喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)是印度-歐亞板塊陸陸碰撞的擠壓過渡帶，經(jīng)歷了劇烈的構(gòu)造變形，其東南段是特提斯-喜馬拉雅構(gòu)造域從東西向轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>南北向的關(guān)鍵部位。為認識青藏高原隆升和演化動力學機制，地球?qū)W家提出了多種運動學模型（側(cè)向擠壓模型、地殼通道流模型和垂直連貫?zāi)Ｐ偷?/span>），但這些模型在解釋東構(gòu)造結(jié)的變形機制仍存在爭議。高精度三維殼幔結(jié)構(gòu)和變形模型可為認識和理解復(fù)雜構(gòu)造區(qū)深部構(gòu)造特征和演化動力學機制提供重要依據(jù)。

圖1研究區(qū)地殼S波速度和各向異性結(jié)構(gòu)

NWSB(川西北地塊), CYB(滇中地塊), ICB(印支地塊),YMTB(滇緬泰地塊)。NJF(怒江斷層), LCJF(瀾滄江斷層), JSJF(金沙江斷層), RRF(紅河斷層), LNF(麗江-寧蒗斷層), CHF(程海斷層).

中國地震局地球物理研究所常利軍研究員團隊與北京大學宋曉東教授合作，基于在東構(gòu)造結(jié)東南段新布設(shè)的寬頻帶地震臺陣，以及中國地震科學探測臺陣I期和區(qū)域固定臺網(wǎng)的觀測數(shù)據(jù)，獲得了研究區(qū)分辨率達25km的三維S波速度和各向異性結(jié)構(gòu)（圖1）。高精度的成像結(jié)果顯示：東構(gòu)造結(jié)東南段存在厚度不等的中、下地殼低速區(qū)，在多條斷裂和高速巖體阻擋下，韌性物質(zhì)主要局限于活動塊體邊界。徑向各向異性結(jié)構(gòu)揭示，高原內(nèi)部低速帶大多與正徑向各向異性相對應(yīng)。然而，由北至南低速帶的各向異性強度逐漸減弱，局部地區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)樨搹较蚋飨虍愋裕▓D2），不具備形成大規(guī)模連續(xù)的地殼通道流條件。分析認為具有正徑向各向異性的地殼低速帶揭示了部分熔融的局部物質(zhì)流，而非大規(guī)模連續(xù)韌性流。

圖2 研究區(qū)S波速度、各向異性結(jié)構(gòu)與地震的關(guān)系。

(a)-(b) 各向異性的解釋示意圖。橙色虛線描繪了低速帶(<3.45km/s)的輪廓。紅色空心圓圈表示地震。(c) 低速帶內(nèi)不同區(qū)塊20-40km深處網(wǎng)格點對應(yīng)的徑向各向異性直方圖。棕色條玫瑰圖為本研究低速帶內(nèi)統(tǒng)計的快波方向，藍色條玫瑰圖表示低速帶下方SKS波分裂統(tǒng)計的快波方向。(d) 圖1b震源區(qū)附近地層的S波速度異常和徑向各向異性。

金沙江-紅河斷裂帶兩側(cè)地殼變形存在顯著差異，位于西側(cè)的印支地塊和滇緬泰地塊地殼與上地幔頂部的徑向各向異性存在由正到負的過渡。以北緯26.5°為界，殼內(nèi)低速帶的面波方位各向異性快波方向與SKS波分裂反映的上地幔各向異性快波方向在北部一致性較好，在南部二者差異較大（圖2）。結(jié)合前人研究結(jié)果，推測印度巖石圈向東斜向俯沖引起的軟流圈上涌和地殼橫向縮短，使得印支地塊和滇緬泰地塊表現(xiàn)出不同的各向異性變形模式（圖3）。此外，研究區(qū)地震的發(fā)生與地殼中的低速異常區(qū)或高、低速梯度區(qū)密切相關(guān)，幾乎所有中強震震源區(qū)都表現(xiàn)出正的或弱的徑向各向異性特征。研究認為中地殼熔體的伸展變形對地震活動有顯著的控制作用。

圖3地殼變形機制示意圖。

本研究構(gòu)建了東構(gòu)造結(jié)東南段高分辨率的三維S波速度和各向異性模型，揭示了該區(qū)域地殼變形以部分熔融的局部物質(zhì)流為主，中地殼熔體的伸展變形對地震活動有顯著的控制作用。該成果2025年2月16日發(fā)表在國際學術(shù)期刊Earth and Planetary Science Letters (Huigui Sun, Lijun Chang, Xiaodong Song, Xingchen Wang. 2025. Crustal deformation across the southeastern flank of the eastern Himalayan syntaxis from 3D velocity and anisotropic structures. Earth Planet. Sci. Lett, 654, 119230. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2025.119230)，受國家重點研發(fā)計劃(2022YFF0800601)、國家自然科學基金(42074053、42374079)、中國地震局地球物理研究所基本科研業(yè)務(wù)專項(DQJB23Y32、DQJB19B30)共同資助。中國地震局地球物理研究所博士研究生孫回歸為論文的第一作者，常利軍研究員和宋曉東教授為論文的通訊作者。

【作者簡介】

第一作者：孫回歸，博士研究生。主要從事地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)和各向異性的研究。