震数据，选择2020年1月至2022年12月期间、震级不低于5.5、震中距区间为80°—120°的远震事件，经由去仪器响应及带通滤波、拾取SKS震相，开展剪切波分裂分析。采用最小切向能量网格搜索法（Silver and Chan, 1991）计算不同方位的单个事件确定的SKS分裂参数，即快波偏振方向（θ）以及慢波延迟时间（δt）。基于LQT坐标系中旋转（0°—180°，步长为1°）和时移（0—4.0 s，步长0.05 s）来确定最佳拟合分裂参数，分裂参数的误差估计用F试验的置信区域来表示，为95%置信区间。对由一组远震事件得到的台站下方分裂参数进行叠加处理，得到研究区各向异性参数，分析各向异性分布和变化特征。

3 研究结果 3.1 SKS分裂参数结果

图 1为选取的高信噪比远震事件SKS分裂示例。首先在各向异性校正前，初始地震波形显示出存在切向及径向分量，经过最小切向能量的校正，切向分量保持最低的平稳状态[图 1(a)]；快波和慢波在校正前后显示出由存在时间延迟到近似重合的变化[图 1(b)]；质子的运动轨迹也由杂乱无序转变为近似直线[图 1(c)]；这些变化表明校正后的SKS分裂结果有效，使得切向能量最小的分裂参数为θ = 64°±7.5°，δt = 0.9±0.13 s[图 1(d)]。

按照上述示例，分别求取各个台站下方各向异性参数结果。数据表明，ZXT快波偏振方向为63°±8.1°，延迟时间为1.2±0.20 s，为所有台站延迟时间最大值。CBS和SMF分裂结果相似，快波偏振方向为50°左右，相比ZXT更偏向NW—SE，延迟时间为1 s左右；CBT处于研究区最南处，快波偏振方向显示为47°±7.2°，延迟时间为0.6±0.17 s。整体上，长白山火山区上地幔各向异性快波偏振方向呈NW—SE，北部以NNW—SSE方向为主，中部及南部地区则以NW—SE为主，由北到南伴随着逆时针旋转的趋势；各个台站的延迟时间结果分布在0.5—1.2 s之间，平均延迟时间为0.8 s左右，相较而言北部各向异性强度大于南部（图 2）。

3.2 各向异性特征讨论

研究认为，长白山火山区上地幔各向异性快波偏振方向约束较稳定，以NW—SE为主，与白山—金策断裂带的走向基本一致。已有研究表明，1 s延迟时间相当于115 km各向异性层，结合本研究测算结果，假设各向异性主要分布在单层介质中，可以简单地估算出长白山火山区上地幔各向异性层厚度范围是57.5—138 km，平均各向异性层厚度是92 km，且北部较中南部上地幔变形明显，研究区各向异性层厚度差异较大。结合区域构造背景，认为长白山火山区上地幔各向异性具有横向异质性，且快波偏振方向与绝对板块运动方向基本一致，推断太平洋板块西向俯冲引起地幔流动是造成火山区各向异性特征的主要原因。

4 结束语

本研究利用SKS分裂获得了长白山火山区上地幔地震各向异性结果，分析了各向异性分布和变化特征，进一步推断出各向异性的主要成因，为揭示长白山火山区深部地幔动力学过程提供参考依据。