密西西比盆地是一个向南偏西倾斜的沉积盆地 （图1红线范围所示），填充有深度达1.5公里的晚白垩世至第三纪海洋和边缘海沉积物，以及一层薄薄的上新世和第四纪河流沉积物。该盆地西临奥沙克山脉和瓦希塔山脉、东临纳什维尔隆起、南部衔接阿巴拉契亚-瓦希塔带和冲积平原、北部衔接伊利诺伊盆地。盆地内部发育密西西比河谷断陷带和新马德里地震带，东北与鲁溪断陷带相接。该区域在1811-1812年间发生了3次7.0以上大地震。南部阿巴拉契亚-瓦希塔带逆冲前缘发育很多小盆地，包括黑勇士盆地。前人对该区域的地壳速度结构已开展了相关研究，但仍然存在不足，包括：（1）没有约束密西西比河谷断陷带边界以及内部存在的3个小盆地的科学依据;（2）密西西比河谷断陷带是否与鲁溪断陷带相互连接;（3）没有从成像角度约束密苏里州岩基上中地壳存在的低密度区;（4）没有观测到阿巴拉契亚-瓦希塔带边界两端的速度差异;（5）密西西比盆地与密西西比河谷断陷带的形成机理。
图1 美国密西西比盆地区域构造与地震分布
黑点：新马德里地震带，红星：7.0以上地震，MB：密苏里州岩基，PGL：帕杜卡重力异常区，RCG：鲁溪断陷带，ND：纳什维尔隆起，BWB：黑勇士盆地，Ozark uplift:奥沙克隆起，Ouachita Mountain:瓦希塔山脉，Appalachian-Ouachita thrust front:阿帕拉契亚-瓦希塔逆冲带前缘
为解决以上疑问，中国地震局地球物理研究所刘春禹助理研究员、杨微研究员、与王伟涛研究员联合反演瑞雷和勒夫波频散曲线，得到了地壳与上地幔的横波速度结构与径向各向异性。成像结果显示：（1）高-低速边界可清晰约束密西西比河谷断陷带的边界；盆地内部发育3个小盆地，盆地深度从东北向西南逐渐加深，其中达沙盆地是最深盆地（图2a）;（2）密西西比河谷断陷带与鲁溪断陷带并不连接，而是被高速体隔开（图2a）;（3）密苏里岩基中上地壳存在低速区（图2b）;（4）高-低速边界可刻画南部阿帕拉契亚-瓦希塔逆冲带前缘（图2b）; （5）因重力平衡调整作用，密西西比河谷断陷带和密西西比盆地的形成可能与中下地壳的高速体有关（图2c和2d）。此外，负径向各向异性（图3a）可能与该地区的岩浆侵入有关。
图2 地壳横波速度结构
ND：纳什维尔隆起，BWB：黑勇士盆地，DB：达沙盆地
图3 径向各向异性
MB：密苏里州岩基，MVG：密西西比河谷断陷带
研究成果于2024年3月发表在国际主流地学期刊《Tectonophysics》(Liu, C., Yang, W., & Wang, W. (2024). Crustal shear wave velocity and radial anisotropy beneath the Mississippi embayment from ambient noise tomography.Tectonophysics, 230268. doi.org/10.1016/j.tecto.2024.230268)，由国家自然科学基金（41974069）和中国地震局地球物理研究所基本科研业务费专项（DQJB23Z03）项目共同资助。
【作者简介】
第一作者：刘春禹，男，博士，助理研究员，主要从事背景噪声与气枪速度时变、噪声成像等方面研究。Email: cliu@cea-igp.ac.cn
通讯作者：杨微，研究员，主要从事气枪速度时变、断裂带精细结构、人工主动源探测等。
