自晚新生代以來，受到印度板塊的持續(xù)向北俯沖及周邊剛性塊體的制約，青藏高原東北緣的地殼明顯增厚，并經(jīng)歷了劇烈的構(gòu)造變形。由于構(gòu)造環(huán)境復(fù)雜且地震臺陣不夠密集等原因，目前關(guān)于青藏高原東北緣及周邊地區(qū)是否同東南緣一樣存在中下地殼通道流尚且存在爭議。為了進一步了解青藏高原東北緣及周邊地區(qū)的地殼破壞機制和動力學(xué)過程，因此有必要使用更加密集的臺陣資料對這一地區(qū)的地殼結(jié)構(gòu)進行更詳細(xì)的研究。

圖1 (a) 研究區(qū)地形與地質(zhì)構(gòu)造圖； (b) 地震臺站位置分布圖

中國地震局地球物理研究所高天揚博士等人基于ChinArray二期布設(shè)在青藏高原東北緣及周邊地區(qū)的571套寬頻帶流動地震臺站于2014年1月至2015年12月間記錄的三分量連續(xù)地震波形數(shù)據(jù)，利用直接面波徑向各向異性成像方法同時獲得了研究區(qū)三維高分辨率的地殼平均S波速度和徑向各向異性模型。我們的模型為研究青藏高原東北緣及周邊地區(qū)的地殼形變機制提供了新的證據(jù)。

圖2 研究區(qū)不同深度的S波速度擾動和徑向各向異性水平切片

結(jié)果顯示，研究區(qū)上地殼和中下地殼分別表現(xiàn)為負(fù)的和正的徑向各向異性，表明地殼形變模式的變化與深度有關(guān)。研究區(qū)上地殼呈現(xiàn)的負(fù)徑向各向異性可能是與大型走滑斷裂的剪切運動及近垂直排列的裂縫有關(guān)。在青藏高原東北緣的中地殼，徑向各向異性普遍為正。西秦嶺造山帶和松潘—甘孜塊體下方的低速異常和正徑向各向異性可能由部分熔融所導(dǎo)致，造成部分熔融的原因可能是剪切加熱和軟流圈物質(zhì)上涌共同作用的結(jié)果。北祁連造山帶下方的低速異常和正徑向各向異性則更可能與地殼增厚有關(guān)。此外，青藏高原東北緣未發(fā)現(xiàn)中下地殼通道流。

圖3 S波速度和徑向各向異性模型垂直切片

位于青藏高原東北緣周邊的阿拉善塊體和鄂爾多斯盆地中地殼則表現(xiàn)為高速異常和正徑向各向異性，這可能與其下方分布的近水平排列的侵入巖漿巖有關(guān)。同時，阿拉善塊體和鄂爾多斯盆地一樣同屬于華北克拉通的一部分。通過對青藏高原東北緣及華北克拉通西部（阿拉善塊體和鄂爾多斯盆地）的S波速度和徑向各向異性模型進行分析，我們認(rèn)為阿拉善塊體和鄂爾多斯盆地的剛性地殼有效地阻擋了青藏高原的東北向延伸，且青藏高原東北緣的地殼變形模式與華北克拉通西部的地殼變形模式是不同的。

由于徑向各向異性可以為研究地球內(nèi)部的變形機制提供最直接的證據(jù)，且在青藏高原東北緣及周邊地區(qū)利用密集臺陣觀測資料得到的徑向各向異性的研究結(jié)果很少，因此本文所得到的高分辨率三維徑向各向異性模型可以為研究該地區(qū)的地殼變形機制提供額外的證據(jù)。

研究成果2022年發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊《Tectonophysics》（Gao, T., Xu, X., Ding, Z., Wang, X., Wu, P., 2022. Crustal structure beneath the northeastern margin of the Tibetan plateau and its surrounding regions revealed by direct surface wave radial anisotropy tomography. Tectonophysics 838, 229501. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2022.229501）。研究受國家自然科學(xué)基金面上項目（41974100）和中國地震局地球物理研究所基本科研業(yè)務(wù)費專項（DQJB16A03，DQJB17A01）項目共同資助。

【作者簡介】

高天揚，男，1995年生，博士研究生，主要從事地殼內(nèi)部結(jié)構(gòu)方面的研究。