青藏高原东南缘地壳上地幔三维S波速度结构及动力学意义

科技工作者之家 2020-08-03

来源:中国科学杂志社

青藏高原东南缘是研究青藏高原介质变形和物质运移的重点区域。前人在该区域进行了大量的地球物理研究。大量面波、体波成像及大地电磁成像结果都在该区域的中下地壳中观测到了两条低速带或高导层。不过受限于成像方法和台站分布范围, 前人的研究结果并未能很好的检验这两条低速带之间的连通性。中国科学技术大学的博士研究生张智奇和导师姚华建教授,及相关团队成员,在此区域进行了高分辨率地震学成像研究, 揭示这两条壳内低速带的连通性及其成因,并提出该区域地壳和上地幔主要存在三种动力学模式。该研究以“青藏高原东南缘地壳上地幔三维S波速度结构及动力学意义”为题,发表于《中国科学: 地球科学》2020年第9期。    该研究主要利用青藏高原东南缘固定台站记录的10年地震瑞利面波数据和1年背景噪声数据,采用面波三维直接反演方法得到该区域较精细的地壳上地幔三维S波速度(VSV)结构模型。新模型同样发现在研究区域中下地壳存在两条低速带,分布在松潘-甘孜块体与川滇菱形块体西北部地区, 以及小江断裂带及其东侧的云贵高原地区;而在云南中部峨眉山大火成岩省内带地壳中观测到了一个非常明显的柱状高速体。该高速体在在安宁河-则木河断裂带附近将两条壳内低速带隔开(图 1)。wt_a32302020803201931_393249.jpg青藏高原东南缘两条壳内低速带(灰色阴影区域, 对应于壳内Vsv=3.4km/s的等值面) (a)和高速的峨眉山大火成岩省(蓝色曲面, 对应于壳内Vsv=3.65km/s的等值面) (b)的三维可视图 研究者认为西北侧的低速体可能来自于青藏高原壳内物质的挤出,而小江断裂带及东侧的低速体则很可能是其地壳本身增厚导致了壳内长英质物质发生塑性变形甚至部分熔融而造成的。此外, 小江断裂带中下地壳呈现显著的正径向各向异性 (VSH>VSV)也增强了VSV结构的低速异常幅度. 小江断裂带的壳内低速异常体向南跨过红河断裂带延伸到越南北部, 其形成可能与上地幔热源密切相关. 在上地幔顶部, 红河断裂以南的印支和华南块体中出现了大范围的低速异常, 并随着深度增加逐渐沿着小江断裂带向北延伸进入扬子克拉通。基于成像结果, 研究者认为青藏高原东南缘正同时经历三种不同模式的构造运动: (1) 上地壳物质强度较大, 在大型走滑断层的控制下呈刚性挤出; (2) 中下地壳存在被较高强度物质分隔开的两片黏塑性物质区域, 在区域应力场和断裂带的控制下向南发生塑性运移; (3) 红河断裂以南的上地幔主要受控于大规模的软流圈物质上涌, 与岩石圈拆沉和缅甸下方印度板块的东向俯冲与后撤密切相关。这项研究结果为青藏高原东南缘的壳内低速带的连通性和成因以及壳幔动力学过程提供了新的认识,对该区域今后的动力学研究具有十分重要的参考价值。      该项目得到了国家重点研发计划项目(编号: 2018YFC1503400)和中国地震科学实验场项目(编号: 2018CSES0101)资助。

来源:scichina1950 中国科学杂志社

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动力学 地壳 断裂带

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